美國計算機科學家正在重新思索從IP地址到DNS、路由表等關于互聯(lián)網(wǎng)的所有事情。想象一下，沒有延時、沒有垃圾郵件、沒有網(wǎng)絡釣魚，整個社會充滿誠信。想象一下所有的人都能夠在線。這一烏托邦式的網(wǎng)絡架構正是如今互聯(lián)網(wǎng)工程師們所夢想的。
在對2020年互聯(lián)網(wǎng)的展望中，計算機學家們已經(jīng)在開始著手重新研究，重新考慮每一件事：從IP地址到DNS，再到路由表單和互聯(lián)網(wǎng)安全的所有事情。他們正在思索著，在沒有目前ISP和企業(yè)網(wǎng)絡所具有的一些最基礎特征的情況下，未來互聯(lián)網(wǎng)將如何工作。
他們的目標極具創(chuàng)新精神，那就是創(chuàng)建一個沒有那么多安全漏洞，具有更高的信任度，內(nèi)建身體管理的互聯(lián)網(wǎng)。
隨著美國聯(lián)邦政府開始大力資助一小部分能夠研究項目，以讓這些構想能夠走出實驗室，能夠進行測試，這種高風險、大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)研究在2010年將進入高速發(fā)展時期。實際上，美國政府在建立包括14所大學，兩個全國骨干網(wǎng)絡在內(nèi)的世界最大的虛擬網(wǎng)絡實驗室，這樣一來他們可以讓數(shù)千或許是數(shù)百萬終端用戶加入到實驗中。
美國國家科學基金會(NSF)網(wǎng)絡技術與系統(tǒng)(NeTS)項目總監(jiān)DarleenFisher稱：“我們試圖推動這一研究已經(jīng)20年了。我的任務是讓人員創(chuàng)新出一種高風險，但是同時具有高回報的互聯(lián)網(wǎng)架構。他們需要考慮他們的設想如何被實踐，如果被付諸實踐，他們的設想又將如何影響人們的觀念和經(jīng)濟。”
目前互聯(lián)網(wǎng)的風險很高，一些專家擔心隨著網(wǎng)絡攻擊的規(guī)模和嚴重性不斷增加，對多媒體內(nèi)容的需求與日俱增，以及對新移動應用的需求的出現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)將會崩潰。除非研發(fā)出新的網(wǎng)絡架構。
目前對互聯(lián)網(wǎng)的研究正處于關鍵時刻，但是由于全球經(jīng)濟正處于衰退期，這對研究不避免的產(chǎn)生了沖擊。隨著越來越多的重要基礎設施，如銀行系統(tǒng)、智能電網(wǎng)和上至政府下至市民的通信等都紛紛轉(zhuǎn)向互聯(lián)網(wǎng)，如今大家已經(jīng)取得了一個共識，那就是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)需要徹底檢修。
所有研究的中心就是要讓互聯(lián)網(wǎng)更安全。
NSF將促進研究
由于在2010年未來互聯(lián)網(wǎng)研究將從理論進入測試階段，因此未來互聯(lián)網(wǎng)研究也將到達一個重大的里程碑。
NSF計劃從4個大型研究項目中兩個研究項目進行資助，為每個未來互聯(lián)網(wǎng)架構測試提供900萬美元的資金。招標工作將在2010年第一季度舉行，并將在當年6月份提供資金。
Fisher稱：“我們希望看到涵蓋范圍廣泛的、全尺寸的網(wǎng)絡架構。招標的方式能夠給那些規(guī)模小，但是能對目前互聯(lián)網(wǎng)帶來深刻變革的項目一個相對公平的機會。”
如今，NSF正在鼓勵研究人員提出一個比目前互聯(lián)網(wǎng)更加安全、更加方便的未來互聯(lián)網(wǎng)概念。他們要求研究人員利用新興的無線和光學技術找到一個更為有效的方法以用來傳播信息和管理用戶的身份。與此同時，研究人員還必須考慮到改變互聯(lián)網(wǎng)架構帶來的社會影響。
Fisher稱，NSF希望投標者考慮到“未來互聯(lián)網(wǎng)架構的經(jīng)濟可行性并展示出其所蘊含的深刻社會價值。從這些方面出發(fā)，這些研究人員不僅僅是技術人員。他們必須考慮到他們的設計有意識或無意識引起的后果。”
