李星：经过竞争打拼出的标准才具备生命力

　　李星清华大学教授，曾任IETF体系架构委员会(IAB)委员

　　IETF历史发展

　　IETF的使命是出版高质量的技术文档

　　互联网的发展过程中，治理从第一天就开始了。互联网最初诞生时，和治理有关的组织是ARPANET工作组，后来演变成Internet工作组，此后又产生了ICCB、IRG、ICB，最后到了现在的IAB、IETF、IRTF等。而从资源方面来讲，有3项需要治理的重点内容：IP地址、域名以及协议标准和参数。

　　互联网工程工作组IETF是全世界最重要的互联网技术标准机构。今天，IETF汇聚了大量关注互联网体系结构发展和运行的网络设计者、运营商、供应商和研究人员，形成了一个大型的开放式国际技术社区。

　　IETF的使命是通过出版高质量的技术文档（RFC文档）影响人们设计、运行、使用和管理互联网的方式，使互联网能更好地运作。

　　和国际电信联盟（ITU）等多边治理的组织不同，IETF的参与主体是工程师个人，不代表其所在国家和企业，而这也是IETF的活力所在。

　　具体架构上，首先，由于工程师个人参与，仅代表自己，不能代表组织，也不能代表国家，因此不需要经过官僚主义的流程，效率非常高。为保护IETF参与主体的权益，由互联网协会（ISCO）对其提供财政和法律支持。互联网架构委员会（IAB）负责定义整个互联网的架构和长期发展规划。互联网工程指导委员会（IESG）负责IETF活动和标准制定程序的技术管理工作，具体指导各个领域工作组的运行。

　　从领域划分的架构来看，通用领域跟治理更有关系，网络层包括网络领域和路由领域，传输层是传输领域，应用层是应用领域，跨层的是运行领域和安全领域。

　　成功协议的特性

　　标准的互联网体系结构是什么？最简单的一个说法是：互联网只有一个目的——互操作，特别是网络设备和软件的互操作。

　　一个成功的互联网协议应具有如下特点：第一，需要有价值，真正满足需求；第二，可以逐步地部署；第三，操作代码具有可用性且不受使用限制，规范和维护具备开放性；最后，要成为新标准的技术，只改善10%的性能是不够的，要有巨大的改进。

　　开放、合作、乐在其中

　　IETF有一句格言：我们拒绝国王、总统和选举；我们相信大概一致和可以运行的程序。也就是说，如果要打造互联网标准，就不能迷信任何人。什么叫“可以运行的程序”？从更深层的内涵看，相当于“实践是检验真理的惟一标准”，同样非常符合我国的治理思路。

　　相关人士对参与IETF工作的工程师有这样的描述：“热情、聪明、外向，技术卓越，穿着随性，朋友遍天下”。IETF具备过程开放、技术主导、志愿参与、责权一致等特点。

　　总的来说，参与IETF工作，第一，要解决真实问题；第二，要聚焦关键问题；第三，要全局考虑；第四，要通过邮件进行交流、交朋友，并鼓励年轻人参与；最后，要乐在其中，不要将IETF工作当成苦差。

　　IETF统计数据

　　RFC作者数量中国现居第二

　　从发布时间来看，RFC发布数量的第一个峰值是ARPANET建立之时；从1994、1995年开始，国家科学基金网（NSFNET）逐渐退休，互联网逐步商业化。从RFC参会人数来看，2000年左右达到了一个高峰期，这是源于网络泡沫时期，“蹭会”的人数特别多。

　　从RFC类型来看，除了早期RFC，有标准类、信息类、实验类、历史类、最佳实践类等等。其中，最有影响力的RFC类型是标准类（Proposed standard，standard）和最佳实践类（Best Current Practice，BCP）。此外，不必过度迷信RFC，RFC有的是说明一个信息类，有的甚至是早期的工程师为了娱乐创作的一首诗等等。还有一个特别需要注意的是，RFC的时间标注一般只有月份，没有具体日期，如果有RFC的标注是某年的4月1日，那是愚人节的笑话。国内有关“IPV9”的宣传者声称有相关RFC标准，那就是4月1日的RFC，是愚人节的笑话，千万别当真。

　　作者来源方面，互联网最早在美国诞生，来自美国的作者远远领先；而中国参与RFC虽然较晚，但作者数已上升为第二位，数据比较可喜。从RFC作者所属机构来看，按照已发布RFC数量排序，排在第一位的是思科，第二是爱立信，第三是华为。

