未来网络发展大会：2025面向Web3.0的数字实体互联白皮书

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未来网络技术发展系列白皮书（2025） 面向Web3.0的 数字实体互联白皮书 第九届未来网络发展大会组委会 2025年8月 版权声明 本白皮书版权属于中国联合网络通信有限公司研究院及其合作 单位所有并受法律保护，任何个人或是组织在转载、摘编或以其他方 式引用本白皮书中的文字、数据、图片或者观点时，应注明“来源： 中国联合网络通信有限公司研究院等”。否则将可能违反中国有关知 识产权的相关法律和法规，对此中国联合网络通信有限公司研究院有 权追究侵权者的相关法律责任。 编写说明 主要编写单位： 中国联合网络通信有限公司研究院 青岛大学数字社会研究所 中钞数字信息科技（北京）有限公司 紫金山实验室 主要编写人员： 贾雪琴、詹立东、平庆瑞、曹畅、唐雄燕、张岩、史可、王立文、 曹云飞、王施霁、霍如、刘辉、王志浩 I 前 言 2024 年 1 月 31 日，习近平在中共中央政治局第十一次集体学 习时强调“高质量发展需要新的生产力理论来指导”。传统的 ISO/OSI 等经典网络理论，虽然涵盖了联网设备之间，从物理连接、 数据传输、会话管理到应用服务的完整通信功能，但并未纳入网络用 户交互所需的身份识别、行为交互、数据解析等能力。针对当前互联 网在数据互联互通中面临的架构性与基础性瓶颈，本白皮书在参考借 鉴 OSI 网络七层模型的基础上，通过在网络传输层之上构建新型互 联协议，提出一种面向 Web3.0 的数字实体网络创新技术路径。 本白皮书1首先分析了网络中的数据对象，探讨了网络发展与数 据传输的本质、现有架构的局限性以及下一代网络的关键突破方向； 其次梳理了现有 Web3.0 技术演进路径；在此基础上，提出了“数 字实体互联网络”的概念与内涵，并阐述了其核心价值、关键技术要 素及相关标准化情况；最后对未来发展进行了展望。 1 本白皮书得到国家重点研发计划资助（编号：2022YFF0610300）。 II 目 录 前 言......................................................................................................I 一、 网络发展与数据传输.......................................................................4 （一） 网络发展历史回顾.............................................................. 4 （二） 网络传输设计思想.............................................................. 5 （三） 当前网络的局限性.............................................................. 8 （四） 下一代网络的关键突破点................................................ 10 二、 现有 Web3.0 演进路径................................................................12 （一） 语义网构建意义互联的网络空间....................................12 （二） Web3 与公链：构建信任原生的网络结构................... 13 三、 数字实体互联网络.........................................................................15 （一） 概念与内涵.........................................................................15 （二） 核心设想.............................................................................17 （三） 关键价值.............................................................................18 （四） 核心技术.............................................................................22 III （五） 与现有技术的对比............................................................ 