新需求的兴奋剂：第三互联网

　　·编者按·5月8日，《东方早报·上海经济评论》第4期刊发武建东所撰《谁将拥有智能电网新的历史制高点》，集中讨论2009年以来能源体系智能化的变迁线路和历史制高点。作为全球率先提出发展“超级互联网”思想体系的学者，武建东指出，“能源网络与信息网络、生产者和消费者复杂化重组的新型智能网使综合性的创新技术在能源领域全面投入应用并由此推动新的产业革命成为可能”，“能源体系的智能变迁将深刻影响世界的生产方式、生活方式，而且将成为人类思想革命的前沿和环保经济增长的核心”。本期文章讲解第三互联网的架构。

　　2010年6月国际电工委员会标准委员会智能电网战略工作组发表《智能电网标准的路线图报告》。这个报告设计了智能电网使用之中的通信要求，即IEC62357架构。这个标准包括系统间通信和子系统通信所使用的语义数据模型和服务协议。

　　如何把握能资源智能化的机遇成为当代世界最前沿的挑战，它既涉及全球最大的物质需求的管理，也涉及如何开拓世界上第一大生产和生活市场，攸关全球七十亿人口、超过20万亿千瓦时的电力服务系统、2000亿平方米的传统建筑转变、超过10亿台车船机的交通需求，以及包括30亿台套以上工业设施的用能智能化、3000亿以上能源网接口和能源设施组件的高效整合。

　　理论上，这个机会可以划分为三大层级：第一个层级是能资源体系智能化，但是，这样做能源管理效益的开发仍然是有限度的；第二个层级就是实现能源网络和信息网络的融合，这个阶段将推动能源网络成为超级网络；第三个层级就是实现能源网络、社会网络、信息网络、环境网络、自然网络等资源的融合，这个阶段将实现信用货币、信息网络和能量通货的效益最大化，我们也可以把这个阶段称为第三互联网，它会为人类开发出前所未有的创新需求和智慧世界。

　　所以我们说，金融危机的本质更多的是思想危机和发展模式危机，只有推动一场思想智慧的大革命才能实现历史变迁。

　　找寻互联网和能源网的智慧基因和生命形态

　　兼容实体网络的能力成为互联网发展的重要断层线

　　现代互联网的架构起源于麻省理工学院（MIT）的心理学和人工智能专家J.C.R.Licklider（约瑟夫·利克莱德）的宏大设想，1960年代他提出了互联网是指以宽带通信线路连接起来的电脑网络，目的是实现信息存储、提取以及实现人机交互的功能。这个在互联网领域具有统治性的架构设计原则是将电脑网络作为与其他通讯网络并列的一种网络，即作为电话网络、电报网络和无线电网络以后的第四大通讯网络，也就是说利克莱德没有将其作为一个可以统一或兼容其他能源、工业、交通网络等虚实相结合的超级网络。这个设计盲区使得互联网发展面临成长挑战，就网络协议而言，它具有先天的有限性；就网络组织形式而言，它具有过渡性；就服务体系而言，它具有脆弱性；就网络通用性和互操作性而言，它存在着天然缺陷；最后，它的进化模式只能以不断填加补丁和升级协议的方式发展，兼容实体网络的能力成为现在互联网发展的重要断层线，由此也造就了互联网的跛脚性质。

　　目前互联网的体系模式是指投入广泛部署的IPv4和IPv6两个版本，我们也可以从结构上称IPv4为第一个互联网；称IPv6为第二个互联网。IPv4是互联网协议开发过程中的第四个集成修订版本，英语：Internet Protocol version 4，简称IPv4；IPv6是互联网协议开发过程中的第六个集成修订版本，英语：Internet Protocol version 6，简称IPv6。

