未来十年内互联网发展的10大公认趋势
1.
互联网的用户数量将进一步增加:
目前全球互联网用户总量已经达到17亿左右,相比之下,全球的总人口数则为67亿。很显然,2020年以前会有更多的人投身到互联网中。据国家科学基金会(National
Science
Foundation)预测,2020年前全球互联网用户将增加到50亿。这样,互联网规模的进一步扩大便将成为人们构建下一代互联网架构的主要考量因素之一。
2.
互联网在全球的分布状况将日趋分散:
在接下来的10年里,互联网发展最快的地区将会是发展中国家。据互联网世界(Internet
World)的统计数据:目前互联网普及率{zd1}的是非洲地区,仅6.8%;其次是亚洲(19.4%)和中东地区(28.3%);相比之下,北美地区的普及率则达到了74.2%。这表明未来互联网将在地球上的更多地区发展壮大,而且所支持的语种也将更为丰富。
3.
电子计算机将不再是互联网的中心设备:
未来的互联网将摆脱目前以电脑为中心的形象,越来越多的城市基础设施等设备将被连接到互联网上。据CIA公布的2009年版世界统计年鉴显示(
CIA World Factbook 2009), 目前连接在互联网上的计算机主机大概有5.75亿台.但据国家科学基金会预计,未来会有数十亿个安装在楼宇建筑,桥梁等设施内部的传感器将会被连接到互联网上,人们将使用这些传感器来监控电力运行和安保状况等.到2020年以前,预计被连接到互联网上的这些传感器的数量将远远超过用户的数量.
4.
互联网的数据传输量将增加到exabyte,乃至zettabyte级别:
由于高清视频/图片的日益流行,互联网上传输的数据量最近年出现了飞速增长.据思科公司估计,在2012年以前,全球互联网的流量将增加到每月10亿GB,比目前的流量增加一倍有余,而且不少在线视频网站的流行程度还会进一步增加。为此,研究人员已经开始考虑将互联网应用转为以多媒体内容传输为中心,而不再仅仅是一个简单的数据传输网络。
5.
互联网将最终走向无线化:
目前移动宽带网的用户已经呈现出爆发式增长的迹象,据Informa统计,今年第二季度,这类用户的数量突破了2.57亿人。这表明3G,WiMAX等高速无线网络的普及率已经比去年同期增长了85%左右。目前,亚洲地区是无线宽带网用户最多的地区,不过用户增长率最强劲的地区则是在拉丁美洲地区。按Informa预计,到2014年,全球无线宽带网的用户数量将提升到25亿人左右;
6. 互联网将出现更多基于云技术的服务项目
互联网专家们均认为未来的计算服务将等多地通过云计算的形式提供。据最近 Telecom Trends
International的研究报告表明,2015年前云计算服务带来的营收将达到455亿美元。国家科学基金会也在鼓励科学家们研制出更多有利于实现云计算服务的互联网技术,他们同时还在鼓励科学家们开发出如何缩短云计算服务的延迟,并提高云计算服务的计算性能的技术。
7.
互联网将更为节能环保:
目前的互联网技术在能量消耗方面并不理想,未来的互联网技术必须在能效性方面有所突破。据
Lawrence
Berkeley国家实验室统计,互联网的能耗在2000-2006年间增长了一倍。据专家预计,随着能源价格的攀升,互联网的能效性和环保性将进一步增加,以减少成本支出。
8.
互联网的网络管理将更加自动化
除了安全方面的漏洞之外,目前的互联网技术{zd0}的不足便是缺乏一套内建的网络管理技术。国家科学基金会希望科学家们能够开发出可以自动管理互联网的技术,比如自诊断协议,自动重启系统技术,更精细的网络数据采集,网络事件跟踪技术等等。
9. 互联网技术对网络信号质量的要求将降低
随着越来越多无线网用户和偏远地区用户的加入,互联网的基础架构也将发生变化,将不再采取用户必须随时与网络保持连接状态的设定。相反,许多研究者已经开始研究允许网络延迟较大或可以利用其它用户将数据传输到某位用户那里的互联网技术,这种技术对移动互联网的意义尤其重大。部分研究者们甚至已经开始研究可用于在行星之间互传网络信号的技术,而高延迟互联网技术则正好可以发挥其威力。
10.
