2020年未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)展望：網(wǎng)絡(luò)安全是重點(diǎn)
美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在重新思索從IP地址到DNS、路由表等關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)的所有事情。想象一下，沒(méi)有延時(shí)、沒(méi)有垃圾郵件、沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)釣魚(yú)，整個(gè)社會(huì)充滿(mǎn)誠(chéng)信。想象一下所有的人都能夠在線。這一烏托邦式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正是如今互聯(lián)網(wǎng)工程師們所夢(mèng)想的。
在對(duì)2020年互聯(lián)網(wǎng)的展望中，計(jì)算機(jī)學(xué)家們已經(jīng)在開(kāi)始著手重新研究，重新考慮每一件事：從IP地址到DNS，再到路由表單和互聯(lián)網(wǎng)安全的所有事情。他們正在思索著，在沒(méi)有目前ISP和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)所具有的一些最基礎(chǔ)特征的情況下，未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)將如何工作。
他們的目標(biāo)極具創(chuàng)新精神，那就是創(chuàng)建一個(gè)沒(méi)有那么多安全漏洞，具有更高的信任度，內(nèi)建身體管理的互聯(lián)網(wǎng)。
隨著美國(guó)聯(lián)邦政府開(kāi)始大力資助一小部分能夠研究項(xiàng)目，以讓這些構(gòu)想能夠走出實(shí)驗(yàn)室，能夠進(jìn)行測(cè)試，這種高風(fēng)險(xiǎn)、大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)研究在2010年將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。實(shí)際上，美國(guó)政府在建立包括14所大學(xué)，兩個(gè)全國(guó)骨干網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的世界最大的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，這樣一來(lái)他們可以讓數(shù)千或許是數(shù)百萬(wàn)終端用戶(hù)加入到實(shí)驗(yàn)中。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與系統(tǒng)(NeTS)項(xiàng)目總監(jiān)Darleen Fisher稱(chēng)：“我們?cè)噲D推動(dòng)這一研究已經(jīng)20年了。我的任務(wù)是讓人員創(chuàng)新出一種高風(fēng)險(xiǎn)，但是同時(shí)具有高回報(bào)的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。他們需要考慮他們的設(shè)想如何被實(shí)踐，如果被付諸實(shí)踐，他們的設(shè)想又將如何影響人們的觀念和經(jīng)濟(jì)。”
目前互聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)很高，一些專(zhuān)家擔(dān)心隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊的規(guī)模和嚴(yán)重性不斷增加，對(duì)多媒體內(nèi)容的需求與日俱增，以及對(duì)新移動(dòng)應(yīng)用的需求的出現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)崩潰。除非研發(fā)出新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
目前對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的研究正處于關(guān)鍵時(shí)刻，但是由于全球經(jīng)濟(jì)正處于衰退期，這對(duì)研究不避免的產(chǎn)生了沖擊。隨著越來(lái)越多的重要基礎(chǔ)設(shè)施，如銀行系統(tǒng)、智能電網(wǎng)和上至政府下至市民的通信等都紛紛轉(zhuǎn)向互聯(lián)網(wǎng)，如今大家已經(jīng)取得了一個(gè)共識(shí)，那就是現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)需要徹底檢修。
所有研究的中心就是要讓互聯(lián)網(wǎng)更安全。
NSF將促進(jìn)研究
由于在2010年未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)研究將從理論進(jìn)入測(cè)試階段，因此未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)研究也將到達(dá)一個(gè)重大的里程碑。
