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人生是有選擇的。

1994年，張宏科博士后出站選擇留在北京交通大學(xué)任教，就是選擇了一份教書育人的責(zé)任；選擇在下一代互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設(shè)備國家工程實(shí)驗(yàn)室任職，就是選擇了一個報效祖國的使命。

由于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)長期由西方國家掌控，對我國網(wǎng)絡(luò)空間主權(quán)造成嚴(yán)重威脅。為此，張宏科和他的團(tuán)隊(duì)成員們決意構(gòu)筑起未來20~30年可以維護(hù)國家網(wǎng)絡(luò)安全、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)核心技術(shù)完全由自己掌控，擺脫別人的制約。在2018年召開的2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎頒獎大會上，其團(tuán)隊(duì)的研究成果——智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用，更是獲得了國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

從根源上找到現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)缺陷

為什么上網(wǎng)的時候你會感到安全性很差，個人信息隨時會暴露？為什么上網(wǎng)的時候你會感到移動網(wǎng)絡(luò)“移動”不起來？為什么上網(wǎng)的時候你會感到網(wǎng)絡(luò)很亂，充斥著虛假、詐騙信息？

專業(yè)人士告訴你，這都是由互聯(lián)網(wǎng)原始設(shè)計(jì)弊端造成的。針對互聯(lián)網(wǎng)的諸多問題，張宏科團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并凝練出互聯(lián)網(wǎng)體系“網(wǎng)絡(luò)與用戶”“控制和數(shù)據(jù)”“資源與位置”的“三重綁定”特性，是造成其諸多弊端的本質(zhì)原因。

互聯(lián)網(wǎng)安全性差是最受用戶詬病的缺陷。小到影響個人隱私，大到泄露國家安全機(jī)密。轟動世界的“棱鏡門”事件讓人深刻地感受到互聯(lián)網(wǎng)安全的脆弱性。

“這和互聯(lián)網(wǎng)的原始設(shè)計(jì)有關(guān)。” 張宏科告訴記者，網(wǎng)絡(luò)用戶傳輸資料、圖像、視頻的時候，這些信息流被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)包，里面就包含著發(fā)送者和接收者的地址信息。對于精通IT技術(shù)的人，這個數(shù)據(jù)包就是透明的，他在任何節(jié)點(diǎn)上都能抓到數(shù)據(jù)包，從而知道它從哪兒來，到哪兒去。而且，對于用戶來說，登錄信息和所在位置信息捆綁在一起，只要用戶一上網(wǎng)，其位置就是確定的，安全性又怎么可能得到保護(hù)？“你再怎么做防護(hù)，都是消極的應(yīng)對措施。”

而“控制和數(shù)據(jù)綁定”“資源與位置綁定”的特性則導(dǎo)致了移動網(wǎng)絡(luò)“移動”不起來、網(wǎng)速太慢、效率不高等缺陷。“這些原始設(shè)計(jì)的弊端讓互聯(lián)網(wǎng)長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，難以承受越來越多的應(yīng)用和用戶使用，用戶體驗(yàn)越來越差。因此，我們必須構(gòu)建一個全新的互聯(lián)網(wǎng)體系，以適應(yīng)未來的發(fā)展需求。”張宏科說。

下一代互聯(lián)網(wǎng)是什么樣子

針對下一代互聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建，張宏科團(tuán)隊(duì)潛心研究了20余年，在國家兩期“973”計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下，提出了以“兩層模型”“三次映射”“四種標(biāo)識”為典型特征的標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)體系，發(fā)明了標(biāo)識和映射機(jī)制，先天性地解決了現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)中存在的移動性、安全性、靈活性等難題。獲得國內(nèi)外發(fā)明專利授權(quán)58項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)16項(xiàng)，借助于“點(diǎn)標(biāo)識”的理念與思想，主導(dǎo)制定了IEEE 1888、1888.2等核心國際標(biāo)準(zhǔn)，率先構(gòu)建了未來互聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)圖。

