1.1 互联网面临的问题和挑战
随着科学技术的不断发展，信息在推动经济与社会发展方面发挥着越来越大的作用。作为当前信息主要传播载体的信息网络（尤其是互联网），已成为人们日常工作和生活不可或缺的基础平台。当前经济与社会的发展要求信息网络能够在任何地点，任何时间，为任何人或物，以任何方式，可信（安全、可靠、可控可管）地提供任何可能传送的信息服务。然而现有信息网络受“一种网络支持一种主要服务”的解耦模式的原始设计限制，存在诸多难以克服的困难，很难满足当前网络及服务多样性等发展的需要［1］。
深入剖析现有信息网络存在的问题，可以将之归结为如下几个方面。
（1）网络可扩展性受限
本书提及的网络可扩展性分为规模可扩展性以及服务可扩展性。规模可扩展即指网络节点数量的不断增加以及异质网络的互联互通，而服务可扩展是指网络提供的服务种类和数量可随着用户的需求而不断变化。规模可扩展是现有互联网快速发展遇到的一个巨大问题，其主要表现是互联网核心路由表条目急剧增长，过去以摩尔定律支撑的网络规模发展模式已不足以满足当前核心路由规模发展的需要。异质异构网络的互联互通更增加了网络的复杂性，给网络规模可扩展带来更加难以承受的压力。服务可扩展较差是现有信息网络原创模式局限性的典型表现。一种以承载一种主要业务为设计目标发展而来的现有信息网络，很难适应当前服务多样性、新业务不断涌现以及服务质量保障要求日益苛刻等发展的需要。如电信网以语音设计为主，不能适应宽带流媒体业务的需要；而现有互联网“尽力而为”转发数据的设计理念也难以满足语音、多媒体等实时业务的服务质量保障需求。
（2）移动性支持能力差
移动性支持能力差是现有信息网络（诸如电信网、互联网等）都存在的一个严重问题。移动速率和服务速率可以看作信息网络对移动性支持的两大衡量指标。电信网在给用户提供高速切换的同时，很难提供较高的服务速率。相反，互联网在提供较高服务速率的同时，又很难实现较低的网络切换时延。究其原因，我们不难发现，电信网的问题在于其电路交换设计理念及其复杂的切换机制，即节点在本不富余的网络带宽资源下发生移动时，节点需要进行复杂的调度和切换；而现有互联网的症结在于其IP［2-3］地址的双重属性（既代表节点的身份信息，又表明节点的位置信息［4］），即节点在发生移动切换时，其地址需要重新获取和配置，而这一过程花费的时间较长。
（3）网络可信性较差
本书提及的网络可信性定义为网络安全性、网络可靠性以及网络可控可管性。网络可信性较差是现有信息网络所面临的又一严峻问题。现有信息网络中源节点身份信息的缺失和冒用，导致当前大量的网络安全事件，如匿名电话骚扰及诈骗，地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）地址欺骗［5-6］，域名服务器（Domain Name Server，DNS）攻击［7-8］，由路由前缀劫持［9］引起的分布式拒绝服务（Distributed Denial of Service，DDoS）攻击［10-11］、垃圾邮件泛滥［12］、流量监视［13］等。这些都充分体现了现有信息网络的安全缺陷，与网络在设计之初节点之间相互信任的假定相违背。同时随着人类对信息网络依赖程度的不断加深，现有信息网络在提供服务的可靠性保证方面也越来越难以满足人们的需求，电话中断、视频停顿、网络掉线等现象越来越难以被人们所接受。此外，由于现有信息网络（尤其是互联网）缺乏对网络节点及网络服务进行有效的识别和管控，导致网络的维护成本较高，而且管理复杂。
（4）新技术或新协议支持性较弱
现有信息网络在设计时，通常局限于采用某一特定的网络技术实现，对未来技术的发展和新应用的出现缺乏有效的支持。新的网络技术或应用的出现，很难在现有信息网络基础上进行推广应用，而通常需要花费巨大的经济成本进行网络设备的升级改造，甚至得不所愿。一种应用通常意味着一套单独的软件和设备，这无疑增加了信息网络向前发展的难度。新出现的网络技术，如IPv6技术［3］、流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）［14］、数据报拥塞控制协议（Datagram Congestion Control Protocol，DCCP）［15］网络传输技术等，尽管具有一定的技术优势，但很难在现有互联网上进行大规模推广应用。
（5）服务获取过程单一性
在现有信息网络中，人们为了获取某种信息服务，通常需要指定特定的服务提供者，然后服务过程会在服务需求方和服务提供者之间建立。然而，在信息高度发展的社会背景环境下，人们关注更多的是信息本身，而不是信息的提供者。再者，随着信息网络的快速发展，越来越多的服务提供者可以提供相同的服务。人们不希望在一次服务的过程中，出现服务中断或服务停止的现象。尽管通过某些必要的手段，如域名重定向［16］、动态域名解析（Dynamic Domain Name Resolution，DDNR）［17］等使得这种服务过程中的中断或停止现象有所缓解，但仍然不能得到彻底的解决。现有信息网络这种面向主机的网络架构设计，无法充分利用网络资源，给用户提供多样性的网络服务，从而满足人们面向服务的获取需求。
以上问题深深植根于现有信息网络的原始设计框架之上，要想改变现有信息网络面临的困局，对现有网络进行简单的修补很难有效地满足当前发展的需求，迫切需要对未来网络的体系架构理论进行重新构建，这已是国内外众多专家学者们的共识。