在之前的章節(jié)中，我們簡(jiǎn)單介紹了全新互聯(lián)網(wǎng)究竟是怎樣一種形態(tài)。在本章節(jié)中，我們將全面揭示下一代網(wǎng)絡(luò)所具有的各種好處，以及目前所存在的技術(shù)困境。
簡(jiǎn)而言之，在這個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，我們將充分實(shí)現(xiàn)“去中心化”。資源將不再壟斷于巨頭的手中；網(wǎng)絡(luò)將變得更富有彈性；網(wǎng)速將更快；與此同時(shí)，每個(gè)人的安全隱私也得到了充分保證。那么目前它還有什么技術(shù)上的瓶頸呢？請(qǐng)您欣賞本長(zhǎng)文的下半部分。
當(dāng)上世紀(jì)七十年代互聯(lián)網(wǎng)誕生之日開(kāi)始，這個(gè)鋪設(shè)在全球范圍上的網(wǎng)絡(luò)都是圍繞著 IP 地址進(jìn)行搭建。所謂 IP 地址就是一些數(shù)字串，用來(lái)表明數(shù)據(jù)的位置，并且使之能夠進(jìn)行通信。無(wú)論是服務(wù)器，又或者是你的筆記本，亦或者是你的手機(jī)，無(wú)一不是采用了這樣的一種協(xié)議。這個(gè)系統(tǒng)，全名為 Transmission Control Protocol/Internet Protocol（中轉(zhuǎn)控制協(xié)議/英特網(wǎng)協(xié)議）（縮寫(xiě)為 TCP/IP），也就是目前我們所依賴的底層協(xié)議。它使得少數(shù)的幾個(gè)機(jī)器之間能夠?qū)崿F(xiàn)小規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸，使之發(fā)生「對(duì)話」。但是對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界來(lái)說(shuō)這不是最有效率的方式，也不安全。但是在那個(gè)時(shí)候，研究人員并沒(méi)有想到那么多，不會(huì)預(yù)想到如今的世界能夠產(chǎn)出這么巨量的非常「重」的數(shù)據(jù)內(nèi)容，比如視頻；更不會(huì)想到如今會(huì)有這么多的數(shù)字設(shè)備涌現(xiàn)出來(lái)。如今有一個(gè)全新的系統(tǒng)名字叫做 IPv6，它就是為了對(duì)付目前數(shù)量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)字設(shè)備而產(chǎn)生的。它于 2008 年誕生，但是直到目前仍然還沒(méi)有成為業(yè)內(nèi)主流選擇。
UCLA 學(xué)校的科技與創(chuàng)新學(xué)院的助理院長(zhǎng)，同樣也是項(xiàng)目的主要研究者之一的 Jeff Burke 對(duì)此表示：「對(duì)于一個(gè)更加平面化的網(wǎng)絡(luò)，如果想要實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展，那么就不能再依靠有限的，并且也是有著長(zhǎng)度限制的 IP 地址了，更加合理的方案會(huì)帶來(lái)互聯(lián)網(wǎng)安全上的提升，并且也會(huì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在如今數(shù)字設(shè)備和數(shù)據(jù)信息同樣都爆炸增長(zhǎng)的環(huán)境里，如果依靠「名字」而非「數(shù)字」所建立的互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)得到速度和安全上的提升，它更加具有靈活性。不僅如此，甚至程序員寫(xiě)出來(lái)的 APP 也會(huì)更加簡(jiǎn)單易用，使得互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新更加容易實(shí)現(xiàn)�！�
這種底層架構(gòu)的本質(zhì)其實(shí)是「去中心化」的。它更加的民主。曾經(jīng)那些將媒體內(nèi)容壟斷于一身的大公司，諸如 YouTube 和 Hulu 都不再享有如此絕對(duì)的霸主地位，它們無(wú)法再繼續(xù)把持著數(shù)字內(nèi)容的擁有權(quán)。
Burke 繼續(xù)解釋道：「每個(gè)人的電腦其實(shí)可以存儲(chǔ)別人想要的一些資源，而不用作為內(nèi)容的上傳渠道而存在。在全新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，單一的服務(wù)器負(fù)責(zé)提供輸出內(nèi)容的方式不復(fù)存在，越來(lái)越多的人可以加入到共享內(nèi)容的巨大網(wǎng)絡(luò)中，從而真正的實(shí)現(xiàn)以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)。這本身就是一次非常徹底的去中心化的革命！」
它的工作原理
如今的互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是采用一種「點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的系統(tǒng)」，正如我們打電話的道理一樣。我們?yōu)榱双@取到信息，我們的電腦首選要呼叫服務(wù)器。而 Named Data Networking 則是將這個(gè)思路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，不再去尋根溯源數(shù)字信息是從哪里來(lái)的，而是直接去尋找用戶想要找的東西。即從「在哪里」的問(wèn)題轉(zhuǎn)變成為更加直接的「是什么」的問(wèn)題。這樣一來(lái)，你的電腦發(fā)出的請(qǐng)求再也不是「通過(guò)某個(gè)名字將自己和某個(gè)電腦連接上」，而變成了「請(qǐng)直接給我以這個(gè)名字為代表的數(shù)據(jù)信息�！�
