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2009年,歌手蘇珊·博伊爾的極其受歡迎的YouTube影片,演唱《悲慘世界》歌曲“我曾有夢”,在短短四天內就獲得了1.4億次的點選量,相當於一場數字海嘯,以強風襲擊了網際網路。鑑於網際網路在四十多年前建立主要是作為通訊網路,除了谷歌之外,很少有內容提供商能夠成功管理對該影片的訪問請求風暴而不崩潰。
網際網路的設計初衷是“計算機給其他計算機打電話,這是一種非常低效的內容分發方式”,前帕洛阿爾託研究中心 (PARC) 的研究員範·雅各布森在公司網站上的2011年影片採訪中說。YouTube成功處理了對博伊爾影片的大量請求,“因為他們是一個分佈在全球各地的大型內容源,因此他們不會遇到阻止其正常工作的流量集中。基本上,只有谷歌才能做到這一點。”
蘇珊·博伊爾的YouTube現象強調了雅各布森的觀點,許多世界各地的計算機科學家也認同這一觀點,即網際網路迫切需要改造,從一個強調資料位置的網路轉變為更關注資料本身的性質的網路。
自從 2006 年來到施樂子公司帕洛阿爾託研究中心 (PARC) 直到 10 月份離開,雅各布森領導該組織的 CCNx 專案,以克服當前網際網路架構作為媒體分發平臺的缺點。“以內容為中心的網路的目標是擺脫這種打電話的世界,而是向網路詢問你想要什麼,”雅各布森說,他在 20 世紀 80 年代幫助改進了 TCP/IP(傳輸控制協議/網際網路協議),該協議是網際網路用於處理網路擁塞的協議。雅各布森仍然參與命名資料網路 (NDN) 專案,這是一個由國家科學基金會未來網際網路架構專案資助的 11 所大學的研究專案。
時代變遷 自從網際網路在 20 世紀 60 年代末和 70 年代初作為互聯計算機網路系統出現以來,它已發展成為商業、娛樂、金融、醫療保健以及幾乎所有其他生活領域的全球電子骨幹網。此外,雲計算、社交網路和行動網路的出現已將網際網路轉變為一個分散式系統,用於從各種裝置釋出和訪問資訊,而現有網際網路協議的設計初衷並非如此。相關資料的位置(由其 IP 地址表示)變得不那麼重要,因為該資料可以駐留在多個不同的伺服器(俗稱“雲”)上,並存儲在整個網路的各個位置的短期快取記憶體中。
當然,儘管我們使用網際網路的方式不斷變化,但網際網路仍然執行良好,但這種情況之所以存在,只是因為用於在源地址和目標地址之間啟用通訊的基本模型隨著時間的推移進行了大量修改,一個研究小組在 7 月份的《IEEE 通訊雜誌》(pdf) 中指出。
將網際網路的路由基礎設施的重點放在內容而不是地址上,可以更好地適應當今的速度和安全需求。“允許路由器使用資料包中不是地址的位[的有趣之處在於],您可以圍繞正式的地址結構以外的其他內容配置網路或網路,”網際網路先驅文特·瑟夫說,他共同開發了 TCP/IP,現在擔任谷歌的首席網際網路福音傳播者。在這種情況下,以內容為中心的識別符號會告訴路由器向多個方向轉發特定的資料包,因為網路上有多個參與者對看到該內容感興趣,他補充道。
以資訊為中心
目前正在進行許多研究以改進網際網路的效能和安全機制。一些專案旨在提高網路速度或重新路由資料以滿足對頻寬消耗型多媒體內容不斷增長的需求。另一些專案則專注於更好地保護聯網計算機、伺服器和其他裝置免受惡意軟體和其他數字威脅。新興的研究領域(包括 CCNx 專案)是以資訊為中心的網路 (ICN),它旨在涵蓋所有這些基礎,甚至更多。
以資訊為中心的網際網路版本將包括幾個根本性的變化:首先,資料包將根據其包含的資訊而不是 IP 地址進行標記。理想情況下,這種變化將使網際網路使用者對他們的個人資訊擁有更直接的控制權,允許他們限制對其資料的訪問並監控何時以及如何訪問這些資料。“這種控制是透過將內容的安全性與其標識聯絡起來來實現的,”劍橋大學計算機實驗室網路和作業系統組的高階研究員德克·特羅森說。
ICN 模型還建議使用者從離他們最近的位置檢索資訊,這個過程比當前在整個網際網路中路由資訊請求的方法效率更高。例如,如果美國的一位網際網路使用者正在查詢最新的 BBC 新聞,那麼此資訊很可能存在於美國境內計算機的快取記憶體中,特羅森解釋說。在國內訪問此資料的能力,而不是從英國的計算機路由相同的內容,可以減少更大範圍網路上的流量。
熱門 PURSUIT
特羅森是名為釋出訂閱網際網路技術 (PURSUIT) 的 ICN 專案的首席研究員,該專案支援“釋出和訂閱”模式的變體,這種模式已經在註冊 RSS 源和電子郵件分發列表的網際網路使用者中很受歡迎,僅舉幾例。原則上,使用 PURSUIT 模型構建的網路將確保使用者僅接收他們明確表示感興趣的內容。這種特殊性將有助於減少垃圾郵件和計算機病毒,並加快網路流量。
為期三年、耗資 670 萬美元的 PURSUIT 網際網路改進專案(本質上是 2008 年 1 月至 2010 年 6 月的釋出訂閱網際網路路由範例 (PSIRP) 專案中開始的工作的延續)將於 2 月結束。該專案總部位於歐洲,包括來自芬蘭、德國、希臘和英國的 8 個研究組織 (pdf)。2 月份之後,特羅森和他的同事計劃向可能對繼續和/或資助這項工作感興趣的科技公司和其他研究人員展示名為 Blackadder 的 PURSUIT 原型網路。
其中一個演示旨在展示 PURSUIT 網路在即使部分網路斷開連線的情況下,向訂閱者傳遞資料的彈性。第二個演示說明了 PURSUIT 根據特定國家對被認為令人反感的內容的限制來調整流影片的傳遞的能力。“由於各個資料片段是單獨識別的,因此它們會自動從它們可用的最近的快取儲存中檢索,”特羅森說。“然後,您可以將任何冒犯性的內容片段替換為替代片段,同時保持其餘內容完好無損。”
特羅森和他的團隊希望將他們的 Blackadder 基於 PURSUIT 的網路擴充套件到目前的 40 個節點之外,使其包括數百個傳送和接收資料的裝置。只有在這個規模及以上的規模下,研究人員才能確定他們的釋出和訂閱模式將如何保持,以及該想法是否值得進一步投資。
PURSUIT、PARC 的 CCNx 或其他正在開發的各種 ICN 專案是否彼此協同執行還是獨立執行仍有待觀察。然而,它們中的一個或多個對於確保網際網路能夠發展以滿足對其不斷增長的需求可能是必要的。