李星教授：互联网安全架构的演进与反思

近期，首届中关村网络空间安全学术年会在北京举办。李星教授在“互联网基础设施安全” 分论坛上作题为《互联网体系结构和基础设施安全》的报告，以下为详细内容——

CERNET网络中心副主任 清华大学教授 李星

互联网的设计哲学从来不是造一个无懈可击的系统，而是造一个在被攻击时依然能工作的系统。这种生存优先、容忍不完美的思路，定义了互联网安全问题的根本格局。

这一底层逻辑，早在半个世纪前就已奠定。1957年ARPA成立，1960年代保罗·巴兰提出分布式通信思想，1969年ARPANET首次连接——每一步都在回应同一个问题：网络如何在遭受打击时依然活着？20世纪70年代，架构师们给出了核心答案：主机不必信任网络，所以网络不必完美（也不可能完美），为了达到通信目的，网络传输尽力而为，其他功能由端到端完成。

理解这一点，才能理解整个互联网安全架构的悖论与宿命。今天的互联网关键基础设施，自下而上横跨物理层（如以太网）、路由层（IP地址、ASN及RPKI）和应用层，两侧由域名系统和证书体系锚定信任——但所有这一切，都建立在一个“不完美”的根基之上。

大卫·克拉克在1988年总结DARPA设计哲学时，将“生存性”列为第一要务。二十年后，他重新排序：安全第一。这个排序变化本身，就是一部浓缩的互联网安全史。

“阳光之下无罪恶”

互联网先辈们的底层设计哲学基于一个朴素的假设：阳光之下无罪恶。默认一切参与者都是可信的。这一设计的根源在于，ARPANET是一个面向美国学术机构与国防研究单位的封闭网络，参与者范围有限、身份明确，因此设计上优先遵循透明与互信原则。

而“阳光之下无罪恶”的设计哲学，在互联网走向商业化与地缘政治博弈的现实中暴露了其脆弱。

2008年，两记警钟相继敲响。

其一是巴基斯坦电信为屏蔽YouTube，向全球BGP网络“广播”了一条虚假路由。本意只是国内审查，却因上游运营商无意中的转发，演变成一场持续近两小时的全球性断网。数亿用户无法访问YouTube，只因为路由协议默认相信了这条来自巴基斯坦的宣告。

其二是一名安全研究员披露了DNS协议中一个存在多年的缓存投毒漏洞，攻击者可以轻易将用户导向钓鱼网站，而用户浑然不觉。

至此，互联网的信任时代结束了。

2013年，斯诺登事件余波未平，IETF随即召开了“强化互联网”大会，我作为互联网架构委员会（IAB）成员参会，坐在主席台上。

会上提出了五个问题，每一问都在直指互联网安全的核心基础：一，大规模的监测算不算网络攻击？全场无异议。二，IETF是否要采取措施、订立标准防止大规模的监测？绝大多数人赞成。三，IETF是否应该对于传输的信息采取加密措施？多数人赞成。四，IETF是否应在路径中存在MiddleBox的情况下进行端到端的加密？这是最有争议的话题，我当时提出异议，不分情况的普遍加密可能会导致互联网走向分裂。但主流结论是，未来5到10年，互联网的加密流量将成为主流。五，IETF是否应该为流行协议创建安全替代方案？大部分表示赞同。

路由安全领域延续了这一逻辑转变。MANRS（路由安全相互协作规范）就是这种“后信任时代”的产物。它由国际互联网协会于2014年发起，通过运营商之间的共同承诺与合规审计，对路由宣告进行过滤和校验，使BGP从盲目相信变成有条件信任。作为CERNET网络中心副主任，在常州开会时得知这一消息，立即协调响应，CERNET随即成为MANRS的发起会员之一。

互联网安全走过的这条漫漫长路，本质上就是信任不断瓦解又不断重建的过程。重建的方式不再是盲目信赖，而是用密码学重新定义信任。

密码学重新定义信任

当“阳光下无罪恶”行不通时，密码学成为填补空缺的路径。现代安全体系全面转向密码学，背后有三重驱动力。

第一，信任的消失。商业竞争与地缘政治博弈将互联网从“熟人社区”改造成“陌生人社会”。

第二，信任锚链（Trust Anchor）的引入。这套体系的逻辑是：你不需要认识对方，只需要验证对方的证书是否由你信任的锚点签发。问题是：谁来掌握这些信任锚链？这已经成为大国技术主权博弈的焦点。

