kok网址入口

互联网技术研究

漫谈互联网体系结构的发展

来源:

时(shi)间:2020-07-17

 写在前面

  互(hu)联(lian)网的(de)核心技术是它的(de)体系(xi)结(jie)构;

  推动互联网体系(xi)结构(gou)发展的根本动力(li)是它(ta)承载(zai)的业务;

  本文(wen)从互联网(wang)发展历程入手,分析业务(wu)变(bian)化(hua)对互联网(wang)体系结构的影响,为当(dang)前研究(jiu)提(ti)供经验借(jie)鉴(jian)。

  1.互联网的核心技术是什么—互联网体系结构

  2.互联网体系结构发展经历的三个阶段

  3.当前互联网体系结构的技术创新

  一、互联网的核心技术是什么—互联网体系结构

  习主席(xi)在(zai)2016年提出:“互联(lian)(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)是我(wo)们最大的(de)(de)‘命门’,核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)受制于人(ren)是我(wo)们最大的(de)(de)隐患”。那么(me),什么(me)才是互联(lian)(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)?作为一名从事互联(lian)(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)技(ji)(ji)术(shu)(shu)研究的(de)(de)工作者,我(wo)觉得,互联(lian)(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)绝(jue)不是大家日常生(sheng)活中使用(yong)的(de)(de)各类网(wang)(wang)(wang)络(luo)应用(yong)和平(ping)台,美团乎(hu)?高德乎(hu)?淘(tao)宝乎(hu)?No,No。互联(lian)(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)就是它的(de)(de)体系结构。

  那么(me)(me),什么(me)(me)才(cai)是(shi)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)体(ti)系结(jie)构(gou)(gou)(gou)?抽象(xiang)来说(shuo),互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)体(ti)系结(jie)构(gou)(gou)(gou)是(shi)一(yi)整(zheng)套基础技(ji)术体(ti)系和协议规(gui)范,是(shi)便捷(jie)(jie)、高效地构(gou)(gou)(gou)建(jian)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)实施手册(ce)。如(ru)果把(ba)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)建(jian)设比喻(yu)为盖房子(zi),那么(me)(me)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)体(ti)系结(jie)构(gou)(gou)(gou)就是(shi)这(zhei)套房子(zi)的(de)(de)“地基”和“四梁(liang)八柱”,是(shi)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)这(zhei)座房子(zi)的(de)(de)“骨架”。具体(ti)来说(shuo),它明确了(le)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)物理与(yu)逻辑组成、功(gong)能组织与(yu)配(pei)置、交(jiao)互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)流(liu)程与(yu)数据(ju)格(ge)式(shi)等等一(yi)系列内容。互(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)联(lian)(lian)网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)建(jian)设者和运维者们正是(shi)采用这(zhei)样的(de)(de)一(yi)整(zheng)套框架,为用户构(gou)(gou)(gou)建(jian)便捷(jie)(jie)、健康、活跃、安全等的(de)(de)网(wang)(wang)(wang)络(luo)环(huan)境。

  互(hu)联(lian)网(wang)(wang)的(de)体系(xi)结(jie)构(gou)都有(you)哪些关键(jian)要素呢?在此引用(yong)吴建平院士的(de)观点:互(hu)联(lian)网(wang)(wang)体系(xi)结(jie)构(gou)的(de)关键(jian)要素就是(shi)(shi)它的(de)“传输(shu)格式(shi)、转发(fa)方(fang)式(shi)、路由控制”。我理解,传输(shu)格式(shi)决(jue)定(ding)了(le)(le)互(hu)联(lian)网(wang)(wang)的(de)“通用(yong)语言”,即决(jue)定(ding)大家(jia)用(yong)哪种“语言”甚至是(shi)(shi)“包(bao)裹形式(shi)”把信息发(fa)给接收方(fang);转发(fa)方(fang)式(shi)决(jue)定(ding)了(le)(le)互(hu)联(lian)网(wang)(wang)中(zhong)信息的(de)“传送方(fang)法”,即决(jue)定(ding)采用(yong)“多(duo)个人(ren)口口相传”的(de)接力方(fang)式(shi)还是(shi)(shi)“一个人(ren)专(zhuan)(zhuan)门(men)跑一趟”的(de)专(zhuan)(zhuan)线方(fang)式(shi)?或者采用(yong)其他方(fang)法?路由控制决(jue)定(ding)了(le)(le)互(hu)联(lian)网(wang)(wang)的(de)“传送途径(jing)”,即选择“走哪条路”(类似高德导航)来传信息。

