導讀：
■ 現(xiàn)有網絡基礎設施核心技術受制于人，網絡主權與數(shù)據(jù)安全的基礎建立在別人的墻基上，始終是我們最大的隱患。
■ 創(chuàng)新網絡發(fā)展范式，構建多模態(tài)網絡環(huán)境，可從根本上跳出別人預設陣地，打造獨創(chuàng)、獨有的網絡基礎設施，支持“雙循環(huán)”的加速形成。
■ 初步判定，全球在未來15年內，會出現(xiàn)關鍵網絡技術體系演進變革的窗口期，現(xiàn)有網絡體系正處于根本性轉型發(fā)展的前夜，抓住機遇勇于創(chuàng)新，完全可能在網絡發(fā)展范式方向上取得創(chuàng)新突破并獲得引領地位，實現(xiàn)彎道超車，獲得網絡技術發(fā)展的影響力和主導權。
隨著信息網絡和經濟社會的深度融合，已經發(fā)展了50多年的互聯(lián)網開始暴露“基因缺陷”，功能、性能、安全性、可擴展性等問題愈發(fā)凸顯。為解決現(xiàn)有互聯(lián)網瓶頸問題，我國開始探索基于新發(fā)展范式構建多模態(tài)網絡環(huán)境，并啟動“十四五”國家重點研發(fā)計劃“多模態(tài)網絡與通信”重點專項攻關。
“在萬物互聯(lián)的產業(yè)互聯(lián)網時代，現(xiàn)有互聯(lián)網越來越難以滿足多樣化場景對時延、抖動等服務質量需求，多模態(tài)網絡環(huán)境代表了信息網絡技術與產業(yè)的發(fā)展方向。”近日，記者專訪中國工程院院士、之江實驗室網絡安全領域首席科學家鄔江興，走近我國自主創(chuàng)新的多模態(tài)網絡環(huán)境。
多模態(tài)網絡環(huán)境是實現(xiàn)信息網絡發(fā)展范式創(chuàng)新的抓手
記者：什么是多模態(tài)網絡環(huán)境？
鄔江興：目前，5G網絡缺乏豐富應用場景的一個主要原因就是缺乏針對垂直行業(yè)應用特點的網絡架構。類似5G，眼下各類新興網絡應用對網絡服務質量的需求不斷變化且各不相同，在標識定義、交換體制、路由協(xié)議等方面的設計也千差萬別，現(xiàn)有的網絡與業(yè)務分離的互聯(lián)網發(fā)展范式遏制了網絡技術創(chuàng)新和應用部署環(huán)境的構建，已成為各類新型網絡技術發(fā)展的桎梏。
多樣化的業(yè)務需要多元化的網絡技術體系支撐。我們針對各垂直行業(yè)和應用對網絡體系與恒定時延、時間敏感、時延抖動、無錯傳輸、遠程同步等差異化的業(yè)務性能需求，提出了多模態(tài)網絡環(huán)境。
多模態(tài)網絡環(huán)境使得這些多元化的網絡技術體系能在統(tǒng)一的基礎設施（即底座網絡）中共生共存，并通過“即插即用”底座接口實現(xiàn)網絡技術體系的智能化部署，從而用多元化的技術體系適配各類型個性化、專業(yè)化應用需求。
多模態(tài)網絡環(huán)境可以理解為一種新型的網絡基礎設施，就好比數(shù)百萬個通信塔/基站及其互聯(lián)設施服務3G、4G、5G網絡那樣，這個基礎設施能支撐電信運營商、工業(yè)企業(yè)、服務提供商等各類企事業(yè)單位基于標準或自有網絡技術體系的數(shù)字通信與智能計算，支持各種應用和業(yè)務在這樣一個“網絡之網絡”的基礎設施中部署和運行。
記者：為什么需要多模態(tài)網絡環(huán)境？
鄔江興：在互聯(lián)網發(fā)展初期，最多時有上百種網絡。這些網絡互不相通，就像有上百種方言，IP協(xié)議解決了這些網絡互聯(lián)互通的問題。如今，IP協(xié)議逐漸發(fā)展為互聯(lián)網“大一統(tǒng)”的協(xié)議，用于承載所有業(yè)務，就像小馬拉大車，越來越難以滿足多樣化場景對網絡服務質量的需求：
網絡復雜度急劇膨脹，背離了“簡單就是美”的設計初衷。截至2020年底，RFC（關于互聯(lián)網的技術資料匯編）數(shù)量已達8000多項，遠超2000年時的2000余項；主流的核心級路由器軟件代碼量普遍達到上億行。
雖然目前的網絡服務理論上可以實現(xiàn)大部分功能，但性能卻遠低于期望品質。進入產業(yè)互聯(lián)網時代，網絡的對象不僅是人，還有傳感器、機器設備、控制裝置等。人們上網時對網絡時延不太敏感，但機器/工業(yè)系統(tǒng)則需要低時延高可靠的網絡性能保障。