　　判断一篇文章，常常要看它的引用率和指数，RFC也同理。从技术类RFC引用次数来看，被引用数最多的就是RFC 0971（互联网协议IP）。从RFC作者H指数分布来看，具有幂律分布的特性：H指数大于25的只占0.01%；H指数大于5的，也仅有不到4%。也就是说，从现阶段看，少数“牛人”对互联网标准的贡献非常大。

　　2010年，IETF79在北京举行

　　中国参与IETF历史

　　中国参与IETF已经有25年的历史。1994年，NCFC代表中国接入Internet；1996年清华大学提交RFC1922，是中国第一个RFC；1998年，CERNET IPv6接入到全球IPv6试验网6Bone；2005年，中国大陆参加IETF的人数在各个国家或地区中排名进入前8名；2006年，中国第一本IETF的专著，清华大学撰写的《互联网工程工作组聚焦的前沿技术》出版；2008年，中国的网民数量达到2.53亿，成为世界上网民最多的国家；2010年，清华大学吴建平获得IETF最高奖Jonathan Postel奖，IETF79在北京举行；2013、2014、2017年，中科院胡启恒、中科院钱华林、清华大学吴建平先后入选互联网名人堂；2013年~2015年、2019年~2021年，清华大学李星和华为的李振斌分别成为IAB成员。

　　中国主持参与制定IETF核心技术标准共有100余项，从作者（第一作者）所属机构分布看，RFC数量最多的是华为，58项；第二位是清华大学，21项；接下来是CNNIC、中国移动、中国电信等。截止2018年6月，全球RFC共有8439项，中国只占1.2%，还有很大的进步空间。

　　参与IETF标准制定

　　李星教授参与IETF的经历，源于教育网CERNET和CNGI-CERNET2的建设机遇；参与RFC标准制定的主要贡献，就是IPv4到IPv6的过渡技术。

　　为什么采用IVI翻译技术

　　由IPv4向IPv6过渡，可以采用双栈技术、封装技术和翻译技术。双栈本身具有“利他”性质，但是如果所有人都采用双栈这条路，都等待着别人去改造，也就没有人会升级IPv6。这种情况下，避开主流的“红海”，以反向的角度做创新，IPv4/IPv6的“翻译”互通，成了最好的选择。

　　这个思路是从中国教育和科研计算机网的实践中逐步产生的。在过渡计划上，CERNET是IPv4网络，而CERNET2采用纯IPv6网络。首先，CERNET2在性能上优于CERNET；其次，相比CERNET的分担费用模式，CERNET2是免费的。通过高性能、免费使用的策略在校园推广IPv6的使用，采用这样的激励机制在校园网推广IPv4到IPv6的过渡，算是成功了一半。但是如果将CERNET关掉，只保留IPv6网络，依然行不通，因为很多资源仍在IPv4网络里。IPv4/IPv6翻译技术的思路也就由此诞生。

　　无状态翻译IVI技术的名称来源很有意思：罗马数字Ⅳ代表4，Ⅵ代表6，“IVI”则代表4-6打通。其基本技术概念是：第一，IPv4和IPv6本身不兼容，不可能真的“互通”。第二，翻译互通的基本原理是：通过翻译器将真实的IPv4计算机映射成虚拟的IPv6计算机，同时通过翻译器将真实的IPv6计算机映射成虚拟的IPv4计算机，使得在互相不兼容的IPv4和IPv6协议空间内，分别有真实的计算机和虚拟的计算机进行端对端的通信。第三，如何指定虚拟计算机的地址？IPv6地址为128位，一个IPv6的子网就有64位，可以轻易地表示32位的IPv4互联网，但如何用有限的IPv4地址表示IPv6是IVI最大的突破点。此外，协议处理的难点是分片处理，IPv4规定路由器也可以分片，IPv6则规定只有端系统能分片，路由器不能分片，而IPv6的报头比IPv4大20bit，因此，在从IPv4到IPv6的翻译过程中会超出允许的MTU（最大传输单元）。

