COMMAG2011七月号是下一代互联网专刊，没想到综述力作竟然出自剑利之手，剑利出国，终成利剑，就从剑利的大作开始吧。 A Survey of the Research on Future Internet Architectures用排比的手法把所有和下一代互联网研究有关的项目梳理了一遍，对于入门者而言，是个很好的教材。文中以简短的文字介绍了各国耗资巨万投入此领域的原因：在安全、移动性、内容分发等方面涌现出的新情况、新需求已经超出了传统互联网的处理能力，因此，需要另起炉灶，从根本上改变互联网的基本设计理念和原则，改天换地。而实现这一目标需要两方面的基本保证：第一是制定统一的架构和规则，不能各自为战；第二是需要足够真实和规模的测试环境。 至于下一代互联网研究的焦点，剑利列举了五点：内容分发、移动泛在接入、云计算、安全、试验床。我认为这种划分的方式过分关注纵向的块而忽视了横向的条，自主控制作为一种方法论研究已经被关注了多年，很多项目里都涉及到自主控制的思想。从架构和原则上来讲，不谈自主控制很难把这些零散的技术领域捏合起来。 文中列举的项目达数十项之多，如果把这些项目的子项目和孙项目都算上，大概要达到数以百计的规模。但这些项目都有一个致命的弱点，即对现实问题语焉不详，缺少令人信服的数据作为支撑。每个项目都在侃侃而谈新需求与现有技术的冲突，但是，这种冲突到底有多严重，却缺少详尽的案例和数据，或者干脆没有。这不能不让人怀疑这一领域已经进入类似大跃进的阶段，两脚离了地。 对于互联网经典设计原则的辩论，见于下一代互联网研究的初期，双方争论的焦点，不是互联网是否应该革命，而是应该采用何种革命的路径。大部分人坚持应该采用断层路线，坚决破四旧，打到一切牛鬼蛇神，而仅有少部分人认为互联网应该采用渐进模式，小步慢跑，自然生长。互联网的祖师爷DAVID D CLARK并没有参与争论，但他写了一篇对互联网设计原则进行重新审视的文章Rethinking the design of the Internet: The end to end arguments vs. the brave new world，以非常谨慎和严谨的态度对四十年前设立的原则进行了讨论。和那些一味革命的同行不同，CLARK更关注引起变革的原因以及互联网基本设计原则变更之后可能带来的问题：We discuss a set of principles that have guided the design of the Internet, called the end to end arguments, and we conclude that there is a risk that the range of new requirements now emerging could have the consequence of compromising the Internet’s original design principles. Were this to happen, the Internet might lose some of its key features, in particular its ability to support new and unanticipated applications。和那些只见其利，不见其弊的同行相比，CLARK更值得尊敬。 旗帜鲜明地反对CLEAN SLATE路线的代表人物是佐治亚理工的Constantine Dovrolis，他在Future Internet Architecture: Clean-Slate Versus Evolutionary Research一文中，认真探讨了两种演进路线的利弊。不过看的出来，他更倾向于逐步演进的模式。 无论是严谨的CLARK 还是辩证的DOVROLIS，都没有在下一代互联网的狂潮中分到大羹，看起来，在研究领域，有时候离谱和创新也会被简单地划上等号。 CLARK在他的大作中，重申了端到端协议的优势，如此精辟的表述，令我不认翻译： •The complexity of the core network is reduced, which reduces costs and facilitates future upgrades to the network. •Generality in the network increases the chances that a new application can be added without having to change the core of the network. •Applications do not have to depend on the successful implementation and operation of application-specific services in the network, which may increase their reliability. 