23 四、 相关标准化组织及其相关活动.................................................... 26 （一） 相关标准化组织.................................................................26 （二） 相关标准.............................................................................27 五、 未来发展展望——迈向智能协同的数字实体网络....................32 附：缩略语...............................................................................................33 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 4 一、网络发展与数据传输 （一）网络发展历史回顾 网络技术的发展经历了半个多世纪的演进，从最初的 ARPANET（1969 年） 开始，网络技术已经完成了多次质的飞跃。ARPANET 最初的设计目标是为了实 现计算机之间的资源共享，其核心思想是分组交换（Packet Switching），这 一思想彻底改变了信息传输的方式，奠定了现代网络的基础。 20 世纪 70 年代，TCP/IP 协议族的提出（1974 年由 Vint Cerf 和 Bob Kahn 提出）标志着网络技术进入了一个新阶段。TCP/IP 采用分层架构：IP 等网络层 协议负责将数据分组从源主机以尽力而为（best-effort）的方式送达目的主机； TCP 等传输层协议则专门负责进程（端）到进程（端）的可靠数据段传输服务， 即，将数据交付从两台主机扩展到了两台主机上的进程。这种分层设计使得网络 各组件能够独立演进，极大地促进了数据传输的扩展性和适应性。 20 世纪 90 年代，Tim Berners-Lee 发明的万维网（World Wide Web） 将互联网从学术和研究工具转变为全球信息基础设施，其主要贡献是在网络应用 层采用超文本标记语言 HTML 将主机中的信息进行结构化表达和采用超文本传 输协议 HTTP 进行浏览器与服务器之间的通信，以传输 HTML 文件、图像、视 频等信息。HTML 协议、HTTP 协议以及浏览器等技术使得主机中的信息能够被 普遍访问和相互链接，这创造了全新的信息交互范式。这一时期，网络互联的对 象从主机互联延伸到了超文本互联。 万维网出现之后（1995 年左右开始），互联网的商业化进程开始提速，网 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 5 络技术的普及和应用创新蓬勃发展。电子商务、搜索引擎、社交媒体等新型应用 不断涌现，网络处理的对象和交互模式变得更加多样化。21 世纪前二十年，移 动互联网与云计算技术成为全球信息技术发展的主导趋势：智能手机等移动终端 的普及把网络应用扩展到移动视频、移动多方会议、实时定位、传感器智能协同 等；云计算则重新定义了计算资源的获取和使用方式，降低了用户数据处理和存 储的成本，大大缩短了应用建设周期。这一时期，互联网应用层协议栈经历了重 要演进，如 HTTP/2（2015 年）、QUIC（2012 年提出，后成为 HTTP/3 基础） 等新协议的出现，旨在解决传统 TCP/IP 在高延迟、移动环境下的性能问题。 随着全球数字化转型、国际贸易、数字金融等业务的发展，相关技术正处于 快速迭代演进阶段。本白皮书主要针对全球文本互联 Web2.0 之后的下一代数 据互联技术架构展开思考与探究。 图 1 网络技术的演进 （二）网络传输设计思想 1) 网络分层的核心思想 OSI 七层模型和 TCP/IP 四层模型都体现了网络设计的核心思想：分层抽象。 每一层为其上层提供服务，同时屏蔽下层的实现细节。这种设计使得网络各组件 可以独立发展和优化，而不影响整体架构。 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 6 在网络分层架构中，各层的处理对象有所差异：“数据链路层”（如以太网、 Wi-Fi）负责物理设备间的数据帧传输；“网络层”（如 IP）负责主机到主机的 数据包路由；“传输层”（如 TCP、UDP）提供端到端的通信服务；“应用层” （如 HTTP、FTP）则实现具体的应用功能。 2) 网络传输的实质：状态与信息的传递 从本质上看，网络传输的本质可以归结为“状态变更和信息流动”，网络通 信的核心机制始终围绕着信息的端到端传递以及传输过程中状态同步的实现。无 论是早期的文件传输，还是现代的视频流媒体，在传输过程中均需保持信息的完 整性。