導讀：

　　■ 現有網絡基礎設施核心技術受制于人，網絡主權與數據安全的基礎建立在別人的墻基上，始終是我們最大的隱患。

　　■ 創新網絡發展范式，構建多模態網絡環境，可從根本上跳出別人預設陣地，打造獨創、獨有的網絡基礎設施，支持“雙循環”的加速形成。

　　■ 初步判定，全球在未來15年內，會出現關鍵網絡技術體系演進變革的窗口期，現有網絡體系正處于根本性轉型發展的前夜，抓住機遇勇于創新，完全可能在網絡發展范式方向上取得創新突破并獲得引領地位，實現彎道超車，獲得網絡技術發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，已經發展了50多年的互聯網開始暴露“基因缺陷”，功能、性能、安全性、可擴展性等問題愈發凸顯。為解決現有互聯網瓶頸問題，我國開始探索基于新發展范式構建多模態網絡環境，并啟動“十四五”國家重點研發計劃“多模態網絡與通信”重點專項攻關。

　　“在萬物互聯的產業互聯網時代，現有互聯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，多模態網絡環境代表了信息網絡技術與產業的發展方向。”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，走近我國自主創新的多模態網絡環境。

　　多模態網絡環境是實現信息網絡發展范式創新的抓手

　　記者：什么是多模態網絡環境？

　　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、路由協議等方面的設計也千差萬別，現有的網絡與業務分離的互聯網發展范式遏制了網絡技術創新和應用部署環境的構建，已成為各類新型網絡技術發展的桎梏。

　　多樣化的業務需要多元化的網絡技術體系支撐。我們針對各垂直行業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務性能需求，提出了多模態網絡環境。

　　多模態網絡環境使得這些多元化的網絡技術體系能在統一的基礎設施（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、專業化應用需求。

　　多模態網絡環境可以理解為一種新型的網絡基礎設施，就好比數百萬個通信塔/基站及其互聯設施服務3G、4G、5G網絡那樣，這個基礎設施能支撐電信運營商、工業企業、服務提供商等各類企事業單位基于標準或自有網絡技術體系的數字通信與智能計算，支持各種應用和業務在這樣一個“網絡之網絡”的基礎設施中部署和運行。

　　記者：為什么需要多模態網絡環境？

　　鄔江興：在互聯網發展初期，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協議解決了這些網絡互聯互通的問題。如今，IP協議逐漸發展為互聯網“大一統”的協議，用于承載所有業務，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（關于互聯網的技術資料匯編）數量已達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大部分功能，但性能卻遠低于期望品質。進入產業互聯網時代，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/工業系統則需要低時延高可靠的網絡性能保障。

　　堆疊式發展的復雜網絡中，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，僅以信息或數據的端到端傳送為目標的互聯網，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。

　　正是為解決現有互聯網存在的諸多問題，我國自主創新，提出了基于網絡發展新范式的多模態網絡環境。

　　記者：多模態網絡環境為什么是實現信息網絡發展范式創新的抓手？

　　鄔江興：網絡發展范式是網絡技術某一階段所依據的思維視角、理論基礎、方法論和實踐規范，是網絡技術發展的世界觀和方法論。目前，網絡發展大致經歷了“網絡與業務一體化”“綜合業務數字網”“網絡與業務分離”三種范式，我們目前處于“網絡與業務分離”的發展范式階段。

　　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境相分離的發展范式，即信息網絡發展第四范式，將現有或未來的各種網絡技術體系以模態的形式，實現多種網絡模態在同一技術物理環境內的共生共存、獨立演進與變革、模態間安全隔離和內生的安全防護功能等。

　　多模態網絡環境既能保障各類業務及網絡技術體系的自我完善和發展，又能實現多元網絡的智能、高效、安全一體化部署和管理，因此它是實現信息網絡“技術體系與支撐環境相分離的發展范式”的抓手。

　　多模態網絡環境研發已有基礎

　　記者：我國在多模態網絡環境研發方面都有哪些布局？

　　鄔江興：“十三五”期間，科技部在國家重點研發計劃中先后啟動了“多模態智慧網絡核心技術與原理平臺”項目、“多模態智慧網絡環境（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同攻關，圍繞多模態網元、模態開發與組網等開展先導性驗證。