NSF計(jì)劃從4個(gè)大型研究項(xiàng)目中兩個(gè)研究項(xiàng)目進(jìn)行資助，為每個(gè)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)測(cè)試提供900萬(wàn)美元的資金。招標(biāo)工作將在2010年第一季度舉行，并將在當(dāng)年6月份提供資金。
Fisher稱(chēng)：“我們希望看到涵蓋范圍廣泛的、全尺寸的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。招標(biāo)的方式能夠給那些規(guī)模小，但是能對(duì)目前互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)深刻變革的項(xiàng)目一個(gè)相對(duì)公平的機(jī)會(huì)。”
如今，NSF正在鼓勵(lì)研究人員提出一個(gè)比目前互聯(lián)網(wǎng)更加安全、更加方便的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)概念。他們要求研究人員利用新興的無(wú)線和光學(xué)技術(shù)找到一個(gè)更為有效的方法以用來(lái)傳播信息和管理用戶(hù)的身份。與此同時(shí)，研究人員還必須考慮到改變互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)帶來(lái)的社會(huì)影響。
Fisher 稱(chēng)，NSF希望投標(biāo)者考慮到“未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的經(jīng)濟(jì)可行性并展示出其所蘊(yùn)含的深刻社會(huì)價(jià)值。從這些方面出發(fā)，這些研究人員不僅僅是技術(shù)人員。他們必須考慮到他們的設(shè)計(jì)有意識(shí)或無(wú)意識(shí)引起的后果。”
對(duì)于這些參與投標(biāo)的項(xiàng)目，其重點(diǎn)是如何解決互聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題。NSF表示，他們不希望今天互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中存在的安全失誤在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中繼續(xù)存在，而是能夠在設(shè)計(jì)之初就將這些失誤解決掉。
最新的NSF資助計(jì)劃是NSF未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)(FIND)項(xiàng)目的一個(gè)后續(xù)行動(dòng)，其要求研究人員從零開(kāi)始設(shè)計(jì)新互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。NSF的FIND項(xiàng)目在2006年啟動(dòng)，該項(xiàng)目已經(jīng)資助了大約50個(gè)研究項(xiàng)目。每一個(gè)研究項(xiàng)目在三至四年的時(shí)間里都會(huì)收到50萬(wàn)至100萬(wàn)美元不等的資助。目前，NSF已經(jīng)將這50個(gè)研究項(xiàng)目的數(shù)量縮減到了只有幾個(gè)領(lǐng)先項(xiàng)目。
全球最大的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室
被選中的互聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目將在美國(guó)BBN科技公司建造的虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)室被稱(chēng)為GENI，即全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境的首字母縮寫(xiě)。
GENI項(xiàng)目有研發(fā)試驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。這一基礎(chǔ)設(shè)施目前已經(jīng)被安裝在美國(guó)的大學(xué)內(nèi)，其允許研究人員平行的用當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)每天傳輸?shù)男畔?duì)新互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模實(shí)驗(yàn)，但是這些新架構(gòu)與當(dāng)今我們使用的互聯(lián)網(wǎng)是隔離的。
GENI項(xiàng)目總監(jiān)Chip Elliott稱(chēng)：“GENI關(guān)鍵目標(biāo)之一就是讓研究人員更深層次的規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)我們使用今天的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，你和我都可以購(gòu)買(mǎi)任何我們想運(yùn)行的應(yīng)用程序。相比之下，GENI將這個(gè)理念又向前推進(jìn)了幾個(gè)層次，它允許你在網(wǎng)絡(luò)的任何地方安裝你想要安裝的軟件。你可以對(duì)交換機(jī)和路由器進(jìn)行編程。”