　　IPv4使用了32位比特的地址，可以运行在各种底层网络之中，理论上可以编址1600万个网络、拥有4,294,967,296（232）个地址、运行43亿台主机。但是，由于互联网采用了A、B、C三类编址方式，它可用的网络地址大打折扣。全球互联网IP地址管理机构ICANN亦于2011年2月4在美国迈阿密发表新闻公报正式宣布：基于互联网通信IPv4协议的最后5组地址已经被分配给了全球5大区域互联网注册管理机构，这意味着IPv4地址总库已经配罄。IPv6使用了128比特的地址，因此新增的地址空间支持2的128次方（约3.4×1038）个地址空间，它不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍，解决灵活的地址分配以及路由转发的需求，具有了人、机、网统一的工作基础。天使和魔鬼是孪生的，IPv4和IPv6解决了人类通讯需要，也面临着重大安全挑战。

　　2010年6月开始爆发了“震网”病毒，或称“双子”病毒、英文Stuxnet蠕虫。这种“超级工厂病毒”威胁最大的目标就是世界的能源设施，它已经成功使伊朗部分电力基础设施瘫痪，以致2011年6月美国国防部长帕内塔在任命听证会上表示：“我们面对的下一次珍珠港事件可能是一次网络攻击，令我们的发电系统、电网、安全系统、金融系统和政府系统陷入瘫痪。”

　　目前来看，整个世界，特别是美国和中国的重要能源设施的体系漏洞已经成为骇客娱乐的目标，这也可能成为继“9·11”事件以来最重要的全球恐怖袭击。为此，2012年1月5日美国能源部和国土安全部启动了“电力行业网络安全风险管理成熟度项目”，美国电力行业网络安全组织首席执行官帕特里克·米勒表示这实际上也是智能电网发展的一部分。“超级病毒”威胁着我们的能源设施，而真正挑战的是我们设计现代能源系统的思想架构能力，这就需要我们推进网络架构的革命，解决兼容实体能源系统的网络能力。

　　推进能源网与互联网建构智慧基因

　　电力通信网系统、电力系统的安全稳定控制系统和调度自动化系统被合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。十多年来，互联网一往无前地整合了电话网络、视频网络、商业网络、资料网络、社交网络等业务，但是，面对巨大的能源网络，所向披靡的互联网也只能望而却步。

　　原因有三，其一、互联网是一个主要营运非主权性资产的网络，IP地址可以随机配置，它的域名管理体系和根服务器可以实现集中管理；能源网是一个运营公用性、特许性资产的网络， IP地址需要可信化、固定的码址，一个用户的能源消费量不能随机转移到另外一个用户的账单中，它的域名管理体系和根服务器必须能够包容现有能源系统内部信息码址资源，实现分布式管理。因此，能源网络运转不可能在现有的13个根服务器为基础的域名解析系统上运行，它有自身的安全和组织模式要求；其二、IPv4地址容量难以满足能源网络的需求；其三、能源网络需要支持从服务端发起的通讯要求，实现双向通讯。

　　为此，2010年6月国际电工委员会标准委员会智能电网战略工作组发表的《智能电网标准的路线图报告》首次定义了电网的智能化要求，即互操作性和安全性。关于互操作性，这个报告认为，“两个或更多系统及其组件可以互相交换信息并可以使用交换后信息的能力”；并且提出“所有组件之间的高度互操作性通信是智能电网的主要目标”。这个报告设计了智能电网使用之中的通信要求，即IEC62357架构。这个标准包括系统间通信和子系统通信所使用的语义数据模型和服务协议。因此，与互联网相比，在体系设计上，智能化能源网，简称智能网，是独立的网络，它们与互联网的关系是并列网络。

　　能源网与互联网的区别也是它们可以联合的基础，这就需要我们发现两者之间内在的一致性，即：两网之间我们可以选择一致性的语法（协议）、一致性的语义（模型）、一致性地址和一致性网络，实现所有子系统通信的集成和调和。在研究和借鉴双协议栈（RFC2893obsoleteRFC1933）、隧道技术(RFC2893)和网关转换NAT-PT(RFC2766)、无状态翻译以及带协议转换等过渡技术之后，我们认为可以实现两网内部和多网间通信或者其他高端分级合作、甚至融合，两者之间存在着天然合作的基础。而且，从业务级别而言：超级智能网属于更加综合的网络，是实体社会的中枢神经系统，具备较互联网成为更高端网络的基础条件,推动互联网去跛脚化。

