在之前的章節中，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 )架構中，我們將充分實(shí)現“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？請您欣賞本長(cháng)文的下半部分。
當上世紀七十年代互聯(lián)網(wǎng)誕生之日開(kāi)始，這個(gè)鋪設在全球范圍上的網(wǎng)絡(luò )都是圍繞著(zhù) IP 地址進(jìn)行搭建。所謂 IP 地址就是一些數字串，用來(lái)表明數據的位置，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，無(wú)一不是采用了這樣的一種協(xié)議。這個(gè)系統，全名為 Transmission Control Protocol/Internet Protocol（中轉控制協(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(lài)的底層協(xié)議。它使得少數的幾個(gè)機器之間能夠實(shí)現小規模的數據傳輸，使之發(fā)生「對話(huà)」。但是對于現實(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 )預想到如今的世界能夠產(chǎn)出這么巨量的非常「重」的數據內容，比如視頻；更不會(huì )想到如今會(huì )有這么多的數字設備涌現出來(lái)。如今有一個(gè)全新的系統名字叫做 IPv6，它就是為了對付目前數量呈現爆炸式增長(cháng)的數字設備而產(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)內主流選擇。
UCLA 學(xué)校的科技與創(chuàng )新學(xué)院的助理院長(cháng)，同樣也是項目的主要研究者之一的 Jeff Burke 對此表示：「對于一個(gè)更加平面化的網(wǎng)絡(luò )，如果想要實(shí)現更好的發(fā)展，那么就不能再依靠有限的，并且也是有著(zhù)長(cháng)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。在如今數字設備和數據信息同樣都爆炸增長(cháng)的環(huán)境里，如果依靠「名字」而非「數字」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。」
這種底層架構的本質(zhì)其實(shí)是「去中心化」的。它更加的民主。曾經(jīng)那些將媒體內容壟斷于一身的大公司，諸如 YouTube 和 Hulu 都不再享有如此絕對的霸主地位，它們無(wú)法再繼續把持著(zhù)數字內容的擁有權。
Burke 繼續解釋道：「每個(gè)人的電腦其實(shí)可以存儲別人想要的一些資源，而不用作為內容的上傳渠道而存在。在全新的互聯(lián)網(wǎng)架構下，單一的服務(wù)器負責提供輸出內容的方式不復存在，越來(lái)越多的人可以加入到共享內容的巨大網(wǎng)絡(luò )中，從而真正的實(shí)現以信息為中心的網(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)對點(diǎn)的系統」，正如我們打電話(huà)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)行轉換，不再去尋根溯源數字信息是從哪里來(lái)的，而是直接去尋找用戶(hù)想要找的東西。即從「在哪里」的問(wèn)題轉變成為更加直接的「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「請直接給我以這個(gè)名字為代表的數據信息。」
如果還不好理解，再舉個(gè)例子吧。假設你現在走進(jìn)一間塞滿(mǎn)了人的房子里，然后問(wèn)所有人現在的時(shí)間是幾點(diǎn)幾分。每一個(gè)戴著(zhù)手表的人都可以回應，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)數字內容的用戶(hù)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！
目前的現狀是，以 YouTube 為代表的網(wǎng)站提供流媒體內容，你的電腦從 YouTube 離你最近的服務(wù)器拉取資源。這種現狀自從上世紀九十年代末就開(kāi)始出現直到今天，媒體內容供應商以及電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò )都需要支付一定的費用來(lái)購買(mǎi)「內容傳播網(wǎng)路帶寬「（CDNs），由諸如 Akamai 這樣的公司負責運營(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)現某種程度上高速度的數據傳輸。
但是這并不意味著(zhù)所有的數據都是處于平等的地位。如果互聯(lián)網(wǎng)內容提供商選擇不使用 CDN，那么它也許就會(huì )面對很慢的連接和傳輸速度，這當然也會(huì )進(jìn)一步導致自家平臺上的內容逐漸邊緣化，變得無(wú)人問(wèn)津。NDN 的最大好處就是讓所有人都遠離了對 CDN 的依賴(lài)，在更輕便的底層協(xié)議之上，輕松實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)數據的傳輸。
UCLA 互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室的博士后 Alaxander Afanasyev 就表示：「NDN 網(wǎng)絡(luò )將給目前所謂的「極度負責的云系統」帶來(lái)終結，人們再也不需要這種互聯(lián)網(wǎng)巨頭才能提供得了的服務(wù)了。因為 NDN 網(wǎng)絡(luò )從本質(zhì)上就能夠實(shí)現一種流量計算的優(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(huà)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。數據的存儲形式將徹底從單一形態(tài)打碎，分布在每家每戶(hù)的電腦上，最終使得各種互聯(lián)網(wǎng)應用受益，不僅僅是那些建立在 HTTP/HTTPS 的應用和服務(wù)。」
DND 網(wǎng)絡(luò )與 BT 下載的區別
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容基礎上發(fā)布或者查詢(xún)數據，而不用先找這個(gè)目標到底在互聯(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?zhuān)骸窧T 下載需要依靠很多機子進(jìn)行對文件名的查找，對資源搜索者的查找。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。」
