1、引言

　　因特网在全球范围获得巨大的成功。因特网在我国从无到有，发展到当前超过一亿用户的网络只用了十几年的时间。当前，我国的因特网经济已经形成一定的规模，成为继农业经济和工业经济之后需要研究的新的经济形态，但是受技术等因素的限制，因特网已经不能继续高速地发展。当前，无论是国外还是国内都在关注下一代因特网的研究工作。本文通过分析当前的因特网，从而提出下一代因特网的设计理念。

　　2、因特网的关键要素

　　2.1　相关概念介绍

　　（1）设计理念。设计理念是因特网的本质核心，因特网技术直接来自设计理念。

　　（2）技术特征。在设计理念的指导下，技术人员选择因特网技术。因特网技术的主要特征有：统一编址和域名查询、泛在的连通性、动态路由机制、网管分布实施、无连接分组转发、业务在终端实现，独立于网络、网络与底层技术无关、管理和信令带内传送、提供尽力而为的服务质量、只依据目的地址路由等。

　　（3）外在特征。因特网的外在特性一部分由设计理念所确定的技术特征决定，另一部分由设计和采用的因特网技术决定。有些外在特征（如网络遍及全世界，包含海量信息等）虽然不是由设计理念或技术本身决定的，但是已经被使用者广泛接受，成为因特网不可分割的一部分；有些外在特征虽然是设计理念或技术所引入的，但不是使用者需要的，如无服务质量保障、没有安全保障等。因此需要根据这些需求对因特网技术（协议）进行修改和完善，对于受技术限制而无法改进的，需要引入替代的新技术。

　　（4）使用者。因特网使用者包括专业使用者和一般使用者。一般使用者仅使用现成的业务和应用，但是用户反馈可能会影响业务、应用和技术的进展。专业使用者利用因特网技术开发应用。

　　2.2　相互之间的关系

　　设计理念实际上是一些内在的、深层次的规则，它决定了因特网所采用的技术以及技术特征。因特网的外在特征来自于技术特征以及典型业务的开展。因特网的设计理念、技术特征、外在特征以及使用者的关系如图1所示。

　　（1）设计理念决定部分技术特征。因特网的技术特征一部分是由因特网设计理念决定的，如业务在终端实现，独立于网络、网络与底层技术无关等。

　　（2）技术特征影响设计理念。技术的选择反过来也直接支撑上述设计理念。一部分技术特征是设计理念没有涉及的，而是所采用的技术引入的，原则上没有违背设计理念，但是束缚了设计理念，使设计理念不能轻易修改。

　　（3）技术特征决定外在特征。因特网是一个相对复杂的系统，不同身份的人看到不同层面的内容。普通用户看到的是有用和有趣的应用，如查看各种各样的信息、聊天、玩游戏、资料共享等等；专业用户看到的是一个泛在的连通性、无连接分组转发、提供基于UDP和TCP的Socket接口、服务质量不确保、可以自由设计业务服务的网络。可见，普通用户看到的是因特网的外在特征，专业用户看到的是因特网的技术特征。因特网的技术特征无论是由设计理念所决定还是由采用的技术所引入，一般来说只有专业人员关心，普通用户既看不到也不关心。

　　（4）用户在使用因特网业务时，会对业务和应用提出新需求，从而影响因特网的外在特征，进一步对因特网设计理念产生影响。

　　3、当前因特网的设计理念

　　因特网的核心设计理念包括端到端透明原则、用户自律原则、公平平等原则和简单开放原则。这些原则直接决定了因特网的技术特征。

　　3.1　端到端透明原则

　　端到端透明原则包含几层含义：（1）网络提供端到端分组传递服务，终端间通信与网络层以下的协议、链路及设备同构与否无关；（2）网络对用户数据透明传输，对所传递分组不做修改；（3）所有终端（服务器）间存在泛在连接，终端（服务器）间通信不需要通知网络（例如建立连接）；（4）所有终端（服务器）间协议交互不需要通知网络，应用层协议端到端处理。

　　3.2　用户自律原则

　　由于最初因特网是为科研工作者研究和通信设计的，因此假设使用者相互信任。具体体现在：

（1）最初多数路由协议没有设计认证；（2）TCP协议的慢启动和丢包后窗口减半；（3）没有隔离管理平面和数据平面、控制平面和数据平面；（4）对UDP无限制占用资源没有控制措施；（5）没有设计和建立信任体系用于例如商业；（6）没有强制实行网络溯源技术和管理；（7）对善意和恶意用户没有设计奖惩措施；（8）没有统一管理、统一监测审核的技术和手段。

　　3.3　公平平等原则

　　最初的因特网只是多个校园网的互联，骨干链路大多是各自分担或者利用国家提供的资源，因此，骨干网络是所有用户共有，网络资源也是共有的，没有所谓的因特网服务提供商（ISP）以及因特网内容提供商（ICP）来规划管理网络和协调资源。虽然IP协议中设计了优先级比特，但是在当前网络上没有得到广泛应用。所有用户共享网络资源，带宽统计复用，网络尽力而为提供服务。网络按自治域分布式管理。