對于這些參與投標的項目，其重點是如何解決互聯(lián)網(wǎng)的安全問題。NSF表示，他們不希望今天互聯(lián)網(wǎng)設計中存在的安全失誤在未來互聯(lián)網(wǎng)架構中繼續(xù)存在，而是能夠在設計之初就將這些失誤解決掉。
最新的NSF資助計劃是NSF未來互聯(lián)網(wǎng)設計(FIND)項目的一個后續(xù)行動，其要求研究人員從零開始設計新互聯(lián)網(wǎng)架構。NSF的FIND項目在2006年啟動，該項目已經(jīng)資助了大約50個研究項目。每一個研究項目在三至四年的時間里都會收到50萬至100萬美元不等的資助。目前，NSF已經(jīng)將這50個研究項目的數(shù)量縮減到了只有幾個領先項目。
全球最大的互聯(lián)網(wǎng)實驗室
被選中的互聯(lián)網(wǎng)研究項目將在美國BBN科技公司建造的虛擬網(wǎng)絡實驗室內(nèi)運行。實驗室被稱為GENI，即全球網(wǎng)絡創(chuàng)新環(huán)境的首字母縮寫。
GENI項目有研發(fā)試驗性網(wǎng)絡基礎設施。這一基礎設施目前已經(jīng)被安裝在美國的大學內(nèi)，其允許研究人員平行的用當今互聯(lián)網(wǎng)每天傳輸?shù)男畔π禄ヂ?lián)網(wǎng)架構進行大規(guī)模實驗，但是這些新架構與當今我們使用的互聯(lián)網(wǎng)是隔離的。
GENI項目總監(jiān)ChipElliott稱：“GENI關鍵目標之一就是讓研究人員更深層次的規(guī)劃網(wǎng)絡。當我們使用今天的互聯(lián)網(wǎng)時，你和我都可以購買任何我們想運行的應用程序。相比之下，GENI將這個理念又向前推進了幾個層次，它允許你在網(wǎng)絡的任何地方安裝你想要安裝的軟件。你可以對交換機和路由器進行編程。”
在2007年，BBN被選為領導GENI項目，并從NSF接受了4500萬美元資金進行建設。在今年10月份，該公司還收到了1150萬美元的資助以在14所美國大學校園內(nèi)和兩個骨干研究網(wǎng)絡中安裝GENI項目平臺。這兩個骨干研究網(wǎng)分別是：Internet2和NLR網(wǎng)絡。安裝工作將持續(xù)至2010年10月份。
解決路由表單增長問題
將在GENI基礎設施上運行的互聯(lián)網(wǎng)架構是羅切斯特技術學院的研究項目。該項目被稱之為“浮云分層互聯(lián)網(wǎng)架構”(RIT)，其試圖解決路由表單的增長問題。RIT項目是為數(shù)不多的受到NSF資助的未來互聯(lián)網(wǎng)研究項目中的一個。
RIT的浮云概念被設計用來解決路由擴展性問題。由于越來越多的企業(yè)使用多運營商來支持他們的網(wǎng)絡基礎設施，其所生產(chǎn)的問題是已經(jīng)多達30萬個路由表項還在持續(xù)增加。隨著路由表單的增長，互聯(lián)網(wǎng)的核心路由器需要更多的計算能力和存儲能力。
通過浮云解決方法，ISP將不再需要持續(xù)購買更大的路由器以解決不斷增長的路由表單問題。取而代之的是，ISP將使用新技術在他們自己的網(wǎng)絡云中轉(zhuǎn)發(fā)信息包。
RIT被設計為一個靈活對等的結構，可以在互聯(lián)網(wǎng)中被疊加。架構通過在網(wǎng)絡云進行轉(zhuǎn)發(fā)技術，這些云將與有數(shù)值的層相聯(lián)。當數(shù)據(jù)包被跨云發(fā)送，他們的層值被用于轉(zhuǎn)發(fā)，這將消除在一個云中對全球路由的需求。
RIT項目網(wǎng)絡安全與系統(tǒng)管理專家NirmalaShenoy稱：“路由器將不再包含整個路由表單。路由表單將被分配在云中。對于跨云轉(zhuǎn)發(fā)信息，你只需要使用層值，然后轉(zhuǎn)發(fā)即可。”
浮云解決方案是基于多協(xié)議標簽交換(MPLS)。Shenoy指出，其已經(jīng)在一個特殊的云中徹底的繞開了目前的路由協(xié)議，這也就她為什么將其稱為2.5層的原因。目前，RIT已經(jīng)在12個Linux系統(tǒng)中的一個實驗平臺中運行其浮云軟件。
