Aalborg 大學(xué)，麻省理工學(xué)院以及 Caltech 公司的研究者們，共同開發(fā)了一種在數(shù)學(xué)運(yùn)算基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)更加具有適應(yīng)性，更加智能，最終讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣忍嵘哌_(dá) 10 倍!這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步極大的增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕瑫r(shí)也為連接到 5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星傳輸以及物聯(lián)網(wǎng)提供了途徑。

TCP/IP 協(xié)議存在的問(wèn)題

互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳遞都是封裝在“包裹”里的，或者說(shuō)成是以小組為單位的數(shù)字信息。將信息傳遞到終點(diǎn)的程序，以及這些“包裹”的格式，我們通常用一種叫做 TCP/IP 的一套協(xié)議來(lái)描述。這一技術(shù)是上世紀(jì) 70 年代的產(chǎn)物。在那個(gè)時(shí)候，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組的誕生，標(biāo)志著技術(shù)的一大飛躍，徹底的對(duì)數(shù)字信息傳輸方式進(jìn)行了革命。現(xiàn)如今，四十年過(guò)去了，它仍然是搭建起互聯(lián)網(wǎng)的“骨架”。不過(guò)，雖然是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但是它并非是高效，安全，靈活的。

舉例來(lái)說(shuō)，為了讓 TCP 數(shù)據(jù)傳輸成功，接收數(shù)據(jù)的人需要按照當(dāng)時(shí)發(fā)出時(shí)的順序，準(zhǔn)確的來(lái)接收這些“數(shù)字包裹”。如果其中有一個(gè)數(shù)據(jù)包，因?yàn)槟撤N原因給丟失了，那么這種互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議就會(huì)將其看作是網(wǎng)絡(luò)擁堵的一個(gè)信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸速度立刻下降一半，之后它速度回升起來(lái)的也非常緩慢。該處理機(jī)制在某些狀況下也許很理想，但是在另外一些狀況下就會(huì)很糟糕。其根本的原因就在于：這套互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議本身并沒(méi)有足夠的智能，來(lái)分別接下來(lái)做什么事才是最正確的選擇。同時(shí)，盡管從理論上來(lái)說(shuō)，數(shù)字包可以從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)以無(wú)限條路徑進(jìn)行傳說(shuō)，但事實(shí)上，在一個(gè) TCP 連接中，數(shù)據(jù)傳輸一般都走的是相同的路徑，這就給了數(shù)字黑客以機(jī)會(huì)，方便他們侵入到你的通信交流中。

解決方案：網(wǎng)絡(luò)編碼

上述問(wèn)題的解決方案不是沒(méi)有。由 Aalborg 大學(xué)(丹麥)，麻省理工學(xué)院以及 Caltech 公司組建的研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了一套全新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，大幅度的提升了網(wǎng)速。這項(xiàng)技術(shù)的名字是“網(wǎng)絡(luò)編碼”。在他們展示的視頻中，下載一份長(zhǎng)達(dá) 4 分鐘時(shí)間的手機(jī)視頻，比現(xiàn)如今***進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下載還要快 5 倍!如果是在線緩沖觀看的話，根本沒(méi)有任何停滯!這個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的牽頭人弗蘭克·菲茲克(Frank Fitzek)教授接受采訪時(shí)表示：“在我們之前所作的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用我們的技術(shù)所獲得的網(wǎng)速，要比一般網(wǎng)速快 10 倍。”它能夠讓網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都變得比現(xiàn)在更加智能。在 TCP/IP 協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只是一些簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，只負(fù)責(zé)存儲(chǔ)“數(shù)字包裹”，并且按照之前預(yù)設(shè)的路徑轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)，而相比之下，在“網(wǎng)絡(luò)編碼”中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以對(duì)“數(shù)字包裹”進(jìn)行再加工，比如重新編制路徑，或者重新編碼。將智能賦予到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，是該技術(shù)稱得上“破壞性創(chuàng)新”的理由。因?yàn)檫@將賦予信息處理技術(shù)以史無(wú)前例的靈活性。例如，它可以利用多路徑 TCP (現(xiàn)已經(jīng)應(yīng)用到了 iOS 7 系統(tǒng)中)，另外，應(yīng)用了再編碼機(jī)制，可以進(jìn)一步的提升安全性和數(shù)據(jù)傳輸速度，甚至能夠在網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