互联网将吸引更多的黑客
2020年,由于接入互联网的设备种类增多,心怀不轨的黑客数量也将大为增加。据Symantec公司的数据表明,2008年出现了160万种新的恶意代码,比过去几年来出现的恶意代码总量60万种还多了好几倍。专家们纷纷表示未来的黑客技术将向xx化,复杂化,普遍化的趋势发展。
中国电子商务研究中心讯)因为参与互联网发展的角色和背景的不同,出现了对互联网概念的不同理解和定义。从互联网物理设备组成的角度看,认为互联网主要是由传输链路和路由器组成的;从互联网逻辑组成的角度看,认为互联网主要由TCP/IP协议、尽力而为和无状态信息传递等组成;从应用的角度看,认为互联网主要以HTTP和Web的网站为代表;更有人从更加宏观的社会学角度看,认为互联网是一种由技术标准和“联系”组成的一个虚拟世界,是一种按比特方式工作的新型交流载体。
本文对未来互联网的探索,将主要从网络互联的“逻辑”角度看,探索未来互联网的架构、命名、编址和路由等的问题和进展。从这个角度看,在互联网不同的历史发展阶段,至少已经有过3次对未来互联网问题的大讨论,以及由此而带来的技术大突破。
(1)1960年代
理论准备阶段。互联网采用的核心技术是包交换,这一时期业界讨论的焦点是包交换技术是否具有“未来”的问题。20世纪60年代初,Paul
Baran等人发表论文,提出组建基于包交换技术的网络,在技术上是xx可行的。但由于当时占主流的电路交换技术所带来的强大商业利益和政治影响力,以及计算机技术和数字化技术处于发展初期等原因,直接导致当时一些xx计算机公司和电信公司,总体上都质疑甚至反对包交换技术,认为没有“未来”。这一时期的典型特征是学术界奠定了互联网技术的理论基础,但产业界主流观点尚未接受,互联网的“未来”还只停留在纸面上。
(2)1969—1993年
试验阶段。光有建立互联网的理论不够,还需要通过试验来验证组建的可行性,以证明在现实中互联网是有“未来”的。1969年阿帕网的诞生表明从工程技术上讲,组建包交换的网络用于连接计算机是xx可行的。1983年TCP/IP技术在互联网上的成功应用表明,业界已经找到了这样一种异构网络、大规模互联的技术。这一时期的典型特征有两个:
(3)1994-2001年
这一时期随着Tim Berbers
Lee在互联网上发明了WWW(万维网)这样的“杀手级”应用,TCP/IP技术战胜ATM等技术成为{zd0}的赢家,IP化成为潮流。互联网这一时期面临的最重要挑战已经不再是证明自己的技术可行性和站稳脚跟的问题,而是考虑统一后如何建设一个“xxx”的问题,因此互联网“未来”的主要矛盾开始从“外部”转向“内部”,即自身的发展问题。IPv4地址(尤其是B类地址)即将耗尽和路由表的不断膨胀,是20世纪90年代以来,互联网面向“未来”的核心问题。互联网的国际xx标准组织IETF(互联网工程任务组)提出了发展下一代互联网(NGI)的问题,并且给出了xx的候选技术方案IPv6。从这时起业界普遍认为,互联网的“未来”在于用IPv6替代IPv4。
2
IPv6固有缺陷
20世纪90年代初,互联网工程任务组(IETF)提出做下一代IP(IPng)的直接原因,是因为IPv4地址即将耗尽(尤其是B类地址)和路由表的快速膨胀,将直接导致互联网无法持续发展。为此,1993年在RFC1550里进行了征求新的IP协议的呼吁,以替代当时已经使用了10年的IPv4协议,并公布了新协议需要实现的主要目标。
IETF收到了多个IPng提案,{zh1}取长补短,于1998年融合成了今天我们看到的IPv6协议。但很明显,{zh1}正式批准通过的IPv6技术(RFC2460)部分满足了RFC1550提出的需求,因此直至今日虽然基本的IPv6地址长度、包头、路由和安全等机制已经确定和稳定,但一些所谓的“高级”特点仍然还在不断发展和完善中。
IPv6所针对的需求是在大约20年前提出的,并且按当时对IPv4互联网的认识和技术水平设计的。而当时的互联网还没有商用,安全问题也不突出,移动互联网、三网融合、物联网和云计算的概念还没出现,因此IPv6沿用了现在看来存在诸多问题、当时看来非常xx的IPv4互联网体系架构(端到端透明性),主要针对的是地址短缺和路由扩展性等问题。
端到端透明性是互联网最初设计中的核心思想,即将互联网系统中与通信相关的部分(IP网络)与高层应用(端点)分离,{zd0}限度地简化网络的设计,将尽可能多的复杂性和控制放在用户终端上。这为后来互联网从实验室走向社会,商用化的蓬勃发展起到了决定性的作用。但这一思想有两个基本假设:{dy},互联网最初是由具有共同爱好的技术专家设计开发的,他们之间相互信任;第二,互联网是由科研团体或政府研究机构管理下的非商用网络。这两个基本假设渗透到了互联网初期设计的方方面面。