在2007年，BBN被選為領(lǐng)導(dǎo)GENI項(xiàng)目，并從NSF接受了4500萬(wàn)美元資金進(jìn)行建設(shè)。在今年10月份，該公司還收到了1150萬(wàn)美元的資助以在14所美國(guó)大學(xué)校園內(nèi)和兩個(gè)骨干研究網(wǎng)絡(luò)中安裝GENI項(xiàng)目平臺(tái)。這兩個(gè)骨干研究網(wǎng)分別是：Internet 2和NLR網(wǎng)絡(luò)。安裝工作將持續(xù)至2010年10月份。
解決路由表單增長(zhǎng)問(wèn)題
將在GENI基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是羅切斯特技術(shù)學(xué)院的研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目被稱(chēng)之為“浮云分層互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)”(RIT)，其試圖解決路由表單的增長(zhǎng)問(wèn)題。RIT項(xiàng)目是為數(shù)不多的受到NSF資助的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目中的一個(gè)。
RIT的浮云概念被設(shè)計(jì)用來(lái)解決路由擴(kuò)展性問(wèn)題。由于越來(lái)越多的企業(yè)使用多運(yùn)營(yíng)商來(lái)支持他們的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其所生產(chǎn)的問(wèn)題是已經(jīng)多達(dá)30萬(wàn)個(gè)路由表項(xiàng)還在持續(xù)增加。隨著路由表單的增長(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的核心路由器需要更多的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力。
通過(guò)浮云解決方法，ISP將不再需要持續(xù)購(gòu)買(mǎi)更大的路由器以解決不斷增長(zhǎng)的路由表單問(wèn)題。取而代之的是，ISP將使用新技術(shù)在他們自己的網(wǎng)絡(luò)云中轉(zhuǎn)發(fā)信息包。
RIT被設(shè)計(jì)為一個(gè)靈活對(duì)等的結(jié)構(gòu)，可以在互聯(lián)網(wǎng)中被疊加。架構(gòu)通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)云進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，這些云將與有數(shù)值的層相聯(lián)。當(dāng)數(shù)據(jù)包被跨云發(fā)送，他們的層值被用于轉(zhuǎn)發(fā)，這將消除在一個(gè)云中對(duì)全球路由的需求。
RIT 項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)安全與系統(tǒng)管理專(zhuān)家Nirmala Shenoy稱(chēng)：“路由器將不再包含整個(gè)路由表單。路由表單將被分配在云中。對(duì)于跨云轉(zhuǎn)發(fā)信息，你只需要使用層值，然后轉(zhuǎn)發(fā)即可。”
浮云解決方案是基于多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)。Shenoy指出，其已經(jīng)在一個(gè)特殊的云中徹底的繞開(kāi)了目前的路由協(xié)議，這也就她為什么將其稱(chēng)為2.5層的原因。目前，RIT已經(jīng)在12個(gè)Linux系統(tǒng)中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中運(yùn)行其浮云軟件。
對(duì)于即將通過(guò)Internet 2在GENI平臺(tái)上測(cè)試該軟件，Shenoy感到十分興奮。她稱(chēng)：“12個(gè)系統(tǒng)并不是互聯(lián)網(wǎng)。我們與GENI項(xiàng)目人員談?wù)摰臏y(cè)試將更為貼合實(shí)際。”
移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
華盛頓霍華德大學(xué)的研究人員希望在GENI平臺(tái)上測(cè)試新型移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。該大學(xué)的研究人員致力于對(duì)非全時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)的研究，非全時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)也被稱(chēng)為機(jī)會(huì)型網(wǎng)絡(luò)，其采用的是間歇式網(wǎng)絡(luò)連接。
霍華德大學(xué)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)科學(xué)系統(tǒng)副教授Jiang Li解釋稱(chēng)：“在這種機(jī)會(huì)型網(wǎng)絡(luò)中，有時(shí)候你會(huì)離開(kāi)信號(hào)覆蓋區(qū)，這時(shí)你就無(wú)法與互聯(lián)網(wǎng)相連，也無(wú)法與其它移動(dòng)設(shè)備聯(lián)系。例如你驅(qū)車(chē)在偏遠(yuǎn)地區(qū)的高速公路行駛時(shí)。”