  体(ti)系结构是互联(lian)网(wang)(wang)最核心的(de)技术,是整个互联(lian)网(wang)(wang)建(jian)设和(he)运(yun)行的(de)实(shi)施基础(chu)。这(zhei)么多年,我们(men)努力追求的(de)目标就是要在互联(lian)网(wang)(wang)体(ti)系结构层面取得(de)突破,要为互联(lian)网(wang)(wang)的(de)发展讲出自(zi)己(ji)的(de)“通用语言(yan)、传送方法和(he)途径”。

  二、互联网体系结构发展经历的三个阶段

  本节从互联(lian)(lian)网(wang)所承载的(de)业务出(chu)发,分(fen)析这些业务的(de)变化对互联(lian)(lian)网(wang)体系结构演进所产生的(de)动(dong)力(li),探讨(tao)互联(lian)(lian)网(wang)体系结构技(ji)术(shu)的(de)发展(zhan)过程。

  关(guan)于互(hu)联网体系结构的(de)(de)(de)历(li)史发(fa)展(zhan)阶(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),很多人都有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)理解,也(ye)从(cong)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)角度给出了多种划(hua)(hua)分(fen)方(fang)案,为该(gai)领(ling)域的(de)(de)(de)研究(jiu)提供了很好的(de)(de)(de)支撑。本(ben)文暂(zan)且先采用(yong)其中的(de)(de)(de)一种划(hua)(hua)分(fen)方(fang)法(划(hua)(hua)分(fen)依据和具(ju)体标志性(xing)事件不(bu)在本(ben)文讨论(lun)范(fan)围内,相关(guan)内容请大家(jia)自动忽略(lve)),把目(mu)前为止(zhi)的(de)(de)(de)互(hu)联网发(fa)展(zhan)过程划(hua)(hua)分(fen)成(cheng)三个阶(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan):科研试(shi)验(yan)网络(luo)阶(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)、消费(fei)型商(shang)用(yong)网络(luo)阶(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)、信息基础(chu)设施(shi)阶(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)。

  1、第一个阶段(1969-1990):科研试验网络阶段

  很多人(ren)认为(wei)互联网起源于(yu)美国(guo)国(guo)防部(bu)高(gao)级研究计(ji)(ji)(ji)划(hua)署(shu)(ARPA)于(yu)1969年(nian)开始实(shi)施的ARPANET(阿帕网)计(ji)(ji)(ji)划(hua),其初(chu)始目标是保证“冷战(zhan)”国(guo)际背景之核打(da)击下军事通信网络的可生存性(事实(shi)上(shang),很多当初(chu)参与了互联网设计(ji)(ji)(ji)的工程师并不认可这种观点)。同时,ARPANET也为(wei)科(ke)研资料(liao)共(gong)(gong)享和科(ke)学(xue)(xue)实(shi)验等(deng)提供“开放(fang)、共(gong)(gong)享、平等(deng)”的网络支撑,如各大学(xue)(xue)图(tu)书馆之间电子资料(liao)的共(gong)(gong)享、各科(ke)研机(ji)构计(ji)(ji)(ji)算(suan)机(ji)的协(xie)同计(ji)(ji)(ji)算(suan)等(deng)。这一阶段互联网用户(hu)(hu)的需求(qiu)相(xiang)对单一,主(zhu)要以图(tu)片、文件(jian)等(deng)为(wei)主(zhu),且互联网使用环境(jing)相(xiang)对封闭,用户(hu)(hu)规模小,使用者自(zi)律性较高(gao)等(deng)。

  到十九世(shi)纪70年代,国际上已经形(xing)成了(le)几十个(ge)计(ji)算机网络(luo)(luo)。但(dan)由(you)于(yu)它们的(de)数(shu)据格式、网络(luo)(luo)协议、组(zu)网方式等(deng)都不(bu)相同,这些(xie)网络(luo)(luo)只(zhi)能支持内部计(ji)算机之间的(de)互(hu)(hu)联通信,相互(hu)(hu)之间仍(reng)然不(bu)能互(hu)(hu)通。为此, ARPA又对ARPANET的(de)设计(ji)目标(biao)进行了(le)完善,即通过(guo)一种统一、便捷的(de)方式把这些(xie)已有的(de)计(ji)算机网络(luo)(luo)互(hu)(hu)联起来,形(xing)成一个(ge)“将已有网络(luo)(luo)进行互(hu)(hu)联”的(de)网络(luo)(luo)(internetwork),简称就(jiu)是大家目前所熟知的(de)“Internet”。