　　为此，我们可以选择共同的智慧基因和多螺旋组织形态建构一个新型通用大网络，推动世界上运转三个互联网络（INTER NETWORK）：第一个是IPv4互联网，其特征是根服务器相同而IP协议版本不同；第二个是IPv6互联网，特征仍是根服务器相同而IP协议版本不同；第三个互联网就是超级智能网，其特征就是IP协议接续而根服务器关联。这里我们可以特别强调，IP协议并非这三个互联网的最理想的智慧基因，但是可以作为起步协议，并预留建立接续协议的联桥。我们已经有能力解决这种建基于分组数据基础之上的多个网络互联的通道，并且可以推动三者实现高端整合。

　　第三互联网的架构：从行业智能网到社会智能网

　　设计超级人造网络可以拥有两条线路，第一就是采取升级和补丁形式渐进化扩张。从中国1997年申请加入IETF(Internet Engineering Task Force)附属的IPv6实验网6bone，至今已经15年了，组网的成就仍然集中在教育网这样一个CERNET 2狭窄的平台基础上，既没有形成潮流般的用户流，也没有形成运营商的时尚行动，这里的成衰得失非常值得我们总结，我想IPv6不是一个知识运动和专业圈交流，它的本质应该是市场化的自我繁殖。第二就是选择再造新型网络的革命方式，实施产业跃迁。在以后的岁月里，世界上将不再会只出现一个单一的网络，而是将造就多种具有相关基因、有机涌现、自我组织、相互进化、甚至思维效应的复杂的生命网络。这期间，能源、通讯产业将成为效用最大化的人工实体网络，它们也将成为世界产业舞台的中心，集成人类的主要智慧和活动。在我们的历史中，人造网络将是多维的。伴随着IPv4和IPv6的对接，世界需要一个新的框架理解网络社会，第三互联网就此应运而生，它呼唤世界以能量网络为舞台翻造世界网络体系，并以对待不同能源应用的工业态度来界定可持续、智能化、低排放的经济类别，智能化增长千头万绪,但是，核心就是一句话:满足人民的切实需求，形成市场化的时尚潮流。基于这个原则，我们介绍有关第三互联网的架构。

　　智能网架构之一:关于超级智能网与互联网的关系模式

　　通过第三互联网发展，我们可以将行业性的智能电网、智能能源网提升为超级网络，而IPv6也找寻到了应用主产场，它对能源系统和IPv6都是深刻的挑战和历史机遇。这个提升可以营造一个以需方为主、生产者和消费者智能互动、第三方积极参与的能源体系。基于这个新型市场，超级智能网与互联网才能建立一个开放而又宏大的融合机遇。我们可以四种情景研究它的关系模式。

　　第一个模式就是将以能源网为核心的智能网设计为一个比互联网更大的网络。智能网与互联网互联互通，拥有反映能源生产和需求的可信地址，组构采取一致协议的国际总根服务器，这些根服务器之间可以邦联化方式互联，全球智能网可以发展成为3-5个IPv6网络，至少包括美洲、中国和欧盟三个中心网，各核心区可以自主选择采用IPv4或者选择IPv6协议。这样可以形成三个以上IPv6智能网和一个纯IPv6互联网，根服务器也可以实现择优化配置。这个方案需要美国、中国和欧盟三者之中有两者付诸实施。

　　第二个模式是设计一个与互联网并列且互通的智能网络。在这个模式内，智能网根服务器管理模式有两个：其一设立为国际总根及各核心区设立分总根模式；其二设计为互动化的多总根模式，主要核心区域互为总根。同时，智能网可以研究启用新的网络协议并实现多个网络的融合。

