互联网元架构——解析互联网和数字时代范式转变的底层逻辑

一、重新认识互联网体系结构，打开技术“黑匣子”

1969年诞生、1994年中国正式接入的互联网定义了数字时代，全面深入人类社会，主导了当今世界各个层面的变革。何谓互联网？互联网革命性的根源是什么？迄今为止，我们对互联网和互联网革命的研究主要停留在经验和现象层面，依然把互联网当作一个不证自明的存在，对于其内在本质依然不求甚解。比如决定互联网特性的互联网协议

互联网元架构

——解析互联网和数字时代范式转变的底层逻辑

方兴东　钟祥铭　李　星

内容摘要：互联网元架构（架构之架构）塑造了互联网开放的本质，决定了互联网各层次特性的基础性技术结构，奠定了互联网作为全球开放一体化的信息基础设施，是互联网最根本的力量之源，也是理解当今数字时代各种现象的第一“钥匙”，更是建构数字时代各个学科理论新型范式的“元逻辑”。通过深入解析互联网的体系结构（Internet architecture）、互联网的历史演进过程及“沙漏”（细腰）模型元架构的起源、演进和发展，并与传统电信网络和广播电视网络等进行比较研究，从哲学层、技术层、传播层、社会层和文明层解析了元架构生产的内在逻辑及其影响和效果。简单性原则是统领和贯穿互联网元架构各个层面的决定性原则，落实在技术层面是“分层解耦”“细腰模型”和“端对端机制”三大特性；作用于网络运行和信息传播层面，形成了“自下而上”“分布式”和“开放性”三大特点；在社会、经济和文化层面产生了“创新驱动”“自然演进”和“全球化”三大效应，为实现人类命运共同体奠定了坚实的技术基础。互联网元架构是技术必然性和政治与社会偶然性的结果。沙漏模型独特的内在生命力确保了互联网元架构迄今无法被强大的国家和商业力量所改变和动摇。当然，随着智能时代的全面到来，互联网元架构能否被地缘政治和互联网巨头等力量所撼动，依然值得高度警惕。

关键词：元架构；沙漏模型；分层解耦；开放系统；端对端；TCP/IP；互联网精神

课题：国家社科基金重大项目“互联网环境下新闻理论范式创新研究”（编号：21&ZD318）

DOI：10.3969/j.issn.2095-0330.2023.05.004

（Internet Protocol，简称IP），远不是一项简单的技术。

人类已经全面进入数字时代，数字文明进程的底层逻辑究竟是什么？互联网的开放性究竟是怎么来的？自由、开放、共享、创新的互联网精神究竟是来自互联网技术的底层逻辑还是人类社会进步的自觉？互联网商业化30年，策动了全局性的暴风骤雨般的变革，形成了前所未有的、丰富多彩的经验和现象的堆积。我们对互联网的认识如何才能更深入一步？

要回答这些问题，首先必须进一步深入互联网的技术逻辑。过去，社会科学往往将互联网技术视为黑箱，对技术的认知往往受制于“技术决定论”的“符咒”。事实上，在数字时代，数字技术的决定性作用远远比“技术决定论”所想象的要大得多。但是，历史生动地说明，再强大的技术，依然是人和世界决定的。数字文明来源于互联网先驱的表率和引领，根植于广大网民的数字生活实践，但是我们需要结合人文和社会科学的视角，对互联网技术进行更深层次的解析，这是我们洞察互联网的基础。其次，我们需要重新回到互联网历史，从历史中寻找启发。黑格尔说过，一粒自在自为的种子，包含了未来的所有果实。黑格尔的历史哲学和辩证法认为自然界没有历史，只有人类社会才有历史，自然界的历史只能叫自然史。历史是通过人们的感性和个性行为，逐渐揭示出理性的进程。作为当今人类历史的重要组成部分，互联网的历史也有待好好挖掘。

“互联网并没有设计蓝图，也不是个别天才人物想出来的，而是全世界千万名计算机和电子工程科学家和工程师在实践中试错、演进而来的。” 设计原理（Design Principles）和技术模块（Building Blocks）这两个核心因素确保了互联网技术不仅保持了生命力，而且始终沿着正确的方向前进。设计原理构成了互联网的架构，为互联网的发展提供了指导和方向，确保我们在技术进步的过程中不迷失方向。随着时间的推移，作为互联网技术基础组件的技术模块，不断地演进和更新，为互联网注入了持续的生命力和创新能力。通过这两个核心因素，互联网得以持续、健康地发展，满足日益增长的全球需求。