  在此需(xu)要说明(ming)的(de)(de)是(shi),业界最初关于“因特网(wang)”和“互(hu)(hu)(hu)联网(wang)”的(de)(de)概念理解(jie)并不相(xiang)同。当时除了“Internet”(因特网(wang))之(zhi)外(wai),还有(you)许多(duo)其他的(de)(de)互(hu)(hu)(hu)联网(wang)如“欧盟网(wang)”(Euronet)、“欧洲信(xin)息(xi)网(wang)”(EIN)、以及美国的(de)(de)“国际(ji)学术(shu)网(wang)”(BITNET)等等。它们(men)在网(wang)络技术(shu)和应用的(de)(de)飞速发展(zhan)过(guo)程中逐渐融合消失,而Internet不断发展(zhan)成为大家最熟悉、使(shi)(shi)用最多(duo)的(de)(de)互(hu)(hu)(hu)联网(wang),最终大部分使(shi)(shi)用者默(mo)认就把(ba)“因特网(wang)”和“互(hu)(hu)(hu)联网(wang)”等同起来(lai)。

  M.I.T的David Clark教授在(zai)"The design philosophy of the DARPA internet protocols"一(yi)文中,对ARPANET的设计目标进行全面总结,将其归纳为“互联(lian)现有网络”这(zhei)一(yi)顶级(ji)目标和(he)“可(ke)(ke)生存性(xing)”、“支持多样服务”、“兼(jian)容(rong)多种(zhong)网络”、“支持分布式管理”、“支持终(zhong)端便捷接入”、“代(dai)价有效”、“资(zi)源可(ke)(ke)审计”这(zhei)7个(ge)次级(ji)目标。

  在这(zhei)一(yi)阶段,互(hu)(hu)联(lian)网(wang)(wang)的(de)(de)(de)设(she)计者们(men)围绕这(zhei)些(xie)目标,充(chong)分发(fa)挥他们(men)的(de)(de)(de)聪(cong)明才智,提出了(le)一(yi)系(xi)列(lie)在今天看起来仍然非常神奇(qi)有效的(de)(de)(de)技(ji)术(shu)(shu)如分组交换技(ji)术(shu)(shu)、最短路径优(you)先(xian)算法等(deng),以及一(yi)系(xi)列(lie)互(hu)(hu)联(lian)网(wang)(wang)协(xie)(xie)议(yi)如TCP、UDP、ICMP、RIP、DNS等(deng),当(dang)然还(hai)包括最著(zhu)名(ming)的(de)(de)(de)网(wang)(wang)际互(hu)(hu)联(lian)协(xie)(xie)议(yi)IP。基于(yu)(yu)TCP/IP的(de)(de)(de)互(hu)(hu)联(lian)网(wang)(wang)分层协(xie)(xie)议(yi)模型,实(shi)现了(le)ARPANET与其他类(lei)型网(wang)(wang)络之(zhi)间的(de)(de)(de)数据报文无(wu)缝传输(shu),为(wei)互(hu)(hu)联(lian)网(wang)(wang)的(de)(de)(de)快速形成和(he)发(fa)展奠定了(le)坚实(shi)基础。应该说,在互(hu)(hu)联(lian)网(wang)(wang)建造和(he)发(fa)展的(de)(de)(de)过程中,它的(de)(de)(de)体系(xi)结构都因为(wei)众多的(de)(de)(de)设(she)计者们(men)的(de)(de)(de)集(ji)体创造力而趋于(yu)(yu)完善(shan)、健(jian)全(quan)。

  ARPANET的设(she)计(ji)(ji)目标(biao)以及由此(ci)而提出的一(yi)系列技(ji)术(shu),是在当(dang)时的国(guo)际背景下面(mian)向相(xiang)对特(te)殊、单(dan)一(yi)的应(ying)用需(xu)求(qiu)而构建的互(hu)联(lian)网(wang)雏形,其具(ju)有设(she)计(ji)(ji)简单(dan)、层次清(qing)晰等(deng)优点,为(wei)互(hu)联(lian)网(wang)的快速推(tui)广(guang)普及和应(ying)用奠(dian)定了坚实基(ji)础。

  2、第二个阶段(1990-2010):消费型商用网络阶段

  互(hu)联(lian)网(wang)在(zai)其第一阶段取得(de)(de)的(de)成功,使得(de)(de)研发者(zhe)和使用(yong)者(zhe)都认识到了它(ta)(ta)潜(qian)在(zai)的(de)巨大价(jia)值(zhi)和作用(yong),也直接促使了互(hu)联(lian)网(wang)的(de)管(guan)理(li)者(zhe)决定把(ba)它(ta)(ta)向普通百姓推广应用(yong)。

  1990年(nian),国(guo)(guo)际上第一个(ge)提(ti)供商业Internet拨号(hao)访问服(fu)务的公(gong)司“The World comes on-line”开始运(yun)营(ying),标志着互联网正式(shi)进入商业网络时代。同年(nian),ARPANET正式(shi)关闭;1994年(nian),美国(guo)(guo)允许商业资本介入互联网建设与运(yun)营(ying),互联网从实验室(shi)进入了面向(xiang)(xiang)社会的商用(yong)时期,开始向(xiang)(xiang)各行(xing)业渗透。

