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2009年,歌手苏珊·博伊尔的极其受欢迎的YouTube视频,演唱《悲惨世界》歌曲“我曾有梦”,在短短四天内就获得了1.4亿次的点击量,相当于一场数字海啸,以强风袭击了互联网。鉴于互联网在四十多年前创建主要是作为通信网络,除了谷歌之外,很少有内容提供商能够成功管理对该视频的访问请求风暴而不崩溃。
互联网的设计初衷是“计算机给其他计算机打电话,这是一种非常低效的内容分发方式”,前帕洛阿尔托研究中心 (PARC) 的研究员范·雅各布森在公司网站上的2011年视频采访中说。YouTube成功处理了对博伊尔视频的大量请求,“因为他们是一个分布在全球各地的大型内容源,因此他们不会遇到阻止其正常工作的流量集中。基本上,只有谷歌才能做到这一点。”
苏珊·博伊尔的YouTube现象强调了雅各布森的观点,许多世界各地的计算机科学家也认同这一观点,即互联网迫切需要改造,从一个强调数据位置的网络转变为更关注数据本身的性质的网络。
自从 2006 年来到施乐子公司帕洛阿尔托研究中心 (PARC) 直到 10 月份离开,雅各布森领导该组织的 CCNx 项目,以克服当前互联网架构作为媒体分发平台的缺点。“以内容为中心的网络的目标是摆脱这种打电话的世界,而是向网络询问你想要什么,”雅各布森说,他在 20 世纪 80 年代帮助改进了 TCP/IP(传输控制协议/互联网协议),该协议是互联网用于处理网络拥塞的协议。雅各布森仍然参与命名数据网络 (NDN) 项目,这是一个由国家科学基金会未来互联网架构项目资助的 11 所大学的研究项目。
时代变迁 自从互联网在 20 世纪 60 年代末和 70 年代初作为互联计算机网络系统出现以来,它已发展成为商业、娱乐、金融、医疗保健以及几乎所有其他生活领域的全球电子骨干网。此外,云计算、社交网络和移动网络的出现已将互联网转变为一个分布式系统,用于从各种设备发布和访问信息,而现有互联网协议的设计初衷并非如此。相关数据的位置(由其 IP 地址表示)变得不那么重要,因为该数据可以驻留在多个不同的服务器(俗称“云”)上,并存储在整个网络的各个位置的短期缓存内存中。
当然,尽管我们使用互联网的方式不断变化,但互联网仍然运行良好,但这种情况之所以存在,只是因为用于在源地址和目标地址之间启用通信的基本模型随着时间的推移进行了大量修改,一个研究小组在 7 月份的《IEEE 通信杂志》(pdf) 中指出。
将互联网的路由基础设施的重点放在内容而不是地址上,可以更好地适应当今的速度和安全需求。“允许路由器使用数据包中不是地址的位[的有趣之处在于],您可以围绕正式的地址结构以外的其他内容配置网络或网络,”互联网先驱文特·瑟夫说,他共同开发了 TCP/IP,现在担任谷歌的首席互联网福音传播者。在这种情况下,以内容为中心的标识符会告诉路由器向多个方向转发特定的数据包,因为网络上有多个参与者对看到该内容感兴趣,他补充道。
以信息为中心
目前正在进行许多研究以改进互联网的性能和安全机制。一些项目旨在提高网络速度或重新路由数据以满足对带宽消耗型多媒体内容不断增长的需求。另一些项目则专注于更好地保护联网计算机、服务器和其他设备免受恶意软件和其他数字威胁。新兴的研究领域(包括 CCNx 项目)是以信息为中心的网络 (ICN),它旨在涵盖所有这些基础,甚至更多。
以信息为中心的互联网版本将包括几个根本性的变化:首先,数据包将根据其包含的信息而不是 IP 地址进行标记。理想情况下,这种变化将使互联网用户对他们的个人信息拥有更直接的控制权,允许他们限制对其数据的访问并监控何时以及如何访问这些数据。“这种控制是通过将内容的安全性与其标识联系起来来实现的,”剑桥大学计算机实验室网络和操作系统组的高级研究员德克·特罗森说。
ICN 模型还建议用户从离他们最近的位置检索信息,这个过程比当前在整个互联网中路由信息请求的方法效率更高。例如,如果美国的一位互联网用户正在查找最新的 BBC 新闻,那么此信息很可能存在于美国境内计算机的缓存内存中,特罗森解释说。在国内访问此数据的能力,而不是从英国的计算机路由相同的内容,可以减少更大范围网络上的流量。
热门 PURSUIT
特罗森是名为发布订阅互联网技术 (PURSUIT) 的 ICN 项目的首席研究员,该项目支持“发布和订阅”模式的变体,这种模式已经在注册 RSS 源和电子邮件分发列表的互联网用户中很受欢迎,仅举几例。原则上,使用 PURSUIT 模型构建的网络将确保用户仅接收他们明确表示感兴趣的内容。这种特殊性将有助于减少垃圾邮件和计算机病毒,并加快网络流量。
为期三年、耗资 670 万美元的 PURSUIT 互联网改进项目(本质上是 2008 年 1 月至 2010 年 6 月的发布订阅互联网路由范例 (PSIRP) 项目中开始的工作的延续)将于 2 月结束。该项目总部位于欧洲,包括来自芬兰、德国、希腊和英国的 8 个研究组织 (pdf)。2 月份之后,特罗森和他的同事计划向可能对继续和/或资助这项工作感兴趣的科技公司和其他研究人员展示名为 Blackadder 的 PURSUIT 原型网络。
其中一个演示旨在展示 PURSUIT 网络在即使部分网络断开连接的情况下,向订阅者传递数据的弹性。第二个演示说明了 PURSUIT 根据特定国家对被认为令人反感的内容的限制来调整流视频的传递的能力。“由于各个数据片段是单独识别的,因此它们会自动从它们可用的最近的缓存存储中检索,”特罗森说。“然后,您可以将任何冒犯性的内容片段替换为替代片段,同时保持其余内容完好无损。”
特罗森和他的团队希望将他们的 Blackadder 基于 PURSUIT 的网络扩展到目前的 40 个节点之外,使其包括数百个发送和接收数据的设备。只有在这个规模及以上的规模下,研究人员才能确定他们的发布和订阅模式将如何保持,以及该想法是否值得进一步投资。
PURSUIT、PARC 的 CCNx 或其他正在开发的各种 ICN 项目是否彼此协同运行还是独立运行仍有待观察。然而,它们中的一个或多个对于确保互联网能够发展以满足对其不断增长的需求可能是必要的。