信息完整性（Data Integrity）是一个严格的技术概念，特指数据在采集、 处理、存储和传递过程中保持完整且未被篡改、遗漏或损坏的特性，这一特性 主要通过校验和（Checksum）、数字签名（Digital Signature）等密码学机制 予以保障。 近年来，除了信息的完整性，ICT 技术在追求的另一个重要特性是信息的时 效性。时效性指信息在特定时间段内具备使用价值的特性，其核心在于信息能否 在需要时及时传递并发挥作用。时效性直接影响信息的决策价值——过时的信息 如同“失效的药品”，即使内容完整准确，也可能导致判断失误或机会丧失。 互联网基于"尽力而为"（best-effort）的数据传输机制，能够满足大多数常 规信息传输需求，例如电子文档传输、门户网站新闻资讯等典型的 Web1.0 和 Web2.0 应用场景。然而，特定类型的信息对传输时效性具有严格要求，超出时 限将导致信息价值丧失。以工业控制系统为例，执行器的传感器状态信息若未能 及时传输，将造成控制时序错乱；金融交易场景中，买卖报价瞬息万变，信息传 输延迟会直接影响成交价格。这类场景下，信息的时效性成为其使用价值的决定 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 7 性因素。 3) 网络处理对象 网络分层思想的核心之一是在每一层网络把信息对象进行合理的抽象，并针 对该抽象专注于处理该层的任务功能。如图 2 所示，具体说明如下： 物理层（也被称为一层网络）的处理对象是物理介质上的比特流，主要功能 包括：定义物理接口标准（如网线接口规格、信号编码方式）、确定传输速率（如 10Mbps、100Mbps）、处理信号的传输方式（全双工/半双工）、屏蔽物理设 备的差异，以为数据链路层提供统一传输服务。 为确保比特流传输的可靠性，数据链路层（也被称为二层网络）将需要处理 的对象抽象为数据帧，主要功能包括：将比特流封装成帧（包含源/目的地址）、 差错检测与纠正（循环冗余校验等）、流量控制（避免网络拥塞）、介质访问控 制（解决多设备共享同一传输介质的冲突）等。 为了实现数据能跨二层网络传输，网络层（也被称为三层网络）将数据抽象 为数据包（Packet），主要功能包括：基于 IP 协议进行逻辑寻址（如 IP 地址）、 路由选择（确定最佳路径）等，实现跨网络通信。三层网络与具体的网络介质无 关，极大扩展了网络互通的范围。 三层网络解决多个二层网络互联互通的问题，作为通信终端的主机之间的传 输质量保障需要传输层（也被称为四层网络）解决。传输层将三层网络的 Packet 封装为段（Segment），针对段进行连接管理、流量控制及错误校验（如 TCP 的可靠性保障或 UDP 的实时性传输），并使用端口号区分主机上的应用进程， 实现主机之间的信息通信。 传输层之上，OSI 模型中的会话层（负责建立、管理和终止会话）、表示层 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 8 （处理数据编码、加密等）和应用层（处理应用程序数据）在实际 TCP/IP 实现 中往往被统称为应用层。 图 2 网络分层、主要功能与处理对象 （三）当前网络的局限性 1) 处理对象存在局限 OSI 七层模型主要解决异构网络互通问题，并非针对语义数据互联：OSI 标准化工作的主要动机是解决 IBM SNA 体系等私有网络结构互不兼容的问题， 为此，ISO 于 1977 年设立专门委员会，启动网络通信体系的标准化工作。1984 年，ISO 正式批准并发布 OSI 参考模型标准（ISO/IEC 7498）。 作为现代网络协议的基础架构，OSI 七层模型虽然涵盖了物理连接、数据传 输、会话管理到应用服务的完整通信流程，但是受限于领域特定数据与网络公用 性的矛盾问题，传统的 ISO、TCP/IP 等经典网络理论主要定位在异构网络通信 层面，数据互联所需的身份识别、行为交互、数据语义解析等需求被当做应用层 问题由“客户端-平台（服务器）”交互模型解决。 2) 缺乏对数据的合理抽象 OSI 七层模型主要针对异构网络互联，这使得当前网络基础设施主要面向" 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 9 数据管道"角色，但缺乏对数据进行合理抽象以剥离个性化语义/知识与通用概念， 同时缺乏网络原生能力支持数据之间的共性交互模型。这造成了当前互联网之上 的数据交互高度依赖于平台，形成了以中心化平台主导的围墙花园模式。这种模 式助长了互联网平台寡头的形成，引发了数据垄断、交互受限、缺乏竞争等问题， 并影响信任和治理的稳定性，加剧了世界各地的隐私侵犯、权力集中和数字鸿沟 问题。 3) 数据表示的碎片化 数据表示的碎片化已成为现代网络架构的核心挑战。