  1994年4月,中(zhong)(zhong)国“中(zhong)(zhong)关村(cun)地区教育与(yu)科(ke)研示(shi)范(fan)网络(luo)(NCFC)”通过美国Sprint公(gong)司(si)接入(ru)Internet的(de)64K国际专(zhuan)线开通,标(biao)志着中(zhong)(zhong)国被国际上正式承认有Internet的(de)国家(jia)。之后,Chinanet等多个互(hu)联网络(luo)项目在全(quan)国范(fan)围相继(ji)启(qi)动(dong),互(hu)联网开始进入(ru)我国公(gong)众生(sheng)活,并得到(dao)迅速发展。

  这一阶(jie)段(duan)的(de)(de)(de)互(hu)(hu)联(lian)网(wang)处于规(gui)模快(kuai)速膨胀阶(jie)段(duan),开始快(kuai)速渗透到(dao)了(le)人们日常生活(huo)的(de)(de)(de)各个领域(yu),从学术(shu)研究到(dao)股(gu)票交易、从学校教育(yu)到(dao)娱(yu)乐(le)游戏、从联(lian)机信息(xi)检索到(dao)在线居家购物等,成为推动世界经济发展和社会进步的(de)(de)(de)重要(yao)媒介。截止(zhi)2007年1月,互(hu)(hu)联(lian)网(wang)已经覆盖233个国家和地区,网(wang)民达(da)到(dao)10.93亿,用户(hu)普及率为16.6%。同时,互(hu)(hu)联(lian)网(wang)作为全(quan)球性的(de)(de)(de)消费(fei)型(xing)商用网(wang)络,众多的(de)(de)(de)ISP参(can)与到(dao)国际互(hu)(hu)联(lian)网(wang)服务的(de)(de)(de)产业链中,其(qi)内容和服务市场发展异常活(huo)跃,推动形成了(le)一批具有(you)全(quan)球影(ying)响力的(de)(de)(de)互(hu)(hu)联(lian)网(wang)企(qi)业,如Google、Yahoo、eBAY等。

  在这个阶段(duan),互联(lian)网(wang)(wang)承载的业务逐渐由文件(jian)、图片等向语音、视频(pin)等多(duo)(duo)媒体变(bian)化(hua)(hua),并逐渐发展(zhan)(zhan)成为(wei)(wei)覆(fu)盖(gai)人民百姓日(ri)常生活各种需求的消费型(xing)商(shang)用(yong)网(wang)(wang)络。我(wo)认为(wei)(wei),这一阶段(duan)的重(zhong)要事(shi)件(jian)就是(shi)电话网(wang)(wang)和广播(bo)电视网(wang)(wang)的IP化(hua)(hua)。经过(guo)多(duo)(duo)年发展(zhan)(zhan),运营商(shang)充(chong)分认识(shi)到了互联(lian)网(wang)(wang)体系结构(gou)的简单、高效、便捷(jie)等优势,或对已有(you)网(wang)(wang)络进行IP化(hua)(hua)改造,或是(shi)在新一代的电信(xin)网(wang)(wang)络架构(gou)采用(yong)IP技(ji)(ji)术(shu)(shu)等。事(shi)实上(shang),我(wo)国在这方面做出了非常重(zhong)要的贡献如“三(san)网(wang)(wang)融合”,它的历史(shi)背景目标把传统电话网(wang)(wang)、广播(bo)电视网(wang)(wang)等电信(xin)业务搬到互联(lian)网(wang)(wang)上(shang)来,用(yong)互联(lian)网(wang)(wang)技(ji)(ji)术(shu)(shu)提供(gong)诸(zhu)如VoIP、IPTV等服务。

  这一阶段的(de)代表性技(ji)术(shu)就(jiu)有(you)赫赫有(you)名的(de)万维网技(ji)术(shu)(World Wide Web,简称(cheng)WWW),以(yi)及为(wei)了解决(jue)地(di)址受限(xian)问题的(de)NAT(地(di)址转换协议(yi))和提供服(fu)务质量的(de)资源预(yu)留协议(yi)(RSVP)等,当然(ran)也包括在(zai)一些(xie)已有(you)协议(yi)的(de)基础(chu)上升级完(wan)善如IPv6、SSL、IPSec等。