如果還不好理解，再舉個(gè)例子吧。假設(shè)你現(xiàn)在走進(jìn)一間塞滿了人的房子里，然后問(wèn)所有人現(xiàn)在的時(shí)間是幾點(diǎn)幾分。每一個(gè)戴著手表的人都可以回應(yīng)，你壓根不需要抬眼在墻上尋找掛鐘！這就非常形象的折射出來(lái) NDN 網(wǎng)絡(luò)所帶給人的便捷之處。只要你知道自己要的是什么，任何擁有這個(gè)數(shù)字內(nèi)容的用戶都可以向你提供它，你再也不需要通過(guò)一個(gè)中介來(lái)收發(fā)信息了！
目前的現(xiàn)狀是，以 YouTube 為代表的網(wǎng)站提供流媒體內(nèi)容，你的電腦從 YouTube 離你最近的服務(wù)器拉取資源。這種現(xiàn)狀自從上世紀(jì)九十年代末就開(kāi)始出現(xiàn)直到今天，媒體內(nèi)容供應(yīng)商以及電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)都需要支付一定的費(fèi)用來(lái)購(gòu)買(mǎi)「內(nèi)容傳播網(wǎng)路帶寬「（CDNs），由諸如 Akamai 這樣的公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的這些傳輸渠道通過(guò)在不同地方配置服務(wù)器，從而最終實(shí)現(xiàn)某種程度上高速度的數(shù)據(jù)傳輸。
但是這并不意味著所有的數(shù)據(jù)都是處于平等的地位。如果互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商選擇不使用 CDN，那么它也許就會(huì)面對(duì)很慢的連接和傳輸速度，這當(dāng)然也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致自家平臺(tái)上的內(nèi)容逐漸邊緣化，變得無(wú)人問(wèn)津。NDN 的最大好處就是讓所有人都遠(yuǎn)離了對(duì) CDN 的依賴，在更輕便的底層協(xié)議之上，輕松實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸。
UCLA 互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的博士后 Alaxander Afanasyev 就表示：「NDN 網(wǎng)絡(luò)將給目前所謂的「極度負(fù)責(zé)的云系統(tǒng)」帶來(lái)終結(jié)，人們?cè)僖膊恍枰@種互聯(lián)網(wǎng)巨頭才能提供得了的服務(wù)了。因?yàn)?NDN 網(wǎng)絡(luò)從本質(zhì)上就能夠?qū)崿F(xiàn)一種流量計(jì)算的優(yōu)化配置，以最直接的方式將信息的供需雙方進(jìn)行連接，如果有必要的話還會(huì)將這一次傳輸自動(dòng)分解成為多個(gè)路徑并行傳輸。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式將徹底從單一形態(tài)打碎，分布在每家每戶的電腦上，最終使得各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用受益，不僅僅是那些建立在 HTTP/HTTPS 的應(yīng)用和服務(wù)�！�
DND 網(wǎng)絡(luò)與 BT 下載的區(qū)別
介紹了這么多 NDN 網(wǎng)絡(luò)的特性，是不是讓人想到了 BitTorrent 下載協(xié)議上最具特色的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸功能？BT 下載就是能夠讓任何人在基于自己所尋找的內(nèi)容基礎(chǔ)上發(fā)布或者查詢數(shù)據(jù)，而不用先找這個(gè)目標(biāo)到底在互聯(lián)網(wǎng)上的哪個(gè)位置。但是不同之處在于 BT 下載還是基于 TCP/IP 基礎(chǔ)上存在的，而 NDN 網(wǎng)絡(luò)可以完全將其取而代之。
Burke 將這兩者的不同之處做了更加清楚的解釋：「BT 下載需要依靠很多機(jī)子進(jìn)行對(duì)文件名的查找，對(duì)資源搜索者的查找。而 NDN 網(wǎng)絡(luò)將這一切的查找功能完全在網(wǎng)絡(luò)底層實(shí)現(xiàn)。」
以數(shù)字內(nèi)容為核心，摒棄了 IP 地址的一個(gè)全新網(wǎng)絡(luò)同樣能夠使得數(shù)據(jù)傳輸變得更有效率，也更加公平。如果你是一個(gè)深信互聯(lián)網(wǎng)中性精神的人，深信每一個(gè)人都理應(yīng)平等的享有互聯(lián)網(wǎng)上同樣一個(gè)帶寬，那么這個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)對(duì)你來(lái)說(shuō)會(huì)更有魅力。當(dāng)然，如果你是一家大型電信公司的領(lǐng)導(dǎo)，控制著各種數(shù)字信息傳輸?shù)那�，�?dāng)然這個(gè)消息對(duì)你來(lái)說(shuō)就不是什么好事了。因?yàn)槟闼囈陨娴哪切⿺?shù)字信息傳輸渠道，正是 NDN 網(wǎng)絡(luò)即將徹底將其打碎，「去中心化」的對(duì)象。
