ICN：SDN后的下一個(gè)熱潮

作者 | Ovum智能網(wǎng)絡(luò)首席分析師 David Krozier

編譯整理 | 本刊記者 李璐

ICN：SDN后的下一個(gè)熱潮

作者 | Ovum智能網(wǎng)絡(luò)首席分析師 David Krozier

編譯整理 | 本刊記者 李璐

新的第四代網(wǎng)絡(luò)很可能改變過去25年的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模式。信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）已經(jīng)成為了未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的有力候選，它打破了TCP/IP以主機(jī)為中心的連接模式，變成以信息（或內(nèi)容）為中心的模式。

David Krozier

SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）和NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）正迅速成為主流的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，許多國際運(yùn)營商都參與了SDN和NFV的評(píng)估與試用，據(jù)OVUM預(yù)計(jì)，在2015年這樣的嘗試會(huì)繼續(xù)增加。未來，SDN和NFV將改變服務(wù)供應(yīng)商行業(yè)，包括網(wǎng)絡(luò)如何設(shè)計(jì)和運(yùn)營、服務(wù)如何交付與出售。雖然目前這些技術(shù)探索還處于初期階段，但考慮網(wǎng)絡(luò)的下一步發(fā)展，并非為時(shí)尚早。

未來網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的演變方向之一是以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)（ICN，information-centric networking）。ICN打破了TCP/IP以主機(jī)為中心的連接模式，變成以信息（或內(nèi)容）為中心的模式。通過ICN，數(shù)據(jù)將與物理位置相獨(dú)立，ICN網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)都可以作為內(nèi)容生產(chǎn)者生成內(nèi)容。作為一項(xiàng)正在研究的技術(shù)，目前ICN技術(shù)并沒有明確的定義，但這些ICN研究有一些共同目標(biāo)：提供更高效的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)促使內(nèi)容分發(fā)到用戶，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，解決網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模可擴(kuò)展性，并簡(jiǎn)化分布式應(yīng)用的創(chuàng)建。

第四代網(wǎng)絡(luò)研究正在繼續(xù)

第一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的建立主要為承載語音業(yè)務(wù)，這些電路交換網(wǎng)絡(luò)建立了專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。為進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，基于分布式控制協(xié)議，互聯(lián)網(wǎng)帶來了新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，即第二代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為支持網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，無類別域間路由（CIDR）誕生了，它減緩了路由表的增長，延長了IPv4的壽命；遷移到IPv6，可承擔(dān)由物聯(lián)網(wǎng)（IOT）引發(fā)的大規(guī)模連接設(shè)備數(shù)量增長壓力。這個(gè)才剛剛開始的第三代網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)是SDN和NFV物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化和抽象化：SDN通過將數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯轉(zhuǎn)移到虛擬集中控制器的一個(gè)抽象軟件層，帶來了一個(gè)更加集中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；NFV促使網(wǎng)絡(luò)功能從專有物理網(wǎng)絡(luò)元素，轉(zhuǎn)變成虛擬機(jī)中的虛擬化元素。

新的第四代網(wǎng)絡(luò)則很可能改變過去25年的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)模式。信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）已經(jīng)成為了未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的有力候選。以往在TCP/IP協(xié)議中，客戶機(jī)必須首先確定一個(gè)可以提供內(nèi)容的服務(wù)器IP地址，ICN打破了這種以主機(jī)為中心的模式，端到端的連接和基于內(nèi)容分發(fā)架構(gòu)的惟一命名數(shù)據(jù)替換了傳統(tǒng)方式，能建立一個(gè)更加安全、可擴(kuò)展、靈活的網(wǎng)絡(luò)，并支持位置透明性、流動(dòng)性和間歇性連接。

