清华大学2023基于分布式信任基础设施的新一代互联网体系结构白皮书38页.pdfVIP

基于分布式信任基础设施的

新一代互联网体系结构

白皮书

（2023年版）

清华大学

中国信息通信研究院

中钞信用卡产业发展有限公司

中国移动咪咕文化科技集团公司

2023年6月

目录

1.前言1

2.研究背景2

2.1网络空间安全现状2

2.2内在需求3

2.2.1网络安全新视角5

2.2.2真实存储6

2.2.3真实计算6

2.2.4基于分布式信任基础设施的新一代互联网体系结构7

2.3现有技术基础8

2.3.1区块链技术的研究现状8

2.3.2互联网体系结构的研究现状13

2.4面临的挑战14

2.4.1稳定性问题14

2.4.2安全隐私问题14

2.4.3可扩展性问题15

3.基于分布式信任基础设施的新一代互联网体系结构16

3.1分布式共识基础设施17

3.2真实存储基础设施17

3.3真实计算基础设施18

3.4分布式数字身份基础设施19

3.5打造安全可信互联网协议栈19

4.应用案例20

4.1案例1：层次化域间源地址验证20

4.1.1场景描述20

4.1.2核心方法21

4.1.3方案评价23

4.2案例2：轻量级转发路径验证24

4.2.1场景描述24

4.2.2核心方法25

4.2.3方案评价28

5.总结29

6.展望29

参考文献31

缩略语35

基于分布式信任基础设施的新一代互联网体系结构（2023年）

1.前言

自从ARPANET正式投入运行开始，互联网已经发展了50余年——从最初

仅有4个节点到如今全球接近44亿网络用户；从仅用于军事研究到如今“互联网

+”涵盖各个领域——网络的概念已经渗入了人们生活的各个方面。由于时代的局

限性，互联网设计之初没有考虑到网络规模的爆炸式增长以及网络应用的日趋多

元化，由此带来的一些结构性安全隐患也开始频繁出现，给人们的生活和财产带

来了严峻的挑战。

针对现有互联网体系结构缺乏安全可信基础导致信任缺失、网络攻击频发的

问题，迫切需要开展可信、高效、开放的新型网络体系结构和关键技术研究，实

现开放网络环境下的信任建立与高效传递，为互联网提供真实可信的“信任平面”。

区块链是一项蓬勃发展的新技术，集分布式数据存储、点对点传输、共识机

制、加密算法等多种技术于一身，以其去中心性、不可篡改性、公开透明性在各

个领域得到了广泛应用。区块链技术的出现为解决互联网信任缺失问题提供了一

个全新的解决思路：以区块链分布式信任基础设施为基础建立新一代互联网体系

结构的信任面，构建安全互联网核心协议与关键技术，确保节点身份真实可信、

网络传输真实可信、应用服务真实可信，保障开放网络环境下的信任建立与高效

传递，支撑真实可信网络应用的部署。

本白皮书首次系统地从开放网络环境下互信互联的视角阐述了分布式信任

基础设施，阐明了当前互联网对分布式信任基础设施的需求及其在解决互联网信

任问题中不容忽视的重要作用，详细描述了基于分布式信任基础设施的新一代互

联网体系结构，并从实际亟待解决的具体困难场景出发，给出了分布式信任基础

设施在实际网络场景中的应用案例。

此前，本团队前期所发布的《基于智能协作的真实可信互联网体系结构白皮

[1]

书》系统的阐述了如何结合智能硬件设施与协作学习框架来构建真实可信互联

网体系结构，重点关注智能协作模型与智能算法的可信，本白皮书将进一步讨论

如何利用分布式信任基础设施，保障开放网络环境下的信任建立与