　　研制历程

　　研发新技术的过程一般是理解逐步深化的过程，漫长而曲折。1994年，CERNET开始建设IPv4网络，在CERNET的建设中，意识到中国学生有3.2亿，跟美国人口差不多，IP地址肯定不够用；1998年，CERNET开展IPv4 over IPv6实验，联入了世界下一代互联网试验床6Bone；2000年，我们建设和运行的中国自然科学基金网NSFCNET尝试采用IPv4/IPv6双栈模式；2004年，CNGI-CERNET2的纯IPv6网络建成；2005年，采用IPv4overIPv6隧道的办法使IPv4可以跨越纯IPv6网络，创立了IETF工作组softwire；2007年，发明了解决IPv4协议和IPv6协议的互联互通技术“IVI”技术；2011年发明了双重翻译技术dIVI，解决了纯IPv4应用和应用层程序嵌入地址的问题；2014年，将隧道和翻译技术统一起来，实现了IPv4/IPv6过渡技术的突破。

　　在国际互联网标准制定方面，从2008年IETF72爱尔兰的都柏林会议到2016年IETF96德国的柏林会议，历时9年共25次IETF会议，终于完成由清华大学主导的9个相关的RFC标准。在这一过程中，经历了大量的质疑和讨论，这些质疑有些是对方未能理解技术，也有最初设计不够完善的地方，我们在两个关键的节点开放了源码，和IETF的进程与时俱进。正是上述介绍IETF的精神使翻译过渡技术的标准化过程终于完成。经历了激烈的IETF过程，使IVI技术得到了认可，也使相关的RFC在中国RFC作者H指数分布和RFC引用率排名上，都遥遥领先。

　　技术与利益密不可分

　　2013年，李星教授成为IAB成员。他分享了在IAB的几年里经历的三个难忘事件。

　　第一件，在最初加入IAB时，参与了开放互联网（Open Internet）宣言的制定。宣言里强调了如下关键点：“技术自愿采用”，IETF的标准是自愿实施的；二是要“网络各层允许不同玩家”，一个人不可能包打天下；三是“自下而上的创新”；四是“功能互操作性”；五是“全世界可达”，技术标准要做到全球通用；最后是“必要时才协作，有可能就竞争”，经过竞争打拼出的标准才具备生命力。

　　第二件，是IETF的工程师对斯诺登事件的反应。事件分为两个阶段。第一个阶段，“棱镜门”爆料称中国的网络和计算机被美国国安局入侵，体现的是中国政府跟美国政府之间的矛盾，美国网络工程师对此的反应是沉默的。第二个阶段，斯诺登爆料美国国安局不仅监控中国、还监控美国的盟友，甚至iPhone及黑莓手机都有美国国安局的后门，美国人自己也处于监控之中。这时局面发生了很大变化，舆论一下子爆炸了，几乎所有的美国工程师都议论纷纷，对美国政府这一行为表示不满。

　　由此IETF召开了一个“强化互联网”的大会，大会上提出了五个问题：

　　第一，这种大规模的监测是不是网络攻击，IETF是否愿意对无处不在的监视攻击做出回应？大家异口同声地说是（Overwhelming YES.Silence for NO）；

　　第二，对这种网络攻击，IETF是否要采取措施，订立标准？绝大多数人表示赞成（Very strong YES.Silence for NO）；

　　第三，怎样阻止有人监测端对端的加密，IETF是否应该采取加密措施，甚至在可行的情况下包括外部认证？有不少人表示赞成（Strong YES.Silence for NO）；

　　第四，IETF是否应尽全力实现端到端的加密，即使路径中存在中间件？大家的反应是混合的，表示赞成的人居多（Mixed response，but more YES than NO），虽然在会议上李星教授表示了反对，认为全部加密会导致互联网分裂的后果，但主流的结论是，未来5到10年互联网90%的流量都要加密；

　　第五，当今互联网使用了很多不安全的协议，IETF是否应该为流行的协议创建一个安全的替代方案？大部分表示赞同，也有部分不赞同（Mostly YES，but some NO.）。

　　从这个事件来看，虽然做IETF标准是技术工作，但跟国家利益，以及全球网络的治理格局都息息相关。如何能保持互联网的开放特性，又能兼顾政府的监管，是最迫切的事。

　　第三件，在担任IAB成员期间，实现了IANA的管理权移交，将包括协议参数管理、地址管理及域名管理的功能转移给全球多利益攸关方社区组织ICANN。

　　(本文根据清华大学教授李星在“互联网治理与域名系统安全”研讨会上的讲话整理，刊载于《中国教育网络》杂志11月刊；整理：项阳)