如果無(wú)法使用網(wǎng)絡(luò)，機(jī)會(huì)型網(wǎng)絡(luò)將使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信以傳輸通信。比如，當(dāng)車(chē)行駛至沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)接入的地方，而這時(shí)你想從發(fā)一封電子郵件。通過(guò)機(jī)會(huì)型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，你的PDA可能會(huì)在將信息發(fā)給路過(guò)你汽車(chē)旁的設(shè)備上，當(dāng)路過(guò)汽車(chē)行駛至附近的蜂窩通信塔時(shí)，郵件將會(huì)被發(fā)送。
Li認(rèn)為這種類(lèi)型的機(jī)會(huì)型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸很有用處，能夠?qū)Ψ涓C網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)充。
Facebook型互聯(lián)網(wǎng)
另一個(gè)將在GENI平臺(tái)上運(yùn)行的研究是截維斯社交鏈接(Davis Social Links，DSL)，該連接為由美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校所研發(fā)的基于社交網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。
DSL使用的是Facebook的模式來(lái)擴(kuò)大在互聯(lián)網(wǎng)上的連接，即一種基于朋友的連接漣漪效應(yīng)。加州大學(xué)戴維斯分校計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授S. Felix Wu表示，其難度在于如何在基于信任和真實(shí)身份的基礎(chǔ)上創(chuàng)建連接。
Wu稱(chēng)：“如果有人向你發(fā)了一封電子郵件，對(duì)于判斷這封郵件的價(jià)值，你所擁有的唯一信息就是看一下發(fā)信人，然后再看內(nèi)容，而發(fā)信人是可以補(bǔ)偽造的。如果你能夠提供收信人與發(fā)信人之間的社會(huì)關(guān)系，那么這將有助于收信人建立起一個(gè)關(guān)于郵件優(yōu)先等級(jí)的策略。”
戴維斯社交鏈接在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中創(chuàng)建了一個(gè)額外層：在網(wǎng)絡(luò)控制層最頂端，其創(chuàng)建了一個(gè)社交控制層，該層可以解釋發(fā)信與收信人之間的社會(huì)關(guān)系。
Wu解釋稱(chēng)：“我們的社交網(wǎng)絡(luò)代表著我們與其它方的信任與利益。這些信息將與我們彼此發(fā)送的信息結(jié)合在一起。”
雖然戴維斯社交鏈接目前已經(jīng)在Facebook上運(yùn)行，不過(guò)研究人員正在將其移植到GENI平臺(tái)上。
盡管其基于流行的Facebook應(yīng)用，但是戴維斯社交鏈接代表著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)變革。目前互聯(lián)網(wǎng)的建立是基于用戶(hù)全球編址的概念上。戴維斯社交鏈接將用社交替代這一概念，而不再是網(wǎng)絡(luò)連接。
內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)(content-centric networking)
另一個(gè)將改變互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的重要設(shè)計(jì)是內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)計(jì)由PARC研發(fā)。該研究的目的是解決互聯(lián)網(wǎng)上內(nèi)容冗長(zhǎng)的問(wèn)題，即日益增加的多媒體。
替代使用IP地址來(lái)識(shí)別存儲(chǔ)內(nèi)容的電腦，內(nèi)容中心網(wǎng)使用的是文件名和URL識(shí)別內(nèi)容本身。基本原理是知道內(nèi)容用戶(hù)希望訪問(wèn)的內(nèi)容比知道存儲(chǔ)內(nèi)容電腦的位置更為重要。
Jacobson解釋稱(chēng)：“IP不是為內(nèi)容而設(shè)計(jì)的。我們?cè)噲D讓電腦與電腦之間的對(duì)話(huà)變得不再重要。移動(dòng)內(nèi)容還是真正重要的，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、虛擬服務(wù)器和存儲(chǔ)都將圍繞這一問(wèn)題。”
Jacobson表示，諸如電影、文件或電子郵件等內(nèi)容將收到結(jié)構(gòu)名稱(chēng)以方便用戶(hù)能夠搜索和檢索。數(shù)據(jù)有名稱(chēng)，但是不有位置，所以用戶(hù)能夠找到最近的一份拷貝。
在這種模式下，信任來(lái)自數(shù)據(jù)自身，而不再來(lái)自存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電腦。Jacobson稱(chēng)，這種解決方案更為安全，因?yàn)榻K端用戶(hù)決定他們希望收到的內(nèi)容，而不再收到一堆他們不想要的內(nèi)容和垃圾郵件。
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