編者按：徐恪，清華大學計算機科學與技術系教授、副系主任。他的研究領域包括計算機網絡體系結構和區塊鏈系統。他曾獲得國家科學技術進步獎二等獎、國家技術發明獎二等獎、中創軟體人才獎和CCF青年科學家獎等，還曾獲得國家傑出青年科學基金，入選北京市卓越青年科學家計劃和北京市戰略人才。徐恪著有《計算機網絡體系結構：設計、建模、分析與優化》《高級計算機網絡（第2版）》《網絡空間安全原理與實踐》等教材，還著有《算法統治世界》《賽博新經濟》等科普著作。他是CCF傑出會員，曾經擔任CCF理事和CCCF編委。
在《中國計算機學會通訊》(CCCF)出刊200期之際，徐恪接受了CCCF的訪談，向讀者們介紹自己的網際網路體系結構研究之路和最新的研究成果以及心得，並分析了這一領域的未來發展趨勢。
Q
您是何時開始對新一代網際網路體系結構感興趣的，您對網際網路體系結構有怎樣的理解？
徐恪：我1998年師從吳建平老師攻讀博士學位，就此開始了網際網路體系結構的研究之旅。我記得吳老師第一次給我講研究方向，就特別強調了網際網路體系結構的重要性，他認為核心簡單、邊緣複雜的網際網路設計思路是網際網路成功的最重要的經驗。確實，歷史已經證明網際網路體系結構的端到端原則帶來的穩定性、靈活性和擴展性直接決定了網際網路今天的巨大成功。網際網路體系結構具有強大的生命力，發展到今天仍然能有效支撐物聯網、工業網際網路乃至Web 3.0等新型網絡和應用的不斷發展。
國家領導人在2016年網絡安全和信息化工作座談會上指出「網際網路核心技術是我們最大的『命門』，核心技術受制於人是我們最大的隱患」。我們認為網際網路體系結構正是網際網路核心技術之一，網際網路體系結構的關鍵要素「傳送格式、轉發方式以及路由控制」決定了數據包在網際網路中採用什麼樣的組包和傳遞方式，走哪條路被送達目的地，這涉及地址結構、域名系統、路由協議等大量核心技術，本質上是一個多目標的優化問題，求解具有很大的難度，這也正是我們在網際網路體系結構領域努力追求的方向。
Q
您所在的研究組在SIGCOMM會議上的第一篇論文是關於高鐵列車上多路徑傳輸控制協議（TCP）性能的測量工作。這項工作的研究過程中，有什麼難忘的經歷與讀者分享嗎？
徐恪：20多年來，我們一直在網際網路體系結構領域開展研究，我本人很有幸協助吳建平老師承擔了兩期973項目，從網際網路體系結構的擴展性、實時性和安全性角度開展了一系列工作。我帶領學生完成的我們組第一篇SIGCOMM會議論文「A Measurement Study on Multi-path TCP with Multiple Cellular Carriers on High-speed Rails」，是我最值得驕傲的成果。這是一項關於高鐵列車上多路徑TCP性能的測量工作。可以說是學生們的艱苦努力成就了這項工作，我為能夠有幸指導這麼多優秀的學生而驕傲和自豪。
研究的出發點在於高速運動中頻繁的基站切換導致傳統的單路徑TCP性能嚴重惡化，我們考慮是否可以利用分布在高鐵線路上不同運營商的基站進行多路徑傳輸。當一條路徑發生切換時，其他路徑可以繼續傳輸，總體性能很可能優於單路徑傳輸。基於這樣的猜測，我們開展了高鐵列車上多路徑TCP的測量研究。研究過程中，學生們齊心協力，用智慧和勇氣戰勝了很多挑戰。
首先，測量是一件非常耗時費力的事情。實驗室的全體學生在22個月的時間裡將足跡覆蓋了中國大部分高鐵線路，累積里程可以繞地球2圈多，採集到了2.8 TB的寶貴數據。每次測量出發前，我們都會開一個誓師大會，會上每人都會領到一份提示要點多達30餘條的操作指南，因為測量操作非常複雜，測量中要全程緊盯各種參數，完全沒有合眼打盹的時間。會上每人還會領到一個可以摺疊的小馬扎，因為測量中經常不能坐在座位上，而是坐著小馬扎擠在車頭或車尾的狹窄縫隙里。
