你的设备正在慢慢瓦解互联网

zhixun

大卫吠尔博特（David Talbot）    2013-02-04 15:12:54
今天的互联网还不够强健，不能应付不断暴增的上网设备。因此，全美的实验室正争相寻找解决之道。

在拉斯维加斯举行的消费者电子产品展上，各种移动设备星光熠熠，但它们的背后却有一个挥之不去的隐患：要怎样才能让连接着这些无线设备的互联网运作得稳健、高效呢？

相比拉斯维加斯的招摇，匹兹堡、洛杉矶、以及新泽西州新布朗斯维克的研究者们正默默研究着富有潜力的对策。他们的任务是革新互联网技术，使之能更好地服务蜂拥而至的上网设备――据英特尔公司的估计，到2015年，接入网络的产品将从今天的50亿部增长到150亿部，其中的一大部分将是移动设备。

互联网诞生于1960年代，设计初衷是向静态的个人电脑发布信息，那些电脑都有固定地址、只连接一个网络。今天的互联网则不同，它所连接的设备五花八门，它们这里那里地快速移动，并同时连接着好几个网络。

为应付这些新技术，人们对网络做了修改，但这也使得效率严重下降、安全隐患滋生。卡内基梅隆大学的计算机科学家彼得·斯腾凯斯（Peter Steenkiste）表示：“谁也不想见到设备太多导致网络崩溃的情况，不过我还是觉得这里头有个渐渐滋长的复杂性问题。”

为此，国家科学基金会在2010年发起了“未来互联网架构项目”(Future Internet Architecture Program)。去年，有几个全新的网络方案在全美的多所大学中成形，目前都在验证阶段。这些方案都具有一个关键理念，那就是让用户从最近的终端获得数据，而不必通过某个固定地址的数据中心。

加州大学洛杉矶分校的计算机科学家张丽霞向我们举例说明：“现在我的书桌上有一部智能手机、一部平板电脑、一部苹果台式机。要在它们之间传送数据，就先得把请求发到云端――天晓得那是什么东西――再由云端发送到近在咫尺的另外一部设备。不应该是这样的，这根本不对。”

而由她主持的“命名数据网络”（Names Data Networking, NDN）计划将使现状大为改观。在这一网络中，用户通过数据的名称请求数据，而无需访问数据所在的IP地址。数据命名的好处之一，是使数据得以直接在设备之间传输，令分享更加便捷。张丽霞介绍说：“长远来看，我认为这项技术可以提高网速、吞吐量和总效率。现行的网络包括许多数据中心，有时几千个人请求一条数据。而NDN网络是到最近的地方寻找那条数据。这在概念上很简单，但它绝对是一场革命。”

有了这个以数据为中心的概念，安全和隐私设置将可以直接编码在数据上（根据数据的敏感程度可以做不同设置），也就无需通过VPN和防火墙等手段来保密了。

除了张丽霞的NDN，国家科学基金还赞助了其他几个相同目标的互联网架构项目，它们分别来自罗格斯大学、宾夕法尼亚大学和卡内基梅隆大学。斯腾凯斯就是在卡内基梅隆开发了他的“表达式互联网架构”（expressive Internet architecture，简称XIA）。

麻省理工学院的计算机科学家大卫·克拉克（David Clark）曾经是互联网的首席协议架构师，在他看来，现在要断定哪种方案较优还为时过早。“目前一切都是研究，一切都是猜测，一切都激动人心。”不过他也加了一句，赞NDN方案“最具革命精神，它真正改变了网络的工作原理，改变了收发数据的终端之间的通讯方式，无论那些终端是在什么地方。”

去年，这几个新型互联网架构计划做了几场初步的演示，今年预计更多。计算机科学家迪庞卡·雷乔杜里（Dipankar Raychaudhuri）对此颇为关注。他是罗格斯大学Winlab实验室的主任，该实验室承接了国家科学基金赞助的“移动至上”（Mobility First）项目，旨在使移动设备和汽车网络更加顺畅地连接基础设施。在雷乔杜里看来，这些个项目才刚刚起步而已，不过他也预测：“两年后应该就可以开展比较评估和测量了。”届时，它们的价值就将显现出来。

新架构的好处之一是令设备可以同时连接两个或以上的网络。今天，你的智能手机可以在比如4G和Wi-Fi之间切换，但它无法同时接入两个网络，也不能将两者的数据结合，症结就在于原先的几个网络协议都假定设备只有一个网络接口。 “不过原则上说，你是可以同时连接两个网络的，由网络来决定如何在每一个瞬间向你发送数据。” 雷乔杜里表示。

同时，一些现有的应用也可以用来填补空缺。以网络优化公司Akamai为例：公司运营着119000台服务器，传送的数据达到整个互联网流量的15％到30％（参见“Akamai’s New CEO Aims to Speed Up Mobile Computing”）。多年来，Akamai一直在提供一种叫做“网络会话”（Net Session）的服务。这个应用允许设备对设备的文件传输，无需通过服务器下载。它在网络连接较差的发展中国家尤其风行。

迄今为止，网络会话已在3000万部设备上安装，其中手提电脑占到多数。Akamai的战略总监克里斯·亚历山大（Kris Alexander）表示：“我们的目标是对这个应用加以拓展，使其支持移动电话、平板电脑、家用多媒体盒子等。”然而要跳出这一步非同小可，眼下也还没有可以在苹果或安卓系统上运行的网络会话软件，主要原因，是软件要求的处理能力和电池容量都过于庞大。