　　第三个模式在现有互联网内实施重组，将互联网划分为以随机地址和可信地址为基础的两部分，前者继续由互联网管理机构ICANN管理；后者由其他国际机构协议管理运行，解决方案是在互联网体系内设立能源网分根服务器。除此办法外,也可以设计其他智能网服务器专有的语义、语法规制和标准。可信地址管理的IPv6资源可界定在其总量1/101/3部分。新的国际机构可与ICANN协议，或年度、或分次、或一次性缴纳域名管理合作费用，这个转变的意义就是推动互联网的民主化、市场化。

　　我认为第四个模式就是实现智能网与互联网生态化共生的建构。即：采取比互联网更加前沿的智能网架构部署，发展以智能网为基础，分布式智能服务器为组元，大力推动智能服务器的每一个组元的内容都转化为用户数字资产，实现市场化和社会化潮流交易，形成能量信用化交易服务机制。从更广义的智能网建设而言，我们还可以将目前的所有网点资源整体转变为通用的内容模式和提要模式加以表达，实现社会关键语词和格式化符号的智能播报，实现各种网络业务群据此基元的海量有序整合和生态型生长，发展出与现有互联网不同的能力文明和更加高端的体系。它将推动智能服务器基点组元之间形成生态型不断成长的超级互动社交网络，即，可以实现内容有机涌现、因群智能找寻、资源自我组织、体系相互进化、思维互动效应的生命型网络运转。由此，智能网和互联网可以形成多螺旋交互，成为社会、自然和人工网络融合的基本交换架构。这也是我认为第三互联网能够成功的关键，互联网内部的社交网只是初级的互动组织模式，而它的高级形式就是将整个第三互联网变为一个可信、智能社交、不断生态成长的网络，我们正在跨进创新一个新世界的时代。

　　为此，就需要建构智能网各服务器自身的服务标准和兼容TCP/IP协议并行的双重特性，智能网各个服务器应具有国际通用的流程和标准，智能网内部使用智能网协议，也兼容IP协议，具有双版或多版的协议特征，各个智能网服务器之间采用TCP/IP协议，智能站点的数据可以在互联网之间流动，投送到对方服务器之后可以再次转化为智能网协议或其他模式，当互联网安全受到挑战之际，也可建构智能网服务器之间与TCP/IP协议兼容的其他接续协议，形成智能网的完整体系。

　　通过我对IPv4和IPv6应用的观察，智能网的发展的核心应该是市场化，真正的主角应该是公众，没有比二者结合起来的更大规模的市场创新力量。通过相对自发、集合扩散、热烈追求的观念时尚和行为时尚的结合，智能网能够成为整个社会持续而又重大的社会变迁。就上述四种模式而言，它们并行不悖，相互激励，从市场成就而言，第三、四种模式更贴近市场，尤以第四种模式更加具有战略开发前景，而且在全球范围内的成功希望也最大。

　　智能网架构之二:关于第三互联网的基础组元

　　建构智能网的核心目标就是为了形成一个以需方为主、生产者和消费者智能互动、第三方参与的社会体系，这个服务模式如果获得社会认可，智能网还可以提升为一个更加开放的系统，即：自治、智能、包容、可持续增长的网络。为此。无论以何种方式实现网络管理资源的商业模式重置，智能网维护的核心始终应该是用户，这是网络市场经济成功的关键。 为此，第三互联网对传统互联网的颠覆举措之一就是推动IP地址、接替地址或与之兼容的其他地址资源从注册制向注册制和自动配置相结合模式转变，并应逐步实现码址资源的免费、低费配置，力争实现有能量的地方就能配置数据码址，推动实现自然和社会系统的人工数据网络的全对称镜像配置，现有的各种用户和物化设施就可以整体变迁的方式直接成为智能网的基础组元，或者说就是世界网化智能了。