ICN研究小組（ICNRG）由互聯(lián)網(wǎng)研究任務(wù)組（IRTF）在2012年成立，是一個(gè)供研究人員利用ICN概念合作解決互聯(lián)網(wǎng)問題的論壇。許多正在進(jìn)行的ICN的研究項(xiàng)目獲得了全球?qū)W術(shù)界和行業(yè)組織的支持，并具有不同的架構(gòu)模式，其中最有名的便是“命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)”（NDN，Named Data Networking）項(xiàng)目。2014年9月，美國、韓國、中國、瑞士、法國、日本的各大高校，以及包括阿爾卡特朗訊、思科、華為、英特爾、松下和Verisign在內(nèi)的商業(yè)機(jī)構(gòu)共同成立了NDN聯(lián)盟。

ICN：未來互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)方向之一

命名數(shù)據(jù)（為一種發(fā)布/訂閱模式）和帶名稱的路由組成了ICN網(wǎng)絡(luò)。ICN網(wǎng)絡(luò)使用命名數(shù)據(jù)運(yùn)行，其內(nèi)容的請(qǐng)求來自一個(gè)具有惟一名字的發(fā)布者，而不是IP主機(jī)地址。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的命名格式是不確定的，命名數(shù)據(jù)可以識(shí)別任何數(shù)據(jù)，包括文本、視頻、指令，以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)。IP網(wǎng)絡(luò)可轉(zhuǎn)發(fā)任何接入網(wǎng)絡(luò)的通信，數(shù)據(jù)包的安全性通常是基于固定端點(diǎn)的保障和通過網(wǎng)絡(luò)層上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（例如IPSec）的分組路徑保護(hù)。ICN不依賴安全通道，在一個(gè)ICN網(wǎng)絡(luò)中，所有命名數(shù)據(jù)都由提供者加密保護(hù)，請(qǐng)求者均可以通過簽名驗(yàn)證內(nèi)容，而無論其來源。原則上，ICN允許用戶按名稱查找數(shù)據(jù)，而不是識(shí)別和連接到特定物理主機(jī)檢索數(shù)據(jù)。ICN工作模式為發(fā)布/訂閱模式，用戶提出內(nèi)容要求，而發(fā)布者將內(nèi)容發(fā)布接入網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)容按名稱發(fā)布與訂閱，提供者和請(qǐng)求者并不需要知道對(duì)方的網(wǎng)絡(luò)位置。

在ICN網(wǎng)絡(luò)中，訂閱用戶發(fā)送命名數(shù)據(jù)請(qǐng)求到網(wǎng)絡(luò)，路由器根據(jù)名稱而不是IP地址轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求。ICN路由器通過這個(gè)名字來匹配數(shù)據(jù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)發(fā)布源，網(wǎng)絡(luò)中所有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)都可以代表發(fā)布者提供內(nèi)容，同時(shí)扮演內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）的功能。如果ICN路由器接收到多個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)同一名稱，那么只需要轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)并緩存命名數(shù)據(jù)，然后將命名數(shù)據(jù)返回給所有請(qǐng)求者，因?yàn)槊麛?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中與物理位置相獨(dú)立，數(shù)據(jù)的高速緩存與復(fù)制可以更容易地支持廣播、多播，以及網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。

ICN技術(shù)的發(fā)展還處于研究階段，美國國家科學(xué)基金會(huì)的未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)項(xiàng)目組、歐盟第七框架計(jì)劃資助了許多項(xiàng)目，每個(gè)研究項(xiàng)目都采取了不同方法開發(fā)采用ICN概念的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架。目前正在進(jìn)行的研究包括ICN命名體系發(fā)展、擴(kuò)展路由方案、網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)、應(yīng)用協(xié)議設(shè)計(jì)，以及網(wǎng)絡(luò)擁塞、QoS和緩存策略，安全與隱私、商業(yè)、法律和監(jiān)管框架等。

ICN網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)作為TCP/IP的替換方案來部署，而這需要一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)重建，或作為IP網(wǎng)絡(luò)的頂層覆蓋。頂層覆蓋可能是最終過渡到ICN商業(yè)部署的關(guān)鍵方式，這種疊加方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能以增量方式部署ICN技術(shù)的能力。