　　3.4　简单开放原则

　　因特网所有的协议和接口都是公开和开放的，任何有兴趣的个人或公司都可以从网上免费得到所有的相关标准，按照标准实现各种协议基本不涉及专利，所有有兴趣的个人和公司都可以申请提交因特网标准。因特网对底层接口开放，允许各种链路层和物理层技术构建因特网。终端网络层利用网络提供的IP传送服务为上层提供TCP/UDP接口，用户可以在不改动网络的同时设计任何服务和应用。

　　4、当前因特网存在的问题

　　总体来看，因特网已经获得成功，但是当前在服务质量、商业模式、安全以及地址空间等方面存在的问题制约了它的快速发展。

　　因特网是一个网络层而非基于连接的网络，因此很难为每个业务流预留资源。因特网的典型业务如web浏览，也不适合传输层基于连接预留资源。此外，当前因特网的流量模型没有定论，很难仿照传统的电信网按爱尔兰计算，在限制接入的条件下基于流量流向配置资源。因此当前因特网在服务质量方面采用最多的就是大带宽轻载模式。

　　当前的因特网没有建立有效的商务模式，具体说来是网络运营商缺少商业模式。一方面，网络与业务分离导致运营商很难将业务绑定到终端或者网络上来开展；另一方面，用户已经习惯传统因特网的免费服务，不再愿意为运营商的服务付费，多数运营商只能通过接入来收费。但是随着接入市场竞争的激烈化，通过垄断接入手段来收取高昂的费用已经不可能。同时，网络上P2P、即时通信等都在蚕食传统电信市场。如果电信运营商未来仍只能收取接入费用，那么电信产业将成为没有技术含量、低附加值的产业。

　　当前因特网已成为国家重要的基础设施，网络安全已成为影响国家安全和社会稳定的重要因素。虽然网络安全备受关注，但是实际状况不容乐观。

　　在地址空间方面，IPv4地址虽然数量不少（约43.9亿个），但是地址分配的不合理、用户的剧增、家庭网络和家电上网等业务需求的进一步发展，因特网地址将在较短的时间内耗尽。由于地址有限，地址分配机构表示将不为手机分配IPv4地址。在3G技术的发展中，IPv4地址资源将可能成为移动通信进一步发展的瓶颈。

　　上述问题的存在，下一代因特网通过恰当地调整设计理念是可以解决的。

　　5、下一代因特网的设计理念

　　总的来说，当前的因特网虽然存在诸多问题，但不可否认，它也取得了成功。而因特网的成功并不仅仅是技术和业务的成功，还应该归功于核心设计理念的成功。只有认真研究下一代因特网的设计理念，才能使下一代因特网走向成功。但是设计理念的变更必须慎之又慎，不恰当的变更可能会扼杀因特网的生命力。

　　5.1　端到端透明原则

　　端到端透明原则必然会在下一代因特网中继续采纳。最初的端到端透明原则严格要求网络对用户发出的IP包不做任何修改（TTL和相应的校验和）。现在常见的网络设备修改IP包优先级、NAT设备地址转换等最初都被认为是违背因特网端到端透明原则的，但是随着地址空间和安全等需求的出现，这些应用都逐渐标准化，而且没有对因特网的发展形成很大的阻碍。因此下一代因特网应该针对地址空间、安全等需求有所优化，但是端到端透明的原则应当以不影响用户应用和创新网络业务为限。

　　5.2　用户自律原则

　　下一代因特网并非不需要用户自律，但是不能只依赖用户自律，必须采用一定的机制来监督用户行为，并且应该采用一定的技术或者手段对用户的行为进行奖惩。

　　5.3　公平平等原则

　　在当前的因特网中，用户之间已经不存在完全的公平平等，网络服务提供商和内容提供商存在的必要性与价值进一步突出，因此下一代因特网的公平平等原则必须考虑价值链的公平平等原则。

　　5.4　简单开放原则

　　因特网与TCP/IP的成功在很大程度上取决于简单开放原则。下一代因特网相关网络层协议必须开放接口，才能令业务和应用灵活开展；业务和应用层接口只有尽可能开放，才可能有丰富的客户端软件投入应用。因此简单开放原则在下一代因特网的设计理念中必须继续坚持。

　　5.5　适度安全保障原则

　　由于下一代因特网仍坚持端到端透明原则，因此用户通信的机密性应当提供端到端保障；下一代因特网除了对协议增加鲁棒性设计外，还应当在网络上建立信任体系，并对网络行为提供来源追查的功能。此外，接入手段也应该保障适度的安全。

　　6、结束语

　　因特网的核心设计理念在IT界已经被提到了相当高度。为了使下一代因特网继续成功，有必要根据需求适当调整核心设计理念。笔者认为，下一代因特网应当有不影响用户业务创新的端到端透明、带奖惩机制的用户自律、考虑价值链的公平公正、无条件的简单开放以及适度安全保障原则。