由于各类应用采用不同 的自定义数据格式（JSON、XML、Protobuf 等），系统间互操作必须依赖专 门的应用层转换，不仅增加了 15-30%的计算开销，还形成了紧密耦合的集成 架构。更关键的是，这种碎片化导致两个根本性问题：一是缺乏对数据语义的标 准表达方式，造成约 30%的系统集成错误源于数据理解偏差；二是中间网络设 备（如 CDN、防火墙）因无法理解应用层数据内容，只能进行基于 IP 和端口的 浅层优化，导致缓存命中率等性能指标下降 40%以上。这种现状与 OSI 模型标 准化的初衷形成鲜明对比，亟需在网络架构中引入统一的数据抽象层，在保持格 式灵活性的同时实现语义互操作，从而突破当前"数据管道"式传输的局限性。 4) 跨平台数据可信保障技术缺乏 数据的流通和利用面临着可信、隐私保护和数据安全等多重挑战。为了确保 数据的可信，当前互联网通过平台为数据提供方和使用方建立信任关系。平台除 了为数据提供方和使用方提供数据存储、处理和交换服务，还提供接入验证、数 据操作确权和授权等机制，为数据互通双方提供基本的数据可信背书。 互联网架构缺乏原生的数据信任机制，导致跨平台数据互通必须依赖平台间 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 10 的主动协作，形成以平台为中心的数据流通模式。这种模式下，用户数据的流通 边界由平台间的技术接口和商业协议决定，而非数据主体的自主意愿。 要实现以用户为中心的跨平台数据可信流通，必须突破现有架构限制，在网络层 建立原生的数据信任与授权机制。这一挑战的核心在于：如何在不影响平台独立 性的前提下，使数据主体能够自主控制其数据的跨平台流动。 （四）下一代网络的关键突破点 为了应对全球数字化转型和数字经济的快速发展，在 OSI 参考模型和 TCP/IP 架构的基础上，针对数据互联需求，抽象出数字实体（Digital Entity） 概念，通过在传输层之上构建网络原生能力，实现数字实体可发现性、属性可获 取性、连接自主性、交互真实性与可解析性，这可能是下一代网络发展的关键突 破点。 本白皮书基于 OSI 网络七层模型（参考模型）、TCP/IP 模型（实际应用模 型），遵循组网完备性原则提出未来网络模型，以支持数字实体互联。参考图 3， 该四层模型包括： 一、保留并合并物理/链路层、保留并合并网络/传输层； 二、建构新的“数字实体层”； 三、改造应用/表示层，扩充数字实体的应用及操作接口； 四、将原应用层与数字实体接口组合，重新定义 Web3.0，支持用户去中心 化发现与连接、数字交互、可信验证等。 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 11 图 3 数字实体互联的突破点 该模型以网络传输层和应用层为突破点，推动网络突破"哑管道"模式，成为 能够识别通信实体、理解传输内容、管理交互状态的智能网络，减少中介性平台 对互联网数据交互的束缚。 基于未来网络模型，数字实体互联所需的协议框架应支持： 1. 实体中心化：以数字实体为基本通信单元，而非传统的主机或应用； 2. 语义可解析：标准化数据范式携带语义信息，网络设备可进行深度处理； 3. 状态同步原生支持：内置实体状态同步机制，实现不仅仅是数据传递； 4. 安全内建：安全性作为基础属性而非附加功能。 以上模型和协议将能在网络互联、主机互联、文本互联的基础上，支持数字 实体在互联网上相互连接组成数字实体网络，这将是 Web2.0 之后的一大进步， 见图 4。 图 4 数字实体网络所处的阶段 面向 Web3.0 的数字实体互联白皮书 12 二、现有 Web3.0 演进路径 在下一代网络（Next Generation Network，NGN）的演进过程中，语义 网（Semantic Web）和 Web3 代表着两条具有深远影响的技术路线。前者致 力于解决机器理解网络信息的根本性问题，后者则着眼于重构互联网的信任基础。 尽管两者的技术路径存在差异，但在构建智能化、自主化和可信化的数字生态系 统方面展现出显著的协同潜力。 （一）语义网构建意义互联的网络空间 1．概念与目标 语义网（Semantic Web）是由万维网联盟（W3C）主导、Tim Berners-Lee 于 1998 年首次提出的网络演进方向。其核心愿景是“让数据不仅可被人类阅读， 还能被机器理解和处理”，从而实现更智能、自动化的信息交互。与传统 Web 基于文档链接（HTML 超文本）不同，语义网强调“数据的语义关联”，旨在构 建一个全球化的知识网络，使计算机能够自主推理、整合和利用分布式信息。 2．实现思路 语义网的实现遵循知识工程方法论，其核心在于构建多层次的知识表示体系。 在实践层面，首先需要将非结构化数据转化为标准化的 RDF 图，这个过程通常 涉及实体识别、关系抽取等自然语言处理技术。领域本体（如医疗领域的 SNOMED CT）的构建则需要领