这些优势其实都来自一个谁都无法回避的问题，即互联网是一个没有统一管理、结构松散而随意、复杂性超乎寻常的庞然大物。按照杰夫、凯尔斯的理论，在应对这样一个复杂不确定环境时，内部控制模型的复杂性应该保持低于外部环境，从而获得不断自适应的可能性。反之则会使看起来很美的复杂控制模型走向死亡。我想只要互联网的本质特性没有发生变化，只要CLARK所强调的优势仍然重要，那么互联网的演进路线就应该是不断修正核心的简单规则，而不是不断向网络中注入复杂的控制模式。 但CLARK的眼界和格局远远超出了技术的层面，他认为，所谓的对互联网基本设计原则以及体系结构的各种改进，事实上是互联网利益相关各方在经济、政治、意识形态这些非技术层面诉求的体现。政府、大运营商、有雄厚资本支撑的投资人希望更多的管理和控制，并倾向于大跃进式的创新模式，而端到端原则体现的是自由开放精神，允许各色人等以小步快跑模式进行多样化创新。在互联网草创之时，互联网的参与者成分单一，并且相互之间信任度很高，因此端到端原则所秉承的思想就是任何人都可以自由地和任何人沟通。但现在互联网的复杂性已经远远超过了40年前，信任、安全都成为大问题，而政府和大财团的介入这让情势变得更为复杂。 CLARK列举了当前互联网中已经采用的一些和端到端原则相悖的技术，他并不评价这些技术时候合理，但仍然道出了自己的隐忧。他认为这些技术和服务的引入，有可能会对互联网的健康发展造成潜在的危害。为了让这个听起来比较晦涩的观点易于理解，CLARK举了一个网络缓存的例子。网络缓存通过在本地缓存数据减少传输时延，但同时也使用户对缓存备份的依赖性增强，反而有可能削弱运营商提升网络整体能力的意愿。 在文章的最后CLARK委婉地对那些热衷于扮演下一代互联网总设计师角色的家伙泼了一盆冷水。他认为，互联网中各方利益博弈的结果，不可能是赢者通吃，只会是不断地寻求新的平衡点。因此，任何对终极技术形态的预测都过于幼稚。但有一点是毋庸置疑的，那就是由端到端原则衍生出的开放和通用属性，在任何时候都是创新精神得以滋生的必要条件，不应被草率丢弃（This pattern suggests that the balance 1096 of power among the players is not a winner-take-all outcome, but an evolving balance. It 1097 suggests that the outcome is not fixed by specific technical alternatives, but the interplay of the 1098 many features and attributes of this very complex system. And it suggests that it is premature to 1099 predict the final form. What we can do now is push in ways that tend toward certain outcomes. 1100 We argue that the open, general nature of the Net, which derived from the end to end arguments, 1101 is a valuable characteristic that encourages innovation, and this flexibility should be preserved.）。 CLARK一生著述不多，远远谈不上著作等身，但CLARK所创立的端到端原则，为互联网的发展奠定了基石。看过CLARK的这篇文章，我终于理解CLARK在四十年前的远见卓识绝非偶然，他对于人类社会以及人性的深刻理解，远远超出了科学家或工程技术人员的层面。任何人与成功之间的距离，即他与社会的距离，此言不虚。 看过CLARK的文章，在去读那些在技术层面纠缠的论文，顿时有一览众山小之感。 Constantine Dovrolis在圈子里名气不大，或者说根本没什么名气，但他和我的研究方向一致性最强，而且很有自己的想法,是少有的头脑清醒的科学家。现在这家伙已经当了爹， 但文章还是写得那么好。 