  3、第三个阶段(2010至今):信息基础设施阶段

  应(ying)该说,目前互联(lian)网(wang)仍处于其发展(zhan)的(de)(de)第三(san)个阶(jie)段。此时,随着以信息技(ji)术为(wei)核心(xin)的(de)(de)新(xin)一轮(lun)科技(ji)革命的(de)(de)孕育兴起(qi),互联(lian)网(wang)日(ri)益成为(wei)创新(xin)驱动(dong)(dong)发展(zhan)的(de)(de)先(xian)导力量(liang),并推动(dong)(dong)互联(lian)网(wang)技(ji)术与经济(ji)社会(hui)各(ge)(ge)行(xing)各(ge)(ge)业深度(du)融(rong)合发展(zhan)(典型案例我(wo)国百度(du)、阿里、腾讯等互联(lian)网(wang)企业的(de)(de)快速发展(zhan)),推动(dong)(dong)互联(lian)网(wang)不断向新(xin)一代信息基础设施(shi)演进(jin),为(wei)各(ge)(ge)行(xing)各(ge)(ge)业创造价值(zhi)。

  关于(yu)这个阶段的(de)开(kai)(kai)始时(shi)间(jian),不太(tai)好确定。我在此暂且以美(mei)(mei)国启动(dong)的(de)国家(jia)宽(kuan)带计(ji)划为起点(dian)进行(xing)讨论。2009年(nian)4月(yue)8日(ri),美(mei)(mei)国联(lian)邦通信(xin)委员会宣布(bu)(bu)正式启动(dong)政(zheng)府投(tou)资总额(e)达72亿美(mei)(mei)元的(de)国家(jia)宽(kuan)带计(ji)划,并于(yu)2010年(nian)公(gong)布(bu)(bu)了其实施细则。该计(ji)划旨在将高速(su)互联(lian)网接入(ru)服(fu)务普及到美(mei)(mei)国的(de)每(mei)个角落(luo),为各(ge)行(xing)业(ye)提供(gong)高质量的(de)信(xin)息网络服(fu)务。之后,世(shi)界各(ge)国纷(fen)纷(fen)积极(ji)出台各(ge)类支持政(zheng)策,推动(dong)互联(lian)网的(de)发展(zhan)(zhan)。事实上,我把“2010年(nian)”当成互联(lian)网向信(xin)息基(ji)础(chu)设(she)施发展(zhan)(zhan)的(de)开(kai)(kai)始时(shi)间(jian)节点(dian),形式大于(yu)内(nei)容。

  作为(wei)全(quan)球信息基(ji)(ji)础设施,互联网(wang)(wang)在(zai)各类信息网(wang)(wang)络应(ying)用发展(zhan)立下了汗(han)马功劳。在(zai)此阶段(duan),诸多专业(ye)性的(de)用网(wang)(wang)需求,促使互联网(wang)(wang)的(de)宽带接入(ru)能(neng)力、基(ji)(ji)础互联能(neng)力、需求适(shi)配能(neng)力、规模运(yun)营能(neng)力等均得到了显(xian)著提升,对互联网(wang)(wang)体系结构也产生了很(hen)多影响,

  我(wo)认(ren)为,互联网向(xiang)信(xin)息基础设(she)施发展(zhan),至少有如下两个重要的技(ji)术性标志:

  第一个标志是移(yi)(yi)(yi)动(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)网(wang)(wang)络的IP化。移(yi)(yi)(yi)动(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)技(ji)术(shu)(shu)的快速(su)发展和普及,使(shi)得它的每一次升级换代(dai)都(dou)备(bei)受(shou)大家关注。因为它一方面(mian)需要(yao)(yao)在高(gao)速(su)无(wu)线接入、宽(kuan)带(dai)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)等技(ji)术(shu)(shu)方面(mian)不(bu)断突破功耗、带(dai)宽(kuan)等瓶颈,另(ling)一方面(mian)更(geng)需要(yao)(yao)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)网(wang)(wang)络技(ji)术(shu)(shu)在转(zhuan)发控(kong)制、路由(you)控(kong)制等方面(mian)的能(neng)力提(ti)升。近年来(lai),移(yi)(yi)(yi)动(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)网(wang)(wang)络特别是其核心网(wang)(wang)技(ji)术(shu)(shu),逐渐向互(hu)联(lian)网(wang)(wang)融合,使(shi)得互(hu)联(lian)网(wang)(wang)作为信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息(xi)基(ji)础设(she)施的作用更(geng)加凸显。比(bi)如移(yi)(yi)(yi)动(dong)通(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)网(wang)(wang)络中的切片(pian)技(ji)术(shu)(shu),其基(ji)本思路和原理就和互(hu)联(lian)网(wang)(wang)专家们(men)之前提(ti)出的“虚拟网(wang)(wang)”非常相似。