　　智能网架构之三：如何设立能源根服务器

　　现代互联网的管理核心主要是指根服务器（root-servers.net），它是现代互联网的域名解析系统（DNS）的最高级别的域名服务器，或者也可以说是全球互联网的总机。全球共有13台，包括1个主根服务器和12个辅根服务器，美国有9个，其中母根服务器设置在美国弗吉尼亚州杜勒斯，瑞典、荷兰、日本各1个。广义的这个系统也包括部分根域名服务器在全球设立的镜像服务器（mirror），分布在世界各地的根域名镜像服务器（anycast）有200多个。

　　对于目前的根服务器管理体制，我认为从优势角度而言：它具有可控制性、可预见性、可观察性、较高效率、定量管理、非主权化等特征；从不足之处来看，它又具有架构窒息、协议繁缛、随机地址风险、安全管理有待完善、非人格化、较少激励机制、强调先占原则、市场扩张受限等特征。 与此同时，这个管理体制也存在天然偏缺，这就是互联网大国，包括从欧洲的德国、法国、西班牙到新兴经济体的中国、俄罗斯、印度、印度尼西亚、土耳其都没有根服务器，而这些经济体又主要集中在亚欧大陆，这为亚欧大陆经济体联合推动互联网创新管理预留了变革机制和需求。当然，这个体制在分布式根服务器设计上也存在着空白点，这也为市场发展智能网根服务器保留了足够空间，我一直主张新互联网发展的真正动力在市场革新，新根服务器的主要潜力也在于实现分布式智能根服务器方面的创新。

　　目前来看，诸多机遇推动着根服务器变革的机遇越来越大，例如：目前管理着互联网13台根服务器中A和J的威瑞信，即赛门铁克公司旗下的VeriSign公司，2011年10月提交给美国证券交易委员会(Securities and Exchange Commission，SEC)的季报中正式承认它管理的服务器在2010年曾遭遇多次黑客入侵，威瑞信主责顶级域名.com和.net的运转，由此可能波及到它管理的DNS域名根服务器关联的网站、软件开发商、个人提供信任服务，包括签发专门应对网站鉴别和加密的SSL服务器证书。

　　为此，可在现有根服务器管理体制不变情况之下，以城镇、工厂为基础设立分布式智能网根服务器，以市场化发展分布式智能网根服务器市场。也就是说，智能网的每一个服务器相当于一个分布式根，根于根之间联系仍有赖互联网，实现智能网和互联网的融合。近年来，我一直与有关城市研究设置城市能源根服务器事宜，以解决通过广泛的用户参与而实现能效的提高。无论从何种角度而言，推进分布式根服务器建设都是第三互联网发展的战略突破口。

　　智能网架构之四：确立各种智能网终端的操作系统门户开放规制

　　智能网的操作系统（Operating System，简称OS）应该是一个综合性的管理控制程序，提供用户与网络互动的操作体系，它是智能网兼容多种网络和终端的平台，也是在智能网上运行的计算机系统的内核与基石。操作系统主要职能包括解决管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件等基本事务。

　　它的终端系统应该包括进程管理（Processing management）、记忆空间管理（Memory management）、文件系统（File system）、网络通信（Networking）、安全机制（Security）、用户界面（User interface）、驱动程序（Device）等多种不同功能。我们应该推进各种能源表记系统进入电脑时代，实现电力、燃气等操作系统进入通用平台和办公系统时代。目前电脑使用的操作系统有Windows、Netware、DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX等。

　　建构智能网的操作系统我们可以有三个选择，一是公开提供操作系统的架构和标准；二是直接提供免费的操作系统和升级服务；三是提供操作系统的标准和部分功能的免费服务。选择何种方案应通过公开讨论和商业模式的创新实践决定，社会机制应该包容创新，这方面美国的诸多经验值得借鉴。