第三，算力竞赛的驱动。密码学的安全性从来都不是绝对的，而是基于“计算不可行”的假设。随着攻击者算力以指数级增长，加之量子计算时代的迫近，密码体系也必须持续升级。

当密码学逐渐成为构建互联网信任体系的核心基础时，围绕“谁值得信任”这一问题，互联网形成了多种信任模型：SSH采用点对点的首次信任机制，Kerberos依赖中心化认证机构，PGP则采用信任网（Web of Trust），区块链采用基于密码学和共识机制的分布式信任模式。而TLS/HTTPS的信任体系是由多个根证书机构分别建立信任链，共同构成一个多根信任“森林”（Forest）。

具体来看，这些信任模型有着各自的优劣特征。SSH一开始相当成功，成为云计算时代运维安全的底座，而“首次信任”模型天然存在中间人攻击窗口。

DNSSEC不算很成功，其优势是有效抵御SMTP降级攻击与邮件服务器仿冒，但其根密钥属于中心化单点信任锚，存在单点失效风险。

RPKI近年来备受关注，随着其部署率的提升，全球起源型BGP劫持事件持续下降，然而其根证书为中心化单点信任锚，存在地缘治理风险——一个月前，马来西亚向APNIC提出设立本国NIR（国家互联网注册机构），正是这一矛盾的体现。

TLS堪称IETF中最成功、基于密码学的标准成果之一，已成为全球数字经济的基础安全设施，其森林状的信任锚链避免了单点垄断，然而其信任边界无约束也引发了长期争议——任何被主流信任锚信任的CA均可为任意域名签发证书。

PGP如今提及较少，但其信任网方案被广泛应用于开源操作系统的软件包签名与验证体系，其核心困境在于缺乏全局身份基准，公钥服务器上伪造公钥泛滥。

以上的案例都相对较为成功，那么在这些信任模型中，有没有完全失败的案例呢？IPSEC算是一个，其原生端到端安全设计宣告实质性失败，无全局统一信任体系，且缺乏跨机构、跨网络的通用信任锚。此外，SBGP也算不上成功，当时人们很看好SBGP，但其全局中心化信任根治理难度极高，最终未进入任何商用网络。

以上每种信任模型都在安全、效率、自治与治理之间做出了各自的取舍，也都承担了相应的代价。信任没有终结，只是被重新分配了。

对复杂性心存敬畏

回顾IETF的协议，我认为可分为两类：一类从设计之初便方向不明，注定无功而返；另一类则在第一版中暴露出关键缺陷，需要在实践中反复修正。这两类失败的共同启示是：技术从来不是一次成型的神启，而是不断试错、持续纠偏的演进过程。作为技术人，我们当怀敬畏之心——人非全知，亦非全能。

对系统复杂性的敬畏永远不应缺席。2021年Facebook的大规模宕机事件是一个极具警示意义的案例。事情的起因看似简单，网管误删了一条BGP前缀（路由撤销），导致DNS服务器不可达，域名解析完全失效。

更棘手的是，工程师无法通过远程管理登录服务器，物理修复成了唯一出路。而机房电子门禁偏偏也依赖DNS——工程师连门都进不去，最后不得不将IDC的门锯开，才得以实施抢修。

此外，Google、亚马逊、微软Azure、CloudFlare等全球顶级基础设施都发生过引发广泛关注的大规模故障。

这些案例虽原因各异，背后却呈现惊人的相似性：故障往往始于单点失误，经系统内循环依赖而剧烈放大，最终形成一发不可收的连锁反应，而这些本该在极限测试阶段暴露的问题，却因成本与效率压力而被绕过。

架构设计遍地是坑，但最深的那个坑，往往是自己亲手挖的。下面这个笑话就教你以架构师的身份，在不知不觉中搞垮项目、搞垮公司：一、关键服务设计成单点，发生故障的时候才会影响全局，恢复起来没那么容易。二、服务之间要尽量相互依赖，只有相互依赖的系统，排查难度才会成几何级数增加。三、不做极限测试，要对团队的代码质量有信心，凡事以正面鼓励为主。四、不让问题过早暴露，突如其来的故障才能显示技术难度和技术团队的价值，出了问题要尽量掩盖。