勇敢直面全新網(wǎng)絡(luò)的公司巨頭們
但并不是所有的大公司都視 NDN 網(wǎng)絡(luò)為敵人，還有一些公司很愿意成為 NDN 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的成員。比如說(shuō) PARC（帕洛阿爾托研究中心）就一直在這個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中扮演重要角色，甚至 NDN 網(wǎng)絡(luò)的誕生也跟它有很大的關(guān)系。除此之外，還有來(lái)自通訊業(yè)的其他 7 個(gè)成員，其中包括了 Intel， Cisco System 以及華為。它們大大增加了項(xiàng)目的科研實(shí)力。當(dāng)然，這些大公司自然也可以通過(guò)先行一步，在未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)重塑過(guò)程中搶得先機(jī)，比別人更快，更全面的理解這個(gè)處于萌芽狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。Burke 表示：「這其中幾乎每一家公司都在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)上貢獻(xiàn)了力量，同樣對(duì)于我們正在研發(fā)的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)都有著各自非常獨(dú)特的想法�！�
從軟件的層面來(lái)說(shuō)，Intel 公司鼓勵(lì)他們的人圍繞著 NDN 網(wǎng)路工具來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。他們知道在未來(lái)的全新網(wǎng)絡(luò)中，他們必須要有一席之地，必須有一個(gè)社群圍繞著這個(gè)技術(shù)展開(kāi)科研攻關(guān)。另外從硬件上來(lái)說(shuō)，未來(lái)的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)同樣也需要一些專門(mén)為其設(shè)計(jì)的硬件給予支持，硬件公司同樣也在緊張的對(duì) NDN 網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)研究。
除了這些大公司發(fā)揮的作用之外，Burke 還專門(mén)強(qiáng)調(diào)了這個(gè)項(xiàng)目所承諾的「公開(kāi)性」以及「開(kāi)源性」。盡管在過(guò)去的十年，NDN 網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有開(kāi)放給消費(fèi)者，但是源代碼已經(jīng)完全公布在了 Github 上，任何人都可以在上面進(jìn)行了解學(xué)習(xí)，進(jìn)而開(kāi)始動(dòng)手配置應(yīng)用。目前的一些研究人員通過(guò)「健康追蹤」以及「視頻會(huì)議」等應(yīng)用來(lái)嘗試著使用和測(cè)試 NDN 網(wǎng)絡(luò)的一些基本原理，并且在實(shí)踐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更輕松的數(shù)據(jù)分享以及更便捷的接入機(jī)制。其中研究者們所開(kāi)發(fā)的一個(gè)應(yīng)用是「Open mHealth」，它完全建立在數(shù)據(jù)互換的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)之上。
輕松實(shí)現(xiàn)的安全機(jī)制
安全同樣也是網(wǎng)絡(luò)研究人員所關(guān)注的一大課題。尤其在全新網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)不再?gòu)哪硞�(gè)特定的服務(wù)器傳出，而是從離你最近的電腦上發(fā)出，那么數(shù)據(jù)到底值得不值得信任呢？
NDN 網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸中嵌入了某種「數(shù)字信任機(jī)制」，在這個(gè)設(shè)計(jì)下，你的電腦能夠在這種信任的保護(hù)下，從世界各個(gè)地方拉取內(nèi)容。這也是 NDN 網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的「名字」，而非「地點(diǎn)」所帶來(lái)的好處。目前的互聯(lián)網(wǎng)的安全模式是使用傳輸過(guò)程兩個(gè)端點(diǎn)之間的加密鏈接，就比如說(shuō)你的電腦瀏覽器和 Gmail 的服務(wù)器，這種安全模式始終圍繞著「連接」；而 NDN 網(wǎng)絡(luò)旨在將數(shù)據(jù)本身進(jìn)行加密，就在它被創(chuàng)建出來(lái)的時(shí)候就已經(jīng)被加密了，而不會(huì)存在在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中加密所帶來(lái)的漏洞和風(fēng)險(xiǎn)。