Constantine Dovrolis在很多场合表达了他对断层式发展模式的不屑，但最精彩的部分出现在一篇带有争鸣性质的文章中： Future Internet Architecture---Clean-Slate Versus Evolutionary Research。在这篇文章中，Jennifer Rexford和Constantine Dovrolis旗帜鲜明地表达了对断层式发展模式和渐进式发展模式的态度。前者乏善可陈，而后者的论证之严密和精彩，堪比17世纪苏格兰弓弩存废之争。 Jennifer Rexford的观点非常具有代表性，她认为互联网到目前为止都没有什么通用的自顶向下设计法则或普适的经验，完全是一堆杂乱无章的技术和协议的大杂烩，而且问题成堆，漏洞百出。而断层式的设计则可以摆脱这些混乱的羁绊，轻装上阵，令那些附着在现有体系中的安全、管理、业务等方面的问题迎刃而解。Jennifer Rexford并不否认现有的互联网体系为底层传输技术和上层应用提供了极大地灵活性，但同时也认定这种体系过于僵化和难以改变，因此应该从增加网络的可编程属性入手，允许各种相互独立的体系结构并存。她所说的这个僵硬的ARCHITECHTURE，其实就是TCP/IP。GENI和OPENFLOW再次作为新型体系结构的成功典范被提及，但事实上我完全看不出来OPENFLOW能在体系结构的革命大业中充当旗手或马前卒。在结尾处，Jennifer Rexford满怀激情地写道，既然当年互联网能够成功地将基于电路交换的电话网挤进历史的暗角，为什么我们就不能憧憬互联网被另一个全新的事物扫进故纸堆？ Constantine Dovrolis的陈词没有那么多革命的激情，但分析的严密性和逻辑性远非那些鼓吹断层式发展的专家所能及。如果说DAVID D CLARK只是用温婉的语气表达自己对眼下大跃进热潮的忧虑的话，那么Constantine Dovrolis则是针锋相对地展开论战。 首先，Constantine Dovrolis对两种发展模式的差异进行了界定。渐进式路线的特点是在分析互联网现有行为特征以及存在问题的基础上，遵循向后兼容以及累进发展的原则解决问题。而断层式路线的特点则是在不受现有技术体制制约的条件下设计全新和优越的体系结构。Constantine Dovrolis坚信断层式发展不是什么新鲜事物，这东西的历史几乎和互联网一样长，主动网络、XCP、CLNP、NIMROD都曾经耀眼一时，但随即烟消云散。而那些多少带有向后兼容属性却不具备增量部署特性的技术，例如IPV6、RSVP, IntServ, IPsec,S-BGP，到目前为止都没有得到大规模应用。与之形成鲜明对比的是，现实世界采用了大量符合演进特性的技术，例如NAT、入侵检测和DIFFSERVE。之所以出线这些看似不合理的现象，是因为所谓革命性新技术的升级成本太高，以致远远超过了这些技术可能带来的好处，注意，是可能的好处。这句话可谓一语中的。 在后面的章节中，Constantine Dovrolis逐一反驳了断层式发展派所持的观点： 第一，断层式发展派认为GENI这些试验床的部署足以证明他们不是在纸上谈兵，而Constantine Dovrolis则认为早在20年前人们就已经在试验床上对断层式技术进行过实验，问题的关键不在于实验时候充分，而在于新技术所能给现实世界带来的好处以及升级成本永远都不可能在试验床上测试出来。尽管ARPANET也被认为是试验床，但它同时也是一个承载实际应用的运营网络，这一点和GENI有本质的差别。 第二，断层式发展派认为互联网本身就是上世纪6、70年代技术上的一次断代式发展的结果。而Constantine Dovrolis则认为TCP/IP技术完全不是无中生有，而是从同步复用、异步复用、包交换一步步演进发展出来的。而且TCP/IP体系结构也是在逐步发展演进中才击败了众多对手（例如SNA,DECNET）逐步成为主流。这和石头里蹦出个孙猴子完全不是一个概念。 第三，断层式发展派认为互联网体系结构的核心，TCP/IP技术已经僵化不堪，完全不能容纳任何形式的革新。Constantine Dovrolis则认为这种流行的观点完全颠倒是非，纯属扯淡。底层链路技术和上层应用之所以能够衍生出无限的多样性和灵活性，恰恰受益于一个简单、稳定的中间层的存在。在The Evolution of Layered Protocol Stacks Leads to an Hourglass-Shaped Architecture以及Ten Years in the Evolution of the Internet Ecosystem中，Constantine Dovrolis的学生们对这一点进行了更为详细的阐述。 第四，断层式发展派把互联网视为一个可以随意改动的物件，因此视体系结构这等大事如掌中之物。