“美國、歐盟等都在開展這方面的研究，但是，到目前為止，只有我們提出了比較綜合有效的解決方案。可以說，在這方面，我們走在了世界的前端。”張宏科自豪地表示。

在張宏科的描述中，下一代互聯(lián)網(wǎng)體系較好地解決了“三重綁定”的問題，網(wǎng)絡(luò)的自我管理能力很強(qiáng)，呈現(xiàn)給用戶一個安全、有序、快速、智能的網(wǎng)絡(luò)世界。網(wǎng)民只要合法登記，就能享受到網(wǎng)絡(luò)提供的各種優(yōu)質(zhì)服務(wù)。“當(dāng)然，如果你違背法律，發(fā)布虛假信息，利用網(wǎng)絡(luò)干違法的事情，擾亂社會秩序，警察也能很快找到你。”張宏科笑道。

在這個藍(lán)圖里，張宏科團(tuán)隊(duì)還把多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)成一種網(wǎng)絡(luò)，即“一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)”。他告訴記者，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)原始設(shè)計(jì)思想基本上是“一種網(wǎng)絡(luò)”支持“一種主要服務(wù)”。這不但導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)，也無法適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的多樣性要求。張宏科團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，電信網(wǎng)的交換機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的路由器工作機(jī)理非常相似，而且各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都可以劃分為兩個大的層面。因此，他創(chuàng)造性地提出，全新網(wǎng)絡(luò)的總體框架應(yīng)該是兩層結(jié)構(gòu)體系，即基礎(chǔ)設(shè)施層面和普適服務(wù)層面。這種“一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)”不但能夠?qū)崿F(xiàn)在一種網(wǎng)絡(luò)上支持多種業(yè)務(wù)，還大大提高網(wǎng)絡(luò)的工作效率，簡化網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)，有效解決了傳統(tǒng)體系中存在的安全、可控、可管及移動問題。

高校里做科研要有超前思維和韌勁

任何成績的取得都非偶然，作為高校在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的重大原創(chuàng)性科研成果，張宏科認(rèn)為“這得益于對學(xué)科發(fā)展方向的超前把握和一股子韌勁兒”。

“2004年，我們手頭的兩個‘863’項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)題。張老師當(dāng)時就提出，要集中精力做下一代互聯(lián)網(wǎng)，也就是我們標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的先導(dǎo)項(xiàng)目。當(dāng)時國內(nèi)外還沒有人做這項(xiàng)研究。我們還有些不理解。”團(tuán)隊(duì)成員、北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院教授蘇偉回憶道。

2005年8月，美國國家自然基金委發(fā)布了他們的GENI（全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境革新）計(jì)劃，其中提到，由于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的種種弊端，他們準(zhǔn)備著力于“下一代網(wǎng)絡(luò)”的建設(shè)。而此時，張宏科團(tuán)隊(duì)已經(jīng)初步構(gòu)思出全新的、兩層網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。2007年，歐盟啟動的新網(wǎng)絡(luò)研究FIRE計(jì)劃提出了“兩層”網(wǎng)絡(luò)體系。“看到這個消息，我們都很高興，這也從側(cè)面印證了張老師的準(zhǔn)確判斷。我們工作起來也更自信了。”蘇偉告訴記者。

這種超前把握顯然不是一時的“心血來潮”。它建立在對專業(yè)知識的扎實(shí)積累之上。“我們之所以能夠提出全新的網(wǎng)絡(luò)框架體系，正是基于對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的透徹研究。過去的東西就是基礎(chǔ)。只有了解透了，才能知道問題在哪兒、未來的方向在哪里、解決的方案是什么。不了解過去，就無法做到超前，更不可能超越。”張宏科說。

在張宏科看來，基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的任何重大成果都是十幾年甚至幾十年的積累。高校做科研，尤其是基礎(chǔ)研究最忌諱‘跟風(fēng)’，東一榔頭西一棒槌，什么也做不長，形不成產(chǎn)業(yè)鏈，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展也難以做出貢獻(xiàn)。“科研沒有捷徑可走，憑的就是一股子韌勁兒。”張宏科說。

摘自《中國科學(xué)報》