互联网发展面临的挑战

　　互联网之初，只考虑尽力而为的数据业务，现在互联网的应用已经无所不包了，进入实时业务的领域，进入流媒体的业务领域。互联网像一辆自行车，最早是给人骑的，现在可能包含其他的动物，原本是在地面上，现在悬挂在空中了。互联网已经不堪重负，它面临很多挑战。

　　当前互联网主要的挑战有六个：可扩展性的挑战、可用资源的挑战、节能环保的挑战、可管理性的挑战、安全性的挑战、互联网演进体系的挑战等。

　　挑战一：可扩展性
　　关于可扩展性的挑战，有以下几个方面：
　　第一，传送能力的可扩展性。尽管综合利用OFDM、PDM、DWDM等多种调制方式和多电平线路编码以及相干检测等光传输技术在实验室可达到单根光纤传输25.6Tbps(160波×160Gbps)，但在长距离传输时的色散补偿和非线性管理仍然困难，离实用仍然较远。
　　第二，光交换的可实用性。由于没有合适的光存储器件，用光分组交换取代路由器还可望不可及，光突发交换也有颗粒性的不足，总之，目前还没有理想的光交换设备。
　　第三，路由器容量的可扩展性。据称目前已研制出数10Tbps量级的超大容量的路由器，但由于可靠性和功耗原因，何时能实用尚难以估计。
　　第四，路由器组网的可扩展性。路由器数量的增加面临网络扁平化与路由收敛的两难选择。

　　挑战二：可用资源
　　第二大挑战是可用资源的挑战。目前两大问题值得注意，一是IP地址问题；二是可用频谱资源。
　　IP地址问题上，我们可以看到，现在中国固网的互联网用户平均只有0.6个IPv4地址，还未考虑目前使用私有地址的移动互联网用户，而私有地址也不足以支持移动互联网用户的发展。宽带上网的永远在线特性将需要更多的IP地址，泛在网的应用也将消耗大量IP地址，IPv4地址将在2012年耗尽，因此，转向IPv6地址势在必行。
　　IPv6海量的地址数对路由器的选路协议是严峻挑战，解决地址可扩展性后又面临选路的可扩展性问题。
　　对于可用频谱资源问题，目前频率也成为一个紧缺资源。中国现在资源紧缺，水资源不够，石油资源不够，能源资源不够，实际上中国频率资源也不够。在中国，70%的移动通信普及率意味着什么呢？在一平方公里内，室内手机的用户数有68800人，在同一平方公里，走在马路上拿手机的用户是48000人，自己开车拿手机的是900人，差不多总数是12万人，12万人在忙时，在室内打电话不超过108秒，在马路上打电话更省一点，90秒，开车打电话48秒，再加上一些短信，一些数据，需要什么样的频率呢，如果我们在室内的通话半径只有50米，在马路上的通话半径只有300米，高速公路上乐观地说只有600米，加起来，大概接听的频率上行31兆，下行36兆。而中国移动目前拿到的频率是上下行只有30兆。可以想像，未来的频谱资源紧缺将成为我们的重要挑战。

　　挑战三：节能环保
　　第三大挑战是节能环保的挑战。ICT产业已经成为全球第5大耗能产业，ICT设备的二氧化碳排放占全球2%～2.5%(其中电信约占1/4，固网与移动是3:2)，与全球航空运输业相当。尽管相对于ICT对全球GDP的贡献7%还不算大，但今后几年ICT能耗将年增5%。
　　比如，2008年思科的大能量路由器CRS-1容量是1.2个Tbps，功耗是15千瓦，假设我们按照日本的一个估计，十年以后增加八百倍(假设思科还做得出这样的大容量路由器)，是920 Tbps，功耗只是线性增加，达到10兆，日本人估计，假设全国有一百个这样的路由器，功耗达一万兆，相当于一个核电站。
　　对二氧化碳减排，通讯网本身也承担了很大的责任，2008 Google的云计算数据中心位于OREGON水电站附近，每天的耗电与欧洲的日内瓦市相当。宽带化驱动绿色节能通信产品开发和对网络体系的优化。

　　挑战四：节能环保
　　第四大挑战是可管理性的挑战。其包含流量管理、内容管理、QoS、管理体制、商业模式等。
　　第一，流量管理问题使运营商承受了很大的压力。以视频为代表的宽带业务对实时性和抖动有严格要求，QoS问题比过去更受关注，但仍未看到突破性的进展。P2P流加快了带宽的消耗，运营商承受网络带宽扩容的压力但又难以从这些业务中获利。此外，互联网传统的不合理的结算模式在宽带化情况下更显不公平。因此，需要解决如何监控流量及其业务特征，并建立合理的资费模式。
　　第二，内容管理的问题也是突出的一个方面。宽带化使得互联网用户不仅仅是消费者，也是网络内容的生产者，加强视频内容的引导，净化网络是保证宽带化发展的关键。与此同时， 版权管理问题因宽带化更加突出，这也是对网络内容管理的挑战。另外，内容管理与隐私保护的矛盾也正在凸显。
　　当前，互联网的发展处在新旧体制并存时期。互联网的治理需要法律支撑，但目前相关法律缺失。视频是宽带化的重要应用，网络电视、IPTV的个性化点播，以及与视频相关的交互业务和增值服务有很好的推广价值，与传统广播电视互补。但目前电信与广电的管理体制问题限制了三网融合的发展，而体制改革落后于互联网的发展。
　　第三.商业模式与投资回报的问题。今天互联网的一个重要问题是对网络建设缺少经济激励。运营商抱怨收不到钱，而网民呢，抱怨上网费还是贵。这是一个矛盾体。宽带流量优化管理和合理的资费模式是宽带持续发展的关键(美国5%的网民消耗全网50%的带宽，而其中90%是非法下载)。

　　挑战五：安全性

　　第五大挑战是安全性的挑战。
　　现在安全性的问题，归根结底是计算机的问题。Windows 2000 和Windows XP 的源代码估计分别约有3500万和4500万行。平均每1500行会有一个已知的bug 或缺陷， Windows 2000 和Windows XP 的bug 或缺陷将分别达到2.3万和3万个。安全性是无法回避的技术挑战，宽带接入的永远在线特征为病毒和黑客的攻击提供了更多机会，云计算平台一旦出现故障，将使大规模的服务瘫痪。

　　挑战六：互联网演进体系

　　第六大挑战是互联网演进体系，其主要问题是理论落后于工程。
　　互联网本身缺乏理论支柱，面临着三大难题：测量、分析与模型(GENI Research Plan V4.5, 2007.4.23)。尽管对互联网局部的网络性能、流量的测量有一些研究，但对整个网络的数学建模，几乎还是空白。对于一个人类社会高度依赖的系统，没有明确的数学模型，没有系统的性能分析和行为预测，是非常令人担忧的。