　　而且，智能网操作系统建设应该妥善解决各种商业利益和服务需求的重组和分工，支持从手机的嵌入式系统到超级计算机的大型操作系统的各种符合智能网标准的产品商业化开发，鼓励免费操作系统提供的本质实际上是鼓励商业模式的创新，即：支持以产品的免费平台实现与广告收益的置换。

　　智能网架构之五：加快构建超级智能网的底层协议

　　要建立真正的超级智能网，就必须完成架构转型,而任何架构的设计基点都必须从底层协议着手。互联网的底层协议建基于OSI模型,这是一个开放性的参考模型，拥有七层结构，每层结构可以划分为若干子层,每一层执行某一特定任务和实现在相同的层次上相互通信。OSI模型的七层结构包括:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。

　　设计互联网的底层协议之时,电脑互联网还是一个不能与电视网、电信网、电报网等比拟的网络,这个时期，TCP/IP协议选择采用了四层级结构，即:应用层、传输层、互联网络层、网络接口层。也就是说当初设计互联网时是从众网之一网的角度设计的,相当于管窥天下;而今天我们几乎是从万网之网的集合角度出发设计的,类似一览众山小。为此,智能网需要再造新一代互联网的底层协议，这个架构设计可以渐进方式平稳推进。

　　我们需要设计并运营新一代的可以兼容各个网络、设施、系统、终端的超级智能网体系，以实现各个终端、以各种方式、与任何人进行智能化交流。为此，应该推进多种网络的底层协议的整合设计，建议智能网的相关网络的系统结构设计可以分为三层,即,基础层；互联、接口、传输等智能交换和配置层；应用层,由此可以简化网络管理体系,提高多种网络效率,节省能源资源,实现电视、电信、广播、互联网、电力网、卫星网、移动网、气象网等的群系网络整合。智能网的底层协议的完善可以通过多个步骤完成，实现最大兼容化发展。

　　智能网架构之六:发展适应智能网时代的终端系统

　　大型终端能源系统包括机动，例如：车、船、飞机等，能源终端、固定能源终端，例如：工厂住宅和写字楼等，微小型能源终端包括纳米路由器等，这些系统都将先后进入智能网时代，而且，这些产品的一半以上的价值将由智能化、网络化组件构成，现有的生产方式和生活方式将被颠覆，领先的产品取决于它的网络能力和智能化水平。或者说，传统产品将智能化，智能化产品将“终端”化。

　　在未来的时代里，世界上最具价值的能源革命就是实现房屋电脑化，例如：智能楼宇将取代目前的建筑，以此翻造1000亿平方米的房屋将拉动全球经济增长超过20年；车辆电脑化，自动驾驶的智能网络车的注册专利已成为国际技术创新大热，而且，一个智能交通网络不低于一个移动电话网络；工业设施智能化，工厂本身就是智能制造的市场，最先进的国家工业本身就将智能化，这些工作将把智能网的发展推向新的历史高度，也可能是中国对世界有所贡献的机会之一。

　　建造历史上最伟大的人造资源并提升社会可持续建设

　　第三互联网对人类来说是一个巨大转变,我们的实体社会将第一次拥有一个完整的数据化身，对不同网络是一次再生机遇,对建设IPv6是一个伟大指南，也会将我们人类的力量投送到历史最高端。组构超级智能网的本质就是建造历史上最伟大的人造资源提升社会可持续建设。

　　为此，发展分布式能源根服务器，建构可信互联网，推动IP地址从注册制向注册制和自动配置相结合模式转变，实现有能量的地方就配置数据码址；以发展智能网为基础，实现互联网和能源网的深度整合，以发展智慧能量生产为导向，实现能源、人工智能、纳米、通讯、基因工程的产业整合，这就是新产业革命的机遇。由是世界将以海量地址部署为契机，以能源网络数字化为重点，以实现消费者和生产者互动为导向，以推动清洁能源为跃迁方向，推进互联网、能源网、社会网络等的历史整合。