其次，測量工具開發難度大。一方面，多路徑TCP性能受到列車車速、沿途地形、網絡類型等多種因素的影響；另一方面，它還受到流大小、長度，擁塞控制算法的影響，我們需要設計一種儘可能採集所有影響因素信息的工具，開發難度很大。幾屆學生接續奮鬥，經過了無數次調試，測量工具才逐漸完善。
充足的準備工作僅是衝擊SIGCOMM的第一步，事實上這項工作先後在MOBICOM、NSDI等會議投稿中被拒，但是我們沒有被審稿人「打倒」，更沒有降低目標，而是越挫越勇，不斷吸納評審意見，工作日臻完善，終於得到了計算機網絡頂級會議SIGCOMM的認可，我為我的學生們感到驕傲。
Q
問：網際網路研究最大的挑戰在於研究成果如何真正去影響工業界，面對這樣的挑戰，您是怎樣做的？
徐恪：史丹福大學教授尼克·麥基翁(Nick McKeown)有個觀點，網際網路體系結構很難修改，因為工業界有很強的動力維持現狀，所以很難破局。他通過軟體定義網絡(Software Defined Networking，SDN)努力打破局面。SDN的演進史就是一部創新技術與產業發展聯合驅動前進的傳奇，這也是值得我們學習的產學研結合的優秀案例。
我們的網際網路體系結構研究思路是創新演進，也就是在保持網際網路體系結構傳送格式和分組轉發方式等基本要素不變的情況下持續演進。在這個過程中，我們也注意和工業界緊密合作，密切關注業界需求，同時將創新成果向業界推廣。我們提出的可擴展路由交換架構多項關鍵技術應用於華為、新華三的交換設備中。一直以來，我們和華為、新華三深入合作，緊密團結，共同攻關，開展網際網路體系結構真實源地址的研究和在核心路由設備上的落地工作，相關研究成果也在第二代中國教育和科研計算機網(CERNET2)等網絡開展了大規模的實驗和驗證。
Q
在未來5到10年內，您認為網際網路體系結構方向存在哪些機遇，或者需要解決的挑戰是什麼？
徐恪：「未來網絡」是「十四五」規劃和2035遠景目標綱要中一項重要的戰略新興產業。在網際網路進一步與工業、製造、能源等物理世界深度融合的當前，網際網路體系結構的核心技術也將隨應用驅動蓬勃發展，網際網路體系結構創新是必然趨勢。尤其是近年來，人工智慧、大數據、區塊鏈、Web 3.0以及元宇宙的應用發展，一方面為網際網路體系結構的創新提供了更多的技術儲備，另一方面，也驅使網際網路體系結構不斷演進為海量業務提供多元化、個性化的服務。未來一段時間，除了在新型網絡架構、尋址路由、內生安全等領域繼續突破創新外，網際網路體系結構還將向智能化、敏捷化、網存算一體化不斷發展，從而支撐超大規模、人機物融合、跨時空壁壘的智能連接與服務，以滿足車聯網、遠程醫療等消費型應用以及智能電網、工業網際網路等生產型應用的不同需求。
網際網路與經濟和社會的深度融合，使得網際網路體系結構在發展中面臨的擴展性、實時性和安全性等問題更加突出，因為這是用戶體驗最明顯、用戶需求最迫切的技術挑戰。未來5到10年，這些都是業界的研究重點。首先，人機物融合的未來網絡帶來的是萬億級的超大規模連接，多樣化的接入終端和應用程式要求網際網路體系結構具有更高的擴展性和靈活性，這背後還涉及超大空間的高效路由尋址問題。網際網路從IPv4擴展到IPv6很大程度上緩解了可擴展性的問題，這也是我們持續推動IPv6廣泛部署的一個重要原因。其次，諸如工業控制、遠程醫療是未來網絡的重要應用場景，這類生產型應用場景對於確定、精準的時延都具有很高的要求，比如遠程手術要求網絡數據傳輸的時延小於5ms，因此提供確定性的傳輸服務意義重大，目前產業界正在積極推動的時間敏感網絡(TSN)就是採用時鐘同步、數據調度等來實現確定性傳輸能力的一種新技術。