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互联网网络 架构 发展 白 皮 书 （ 2017 年） 中国信息通信 研究院 2017年 12月 版权声明 本白皮书版权属于 中国信息通信研究院 ，并受法律保护 。 转载、摘编或利用其它方式使用 本白皮书文字或者观点的，应注明“ 来源：中国信息通信研究院 ” 。违反上述声明者，本院 将追究其相关法律责任。 前 言 作为 20 世纪人类最伟大的发明之一，互联网正逐步成为信息时代人类社会发展的战略性基础设施，推动着生产和生活方式的深刻变革，进而不断重塑经济社会的发展模式，成为构建信息社会的重要基石。 “十三五”期间，传统的互联网网络体系正在面临系列 变革与挑战。一方面云计算市场的快速平稳增长，持续带动网络变革、生态演进和国际拓展 ；另一方面 互联网技术与垂直行业的整合，催生出低时延高可靠、低功耗大连接等全新的网络场景，推动网络 架构朝着更为扁平、智能的方向变革。与此同时，电信运营商与互联网企业对于网络流量主导权的博弈将长期存在，未来还需继续探索均衡多方利益下的网络共生发展。 我院 2017 年首次撰写互联网网络 架构 发展白皮书， 希望 以互联网网络架构为切入点， 总结全球的发展历程与演进，呈现我国互联网网络整体架构以及在全球网络中的位置，提出我国互联网网络架构在发展过程中面临的问题以及演进路径，并展望未来互联网网络架构的发展趋势， 与大家共同 分享我院的研究积累，在互联网网络变革的浪潮中，与产业界共同推动互联网网络又快又好地发展。目 录 一、 全球互联网网络架构发展历程及演进 . 1 （一） 互联网网络架构的定义与内涵 . 1 1 层级结构与网络主体是互联网网络架构基本构成 . 1 2 网络间的互联方式是互联网网络架构核心要素 . 2 （二） 全球互联网网络架构的发展历程 . 4 1 发展初期依托电信运营商架构全球互联网网络 . 4 2 逐步形成多类主体广泛互联共同架构 . 5 3 网络掌控力从基础网络层转向应用网络层 . 7 （三） 全球互联网网络流量流向的变迁 . 9 （四） 全球互联网网络架构演进 . 11 1 “网随云动”推动网络架构整体变革 . 11 2 云互联需求推动网络架构持续演进 . 12 3 互联网网络架构各类主体竞合关系日益复杂 . 14 二、 我国互联网网络架构发展状况 . 15 （一） 我国互联网网络整体架构及网络主体方 . 15 1 我国基 础电信运营商网络发展状况 . 16 2 我国大型互联网企业网络发展状况 . 20 （二） 我国互联网网络在全球中的地位 . 22 1 我国互联网网络能力的全球地位 . 22 2 我国互联网网络资源的全球地位 . 28 3 我国互联网网络性能的全球地位 . 31 （三） 我国互联网网络架构当前面临的问题 . 34 1 网间互联方式有待进一步丰富 . 34 2 我国交换中心体系有待继续探索、健全 . 35 （四） 我国互联网网络架构的改进目标与路径 . 36 三、 未来互联网网络架构的演进与展望 . 38 （一） 未来互联网网络架构的演进方向 . 38 （二） 互联网网络架构在产业方向的发展演进 . 40 （三） 互联网网络架构的前沿探索 . 41 中国信息通信研究院 互联网网络架构发展白皮书（ 2017 年） 1 一、 全球 互联网网络 架构 发展历程及演进 （一） 互联网网络架构的 定义与 内涵 本报告主要 从网络拓扑学的角度来描述互联网网络架构， 探讨了互联网网络间的层级结构、网络主体、互联方式以及网络内部结构等内容。 1 层级结构与 网络 主体是 互联网网络架构 基本 构成 一直以来，互联网网络架构是分层分级的结构，如下图所示： 图 1 互联网网络架构层次结构 示意图 最底层是互联网基础网络，可以称之为基础网络层， 一方面负责将所有终端用户接入互联网中，另一方面也是一切互联网应用的基础承载网。