1.1　互聯網面臨的問題和挑戰

隨著科學技術的不斷發展，信息在推動經濟與社會發展方面發揮著越來越大的作用。作為當前信息主要傳播載體的信息網絡（尤其是互聯網），已成為人們日常工作和生活不可或缺的基礎平臺。當前經濟與社會的發展要求信息網絡能夠在任何地點，任何時間，為任何人或物，以任何方式，可信（安全、可靠、可控可管）地提供任何可能傳送的信息服務。然而現有信息網絡受“一種網絡支持一種主要服務”的解耦模式的原始設計限制，存在諸多難以克服的困難，很難滿足當前網絡及服務多樣性等發展的需要^［1］。

深入剖析現有信息網絡存在的問題，可以將之歸結為如下幾個方面。

（1）網絡可擴展性受限

本書提及的網絡可擴展性分為規模可擴展性以及服務可擴展性。規模可擴展即指網絡節點數量的不斷增加以及異質網絡的互聯互通，而服務可擴展是指網絡提供的服務種類和數量可隨著用戶的需求而不斷變化。規模可擴展是現有互聯網快速發展遇到的一個巨大問題，其主要表現是互聯網核心路由表條目急劇增長，過去以摩爾定律支撐的網絡規模發展模式已不足以滿足當前核心路由規模發展的需要。異質異構網絡的互聯互通更增加了網絡的復雜性，給網絡規模可擴展帶來更加難以承受的壓力。服務可擴展較差是現有信息網絡原創模式局限性的典型表現。一種以承載一種主要業務為設計目標發展而來的現有信息網絡，很難適應當前服務多樣性、新業務不斷涌現以及服務質量保障要求日益苛刻等發展的需要。如電信網以語音設計為主，不能適應寬帶流媒體業務的需要；而現有互聯網“盡力而為”轉發數據的設計理念也難以滿足語音、多媒體等實時業務的服務質量保障需求。

（2）移動性支持能力差

移動性支持能力差是現有信息網絡（諸如電信網、互聯網等）都存在的一個嚴重問題。移動速率和服務速率可以看作信息網絡對移動性支持的兩大衡量指標。電信網在給用戶提供高速切換的同時，很難提供較高的服務速率。相反，互聯網在提供較高服務速率的同時，又很難實現較低的網絡切換時延。究其原因，我們不難發現，電信網的問題在于其電路交換設計理念及其復雜的切換機制，即節點在本不富余的網絡帶寬資源下發生移動時，節點需要進行復雜的調度和切換；而現有互聯網的癥結在于其IP^［2-3］地址的雙重屬性（既代表節點的身份信息，又表明節點的位置信息^［4］），即節點在發生移動切換時，其地址需要重新獲取和配置，而這一過程花費的時間較長。

（3）網絡可信性較差

本書提及的網絡可信性定義為網絡安全性、網絡可靠性以及網絡可控可管性。網絡可信性較差是現有信息網絡所面臨的又一嚴峻問題。現有信息網絡中源節點身份信息的缺失和冒用，導致當前大量的網絡安全事件，如匿名電話騷擾及詐騙，地址解析協議（Address Resolution Protocol，ARP）地址欺騙^［5-6］，域名服務器（Domain Name Server，DNS）攻擊^［7-8］，由路由前綴劫持^［9］引起的分布式拒絕服務（Distributed Denial of Service，DDoS）攻擊^［10-11］、垃圾郵件泛濫^［12］、流量監視^［13］等。這些都充分體現了現有信息網絡的安全缺陷，與網絡在設計之初節點之間相互信任的假定相違背。同時隨著人類對信息網絡依賴程度的不斷加深，現有信息網絡在提供服務的可靠性保證方面也越來越難以滿足人們的需求，電話中斷、視頻停頓、網絡掉線等現象越來越難以被人們所接受。此外，由于現有信息網絡（尤其是互聯網）缺乏對網絡節點及網絡服務進行有效的識別和管控，導致網絡的維護成本較高，而且管理復雜。

（4）新技術或新協議支持性較弱

現有信息網絡在設計時，通常局限于采用某一特定的網絡技術實現，對未來技術的發展和新應用的出現缺乏有效的支持。新的網絡技術或應用的出現，很難在現有信息網絡基礎上進行推廣應用，而通常需要花費巨大的經濟成本進行網絡設備的升級改造，甚至得不所愿。一種應用通常意味著一套單獨的軟件和設備，這無疑增加了信息網絡向前發展的難度。新出現的網絡技術，如IPv6技術^［3］、流控制傳輸協議（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）^［14］、數據報擁塞控制協議（Datagram Congestion Control Protocol，DCCP）^［15］網絡傳輸技術等，盡管具有一定的技術優勢，但很難在現有互聯網上進行大規模推廣應用。

（5）服務獲取過程單一性

在現有信息網絡中，人們為了獲取某種信息服務，通常需要指定特定的服務提供者，然后服務過程會在服務需求方和服務提供者之間建立。然而，在信息高度發展的社會背景環境下，人們關注更多的是信息本身，而不是信息的提供者。再者，隨著信息網絡的快速發展，越來越多的服務提供者可以提供相同的服務。人們不希望在一次服務的過程中，出現服務中斷或服務停止的現象。盡管通過某些必要的手段，如域名重定向^［16］、動態域名解析（Dynamic Domain Name Resolution，DDNR）^［17］等使得這種服務過程中的中斷或停止現象有所緩解，但仍然不能得到徹底的解決。現有信息網絡這種面向主機的網絡架構設計，無法充分利用網絡資源，給用戶提供多樣性的網絡服務，從而滿足人們面向服務的獲取需求。

以上問題深深植根于現有信息網絡的原始設計框架之上，要想改變現有信息網絡面臨的困局，對現有網絡進行簡單的修補很難有效地滿足當前發展的需求，迫切需要對未來網絡的體系架構理論進行重新構建，這已是國內外眾多專家學者們的共識。