总之，今天我们需要超越经验和现象，将对互联网体系结构的认识努力提升到一般性规律的层面，上升到理论高度，并要借助哲学和科技哲学等进一步思考互联网的本质。基于TCP/ IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）的互联网元架构，实现了所有人、所有设备、所有应用和所有媒介介入方式的独特开放性，而这种独特开放性，为市场和非市场的各种技术、竞争和创新创造了最大的可能性，形成了双向促进的强大的正循环效应，使今天互联网超越了任何国家、公司和个人的中心化控制，成为我们认识互联网本质的切入点。

二、互联网元架构的概念辨析：揭示互联网密码

以TCP/IP协议为基础的互联网元架构（Meta-Architecture of the Internet，简称MAI），也就是起源于20世纪70年代互联网技术社群所谓的沙漏模型（Hourglass Model），或者俗称的“细腰模型”（Thin Waist，也叫Narrow Waist），是我们解析和理解互联网特征本质的关键。分组交换（包交换）技术决定了任何一组信息的传播都是全球性的，TCP/IP协议塑造的“沙漏模型”奠定了全球开放一体化的传播格局。这一奠定全球技术和

信息等多层次互联互通的元架构，构成了互联网统领性的结构，塑造了任何用户、通过任何设备可以以任何接入方式完成任何任务的与众不同的网络。但是，这一现象迄今没有得到技术界和学术界应有的关注和重视，使各种解释数字时代的新理论范式

缺乏追根溯源的强有力的基础底座。

图1　互联网元架构的逻辑与机理

互联网系统本身并不存在实际上的沙漏模型结构。沙漏或细腰模型（以下统称为沙漏模型）作为一个隐喻性概念，的确是神来之笔，形象生动。本质上，隐喻不仅仅是一种修辞手段，而且是人类思维过程的一种机制，一种用于理解抽象概念以及事物的重要机制，在人类理解中扮演关键角色。 沙漏模型是一种本体隐喻，把软硬结合、虚实一体的庞大复杂的互联网看成一个实体，成为可以直接经验的事物。除了可以直观呈现，还可以分析与量化，并在此基础之上进行进一步推理。同时，沙漏模型也是一种方位隐喻，确定了上下方位，突出了沙漏中间细腰的关键角色，扎根于物理和文化经验基础之中。而且，沙漏模型还是一种结构隐喻，能让我们以一个高度结构化的清晰界定的概念来建构另一个概念，为我们理解互联网的独特性提供了很好的认知路径。方位隐喻和本体隐喻与人类肉身经验和原型认知密切相关，结构隐喻则主要指概念间的系统性对应。

所谓的元架构（Meta-Architecture），也就是决定互联网特性的总架构，即架构的架构、主导性的架构。沙漏模型的强大生命力，互联网架构的无状态、松耦合、相对稳定的设计原理，可演进的构成模块，不求完美却留出足够快速迭代空间的特性，正是互联网长盛未衰的最大秘密。 最简洁而专业的定义是：互联网就是TCP/IP。TCP/IP协议作为今天全球互联网的核心基础发轫于20世纪70年代初期。当时，这还是一群科学家和工程师主导的科研项目，这是一个真正的开放系统，以最大程度支持不同操作系统的主机以及不同类型网络之间的互联，以无国界、无边界、不设防、开放的科学精神为基因。如Steve Crocker所言：“互联网的架构是开放的。我们非常有意地将协议视为一个开始，而不是一个结束，我们设计它们完全是希望其他人能够创建附加协议，并且他们可以这样做，而不必经过批准流程。” 在本质上，推动互联网发展的技术是为了让用户进一步适应而开发的，且具有可塑性。

自计算机科学诞生以来，网络的架构就被纳入了“未来的想象” ，它们在技术和政治层面都发挥了重要作用。 互联网的核心是架构，定义为“分层与协议的集合”，包括“设计原则和技术组件”。互联网架构委员会（Internet Architecture Board，IAB）网络工作组的一份名为“互联网架构原理”（Architectural Principles of the Internet）的RFC（Requests for Commons）文件对技术社区信念进行了直接的描述，即“目标是连接，工具是互联网协议，智能是端对端的，而不是隐藏在网络中” ，该文件还提出了设备之间互操作的重要性以及如何通过开放的通用协议和相关标准来实现。互联网的发展过程，就是对互联网体系架构不断研究和深化理解的过程。 架构/建筑