这一层级的网络主要由电信运营商构建，可以是网络覆盖全球的顶级运营商，也可以是覆盖某区域、某国家甚至某几个城市的中小运营商。 电信运营商在这一层级因其覆盖范围、网络能互联网网络架构发展白皮书（ 2017 年） 中国信息通信研究院 2 力的差异，同样形成了 Tier1-Tier3 的层级结构。 中间层与最高层均是叠加在基础网络层之上，主要面向互联网各类应用，这里统一称为应用网络层。 中间层网络主要是 为满足对互联网海量数据的处理需求，以及提供快速安全的计算、存储、分发、传送能力，在不改变 IP 网络属性的基础上，叠加新功能，采用的新 模式，从而能适应互联网应用多元化发展的要求。 中间层网络是对基础网络的补充与加强，不会产生直接面向终端用户的新互联网应用，而是服务于互联网的应用，也可称之为叠加网络层。 该层级涉及的企业涵盖面最广， 既有专营CDN 和云业务的第三方服务商，也有电信运营商和内容服务提供商，甚至经营网络基础设施的 IDC 服务提供商、软件服务提供商和硬件设备厂商也加入其中。 最高层是网络应用层，基础网络与叠加网络均为之服务。 这一层级包括 web、游戏、视频等各种互联网业务应用，其涉及的企业是各类互联网内容提供商的集合。 2 网络间的互联方式是互联网网络架构 核心要素 互联网之所以能够实现全球通达，主要依靠众多网络间的互联互通，互联可以发生在 单一层内也可以发生在基础网络层与应用网络层间。从互联方式来看，可以分为物理互联与逻辑互联。 物理互联是互联网网络之间的物理连接方式，可以分为直接电路相联以及交换中心互联。 直接电路，顾名思义，是两个互联网网中国信息通信研究院 互联网网络架构发展白皮书（ 2017 年） 3 络通过彼此的互通路由器进行直接电路的连接；交换中心是 多个网络主体为连通各自网络而建立的集中交换平台，也是他们之间 交换流量和资源的服务场所。直接电路相连通常适用于较大网络之间的流量交换，交换中心互联通常适用于大网与小网，以及小网之间的小流量集中交换。 逻辑互联是互联网网络之间交换流量与路由信息的方式，可以分为对等互联（Peering ）与转接互联（Transit ）。 对等互联，指两个网络通过 IP 路由协议，相互公平地交换各自网络及其客户网络的路由可达信息，但不允许对方通过自己访问与自己建立对等互联关系的第三方网络，对等互联通常适用于规模相当的网络 之间，通常是免费模式，如全球顶级运营商 AT&T、NTT 、TATA 网络间就采取了对等互联。 转接互联，指处于主导地位的 网络向其他网络 提供（出售）自己网络的完全路由可达信息，后者通过前者而获得 互联网的通达性。与对等互联类似，转接互联也是通过 IP 路由协议实现不同网络之间的 流量和路由信息交换。但转接互联是典型的客 户提供者的商务关系，用户（通常是下游网络）购买提供者（通常是上游网络，处于主导地位）的业务，转接服务的提供者允许其客户访问自己网络中的任一目的地址，并允许其透过自己的网络访问其他网络，因此转接服务的客户方通常需要 按带宽规模 向提供方支付互联结算费用，如中国移动、中国联通购买了 AT&T、Verizon 等全球顶级运营商的转接 服务 。 互联网网络架构发展白皮书（ 2017 年） 中国信息通信研究院 4 （二） 全球互联网网络架构 的发展历程 互联网诞生至今，全球互联网网络架构历经深刻变革，伴随着网络架构层级的丰富，网络自身的扁平化也在持续推进。 1 发展初期 依托电信运营商 架构 全球互联网网络 在互联网网络形成之初，能够提供的网络应用非常有限， 电信运营商作为基础网络层的主体，负责接入所有的互联网企业与终端用户。 在此阶段，互联网网络架构实则是基础网络层架构 ， 如下图所示： 图 2 初始阶段全球互联网网络架构 少数电信运营商搭建了全球性的互联网骨干网络，他们之间通过网络两两直联，构成了全球互联网的顶层架构。这些电信 运营商也被称之为 Tier-1 级运营商或全球顶级运营商。其他区域或地区级
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