  第(di)二个标志是(shi)云(yun)技(ji)术的(de)(de)提出(chu)(chu)。借用百(bai)度百(bai)科(ke)中关(guan)于“云(yun)技(ji)术”的(de)(de)定义,“云(yun)技(ji)术是(shi)指(zhi)在(zai)广域(yu)网(wang)(wang)或局域(yu)网(wang)(wang)内将硬件、软件、网(wang)(wang)络等系列资(zi)源(yuan)统一起来,实现数(shu)据(ju)的(de)(de)计算、储存、处理和共享的(de)(de)一种(zhong)托管技(ji)术。”从这(zhei)个定义就可以看出(chu)(chu),云(yun)是(shi)构建在(zai)互(hu)联网(wang)(wang)体(ti)系结(jie)构基(ji)础上(shang)的(de)(de)、一种(zhong)与物理资(zi)源(yuan)分布无(wu)关(guan)的(de)(de)信息(xi)服务(wu)提供方式(shi)。因此,云(yun)概念的(de)(de)提出(chu)(chu)就是(shi)希(xi)望(wang)在(zai)海量的(de)(de)差(cha)异(yi)化网(wang)(wang)络资(zi)源(yuan)基(ji)础上(shang)提供信息(xi)服务(wu),是(shi)在(zai)互(hu)联网(wang)(wang)无(wu)处不在(zai)又必(bi)不可少的(de)(de)情况下的(de)(de)新技(ji)术破茧而出(chu)(chu)。

  这两个标志,反映出了互联网作为信息(xi)基础设(she)施(shi)之后,信息(xi)服务市场(chang)的主体细分和功能融合。

  通过本节对(dui)互联(lian)网体(ti)系(xi)结(jie)构发(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)三个阶段(duan)进行总结(jie),我(wo)们不难发(fa)(fa)现,这些年在无(wu)形之中持续(xu)推动(dong)(dong)互联(lian)网体(ti)系(xi)结(jie)构发(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)根本动(dong)(dong)力(li),就是“业务(wu)需(xu)求(qiu)(qiu)”。正是因(yin)为互联(lian)网在不同的(de)(de)(de)(de)(de)阶段(duan),渐(jian)渐(jian)形成了(le)明确、强烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)(qiu),如第(di)一(yi)阶段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)科研试验需(xu)求(qiu)(qiu),第(di)二阶段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)消费需(xu)求(qiu)(qiu),第(di)三阶段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)公共承载需(xu)求(qiu)(qiu),才能够持续(xu)不断的(de)(de)(de)(de)(de)为互联(lian)网发(fa)(fa)展(zhan)(zhan)注(zhu)入快(kuai)速发(fa)(fa)展(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)动(dong)(dong)力(li)。

  三、当前互联网体系结构的技术创新

  随着互(hu)联(lian)(lian)网(wang)与经(jing)济社会深度融合发展(zhan),互(hu)联(lian)(lian)网(wang)+、工业4.0等(deng)成(cheng)为国民(min)经(jing)济命脉(mai)领域的新(xin)支柱,互(hu)联(lian)(lian)网(wang)在当前社会中(zhong)扮演的角色日益增多,使(shi)得用户对(dui)网(wang)络的专业化、个性(xing)(xing)化需(xu)求不(bu)(bu)断提(ti)升;多元(yuan)化终端类型、接入方式不(bu)(bu)断发展(zhan),人-人、人-机(ji)、机(ji)-机(ji)、网(wang)-网(wang)通信等(deng)成(cheng)为常态,要求互(hu)联(lian)(lian)网(wang)必须为海量业务(wu)(wu)提(ti)供多元(yuan)、个性(xing)(xing)、智慧、高效、鲁(lu)棒等(deng)服务(wu)(wu)。

  这(zhei)(zhei)时候,互(hu)联网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)需求来自哪(na)(na)里(li)?我认为,互(hu)联网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)需求不仅来自于普通生活百姓,更来自于互(hu)联网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)业(ye)(ye)务(wu)巨(ju)头(tou)。哪(na)(na)些(xie)应用或者行(xing)业(ye)(ye)能够代表互(hu)联网(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)需求?是(shi)大家(jia)耳熟能详的(de)(de)(de)BAT,更是(shi)大家(jia)接触较少但(dan)非(fei)常关键的(de)(de)(de)能源(yuan)、金(jin)融(rong)、工(gong)业(ye)(ye)、政(zheng)(zheng)务(wu)等行(xing)业(ye)(ye)。互(hu)联网(wang)(wang)(wang)在(zai)作为信(xin)息基础设施存在(zai)的(de)(de)(de)同(tong)时,也需要为这(zhei)(zhei)些(xie)行(xing)业(ye)(ye)提(ti)供(gong)高质(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)网(wang)(wang)(wang)络(luo)保障如:为政(zheng)(zheng)务(wu)提(ti)供(gong)安全、可信(xin)等的(de)(de)(de)网(wang)(wang)(wang)络(luo)服(fu)务(wu),为工(gong)控(kong)提(ti)供(gong)时延(yan)敏感、低开(kai)销等的(de)(de)(de)网(wang)(wang)(wang)络(luo)服(fu)务(wu),为能源(yuan)提(ti)供(gong)确切、自动等的(de)(de)(de)网(wang)(wang)(wang)络(luo)服(fu)务(wu)。