堆疊式發(fā)展的復雜網絡中，功能安全與網絡安全問題相互交織，無論是軟硬件代碼中存在的未知漏洞后門、病毒木馬等安全威脅，還是隨機性失效引發(fā)的可靠性問題都日趨嚴重。迄今為止，還沒有一體化的理論與技術解決辦法。
在算力網絡時代，僅以信息或數(shù)據(jù)的端到端傳送為目標的互聯(lián)網，已遠遠不能滿足云計算、邊緣計算和分布式計算等一系列新興服務的需要。一網獨大，意欲解決所有應用的愿望理論上就不可能實現(xiàn)。
正是為解決現(xiàn)有互聯(lián)網存在的諸多問題，我國自主創(chuàng)新，提出了基于網絡發(fā)展新范式的多模態(tài)網絡環(huán)境。
記者：多模態(tài)網絡環(huán)境為什么是實現(xiàn)信息網絡發(fā)展范式創(chuàng)新的抓手？
鄔江興：網絡發(fā)展范式是網絡技術某一階段所依據(jù)的思維視角、理論基礎、方法論和實踐規(guī)范，是網絡技術發(fā)展的世界觀和方法論。目前，網絡發(fā)展大致經歷了“網絡與業(yè)務一體化”“綜合業(yè)務數(shù)字網”“網絡與業(yè)務分離”三種范式，我們目前處于“網絡與業(yè)務分離”的發(fā)展范式階段。
為適應多元化網絡及多樣化應用共生與共存、演進與變革、功能安全與網絡安全兼容并蓄的時代要求，必須建立網絡技術體系與支撐環(huán)境相分離的發(fā)展范式，即信息網絡發(fā)展第四范式，將現(xiàn)有或未來的各種網絡技術體系以模態(tài)的形式，實現(xiàn)多種網絡模態(tài)在同一技術物理環(huán)境內的共生共存、獨立演進與變革、模態(tài)間安全隔離和內生的安全防護功能等。
多模態(tài)網絡環(huán)境既能保障各類業(yè)務及網絡技術體系的自我完善和發(fā)展，又能實現(xiàn)多元網絡的智能、高效、安全一體化部署和管理，因此它是實現(xiàn)信息網絡“技術體系與支撐環(huán)境相分離的發(fā)展范式”的抓手。
多模態(tài)網絡環(huán)境研發(fā)已有基礎
記者：我國在多模態(tài)網絡環(huán)境研發(fā)方面都有哪些布局？
鄔江興：“十三五”期間，科技部在國家重點研發(fā)計劃中先后啟動了“多模態(tài)智慧網絡核心技術與原理平臺”項目、“多模態(tài)智慧網絡環(huán)境（PINE）及驗證應用示范”課題等，由國內二十余家科研機構開展協(xié)同攻關，圍繞多模態(tài)網元、模態(tài)開發(fā)與組網等開展先導性驗證。
目前，多模態(tài)網絡環(huán)境作為網信領域發(fā)展的抓手，已成為我國科技發(fā)展重要任務。我國在“十四五”期間啟動國家重點研發(fā)計劃“多模態(tài)網絡與通信”重點專項，開展多模態(tài)網絡核心芯片、設備、關鍵技術和創(chuàng)新環(huán)境研究，為我國產業(yè)和技術發(fā)展提供重要支撐。
記者：之江實驗室搭建的多模態(tài)網絡環(huán)境目前進展如何？
鄔江興：之江實驗室牽頭承擔了國家重點研發(fā)計劃“多模態(tài)智慧網絡核心技術與原理平臺”項目，聯(lián)合信息工程大學、北京交通大學、清華大學、中國信息通信研究院、中國電信、廣東省新一代通信與網絡創(chuàng)新研究院、烽火通信、邁普通信等優(yōu)勢團隊，在多模態(tài)網絡架構和機理設計、新型網元與多模態(tài)網絡原理平臺研制、多模態(tài)共生控制與網絡管理運維等方面取得重要突破，在業(yè)界率先研制出多模態(tài)智慧網絡原理平臺，實現(xiàn)了內容、身份、地理位置、工控和IP等5種不同技術體系在同一個網絡基礎設施中的共生共存、獨立演進與變革，并可支持以軟件定義方式靈活新增和擴展更多網絡模態(tài)。
該平臺的研發(fā)，有力支撐了多模態(tài)網絡科研實驗，為后續(xù)進一步開展試驗網組網與應用示范，以及“十四五”國家重點研發(fā)計劃重點專項相關任務布局等提供了有力的先導性技術支撐。
記者：多模態(tài)網絡環(huán)境的核心技術突破有哪些？
鄔江興：我們研究突破了多模態(tài)網絡環(huán)境的三大技術，即網絡基線全維可定義、網絡智慧化管控和網絡內生安全構造。
