第1章
概述

现有的互联网协议（Internet Protocol，IP）技术始于20世纪70年代。在过去的50年内，IP技术在全世界的部署与实践取得了巨大的成功，促进了全球网络的互联以及应用生态的发展。其成功之处在于：（1）尽力而为的设计思路，协议设计简单、设备成本低、容易标准化，使得IP网络易于快速部署及互联互通；（2）面向终端设计，终端的发展直接推动网络（技术、规模）发展，计算机互联网、移动互联网无不如此；从端侧和应用来看，IP网络解耦了网络和业务，使得业务类型挣脱网络束缚，得到了极大的丰富和发展。在当时的需求背景下，网络技术无法满足全球范围的计算机网络互联互通的需求。IP技术具有强大、优异的连接能力，简单、尽力而为的传输能力，以及端到端的业务和应用模型，因此，IP网络非常好地实现了全球网络的互联互通。

但是随着网络生产力的发展，现有的网络技术已经无法承载用户日益丰富的网络需求，因此泛在全场景新IP（Ubiquitous IP，UIP）技术被提出。泛在全场景新IP技术研究，主要聚焦未来8～10年内典型应用对于数据网络的需求，在演进思路上采取“分代目标、有限责任”的策略，在继承无连接统计复用的优势能力下，通过持续增强IP自身能力，以提供万物互联的智能世界所需要的内生安全可信、网络可规划和性能可预期、大连接下的感知与管控、泛在移动性支持等能力，连通多种异构接入网络，实现万网互联，使能更多的新服务接入网络，丰富人们的沟通与生活。

泛在全场景新IP体系通过一个具有共性基础的、可面向多需求演进的协议框架，在满足全球万网互联的基础上，弹性地满足面向行业的专用网络差异化的需求。即通过推动协议体系的泛在性演进，使网络技术深度进入并统一支撑非IP、标准IP或因环境因素受限而难以通过传统IP及其补丁式改进而支持的场景。泛在全场景新IP体系在提供最基本互联互通能力的基础上，外延扩展更多的能力，供终端应用使用。这就是新阶段网络发展的内在动力，即面向网络能力建设，以网络能力为中心，网络协议需要在最基本的互联能力的基础上，具有适应各垂直行业差异化网络需求的能力，通过提供内生安全、确定性转发、多语义寻址等丰富的灵活可扩展的内生网络能力，满足各垂直行业对网络性能的需求。各种专用网络可以根据专有需求，使用定向扩展的网络协议。

传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）/IP体系是基于固定网络的协议设计，在32bit或128bit的数字空间中使用分段式数字地址串构建拓扑结构，使用尽力而为的单一转发模式。新型终端和新型业务的接入使得网络协议能力需求发生了改变。轻量级的终端提出缩短地址长度的需求，用以降低能耗；时变动态的网络节点提出高动态性需求，用以应对路由收敛速度；众多业务并不以拓扑位置为业务流程的依据和必要条件，除数字地址之外，还可以引入多样化的标识语义（如服务、身份、算力等）进行路由；远程控制、工业制造等场景需要确定性的网络能力，包括时延抖动、路径等；安全性能可以逐步向内生化迁移，将可验证的ID、验证机制流程在网络层实现。泛在全场景新IP通过在网络层增加多样化标识，如服务标识、算力标识、地理坐标、设备标识、用户标识等新标识体系，使网络设备可根据网络当前场景需要选择特定语义进行数据包的封装和通信流程的执行，进而潜在支持复杂异构场景的多元统一，即全部通信场景应可以通过同一个语言体系进行互通。与此同时，包括拓扑地址在内的各类标识应具备真实性保障和校验的能力。网络安全的基础依赖于入网实体“身份”的真实性，即标识的真实性。泛在全场景新IP体系通过对广义标识进行设计与管理，将身份的可验证性作为安全的根源与基础。

最终，泛在全场景新IP体系面向不同业务提供细分的多维度服务，例如，对象级粒度的优化传输协议，提供可运营的跨域多播能力、用户可定义的网络协议格式和转发能力以及对数字空间数字孪生的管理。在网络层实现对攻击行为的防护，保障网络服务节点的可用性，减少对上层安全策略的依赖，网络安全朝向内生化发展，泛在地支持更多场景服务，实现万网万物的全连接。在未来，大量的智能机器会逐步接入网络，“面向机器的通信”将产生许多新型网络连接需求。机器对于信息的处理效率、时长和连续性等方面的要求将远超人类，未来网络在总传输通量和超大数据瞬时传输能力的上限亟须提升。超低功耗的传感器等更为多样的异构设备、超高速移动的卫星联网等更为多样的异构网络逐步促成“万物、万网互联”的态势，网络协议体系需要匹配复杂异构化的特征，以全息全觉通信为代表的未来媒体通信形式通过多信息源、多维感官数据的同步传输保证服务体验，超高吞吐、多播并发、精准协同等势必成为未来媒体应用的普遍需求。接入并基于网络展开的产业链条逐步增长，众多业务场景的高经济价值必须有更加完善的安全与隐私机制来守护系统运转。面对未来应用业务需求对网络技术提出的挑战，网络协议体系的能力已经成为不可回避的瓶颈。

本书主要针对网络协议行业从业人员、数据通信技术研发人员、计算机行业人员以及对新IP体系发展感兴趣的相关人员。本书有助于读者学习了解与泛在全场景新IP体系相关的技术框架和发展现状，为本书所涉及的行业如何借用泛在全场景新IP体系进一步提升技术实力和生产效率提供了相应的应用场景和思路，进一步增强泛在全场景新IP体系的实用性和可操作性。