不同于在TCP/IP协议栈上进行修补的演进性思路，未来互联网体系结构遵循“革命性”（clean slate）思路设计，即重新设计符合未来互联网场景和发展趋势的新型体系结构。
随着上层业务的创新和底层通信技术的快速迭代，基于TCP/IP体系结构的互联网面临着可靠性、可扩展性、主机移动性、可演进、安全性等问题。这些问题的根源在于TCP/IP体系结构在设计之初并没有考虑到互联网如此复杂的应用场景与异构的通信技术。为此，研究人员重新思考互联网体系结构的原则，并提出了相应的新型互联网体系结构，包括信息中心、服务中心、高移动动态、可演进网络等未来网络体系结构，这些统称为未来互联网体系结构。
未来互联网体系结构的涵盖范围非常广泛，具体可分为2个不同层面：设计原则改变和新型体系结构设计。
摒弃现行互联网采用的TCP/IP设计原理，采用全新的设计原则，包括将控制平面与数据平面分离，从而支持更灵活的网络管控；将传统IP地址中的位置和标识进行分离，从而解决主机移动性问题，提升路由可扩展性；直接将服务和信息做为请求对象，不关心其物理存储位置，通过普适缓存机制提升数据获取性能；扩大互联网内涵，将互联网作为传输、存储与计算资源池等。
针对TCP/IP网络面临的根本性问题，诸多新的体系结构被提出来，包括信息中心网络体系结构、服务中心网络体系结构，支持主机移动性的网络体系结构、可演进网络体系结构等。与现行互联网相比，信息中心网络的关键特征在于：前者以主机为中心，强调网络是主机的互联；后者以信息或数据为中心，强调网络的目的是信息获取，这一类的典型代表有内容中心网络（Content Centric Networking,CCN）/命名数据网络（Named Data Networking,NDN）。服务中心网络通过将提供相同功能的网络程序标识为同一服务，将服务层和网络层进行解耦合，从而能够支持更灵活的服务获取和定制，这一类的典型代表有面向服务的未来互联网体系结构(Service-Oriented Future Internet Architecture,SOFIA)。支持主机移动性的网络将主机标识和网络地址区分开来，前者用于标识移动主机的身份，后者用于网络路由和转发，从而支持移动主机在不同网络间进行无缝切换，这一类的典型代表有以移动支持为中心的未来互联网体系结构（美国国家科学基金会MobilityFirst项目）。可演进网络将不同体系结构的网络标识统一起来，网络标识之间通过可回退关系来表达对不同体系结构的支持情况和演进能力，从而支持不同网络体系结构间的增量部署和演进，这一类的典型代表有表达型互联网架构(eXpressive Internet Architecture,XIA)项目。
为了实现未来互联网体系结构，需要进一步探索控制与数据平面分离（典型的如软件定义网络）以及物理设施与功能分离（网络功能虚拟化，network function virtualization,NFV）等新型组网技术，构建美国自然科学基金委员会提出的全球网络创新环境（GENI）项目、中国未来网络试验设施项目（China Environment for Network Innovations,CENI）、欧盟未来网络OneLab等大规模未来网络试验验证环境，用于促进新型互联网体系结构的试验研究与加快产业化应用进程。
对未来互联网体系结构的研究加深了人们对当前TCP/IP体系结构中存在的根本性问题的认识和理解，归纳出了若干个未来互联网体系结构的设计原则，指导现行互联网向未来互联网的发展演进。对未来互联网体系结构的研究同时催生出了一系列新型网络技术，可以应用在现行互联网中，提升现有网络的管控能力和服务水平，并首先在物联网、车联网、数据中心网络等逐步得到应用。
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