一是網絡基線全維可定義技術。新興網絡業(yè)務形態(tài)層出不窮，對底層網絡設備的承載能力不斷提出新的挑戰(zhàn)，而傳統(tǒng)網絡基礎結構單一、功能封閉，硬件設備通常無法及時完成更新和升級，導致網絡服務能力和應用業(yè)務需求之間長期存在“代溝”。網絡基線全維可定義技術打造完全透明的基礎平臺，實現(xiàn)網元設備、協(xié)議控制、網絡資源、節(jié)點能力、網絡接口、轉發(fā)控制、承載方式等要素的全方位開放，為開展網絡模型部署和運行提供基礎環(huán)境。
二是網絡智慧化管控技術。多模態(tài)網絡環(huán)境支持各種用網需求以網絡模態(tài)的形式進行智能加/卸載或運行。在引入人工智能技術后，可建立“感知、決策、適配”一體化的網絡智慧化管理與控制機制，各種網絡模態(tài)的技術演進、業(yè)務發(fā)展、應用創(chuàng)新及運維管理均屬于網絡模態(tài)或技術體系的創(chuàng)建者或擁有者，各自均可以獨立部署或演進發(fā)展。
三是網絡內生安全構造技術。當前，鏈路與節(jié)點故障、系統(tǒng)漏洞等新型互聯(lián)網安全威脅層出不窮。網絡內生安全構造技術依據(jù)“結構決定安全”“系統(tǒng)大于部分之和”的理念，構造出新型擬態(tài)防御技術，從而打破網絡未知威脅的周期性作用，可提高網絡空間的整體安全性。
通過這三大技術，多模態(tài)網絡環(huán)境能夠使網絡的功能形態(tài)靈活高效地適應復雜多變的社會發(fā)展需求，突破了技術體系迭代“總把新桃換舊符”“推倒重來”的缺陷，給網絡技術體系及其業(yè)務和性能發(fā)展提供了充分的創(chuàng)新空間，讓傳統(tǒng)網絡中的“高延遲”“高成本”“難管控”等問題成為歷史。
推動多模態(tài)網絡環(huán)境落地應用
記者：我們需要多久才能應用多模態(tài)網絡環(huán)境？將有望在哪些領域最先應用？
鄔江興：實際上，多模態(tài)網絡環(huán)境在現(xiàn)實社會的應用已經在不斷推進中，各種新型網絡模態(tài)在諸多行業(yè)網絡中已經得到部署和應用，如身份標識網絡、地球剖分網絡、分布式計算網絡等，這些應用已經展現(xiàn)出強大的生命力和應用效果。
結合目前網絡技術創(chuàng)新應用發(fā)展趨勢，多模態(tài)網絡環(huán)境有望在離用戶創(chuàng)新側最近的領域率先部署和應用，如云網融合基礎設施、工業(yè)互聯(lián)網、行業(yè)專網、天地協(xié)同網絡等。
我相信，多模態(tài)網絡環(huán)境將對網絡技術和應用產生革命性影響，其在信息網絡基礎設施中的應用會越來越廣泛，將深度融合于金融、能源、工業(yè)等經濟社會領域中，有效提升社會的創(chuàng)新力和生產力。
記者：應用多模態(tài)網絡環(huán)境將對國家經濟社會發(fā)展產生哪些深遠影響？
鄔江興：現(xiàn)有網絡基礎設施核心技術受制于人，網絡主權與數(shù)據(jù)安全的基礎建立在別人的墻基上，始終是我們最大的隱患。尤其是在中美博弈的新形勢下，要加快構建以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局。
創(chuàng)新網絡發(fā)展范式，構建多模態(tài)網絡環(huán)境，可從根本上跳出別人預設陣地，打造獨創(chuàng)、獨有的網絡基礎設施，支持“雙循環(huán)”的加速形成。
初步判定，全球在未來15年內，會出現(xiàn)關鍵網絡技術體系演進變革的窗口期，現(xiàn)有網絡體系正處于根本性轉型發(fā)展的前夜，抓住機遇勇于創(chuàng)新，完全可能在網絡發(fā)展范式方向上取得創(chuàng)新突破并獲得引領地位，實現(xiàn)彎道超車，獲得網絡技術發(fā)展的影響力和主導權。
記者：推動多模態(tài)網絡環(huán)境應用，需要哪些政策措施？
鄔江興：結合當前國內外發(fā)展形勢和新型網絡技術發(fā)展特點，建議從三個方面制定相應政策和措施：
一是由國家主管部門牽頭，建立跨部門、跨區(qū)域、跨機構的組織協(xié)調機制，科學決策和統(tǒng)籌部署推進多模態(tài)網絡環(huán)境和應用研發(fā)任務；二是依托重大科研平臺開展任務協(xié)同攻關，有機整合“產學研測用”優(yōu)勢科技資源，為自主創(chuàng)新科研成果在國家建設中落地提供支撐；三是探索科研任務和項目組織實施的新模式，推動多模態(tài)網絡環(huán)境研發(fā)的“揭榜掛帥”“賽馬制”等措施，充分激發(fā)各類創(chuàng)新主體的活力和研發(fā)動力。