最後，提升網際網路體系結構的安全性對未來網絡而言極為關鍵。多業務場景、多接入方式、多協議交互進一步增加了網際網路安全威脅的攻擊面，傳統的打補丁方式要解決層出不窮的安全問題顯然是力不從心的，由於網際網路安全問題的根本原因也在於網際網路體系結構設計上的不完備，從網際網路體系結構本身出發進行安全加固，即內生安全的設計思路成為一種新方案，擬態結構、零信任網絡在這一方面都進行了探索。自開始研究網際網路體系結構以來，圍繞擴展性、實時性和安全性的問題，我們也做了很多努力，取得了一些進步。比如我們從真實可信的角度出發開展了內生安全網絡系統結構的相關研究，從協議交互的新角度發現了一系列的安全問題，未來我們仍將在這些領域開展持續的研究。
網絡智能化直白地說就是網絡可以提供智能服務，為此，學術界和工業界已經開始探索建立具有智能能力的網際網路運行機制，企業和運營商也提出了諸如意圖驅動網絡、數字孿生網絡和自動駕駛網絡等新型網絡架構。可以說，智能化可能是未來網際網路體系結構研究中最核心的支撐之一。我們結合多年的研究積累和當前的發展形勢，也提出了一種「理想智能網絡」的概念，就是在兼容現有網際網路架構的基礎上，針對未來網絡全息交互、精準感控、安全魯棒等關鍵需求，依託智能技術對大規模數據的歸納表徵能力，以及對未知場景的推演學習能力，以數據、模型、算力三方面的協作作為關鍵技術手段，構建全維知識面，支撐網絡硬體層、知識邏輯層、業務場景層的一體化協同，進而滿足未知網絡場景的變化需求，使網絡體系結構具備內生的學習進化屬性，從而可實現面向實際網絡業務的自我適應、面向重大攻擊威脅的主動對抗等核心能力。目前，我們也開始了一些實踐，比如開展了智能數據面和輕量級路由器的設計與實現，實驗結果表明，智能數據面具有更精確的數據識別準確率，輕量級路由器具有更顯著的業務處理效率。當然，這其中還有很多問題有待解決，比如如何全面兼容現有網際網路體系結構，如何保證網絡服務的有效性，如何尊重個體數據的隱私安全等，這些也是我們未來要繼續深入研究的方向。
Q
您自2007年加入CCF會員，曾擔任CCCF編委，長期活躍於CCF平台，您認為加入CCF會有哪些收穫？
徐恪：回首我加入CCF的15年，很多難忘的美好瞬間還歷歷在目，從成為一名普通會員到承擔一定的職責，整個過程中我都受益良多，這期間也見證了CCF的發展和壯大。CCF是一個學術共同體，它非常開放、包容，為科研工作者提供了廣闊的學術交流平台。CCF非常注重會員參與，「會員構成、會員治理、為會員服務」的理念是CCF最大的特色。參加CCF活動，我們一方面可以在CCF中建立學術聯繫，增長見識，獲取與業內優秀同行交流溝通和共事成長的機會，另外一方面通過參與學術共同體建設和學會各項事務，可以提升自身能力，在共治共事中獲得自身更多的價值認同。
CCCF是CCF的旗艦刊物，每次閱讀，我總能從中找到一些吸引我的文章，它們不僅具有科技含量，還很生動活潑，當然也豐富了我的知識，開闊了我的視野，給了我諸多啟發。值此CCCF出刊200期之際，我衷心祝願CCCF在主編劉雲浩教授的帶領下，更上一層樓，不斷取得新突破。
特別聲明：中國計算機學會(CCF)擁有《中國計算機學會通訊》(CCCF)所刊登內容的所有版權，未經CCF允許，不得轉載本刊文字及照片，否則被視為侵權。對於侵權行為，CCF將追究其法律責任
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