研發(fā)人員：摩頓·韋德(Morten Videb)和詹尼斯·海德(Janus Heide)

它的運(yùn)行機(jī)制

無(wú)論數(shù)字包中的內(nèi)容是來(lái)自 Youtube 的視頻內(nèi)容，一段文本內(nèi)容，或者是一首歌曲，它們都被一連串的0和1編碼。在 TCP/IP 協(xié)議中，互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)內(nèi)容，并且轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點(diǎn)來(lái)處理信息。但是在 Fitzek 團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新的協(xié)議中，“數(shù)字包裹”中的內(nèi)容被看作是一個(gè)真實(shí)的數(shù)字，“數(shù)字包裹”以“批”為單位進(jìn)行處理。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都構(gòu)建了一套線性方程，利用的是從“數(shù)字包裹”中提取出來(lái)的數(shù)字，以及隨機(jī)生成的一組系數(shù)。每一個(gè)線性方程都能生成一個(gè)已編碼的包裹，其系數(shù)存儲(chǔ)在編碼包裹的頭部，未知的變量是每一個(gè)包裹的實(shí)際信息，當(dāng)作一個(gè)數(shù)字。換句話說(shuō)，每一個(gè)已編碼的包裹中，都一次性的在幾個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)”的包裹上含有部分的信息，但同時(shí)還乘以不同的系數(shù)。如果你還沒(méi)有忘記高中數(shù)學(xué)的話，你知道需要 N 個(gè)線性方程來(lái)解決 N 個(gè)未知變量。因?yàn)槊恳粋€(gè)以編碼的數(shù)字包裹都包含一個(gè)單獨(dú)的方程，這意味著接收信息者如果想要解碼這段信息，就需要 N 個(gè)這樣的數(shù)字包裹(當(dāng)然乘以不同的系數(shù)才可以)。

為什么要把這一切搞的如此之復(fù)雜呢? 答案是這樣做的話，使得接收信息者可以不用像在 TCP/IP 協(xié)議中那樣來(lái)按照順序接收數(shù)字包裹。實(shí)際上，徹底與數(shù)字包裹接收的順序撇開了關(guān)系。最關(guān)鍵的是接收信息者得到了 N 個(gè)已編碼的包裹，每個(gè)都配有不同的系數(shù)，所以它能夠解開所有的方程，還原最原始的數(shù)據(jù)。

這種打破固有順序所帶來(lái)的靈活性，意味著整個(gè)信息系統(tǒng)將更加高效。也意味著曾經(jīng)在 TCP/IP 中發(fā)生的嚴(yán)重的數(shù)據(jù)傳遞延遲甚至數(shù)據(jù)包丟失的情況一去不復(fù)返。因?yàn)轫樞虿辉僦匾瑪?shù)字包裹可以在網(wǎng)絡(luò)中以各種不同的路徑進(jìn)行傳遞，這樣會(huì)提升安全性。也就沒(méi)有人能夠切入到私人的通信網(wǎng)絡(luò)中。

它會(huì)帶我們走向怎樣的未來(lái)

這項(xiàng)技術(shù)將應(yīng)用在 5G 通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)，以及被軟件定義的網(wǎng)絡(luò)中。更重要的是，它讓直接發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的大規(guī)模分布式存儲(chǔ)解決方案，有了實(shí)現(xiàn)的可能。菲茲克相信這項(xiàng)技術(shù)可以在未來(lái)整合到各種互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中。唯一讓它的開發(fā)陷入僵局的可能性，來(lái)自于專利問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，私人公司在編碼領(lǐng)域的專利盯的都非常緊，但我們不會(huì)這樣做，希望盡可能的讓這項(xiàng)技術(shù)走進(jìn)千家萬(wàn)戶。