  因此,在上述需(xu)(xu)求(qiu)的(de)牵引下,互(hu)联网(wang)将呈(cheng)现出(chu)(chu)多模态(tai)融合环境形态(tai),不(bu)仅地面网(wang)络(luo)呈(cheng)现出(chu)(chu)多样(yang)化或多元化的(de)形态(tai),而且向空天(tian)地海协(xie)同的(de)网(wang)络(luo)形态(tai)演变,覆盖外太空、地球空间、陆(lu)地、海洋等自然(ran)空间,为天(tian)基(ji)(ji)(ji)、空基(ji)(ji)(ji)、陆(lu)基(ji)(ji)(ji)、海基(ji)(ji)(ji)等各(ge)类用户的(de)活动提供(gong)信息(xi)服(fu)(fu)务基(ji)(ji)(ji)础(chu)设施;同时(shi),互(hu)联网(wang)还将以多元化技术体制及其共存、协(xie)同发展的(de)网(wang)络(luo)环境形态(tai),满(man)足从“2C”到(dao)“2C”&“2B”转变中的(de)不(bu)同服(fu)(fu)务需(xu)(xu)求(qiu);最后,互(hu)联网(wang)将不(bu)仅能够(gou)提供(gong)超(chao)低延(yan)迟、确定(ding)性时(shi)延(yan)、用户可(ke)(ke)定(ding)义(yi)及敏捷按(an)需(xu)(xu)服(fu)(fu)务等服(fu)(fu)务,而且还要能够(gou)提供(gong)高可(ke)(ke)靠(kao)和(he)高安全服(fu)(fu)务。

  事实上,近(jin)年来互(hu)联网(wang)(wang)体系(xi)结(jie)构的核心技术(shu)(shu)一(yi)直处于蓬勃发(fa)展状态(tai),国内外相关研究和实践成果颇(po)丰,这为(wei)互(hu)联网(wang)(wang)体系(xi)结(jie)构下(xia)一(yi)步的创新提(ti)供了良好的技术(shu)(shu)储备。本文主要(yao)从以(yi)下(xia)四个方面做简要(yao)介绍。

  首先,以SDN/NFV、可重(zhong)构(gou)等(deng)(deng)为代表的(de)(de)“柔(rou)性构(gou)造”理(li)念从(cong)理(li)论走(zou)向实践。互联(lian)网(wang)“柔(rou)性构(gou)造”的(de)(de)目标(biao)是,对互联(lian)网(wang)体系结构(gou)中的(de)(de)互联(lian)协议(yi)和(he)拓(tuo)扑关(guan)系、软/硬件资(zi)(zi)源配(pei)置等(deng)(deng)要素,采用功能重(zhong)构(gou)、资(zi)(zi)源动态调(diao)度(du)、可编程转发(fa)控制(zhi)等(deng)(deng)方法手(shou)段,使互联(lian)网(wang)获得开放、可扩(kuo)展和(he)自演化(hua)等(deng)(deng)能力,从(cong)而为各类(lei)多(duo)元化(hua)、个性化(hua)应用提供(gong)精细化(hua)可定(ding)制(zhi)的(de)(de)网(wang)络构(gou)件和(he)服务,提升传输效率(lv)并优(you)化(hua)资(zi)(zi)源配(pei)置等(deng)(deng)。

  其次,多(duo)样化(hua)寻(xun)址(zhi)(zhi)和路由技术(shu)创新(xin)酝酿(niang)重大突破。突破传统以网际(ji)互联为目(mu)标(biao)的(de)(de)IP技术(shu)的(de)(de)能力瓶(ping)颈,发展(zhan)与现实物理世界需求直接匹(pi)配的(de)(de)多(duo)样化(hua)寻(xun)址(zhi)(zhi)路由技术(shu),也是众多(duo)从(cong)业人员追求的(de)(de)目(mu)标(biao)。实际(ji)上(shang)(shang),IPv4向(xiang)IPv6的(de)(de)发展(zhan),已经是互联网在(zai)该方向(xiang)上(shang)(shang)迈(mai)出(chu)的(de)(de)一大步。同时,以内容(rong)标(biao)识(shi)、身份(fen)标(biao)识(shi)、甚至地理标(biao)识(shi)等为基(ji)础的(de)(de)新(xin)型寻(xun)址(zhi)(zhi)路由技术(shu)发展(zhan)迅速(su),已在(zai)多(duo)种边(bian)缘网络中初步应(ying)用并取得良好效果。近年来非常热门(men)的(de)(de)VLAN/VXLAN、SD-WAN、分段路由SR等技术(shu),也应(ying)该属于这个方面。