而Constantine Dovrolis则完全认同CLARK的观点，即互联网已经是一个与政治、经济以及亿万用户密不可分的复杂生态系统（详细的论述见于What would Darwin Think about Clean-Slate Architectures），而互联网的发展方向和方式，也绝不是一个简单地技术问题。 如果你觉得阅读文献过于不便，也可以通过幻灯片Four myths about GENI来快速了解Constantine Dovrolis的观点。 作为渐进发展派的支持者，Constantine Dovrolis同时提出了富有建设性的建议。他认为当务之急不是建立所谓的测试床，而是通过建立系统性的监测体系去深入观察和分析现有互联网的行为特征，并在此基础上建立一个带有实验性质的运营网络，通过现实环境检验新技术的可行性。 如果是CLARK，说到这里也就该及时打住了。但Constantine Dovrolis还保持这年轻人的冲劲，宜将剩勇追穷寇，在文章的结尾对断代发展派所津津乐道的所谓网络科学给予了致命的一击。因为断代发展派时常把跳跃式发展和富有哲理的科学混为一谈，并抨击渐进式发展不过是头疼医头脚疼医脚的庸医。对此，Constantine Dovrolis对科学的定义可谓再次集中要害，颇有方舟子之风： A domain of knowledge does not become science because it is based on clean optimization frameworks or because it proves deep results about toy models. Good science requires relevance to the real world, measurements and experimental validation, testable hypotheses, and models with predictive power. Constantine Dovrolis是一个严谨的人，他在阐述自己的论点之后，更进一步提出了一个很多人想问却不敢问的问题：那么多学术领域的泰斗，为什么会像中了魔障一样，不顾客观规律，狂热地追捧空中楼阁一般的所谓新型体系架构？ 作为愤青，我的反应是这帮家伙是为了拿到项目经费才做出屁股决定脑袋的行为。但Constantine Dovrolis认为不尽然，除了钱的因素以外，草创新世界的乐趣和成就感或许更具魔力，这魔力之大，足够让一群天才集体做出不理智的行为。能把问题看得如此透彻，正是Constantine Dovrolis的过人之处。 在有关体系结构的激烈争论之外，还有一些比较中立的派别，把关注的焦点放在能够对互联网形态产生深刻影响的技术上，Content, Connectivity, and Cloud---Ingredients for the Network of the Future_COMMAG2011就属于这一类。在这篇文章中，作者认为内容分发、泛在接入以及云计算、虚拟网络是互联网发展过程中具有里程碑意义的三项技术，而这三项技术的现状仍然差强人意。 首先，互联网中内容的分发仍然依赖于内容及其存储位置之间的绑定关系，没有建立起真正面向内容的命名、查询和路由体系。其次，虚拟网络技术仍然不够灵活，对人工干预的依赖性太强。按照作者的理解，真正的虚拟网络应该能够容纳数据、应用、服务，不受运营商管理域以及底层网络技术体制的束缚，能够为用户提供随时随地和个性化的接入服务。而云计算资源应该具有分布特征，便于用户就近接入和使用，而不是像现在这样集中放置在服务提供商的机房里。 上面这张图是文章作者对开放式连接服务的构想。按照这一设想，网络的各个层面，包括虚拟网络，需要为用户和其他层次提供开发和可扩展的全新接口，利用这些接口，将能够更加充分地利用多接入、多路径等多样化的服务以及底层网络的传输服务。这里面渗透了跨层的思想，但核心是对网络资源进行更加充分和灵活的运用。 这篇文章的作者并没有讨论体系结构方面的问题，也没有表达自己的倾向性，其中隐含的意思，是作者认为现有的网络体系结构并不会对新技术的采用形成障碍，虚拟化和云技术只是为新技术提供了一个更大的舞台，而不是以颠覆者的面目出现。 在COMMUNICATIONS MAGAZINE 2011年的三月号上，专门对以内容为中心的网络技术进行了讨论。我认为以内容为中心的网络技术将是驱动互联网发展的火车头，为云计算、虚拟网络等等支撑性技术提供动力，而火车运行的路基，仍然会是TCP/IP技术。
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