但随着互联网应用的不断发展,尤其是应用目的从教育科研的“公益”转向赢利为目的的“商业”,用户群体从“自律”的科研人员转向普通大众,应用环境从数据为主走向话音和视频,接入方式从固定走向移动,终端从计算机转向手机,从人际通信转向物联网,互联网从资源、网络到应用,从管理、安全到政策等,都面临着诸多相互关联的关键问题需要研究和解决,IPv6所继承的IPv4时代的下一代互联网的体系架构,已经面临很大挑战了。
IPv6存在固有缺陷的典型证据是,到2011年2月3日全球IPv4地址耗尽了,但从IPv4向IPv6过渡几乎是刚刚开始,有监测表明IPv6流量只占全球互联网流量的0.2%左右,最近6个月的流量占比竟然下降了。这些都迫使IETF重新认识IPv6,重新认识和发展IPv6的竞争性技术(网络地址翻译)。
3未来互联网的研究
未来互联网的关键目标需求,不仅包括IPv6可以提供的充足地址资源和路由具有高度扩展性等,还需要RFC1550中没有涉及或未突出强调的,IPv6难以满足的一些特点,如支持多种业务模式及网络结构,安全可信,可管理、可控制,能够保证服务质量,符合绿色节能需求等。为了区别于以IPv6为代表的“下一代互联网”的说法,“未来互联网”的说法在2005年前后开始出现了。
面对当前互联网所面临的问题,同时也为了抢占未来信息技术的制高点,美、欧、中、日、韩等国家和地区都纷纷开展了对未来互联网的研究。这些未来网络研究计划的研究目标大多着眼于10~15年之后、可以取代现有互联网的新型网络。其中,美国和欧盟是目前全球未来互联网研究的中心,他们的基本思路是从理论研究和试验平台两个方面同时推进:一方面,进行创新体系结构、交换与传输体制、关键算法等方面的理论探索;另一方面,建设可以对这些理论研究成果进行大规模、真实用户测试验证的试验网络平台。
欧盟在其FP7计划中资助了众多未来互联网方面的研究项目,主要可以分为业务、媒体、物联网、安全、网络架构、试验床等方面的内容,其中最重要的部分是对未来互联网基础架构的研究和试验床的建设,仅FIRE(Future
Internet Research and
Experimentation)试验床项目的投入就达到了4000万欧元。美国未来互联网的研究主要由国家自然科学基金会(NSF)和各大高校来推动。从2005年开始的FIND(Future
Internet Network
Design)计划最初资助了近50个未来互联网相关的研究项目。在2010年,NSF逐步将未来互联网的研究项目重点聚焦于多业务支持、云计算、移动性、网络基础架构(基于名字的路由)等方面。同时,美国还大力加强试验床的建设,Planetlab已经在全球部署了520个站点,拥有1138个节点,其战略意图就是要成为未来互联网的骨干基础设施。
4面向主机和面向内容的联网
4.1面向主机的联网
传统的互联网都是面向主机(含终端和子网),提供主机间的互联的,即设备间信息传递的基本互通性。因此,无论IPv4还是IPv6技术,IP编址的对象仍然是一台主机(终端或子网),而不是互联网上的其他对象(如一个网页、一个视频片段等);其次,编址的含义仍然是表示主机连接到互联网上的接口位置信息(Where),而不是主机的身份信息(Name),IPv6只是改变了IPv4编址的语法(拉长到128位)而没有改变基本语义。
面向主机联网的未来互联网研究,主要是希望提出新型网络架构,以及与之对应的命名、编址和路由机制等,以重点解决IPv4和IPv6没有考虑到,或者难以解决的一些问题。比如,主要希望解决未来互联网通信中的扩展性(泛在)、可靠性、安全性、服务质量、移动性支持和绿色通信等。而为了更好地解决这些问题,IETF正在研究下一代将目前IP地址中的位置信息和身份信息分离的技术,已经出现了ID/Locator(身份地址分离)和Map/Encaps(映射封装)两种主要思路。仿照和借鉴电信网E.164编码,国内外也有多个课题和试验,研究未来互联网的层次化路由问题。而互联网通信中的地址真实性问题,也已经取得了一些进展。另外,基于虚拟化技术的可重构路由,也已经成为一种重要的研究方向。
4.2面向内容的联网