AI时代的互联网安全

如果说早期互联网的底层技术哲学是“阳光下无罪恶”，而在第二阶段，随着商业竞争与地缘政治博弈演化出“密码学”作为互联网的底层技术哲学，那么在人工智能阶段，会演化出什么样的底层技术哲学？

实际上，在ChatGPT出来之后，我意识到，IPv6最大的价值是给机器人联网，由此产生了两点思考：

其一，未来，AI智能体一定比人类多，而所有的智能体实际上都是服务器，不是客户机，因此管理安全政策也都要随之改变。

其二，AI智能体如果要被外部系统访问或主动与外部通信，就必须有一个在网络中“找得到”的标识，因此必须依赖IPv6地址或域名。

总结起来，AI对互联网关键基础设施的影响在于以下几个方面：一、虽然AI是一种革命性的应用，但互联网核心体系结构并不需要改变。二、AI将加速向IPv6单栈落地。三、AI的流量已经超越人类流量，智能体的应用造成传统以点击率与广告为基础的商业模式发生了改变，从而产生了新的商业逻辑。四、AI对协议的实现、重构、演化提供了高效和自动化工具，同时对教育会产生革命性的影响。

我始终对人工智能的“幻觉”持乐观态度。中国很擅长将1做到100。而从0到1的原始创新，本质上恰恰源于人类特有的幻觉——一种超越既有事实的想象。既然我们允许并珍视人类基于幻觉的创造力，那又何必对大模型的幻觉另眼相待？关键不在模型，关键在人。由人来甄别、取舍、赋义，幻觉便可从谬误变为洞见。

美国著名互联网安全研究专家弗恩·帕克森（Vern Paxson）总结现代互联网威胁格局有以下几点：一、预料之外才是真正的挑战，任何有预案的安全事件都不是真的安全事件。二、核心往往是钱。三、但并非全部为了钱，有些与地缘政治相关。四、我们的信任体系出了问题。五、攻击者之间的信任也出了问题。所以，未来很可能重回“阳光下无罪恶”的思路。

总结而言，“阳光下无罪恶”是互联网设计的根基，架构灵魂在于分布式、端到端原则。而当信任基础瓦解时，密码学成为重建信任的支撑，其落地关键在于信任锚链的治理。那么当AI时代到来，这一框架还适用吗？

在IETF125的会议上，加州大学洛杉矶分校计算机科学系张丽霞教授提出了一个值得深思的问题：未来大量AI智能体如何发现、识别和信任彼此？她的观点极具启发性：未来的数字世界需要一个全球统一的命名空间，DNS就是这种架构的基础；同时允许不同主体建立自己的信任体系，究竟如何实现目前没有结论，需要探索和实践。

互联网本质是“网络的网络”，由众多自治网络通过统一协议互联而成。早期互联网更多依赖IP地址实现端到端通信，即使与外部网络的连接中断，只要通信双方位于同一网络内部并掌握对方地址，仍可保持基本通信能力。

而随着域名系统（DNS）、DNSSEC、RPKI等机制的发展，反而变得中心化了。因此，如何实现本地化信任（local trust），让不同组织、网络和社区能够建立符合自身需求的信任边界，成为未来互联网架构演进的重要研究方向。然而，我同时也认为互联网存在“三角悖论”。实际上，互联网的抗毁性、可信性和可控性三个特质，只能同时满足两个，无法三个同时满足。

互联网没有设计蓝图，它有的是设计理念和技术模块。按照时间线来看互联网的技术模块，我们能看到，上世纪七十年代是NCP，八十年代是TCP/IP，九十年代是DNS、BGP、HTTP，21世纪前十年是HTTPS，而2020年代的技术模块是什么呢？会不会由中国的研究团队创造出来？我们衷心期待。

声明：本文来自中国教育网络，版权归作者所有。文章内容仅代表作者独立观点，不代表安全内参立场，转载目的在于传递更多信息。如有侵权，请联系 anquanneican@163.com。