這種全新的機(jī)制還能阻止互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容「不翼而飛」(想想 link rot 問(wèn)題），也會(huì)更好的保護(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)字版權(quán)。因?yàn)楹灻旧砭蛢?nèi)置在每一個(gè)數(shù)據(jù)包的內(nèi)部，與數(shù)據(jù)的「名字」一起存在，這使得這個(gè)數(shù)據(jù)的使用方式完全取決于終端用戶以及應(yīng)用軟件。
機(jī)遇與瓶頸
目前這個(gè)項(xiàng)目遍布16所大學(xué)，其中一半是在美國(guó)。但是如果想要加入到 NDN 網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試項(xiàng)目中可不是一件簡(jiǎn)單的事：除了要同意一份冗長(zhǎng)的「政策聲明」之外，你還得安裝一系列的軟件應(yīng)用以及「協(xié)議組」（協(xié)議組的核心功能就是最具特色的「命名系統(tǒng)」）。當(dāng)然，隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都加入到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)之后，如今我們互聯(lián)網(wǎng)如沙漏形狀一般的結(jié)構(gòu)，IP 地址就會(huì)最終被 NDN 網(wǎng)絡(luò)所取代，當(dāng)然在這個(gè)過(guò)程中，我們所熟悉的互聯(lián)網(wǎng)的一切一切，當(dāng)然包括了服務(wù)器以及我們的瀏覽器都會(huì)隨之發(fā)生翻天覆地的變化。
當(dāng)然，這并不容易。想想 IPv6 的普及是多么緩慢吧。在最近的一項(xiàng)研究調(diào)查里，根據(jù)某個(gè)時(shí)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)包流量的截取得知，目前 IPv6 的數(shù)據(jù)包所占比例為0.6%。這跟前幾年相比已經(jīng)是一個(gè)不小的進(jìn)步，但是看到這個(gè)數(shù)字你就能了解說(shuō)服人們?nèi)ド?jí)一種全新的網(wǎng)絡(luò)是多么艱難的事。
當(dāng)然，除了人們的接受程度需要時(shí)間來(lái)解決之外，還有一大堆問(wèn)題擺在人們的面前。比如，如果這個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議被廣泛的采納使用，那么這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上將塞滿都是以「名字」而非「數(shù)字」來(lái)指代的信息，因?yàn)樵?NDN 的基礎(chǔ)架構(gòu)中，每一組數(shù)據(jù)都是被一個(gè)完整的名字指代，而不是一串簡(jiǎn)單的 IP 地址，這種空間上的釋放使得路由表的體積會(huì)變得空前的巨大，相應(yīng)的整個(gè)空間都會(huì)變得非常笨重。
但是 Afanasyev 以及其他研究人員相處了了個(gè)解決方案，通過(guò)專門(mén)講互聯(lián)網(wǎng)位置進(jìn)行「封裝」，然后按照正確的方向指引搜索請(qǐng)求，那么整個(gè)系統(tǒng)會(huì)避免大量「名字」的涌入。他們?cè)谡撐闹械脑捠牵骸笇⒃诼酚上到y(tǒng)中的信息傳導(dǎo)和在整個(gè) NDN 系統(tǒng)中所存在的所有‘名字’有效區(qū)分開(kāi)，使得保留了 NDN 架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還能夠讓網(wǎng)絡(luò)更好的理解路由協(xié)議。」
Burke 堅(jiān)信在自己的有生之年肯定能夠看到 NDN 網(wǎng)絡(luò)真正普及成為主流。因?yàn)樗褪腔谌藗兡壳暗暮芏嗬_和亟待解決的問(wèn)題而應(yīng)運(yùn)而生的，無(wú)論是視頻流內(nèi)容的傳輸，還是安全問(wèn)題亦或者是 IP 保護(hù)，它能夠給人們帶來(lái)一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò)世界。以 NDN 為主導(dǎo)的通信交流將挑戰(zhàn)目前現(xiàn)存的各種應(yīng)用，其速度將比你在互聯(lián)網(wǎng)所親眼見(jiàn)證的任何一次技術(shù)革命都來(lái)的迅猛有力！
但是對(duì)于 Afanasyev 來(lái)說(shuō)，目前對(duì) NDN 網(wǎng)絡(luò)還是有持有某種懷疑態(tài)度，尤其是它是否有能力真正的穩(wěn)定運(yùn)行起來(lái)。他表示：「還是存在某些挑戰(zhàn)還有技術(shù)難題的，我們只知道部分的答案，但是對(duì)于另外的一些挑戰(zhàn)和難題，我們還沒(méi)有任何頭緒。這也是 NDN，或者說(shuō)以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為什么如今還處在科研階段的重要原因�！�
他頓了頓，又補(bǔ)充道：「不過(guò)，越來(lái)越多的人會(huì)加入到 NDN 網(wǎng)絡(luò)的研究中，深入到每一處細(xì)節(jié)進(jìn)行研究探索。人們會(huì)喜歡這個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)的，我相信�！�
