特約通訊員 梁曉歡

隨著互聯(lián)網的出現(xiàn)，知識已經可以在任意的人類活動中進行傳播。它從一個小型的網絡，逐漸發(fā)展成為我們生活必不可缺的一部分?，F(xiàn)代社會中的任何一個重要領域，少了互聯(lián)網都無法進行正常運作。然而，隨著網絡安全的日益復雜化，互聯(lián)網服務的可靠性則越來越難以保證，因此互聯(lián)網這些年所取得的持續(xù)成功開始受到越來越多的威脅。正因為我們對一個高度獨立且安全的信息技術架構的依賴程度越來越高，所以當前互聯(lián)網發(fā)展的進程是否可以滿足未來人類社會中新興的需求，已經無法得到保證。

正是由于認識到現(xiàn)代社會對一個高度獨立且安全的信息技術架構的強烈需求，在美國國家科學基金會（NSF）對互聯(lián)網科學與工程的持續(xù)投資的基礎上，計算機信息科學工程（CISE）的董事會就成立了NSF未來互聯(lián)網架構(FIA)這一個項目，來鼓勵并推動創(chuàng)新性的研究，以此來探索、設計并評估未來互聯(lián)網架構的可靠性。希望通過該項目的實施，能以協(xié)作的、持久的、改革性的思維方式參與研究社群，從而脫離當前互聯(lián)網的束縛。同時也要總結過去的經驗教訓，積極開拓有發(fā)展前景的新研究思路，并要考慮到互聯(lián)網和人類社會的相互影響所帶來的更大的社會問題、經濟問題、法律問題，設計并試驗新的互聯(lián)網架構和網絡概念。

在2010年夏，NSF成立了未來互聯(lián)網架構的5個子項目。在下文，會依次介紹這些子項目的詳細情況。

一、“命名數(shù)據(jù)網絡”架構項目（NDN）

盡管互聯(lián)網的發(fā)展速度已經超出了人們的預期，但是仍有一些地方與當初的假設不太符合，在運作的過程中經常會產生沖突紛爭，對互聯(lián)網潛在的通信模型構成了挑戰(zhàn)。無論是互聯(lián)網的使用者，還是應用程序，都是以內容為導向進行操作的，這就使得互聯(lián)網很難依照IP地址的請求——通過發(fā)現(xiàn)和定位主機地址來進行信息傳遞。為了能夠讓互聯(lián)網更加未來化，我們需要一個概念上比較簡單的轉換架構，將研究焦點從當前的主機地址的解析，轉移到用戶和程序所真正關注的內容。

“命名數(shù)據(jù)網絡”架構項目（NDN）成立于2010年9月，其致力于開發(fā)一個全新的互聯(lián)網體系架構。為了能夠更自然地適應通信的新模式，新架構會充分利用當前互聯(lián)網基于主機的、點對點的通信體系架構的優(yōu)點，并盡量修正它的缺點。通過命名數(shù)據(jù)，而不是命名主機地址，NDN可以將數(shù)據(jù)轉換成一個完整的實體。當前的互聯(lián)網是為了保護數(shù)據(jù)容器，而NDN架構則是為了保護數(shù)據(jù)的內容。這實際上是一個設計上的選擇，把數(shù)據(jù)從主機中分離出來，使得如自動緩存等其它多個完全可擴展的通信機制可以一起優(yōu)化帶寬。NDN是一個研究技術挑戰(zhàn)的項目，必須證明作為一個未來化的互聯(lián)網架構，他的通信模式是可信任的，能夠保證網絡安全，保護數(shù)據(jù)內容和隱私，具有可擴展性、快速轉發(fā)等優(yōu)點。該項目利用端到端的測試平臺、模擬實驗以及理論分析方法來評估新的體系架構，并正在開發(fā)NDN協(xié)議及其應用程序的規(guī)格參數(shù)和模型實現(xiàn)系統(tǒng)。

二、“移動優(yōu)先”網絡架構項目（Mobility First）

“移動優(yōu)先”項目啟動于2010年9月，它成立的前提是，互聯(lián)網正在接近一個歷史性的轉折點，移動平臺和移動應用程序從誕生以來，就一直準備取代固定服務器的地位，從而主導整個互聯(lián)網。這個可預測的，同樣也是根本性的轉變，為設計一個新一代的互聯(lián)網提供了一個獨特的機會。此外，移動設備、移動終端，以及在服務、可靠性、管理上隨之產生的變化，會成為這個互聯(lián)網新架構的主要驅動因素。我們所提出的新架構在設計上的主要目標是：在符合動態(tài)主機和網絡的規(guī)范的基礎上提高移動性；在考慮無線媒體的內在特性的基礎上保證穩(wěn)健性；通過加強移動網絡和有線基礎設施的隱私安全性來保證可靠性；具有如支持靈活的上下文感知的移動網絡服務、可發(fā)展的網絡服務等易用性特征；具有可管理性和經濟可行性。此外，該項目的設計也要考慮如無線頻譜資源的稀缺性等技術性因素，利用摩爾定律來繼續(xù)改進移動和傳感設備在計算和能源約束上存在的問題。

“移動優(yōu)先”互聯(lián)網架構主要由八大關鍵要素組成：第一，命名和尋址的分離，通過一個快速的全球動態(tài)名稱解析服務得到實現(xiàn)；第二，高度的安全性，該架構的認證公鑰網絡地址支持高效的身份驗證；第三，延時容忍網絡；第四，扁平標志的互聯(lián)網絡；第五，跳躍點到跳躍點的傳輸協(xié)議；第六，一個獨立的網絡管理平面；第七，可選擇的隱私保護功能；第八，一個集成的計算和存儲層。整個互聯(lián)網架構在設計時，雖然具有一定的復雜性，但是也保證了可實施性，此外也具有一定的可擴展性。

三、“星云”網絡架構項目（NEBULA）

現(xiàn)在，無論是遷移存儲，還是計算處理，抑或是應用程序，都越來越偏向“云”化的模式，這為開發(fā)一個全球性的、以互聯(lián)網為中心的計算體系架構創(chuàng)造了一個空前的機會，使得我們可以運用新的方法來進行快速資源供應、公用定價，以及進行連續(xù)且簡單的管理。在“星云”架構（其英語單詞nebula，是源于拉丁語里對云的稱呼）里，云計算數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)主要的存儲庫，同時也是計算的主要軌跡。在這個未來模型里，和數(shù)據(jù)中心連接的是一個高速運行且極為可靠安全的中樞網絡。該項目的研究重點是開發(fā)新的可信賴的數(shù)據(jù)控制方法 來支持新興的云計算模型，通過創(chuàng)建一個以云計算為中心的網絡架構來解決當前技術上的困難。

簡單來說，“星云”未來互聯(lián)網項目研究的是如何為云計算提供網絡支持，特別側重于開發(fā)可靠性高的應用，如基于云的醫(yī)療保健服務，這一服務不僅整合了醫(yī)療傳感器、病人的信息數(shù)據(jù)，還潛在鏈接了用于藥物輸注的設備。

四、“表現(xiàn)式”網絡架構項目（XIA）

“表現(xiàn)式”互聯(lián)網架構項目（簡稱為“XIA項目”）專門針對日益多樣化的網絡使用模式，致力于解決當前對可靠度高的通信的需求。此外，隨著提供互聯(lián)網服務的利益相關者變得越來越多，XIA項目也需要協(xié)調這些利益相關者的活動，從而來保證服務的質量。

為了能夠達到上述這些目標，XIA項目需要解決很多技術上的難題，創(chuàng)建一個單一的網絡，該網絡在容納未知的未來實體的同時，還能夠為主機、內容和服務等通信主體間的信息傳遞提供內在的支持。在保證通信的完整性和真實性的基礎上，“表現(xiàn)式”互聯(lián)網架構還提供內在安全功能。在該架構里，所有上下文相關的機制都可以靈活地發(fā)揮作用，從而在各個通信主體間建立信任，在人和標識符之間搭起橋梁。

總的來說，XIA項目包括了用戶使用實驗（通過實驗來評估和改善用戶與網絡間的接口），以及技術設計決策，經濟激勵和公共政策之間的關系的研究。

五、ChoiceNet項目

計算機網絡，特別是因特網，代表了商業(yè)、政府、軍事和個人通信等領域最為關鍵的基礎設施。然而，最近互聯(lián)網技術上一些新的趨勢，使得人們對互聯(lián)網的功能要求越來越高，而這些要求已經超過了當前配置的基礎設施所能提供的功能范圍。

ChoiceNet項目利用經濟學原理，開發(fā)了一個全新的架構設計方案，使得互聯(lián)網能夠在不久的將來可以代表即將出現(xiàn)的改革性的轉變，依舊能夠保持在網絡核心領域內的創(chuàng)新力。這一個新的互聯(lián)網架構的核心理念是就是支持以體系結構為核心的各項抉擇。建立在這些原則上的一個互聯(lián)網絡將是能適應新興解決方案的，能夠應對當前，以及未來的各種挑戰(zhàn)。

在該項目里，設計出的互聯(lián)網架構希望可以達到以下三個目標：第一，鼓勵開發(fā)各種替代產品，允許用戶可以在一系列服務里進行選擇；第二，讓用戶可以以支付的方式進行投票，獎勵那些優(yōu)質且創(chuàng)新的服務；第三，為用戶提供相關的機制，讓用戶可以隨時了解可用的替代產品，以及這些產品的性能。該項目試圖從不同的方向入手，提供多樣的解決方案。這也反應了該項目團隊里的工作人員在計算機網絡學、網絡系統(tǒng)學、管理科學、網絡經濟學等多種學科上的專業(yè)知識。

結語

參與NSF未來互聯(lián)網架構項目（FIA）的員工強調，F(xiàn)IA項目只是邁向未來先進的互聯(lián)網的第一步，F(xiàn)IA的項目總監(jiān)，達林.費希爾說：“盡管我們的最終目標是要設計并發(fā)展一個可以為這個社會的所有需求提供服務的互聯(lián)網，但我們也意識到這些子項目僅僅是創(chuàng)建完整的未來互聯(lián)網架構的一個開端而已。我們真切的期待本次研究的成果可以推動未來互聯(lián)網的發(fā)展?！?/p>