　　目前，多模態網絡環境作為網信領域發展的抓手，已成為我國科技發展重要任務。我國在“十四五”期間啟動國家重點研發計劃“多模態網絡與通信”重點專項，開展多模態網絡核心芯片、設備、關鍵技術和創新環境研究，為我國產業和技術發展提供重要支撐。

　　記者：之江實驗室搭建的多模態網絡環境目前進展如何？

　　鄔江興：之江實驗室牽頭承擔了國家重點研發計劃“多模態智慧網絡核心技術與原理平臺”項目，聯合信息工程大學、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新研究院、烽火通信、邁普通信等優勢團隊，在多模態網絡架構和機理設計、新型網元與多模態網絡原理平臺研制、多模態共生控制與網絡管理運維等方面取得重要突破，在業界率先研制出多模態智慧網絡原理平臺，實現了內容、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。

　　該平臺的研發，有力支撐了多模態網絡科研實驗，為后續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：多模態網絡環境的核心技術突破有哪些？

　　鄔江興：我們研究突破了多模態網絡環境的三大技術，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。新興網絡業務形態層出不窮，對底層網絡設備的承載能力不斷提出新的挑戰，而傳統網絡基礎結構單一、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，實現網元設備、協議控制、網絡資源、節點能力、網絡接口、轉發控制、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境。

　　二是網絡智慧化管控技術。多模態網絡環境支持各種用網需求以網絡模態的形式進行智能加/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，各種網絡模態的技術演進、業務發展、應用創新及運維管理均屬于網絡模態或技術體系的創建者或擁有者，各自均可以獨立部署或演進發展。

　　三是網絡內生安全構造技術。當前，鏈路與節點故障、系統漏洞等新型互聯網安全威脅層出不窮。網絡內生安全構造技術依據“結構決定安全”“系統大于部分之和”的理念，構造出新型擬態防御技術，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，多模態網絡環境能夠使網絡的功能形態靈活高效地適應復雜多變的社會發展需求，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務和性能發展提供了充分的創新空間，讓傳統網絡中的“高延遲”“高成本”“難管控”等問題成為歷史。

　　推動多模態網絡環境落地應用

　　記者：我們需要多久才能應用多模態網絡環境？將有望在哪些領域最先應用？

　　鄔江興：實際上，多模態網絡環境在現實社會的應用已經在不斷推進中，各種新型網絡模態在諸多行業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，這些應用已經展現出強大的生命力和應用效果。

　　結合目前網絡技術創新應用發展趨勢，多模態網絡環境有望在離用戶創新側最近的領域率先部署和應用，如云網融合基礎設施、工業互聯網、行業專網、天地協同網絡等。

　　我相信，多模態網絡環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、工業等經濟社會領域中，有效提升社會的創新力和生產力。

　　記者：應用多模態網絡環境將對國家經濟社會發展產生哪些深遠影響？

　　鄔江興：現有網絡基礎設施核心技術受制于人，網絡主權與數據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為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局。

　　創新網絡發展范式，構建多模態網絡環境，可從根本上跳出別人預設陣地，打造獨創、獨有的網絡基礎設施，支持“雙循環”的加速形成。

　　初步判定，全球在未來15年內，會出現關鍵網絡技術體系演進變革的窗口期，現有網絡體系正處于根本性轉型發展的前夜，抓住機遇勇于創新，完全可能在網絡發展范式方向上取得創新突破并獲得引領地位，實現彎道超車，獲得網絡技術發展的影響力和主導權。

　　記者：推動多模態網絡環境應用，需要哪些政策措施？

　　鄔江興：結合當前國內外發展形勢和新型網絡技術發展特點，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、跨區域、跨機構的組織協調機制，科學決策和統籌部署推進多模態網絡環境和應用研發任務；二是依托重大科研平臺開展任務協同攻關，有機整合“產學研測用”優勢科技資源，為自主創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，推動多模態網絡環境研發的“揭榜掛帥”“賽馬制”等措施，充分激發各類創新主體的活力和研發動力。