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杨坚 计算、存储和传输一体化未来智能互联网

发表日期:2015年12月11日      共浏览 706 次      编辑:


互联网从40多年的发展到现今,已经成为我们人类社会的重要设施,极大的影响着人们的生活和工作方式。互联网本身从最开始的四台设备到今天将近51亿的设备,到2020年的时候要达到一千亿的规模。这样规模的膨胀下面,现在互联网的机制还能不能支撑现在网络的发展,大家需要考虑这个问题。

回顾互联网发展史,第一代互联网主要解决信息的传输问题,主要是点到点的数据的传输,到今天互联网是大量的支撑着消费型的业务。随着经济的发展,我们对互联网提出了更高的期望,我们希望这个互联网能够和实体经济融合,能够支撑我们国家经济的发展,使得互联网真正成为经济创新的驱动力。在这样新的场景下,我们原来的互联网机制,实际上在可扩展性,可控性,安全性和能耗方面面临着巨大的挑战。我们互联网也正在处于转型期,从消费形态向生产线的转变。德国的工业4.0和我们中国制造2025计划,国家也在推动互联网+的行动,希望把移动互联网、云计算、大数据、物联网的一些技术和现代制造业结合,来推动我们经济的发展。根据估计,未来20年的互联网和工业的融合,将带来18亿的GDP的增量。

从我们货币互联网的规模来看,13年互联网的经济已经达到GDP的4.4%,到2025年可以达到22%。同时我们国家也是互联网用户数最多的,占到全球22%,是美国的2.5倍,意味着我们国家在网络方面面临的挑战压力比其他国家的更大更明显。继续保持的网络规模效益,前提是需要这个网络具有可持续性,可扩展性,具有工业级的时实性的可靠性。

我们看一下现在的互联网工作机制,为什么会面临现在的网络需求有这样的挑战和问题,我们知道互联网最基本的三个话,我们把所有的应用数据分装成数据在网络上传输,是采用端端的传输方式,我们会造成网络和应用之间是表里的,网络对这个应用来说是透明的。

我们现在互联网是尽力而为的转发机制,数据包在这个网络中传输的时候,路由器发生拥塞的时候只是做一个包带器实现控制拥塞的问题。

安全问题,现在的网络机制是防止被动的防御机制。总的来说,我们现在的互联网面临的困境,一个是内容的无感知,网络对内容没有理解,也无法做到和应用层之间的协同和智能传输,第二,它的传输是不可控的,对应用层无法提供服务质量的保障,安全是被动防御的,所以它的挑战在于网络的可扩展性。具体来看,这个可扩展性体现在哪里?现在的互联网上出现了大量的内容分发型的应用,这种内容具有二八流量分布定律,我们现在的网络机制是端到端的传输,在传输过程中,网络是没有记忆的,它的内容是不感知的,这样会导致大量的内容重复传输,这样导致的问题,我们会发现我们的网络流量是指数增长,我们的扩容是现行线性的,我们就无法解决流量问题。是否可以通过把网络重复流量降下来,使得指数增长成一个线行增长的方式。

可控性的问题。随着对互联网更高的期待,希望它能从实体经济融合,和工业互联网,车联网,和网络结合起来,不同的网络应用具有不同的个性化需求,它的容量可靠性方面有很多的需求。在面对不同个性化的应用的时候,无法提供服务质量的保障。这种现有的转发机制是极大的限制了与实体经济的高效融合。在安全性方面,我们国家的安全形势也非常严峻,每年造成的经济损失也非常巨大。我们现有的安全机制是在一些关键节点上部署安全资源,对攻击过程在过程中是无感知的。现在有被动的防御机制防御,安全事件仍然是不断的在增长。我们现在的外部修补安全解决方案的效果是有限的。

归根结底我们可以看到我们现在互联网的问题的原因,在可扩展性上面,主要是对内容不感知,网络部记忆,对网络环境是不感知的,它的内容是不可控的。我们希望这个网络具有记忆功能,能够在网络节点上对内容进行存储,能够实现这个内容的智能流动,来实现以用户为中心的网络服务。我们这里有个视频。

这里面还有很多工作要做,第一个层面主网方面,怎么样突破刚性结构实现柔性结构。一维资源变成多维资源的管理,地区上就是服务层的研究,要从数据尽力传输到内容智能服务,在安全方面,是需要从被动修补式的防御,向主动安全链条进行转变。

NDN是IP主播和单播融合在一起了,大量用户请求同一个内容的时候,单播是很浪费资源的。本身IP网络提供了IP主播,实际上IP的主播没有用起来,主要的问题是IP主播机制是一种开放的资源管理机制,它没有接入控制的能力,对商用的服务提供商来说是不可接受的,安全方面,它的交互机制是存在漏洞的。对运营商来说,它要实现主播,所有的设备都要支持主播机制,在管理上复杂度和安全上都存在着问题。虽然说现在的IP主播没有应用起来。对媒体来说,他们一直在考虑如何寻找一种弹性的编码机制,可伸缩,视频编码就是一种很好适应网络的机制。把一个视频分成多个层,每个层对应网络的一个流,你收的流越多,这种视频量就越高。可以根据网络的状态动态的选择视频的传输层数。也能够支持终端的异构性。

可以注意到,现在可伸缩视频也没有用起来,网络节点是不可控的,这样没有办法实现网络层和应用层的协同,这也是一个很好的例子,我们现在网络的机制是限制了应用的创新。

这两田径场提到SDN,可以实现网络的智能和应用的智能协同。可以通过控制器所提供的网络应用,可以做一个协同。这个是我们考虑软件定义网络可伸缩视频可控组播,并且和应用层做协同。下面是不同的终端设备,上面是流媒体服务器的业务系统,左边的是控制器,当我们通过管理服务器可以把这两个网络层面的应用层面通道打通,做一个两者之间的协同。这样的好处是可以在组播场景下实现一个接入控制,再实现分层的主播,实现异构终端。视频流可以实现智能传输的功能。

这是一个软件框架,上面的管理层面可以把这个应用层和网络层做一个协同,具体的主播层略和视频的传播策略,只要我们在这个策略模块当中可以实现的可控主播机制。

这是一个实验结果,左边是IP主播,无法可控,右边是实现的可伸缩,可控主播的策略,我们可以看到这两种算法可依有效的提高服务质量。

谢谢各位。上面是我的报告。