面向主机联网的IPv4和IPv6技术,解决了通信中最基本的内容传递问题,而用户在真正使用互联网的时候,关心的问题要更广。比如,内容如何发现、叫什么名字和如何展现给用户等,这些都是IP无法实现的,都需要借助高层技术(如URI,HTTP和XML)以及之上的应用(搜索引擎,P2P等)来实现。互联网的这种内容传递与内容处理分层(分离)的模型,导致内容存储的位置与内容本身、内容的组织(发现)方式和与内容传递方式,没有直接联系,内容重复和传递效率低下甚至找不到内容的问题经常出现。
随着互联网内容重要性的日益突出,以内容为中心的联网(即如何将内容传递与内容的组织和存储有效结合起来),开始成为未来互联网研究的重要分支了。面向内容的联网让用户将注意力集中在需要的内容而不是位置上,因此直接对所请求的数据和内容进行命名和编址,不关心所请求的内容具体在哪个主机上,也就不必根据主机的位置进行寻址和路由,从而可以提高内容组织、存储和传递的效率。
比如,伯克利大学的DONA(Data-Oriented
Network
Architecture)项目结合了IP层和内容服务时的一些需求。为实现数据和服务的持久性和安全性,命名体系采用了扁平结构和可自我认证的方式。路由机制为实现数据和服务的可用性,其映射机制为用户请求提供较近的数据副本或服务,以避免请求失败或服务器过载的情况出现等。
而美国国家自然基金委资助的NDN(Name-based
Networking)项目以数据的名称(Name)作为数据的惟一标识符在网络中进行路由,不再需要主机地址的间接转换。在NDN网络中,当一个节点需要获得某个内容时,它向周围所有连通的通路发出请求数据包,任何节点侦听到这一请求数据包并拥有该请求数据包所请求的内容时,可以返回含有请求内容的内容数据包。无论请求数据包还是内容数据包,都以名字为依据来交换数据。
5未来互联网的未来
太多的关注不一定是好事。TCP/IP成功的重要因素之一,就是发展初期只是在学校和研究机构进行,并未得到政府和电信行业的特别关注(当时关注的是X.25和帧中继技术等),国际标准组织关注的就更少了(这也是为什么会有IETF,而没有在已有的国际标准组织进行标准化的原因),产业界一些公司甚至持怀疑态度。而2005年未来互联网的概念一经提出,就得到了多个国家和标准化组织的关注,反而导致了难以形成合力和统一的认识,总体来看研究成果寥寥,还处于比较初级的阶段,能否成功依然面临着诸多挑战和问题。
(1)对体系架构的理解不同
体系架构是描述网络中不同组成部分如何分解,以及这些部分如何关联起来的,是所有新型网络设计的基础性工作。对未来互联网体系架构的理解不同,直接导致了“鸡同鸭讲”的问题。例如,W3C基于“互联网就是网站”的基本认识,认为语义网就是下一代互联网,更多地从应用层来理解网络体系架构;而ITU等其他组织和机构则更多地从承载网层面来理解;IETF试图不对现有互联网的体系架构做任何改动,因此还在围绕IPv6做文章。随着云计算的兴起,一些人认为云计算就代表着未来互联网的发展趋势和架构,建立以云计算数据中心为核心的未来互联网架构,也是很重要的方向之一。
(2)开放度的问题
互联网因xx开放而繁荣,也因不受控制的开放而导致安全、隐私和版权保护等问题层出不穷。随着近年来移动“App
Store”的成功,不少组织和专家主张回归“围墙花园”模型。xx开放会带来信任和可靠性的内在缺陷,但“受限”到何种程度才是最合理的?
(3)标准化工作难以协调和统一
各个标准化组织工作各自为政,彼此之间缺乏共识。比如,ITU-T热衷于“革命”思路,致力于推出一个全新的网络体系架构标准;而IETF相对来说更加“现实”,倾向于在互联网现有体系架构下进行改良,针对已出现的问题不断推出新的RFC,不考虑太长远的事情,不考虑互联网的新型架构。
(4)如何将通信和存储有效结合
面向主机和面向内容的联网,缺乏有效的衔接机制。目前的互联网联网和内容层面都存在诸多问题,通信和存储在未来互联网中的结合是必须的。但由于历史的原因,二者属于不同的产业和“圈子”,也缺乏xx的机构,沟通和结合困难。
(5)没有考虑外部环境的巨大变化
互联网向“未来”的发展演进,其实也是互联网不断“复杂化”的一个过程。维持互联网这样一个复杂系统正常运转,最需要的是外部的“能源供给”:廉价的电力资源和取之不竭的计算资源。有数据显示,2010年美国互联网数据中心和服务器的耗电量已经占总发电量的2.9%,而摩尔定律也快失效了。因此,对于未来互联网的研究,不能仅仅停留在IPv6,体系架构和关键技术等“微观”层面,而需要从更基础的起点出发,比如能耗、新材料和摩尔定律的影响等,否则很难成功。(来源:通信世界网
编选:中国电子商务研究中心)
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