對于即將通過Internet2在GENI平臺上測試該軟件，Shenoy感到十分興奮。她稱：“12個系統(tǒng)并不是互聯(lián)網(wǎng)。我們與GENI項目人員談論的測試將更為貼合實際。”
移動無線網(wǎng)絡
華盛頓霍華德大學的研究人員希望在GENI平臺上測試新型移動無線網(wǎng)絡。該大學的研究人員致力于對非全時連接網(wǎng)絡的研究，非全時連接網(wǎng)絡也被稱為機會型網(wǎng)絡，其采用的是間歇式網(wǎng)絡連接。
霍華德大學系統(tǒng)與計算機科學系統(tǒng)副教授JiangLi解釋稱：“在這種機會型網(wǎng)絡中，有時候你會離開信號覆蓋區(qū)，這時你就無法與互聯(lián)網(wǎng)相連，也無法與其它移動設備聯(lián)系。例如你驅(qū)車在偏遠地區(qū)的高速公路行駛時。”
如果無法使用網(wǎng)絡，機會型網(wǎng)絡將使用點對點通信以傳輸通信。比如，當車行駛至沒有網(wǎng)絡接入的地方，而這時你想從發(fā)一封電子郵件。通過機會型無線網(wǎng)絡，你的PDA可能會在將信息發(fā)給路過你汽車旁的設備上，當路過汽車行駛至附近的蜂窩通信塔時，郵件將會被發(fā)送。
Li認為這種類型的機會型網(wǎng)絡架構對數(shù)據(jù)傳輸很有用處，能夠?qū)Ψ涓C網(wǎng)絡進行補充。
Facebook型互聯(lián)網(wǎng)
另一個將在GENI平臺上運行的研究是截維斯社交鏈接(DavisSocialLinks，DSL)，該連接為由美國加州大學戴維斯分校所研發(fā)的基于社交網(wǎng)絡的架構。
DSL使用的是Facebook的模式來擴大在互聯(lián)網(wǎng)上的連接，即一種基于朋友的連接漣漪效應。加州大學戴維斯分校計算機科學系教授S.FelixWu表示，其難度在于如何在基于信任和真實身份的基礎上創(chuàng)建連接。
Wu稱：“如果有人向你發(fā)了一封電子郵件，對于判斷這封郵件的價值，你所擁有的唯一信息就是看一下發(fā)信人，然后再看內(nèi)容，而發(fā)信人是可以補偽造的。如果你能夠提供收信人與發(fā)信人之間的社會關系，那么這將有助于收信人建立起一個關于郵件優(yōu)先等級的策略。”
戴維斯社交鏈接在互聯(lián)網(wǎng)架構中創(chuàng)建了一個額外層：在網(wǎng)絡控制層最頂端，其創(chuàng)建了一個社交控制層，該層可以解釋發(fā)信與收信人之間的社會關系。
Wu解釋稱：“我們的社交網(wǎng)絡代表著我們與其它方的信任與利益。這些信息將與我們彼此發(fā)送的信息結合在一起。”
雖然戴維斯社交鏈接目前已經(jīng)在Facebook上運行，不過研究人員正在將其移植到GENI平臺上。
盡管其基于流行的Facebook應用，但是戴維斯社交鏈接代表著當今互聯(lián)網(wǎng)的一個變革。目前互聯(lián)網(wǎng)的建立是基于用戶全球編址的概念上。戴維斯社交鏈接將用社交替代這一概念，而不再是網(wǎng)絡連接。
內(nèi)容中心網(wǎng)絡(content-centricnetworking)
另一個將改變互聯(lián)網(wǎng)架構的重要設計是內(nèi)容中心網(wǎng)絡，該設計由PARC研發(fā)。該研究的目的是解決互聯(lián)網(wǎng)上內(nèi)容冗長的問題，即日益增加的多媒體。
替代使用IP地址來識別存儲內(nèi)容的電腦，內(nèi)容中心網(wǎng)使用的是文件名和URL識別內(nèi)容本身。基本原理是知道內(nèi)容用戶希望訪問的內(nèi)容比知道存儲內(nèi)容電腦的位置更為重要。
Jacobson解釋稱：“IP不是為內(nèi)容而設計的。我們試圖讓電腦與電腦之間的對話變得不再重要。移動內(nèi)容還是真正重要的，點對點網(wǎng)絡、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡、虛擬服務器和存儲都將圍繞這一問題。”
Jacobson表示，諸如電影、文件或電子郵件等內(nèi)容將收到結構名稱以方便用戶能夠搜索和檢索。數(shù)據(jù)有名稱，但是不有位置，所以用戶能夠找到最近的一份拷貝。
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