以數字內容為核心，摒棄了 IP 地址的一個(gè)全新網(wǎng)絡(luò )同樣能夠使得數據傳輸變得更有效率，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 )對你來(lái)說(shuō)會(huì )更有魅力。當然，如果你是一家大型電信公司的領(lǐng)導，控制著(zhù)各種數字信息傳輸的渠道，當然這個(gè)消息對你來(lái)說(shuō)就不是什么好事了。因為你所賴(lài)以生存的那些數字信息傳輸渠道，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。它們大大增加了項目的科研實(shí)力。當然，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，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。Burke 表示：「這其中幾乎每一家公司都在項目開(kāi)發(fā)上貢獻了力量，同樣對于我們正在研發(fā)的這個(gè)網(wǎng)絡(luò )都有著(zhù)各自非常獨特的想法。」
從軟件的層面來(lái)說(shuō)，Intel 公司鼓勵他們的人圍繞著(zhù) NDN 網(wǎng)路工具來(lái)開(kāi)發(fā)應用。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(zhù)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(zhuān)門(mén)為其設計的硬件給予支持，硬件公司同樣也在緊張的對 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(zhuān)門(mén)強調了這個(gè)項目所承諾的「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，進(jìn)而開(kāi)始動(dòng)手配置應用。目前的一些研究人員通過(guò)「健康追蹤」以及「視頻會(huì )議」等應用來(lái)嘗試著(zhù)使用和測試 NDN 網(wǎng)絡(luò )的一些基本原理，并且在實(shí)踐的基礎上進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現更輕松的數據分享以及更便捷的接入機制。其中研究者們所開(kāi)發(fā)的一個(gè)應用是「Open mHealth」，它完全建立在數據互換的公開(kāi)標準之上。
輕松實(shí)現的安全機制
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 )中數據不再從某個(gè)特定的服務(wù)器傳出，而是從離你最近的電腦上發(fā)出，那么數據到底值得不值得信任呢？
NDN 網(wǎng)絡(luò )在數據傳輸中嵌入了某種「數字信任機制」，在這個(gè)設計下，你的電腦能夠在這種信任的保護下，從世界各個(gè)地方拉取內容。這也是 NDN 網(wǎng)絡(luò )強調數據的「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(zhù)「連接」；而 NDN 網(wǎng)絡(luò )旨在將數據本身進(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 )存在在數據傳輸過(guò)程中加密所帶來(lái)的漏洞和風(fēng)險。
這種全新的機制還能阻止互聯(lián)網(wǎng)內容「不翼而飛」(想想 link rot 問(wèn)題），也會(huì )更好的保護數據的數字版權。因為簽名本身就內置在每一個(gè)數據包的內部，與數據的「名字」一起存在，這使得這個(gè)數據的使用方式完全取決于終端用戶(hù)以及應用軟件。
機遇與瓶頸
目前這個(gè)項目遍布16所大學(xué)，其中一半是在美國。但是如果想要加入到 NDN 網(wǎng)絡(luò )的測試項目中可不是一件簡(jiǎn)單的事：除了要同意一份冗長(cháng)的「政策聲明」之外，你還得安裝一系列的軟件應用以及「協(xié)議組」（協(xié)議組的核心功能就是最具特色的「命名系統」）。當然，隨著(zhù)時(shí)間的推移，越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò )節點(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構，IP 地址就會(huì )最終被 NDN 網(wǎng)絡(luò )所取代，當然在這個(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。
當然，這并不容易。想想 IPv6 的普及是多么緩慢吧。在最近的一項研究調查里，根據某個(gè)時(shí)點(diǎn)對數據包流量的截取得知，目前 IPv6 的數據包所占比例為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)數字你就能了解說(shuō)服人們去升級一種全新的網(wǎng)絡(luò )是多么艱難的事。
當然，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(mǎn)都是以「名字」而非「數字」來(lái)指代的信息，因為在 NDN 的基礎架構中，每一組數據都是被一個(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(zhuān)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求，那么整個(gè)系統會(huì )避免大量「名字」的涌入。他們在論文中的原話(huà)是：「將在路由系統中的信息傳導和在整個(gè) NDN 系統中所存在的所有‘名字’有效區分開(kāi)，使得保留了 NDN 架構的優(yōu)勢的同時(shí)，還能夠讓網(wǎng)絡(luò )更好的理解路由協(xié)議。」
Burke 堅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。因為它就是基于人們目前的很多困擾和亟待解決的問(wèn)題而應運而生的，無(wú)論是視頻流內容的傳輸，還是安全問(wèn)題亦或者是 IP 保護，它能夠給人們帶來(lái)一個(gè)更好的網(wǎng)絡(luò )世界。以 NDN 為主導的通信交流將挑戰目前現存的各種應用，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！
但是對于 Afanasyev 來(lái)說(shuō)，目前對 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定運行起來(lái)。他表示：「還是存在某些挑戰還有技術(shù)難題的，我們只知道部分的答案，但是對于另外的一些挑戰和難題，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，深入到每一處細節進(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。」
