给互联网换个架构?
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针对互联网传输文件日益庞大、作者对自己的内容缺乏控制的问题,研究人员分别提出了内容中心网络、作者中心网络等新的互联网架构予以应对。
互联网的出现已经有超过40年的历史了。40多年来,这个原本只是用于科学研究的试验网络走出了实验室,成为了普通大众生活中不可或缺的一部分。然而,今天的互联网环境已经与40多年前大不相同,互联网逐渐显露出诸多不适,比如IP地址不足、安全性不够等,进而影响到了互联网进一步发展。为此,科学家们想出很多办法,特别是在架构层次上,如研究人员提出的内容中心网络、作者中心网络等。值得一提的是,所有研究都围绕两个最为核心的问题―安全和性能。
内容中心网络:用名称识别内容
世界著名的计算机技术研究机构PARC(Palo Alto Research Center,帕克研究中心)正在进行一项关于未来的互联网架构的研究,即内容中心网络(Content-Centric Networking,CCN),该研究的目的是解决由于互联网的文件内容过于庞大(特别是多媒体内容)而导致传输越来越慢这个问题。其核心思想是改变以往根据内容的保存地址来识别和传输内容的方式,也就是放弃使用IP地址来识别存储内容的传统方式,而是使用文件名和URL来识别内容本身。
这一架构针对的是现存的网络架构存在的缺陷:即如果要从互联网上获得某个内容,就一定要和数据的保存地(服务器)进行直接连接,即使这个内容已经被某个用户下载到离我们很近的某个设备上亦然。这种方式不仅会浪费时间,更糟糕的是,如果服务器恰好此时宕机,就暂时无法获得这个信息了。过去由于互联网上传播的内容量不太大,这个问题还不十分明显,而如今,由于高清视频以及3D内容的出现,文件越来越大,几十个GB的文件在互联网上并不少见,这些文件的下载给网络带来了很大负担。
内容中心网络的思路是让用户能读取离他最近地点的内容,从而改善网络性能。Van Jacobson是该项目的技术负责人,这位3年前的Cisco首席科学家来到PARC后一直主导着这项技术的研究工作。他说:“在互联网上已经有了很多EB级大小的文件,而IP网络不是为这样的内容而设计的。未来的P2P网、内容分发网络、虚拟服务器和存储都必须根据这一现实进行调整。”
在CCN架构中,电影、文件或电子邮件等内容将拥有一个结构化的名称以方便用户搜索和检索。内容都有自己的名称,而没有位置,所以用户能够找到最近的一份拷贝。在实际操作中,用户无需告诉网络他想联到哪个服务器,而只需告诉网络自己想要的内容。网络会广播给本网络内所有机器,查看是否有用户需要的内容,然后做出响应。这与BitTorrent有些类似,不过规模要大得多。
“比如说,你想看纽约时报,你看到的可能来自任何一个保存有这个内容的电脑。”Jacobson说,这种解决方案更为安全,因为终端用户可以决定他们希望收到的内容,而不会再收到一堆他们不想要的垃圾信息。“在这种模式下,信任来自数据自身,而不再是来自存储数据的电脑。
Jacobson认为CCN更适合今天需要复杂中间件的应用,而且更容易应对突发性的下载(如同时下载某个多媒体文件)。另外,CCN不仅能给公用的互联网带来改进,而且也能给局域网带来性能上的改进。比如,在CCN中你不再需要分别建立三个连接来完成你的PC、笔记本电脑和手机上的日程安排同步,每个设备都可以给其他设备发送一个请求,查询日程安全是否有更新。
Jacobson计划先把CCN网架构在现有的网络架构之上,最终他希望彻底取代现有的网络,从根本上改变计算机在包级别上的通信方式。
作者中心网络:减少内容“污染”
格雷诺布尔(Grenoble)的法国计算机科学及自动化研究所(INRIA)的研究人员也正在研究一种互联网架构―作者中心网络(Owner-Centric Networking,OCN),这种互联网架构的目标是防止数据被随意修改,同时加强互联网的隐私保护。
研究人员之所以提出这种想法是因为今天互联网上的内容(文档、邮件、图片、视频等)实际上是没有保护的,常常被不同的人拷贝到互联网的很多不同地方,既浪费宝贵的存储空间,而且一旦内容被到网上,作者就马上失去了对内容的控制。
造成这一问题的根源在于互联网永远不会失去“记忆”。一旦 信息公开,从理论上说,它就会永远保存下去。同时,现有的互联网架构对内容的复制没有任何限制,也没有给内容作者合适的办法让他们删除或者修改自己在互联网上的内容,特别是一旦别人转帖之后,作者根本就不知道这些内容传播到哪里了。这就带了很多与隐私有关的问题,比如,有人可能未经作者的同意收集他们的信息―企业主利用社交网站(如Facebook)监视自己的雇员。
法国计算机科学及自动化研究所的研究人员认为,未来的互联网应该给内容的作者以充分的自,作者应该可以检索他们之前张贴到互联网上的内容、收回这些内容或者修改它们,换而言之,互联网应该能够正确地“遗忘”。
而到目前为止,关于互联网的架构设计中几乎没有涉及这个问题。有些可能还会加剧这个问题,比如,内容中心网络(CCN)在某种程度上就会加剧内容的“污染”问题,因为CCN把关注点落到内容本身而不是保存内容的地址,内容不仅可能保存在作者原来的服务器上,而且可以保存在其他很多地方。结果,更加剧了内容传播的速度,让作者更没有办法控制这些内容或者甚至根本就不知道这些内容传播到哪里。法国计算机科学及自动化研究所的研究人员认为,如果能与作者中心网络相结合,内容中心网络可能会是一个更有吸引力的办法。作者中心网络由两个步骤构成:
第一步是内容的分发和控制。与CCN一样,内容阅读者可以看到他们感兴趣的内容,但与CCN不同,这些内容保存或者缓存在作者可以控制的地方,这样作者可以很容易地检索到。这些存储地点当然会考虑阅读者的需求,但内容一定都在作者的控制之中。也就是说,无论这些内容保存在哪里,一旦需要作者可以对之进行添加和修改甚至收回。就像放风筝一样,无论它飞多远,放风筝的人手中都会攥有一根线,任何时候都可以收回“风筝”。
第二步是内容的访问。用户如果需要访问某一内容,它不能下载(除非是作者),而只能通过一个授权链接访问。与今天的用户可以很随意地把内容保存在本地机上不同,作者中心网络中,用户所能保存的只是一个链接而已,就像一个只有链接的邮件一样,收件人要阅读的实际内容保存在其他的地方,同样,一个聊天记录也只是保存有指向保存聊天实际记录的链接。
目前,作者中心网络还处于基础研究阶段,还有很多问题有待解决,特别是不能彻底解决隐私保护问题。比如,不能阻止服务提供商(如搜索引擎)收集信息用于其他商业目的。这些问题还需要结合其他办法(如匿名网络)来解决。另外,也不能从根本上防止恶意侵权,如盗版,这些问题还需要结合一些安全协议(如SPKI认证)和相关的法律手段。毕竟,技术的作用是有限的,就像技术不能彻底防止环境污染一样,内容“污染”也不能完全靠技术来解决。