  之后,互(hu)联网(wang)(wang)(wang)(wang)“无人驾(jia)驶”技(ji)术(shu)研究异(yi)常活跃。近年来(lai),大数据分(fen)(fen)析(xi)、人工(gong)智能等(deng)在互(hu)联网(wang)(wang)(wang)(wang)体系结构中的应用技(ji)术(shu)蓬勃发展,在此基(ji)础(chu)上建立具有“无人驾(jia)驶”能力的互(hu)联网(wang)(wang)(wang)(wang)运(yun)行机(ji)制,成为学术(shu)和产业(ye)界探索的重点。典型方案(an)就是(shi)Albert Mestres等(deng)人提出的知识定义(yi)网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)KDN概念。KDN通过动(dong)态(tai)监测网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)状态(tai)并基(ji)于机(ji)器(qi)学习算法进(jin)行分(fen)(fen)析(xi)决策,进(jin)而优化网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)配置和性能。国内外(wai)相关运(yun)营商和企(qi)业(ye)等(deng)也纷纷发力,提出了意图网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)、随选网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)、自驱动(dong)网(wang)(wang)(wang)(wang)络(luo)等(deng)。

  最后,内(nei)生安全设计(ji)成(cheng)为(wei)互(hu)(hu)联网发(fa)展的(de)“重(zhong)中之重(zhong)”。近(jin)年来,各类网络(luo)威胁日(ri)益(yi)增多(duo),如拒绝服务功能、域(yu)名劫(jie)持、用户隐私(si)泄露(lu)等(deng)。为(wei)此(ci),业界纷纷提出了(le)多(duo)种(zhong)方法,如大家常见的(de)IPSec/SSL、防(fang)火墙等(deng)技(ji)术。然而(er),如何促(cu)进(jin)互(hu)(hu)联网安全技(ji)术研发(fa)由外挂式(shi)向内(nei)生性转变,在信(xin)息(xi)系统软硬(ying)件供(gong)(gong)应链不可(ke)(ke)信(xin)的(de)生态(tai)环境下实(shi)现互(hu)(hu)联网安全,成(cheng)为(wei)亟待(dai)解决的(de)问题。近(jin)年来,科研人员提出的(de)拟态(tai)构造(zao)、软件定义安全、零信(xin)任和可(ke)(ke)信(xin)计(ji)算等(deng),为(wei)解决互(hu)(hu)联网的(de)内(nei)生安全问题提供(gong)(gong)了(le)强力支(zhi)撑。

  写在最后

  在(zai)不(bu)同(tong)的(de)发展(zhan)阶段,互联网(wang)承(cheng)载的(de)业(ye)(ye)务不(bu)同(tong),推动了(le)互联网(wang)体系结构的(de)不(bu)断(duan)发展(zhan)变(bian)化。当前,互联网(wang)作为(wei)一种信息基础设施,特(te)别是承(cheng)载了(le)电力、金融、工业(ye)(ye)等垂直行业(ye)(ye)应用之后,其业(ye)(ye)务需求呈(cheng)现出(chu)了(le)更加(jia)多(duo)样、复杂、不(bu)确定等特(te)征,导致(zhi)互联网(wang)体系结构的(de)创新势在(zai)必行。

  然(ran)而(er)(er),互(hu)(hu)联网(wang)体系(xi)结(jie)构的(de)创新(xin)(xin),并(bing)不是(shi)要(yao)从整体推翻现(xian)有互(hu)(hu)联网(wang)来搞(gao)一套(tao)全(quan)新(xin)(xin)的(de)互(hu)(hu)联网(wang),而(er)(er)是(shi)对(dui)现(xian)有互(hu)(hu)联网(wang)体系(xi)结(jie)构的(de)核心技术和运行逻辑等进(jin)行创新(xin)(xin),在(zai)总体设计方(fang)面给出互(hu)(hu)联网(wang)下一步演进(jin)发展(zhan)的(de)方(fang)案,通(tong)过兼容性(xing)部署和增量式发展(zhan),使得(de)现(xian)有互(hu)(hu)联网(wang)焕发出新(xin)(xin)的(de)“内源性(xing)”生机(ji)和活力,从而(er)(er)持续不断的(de)丰富(fu)和完(wan)善互(hu)(hu)联网(wang)的(de)能力体系(xi)。

来源:亚太网络研(yan)究(jiu)APNet