這篇文章思考關(guān)于十年中新的、舊的和在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中被遺忘的東西。

任何技術(shù)的進(jìn)化之路通常都會遇到奇怪的和意想不到的曲折和轉(zhuǎn)折。在某種程度上，簡單性和簡約性可以被復(fù)雜性和裝飾性所取代，而在某些時候，戲劇性的切入能夠揭示該技術(shù)的核心概念，并去除多余的內(nèi)容。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展似乎也不例外，它包含了這些意想不到的轉(zhuǎn)折和曲折。思考過去十年中的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，它看起來是一個非常復(fù)雜的故事，關(guān)于什么是變化的，什么是保持不變的。

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關(guān)鍵點(diǎn)：

• 看起來，在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，技術(shù)變革的速度很快就失去了動力，過去十年互聯(lián)網(wǎng)的主導(dǎo)活動是鞏固而不是技術(shù)創(chuàng)新。
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• 我們?nèi)匀豢吹絀Pv6的喜憂參半的景象。一些服務(wù)提供商根本無法解決IPv4地址稀缺的困境，這些提供商將IPv6視為進(jìn)一步擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)的必要決定。其他提供商則將打算該問題推遲到未來的某個不確定的時間。
• 蘋果2007年發(fā)布的iPhone是一部革命性設(shè)備。它也許是這十年來消費(fèi)者市場的主要事件，它基本上將公共互聯(lián)網(wǎng)變成了移動設(shè)備上的應(yīng)用平臺。
• 我們現(xiàn)在看到內(nèi)容數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的迅速崛起，在這個模型中，內(nèi)容商店不再讓用戶進(jìn)入不同的內(nèi)容商店集，而是直接在用戶旁邊打開本地內(nèi)容商店。

今天的互聯(lián)網(wǎng)有很多與十年前的互聯(lián)網(wǎng)看起來很像的地方。

大部分的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施抵制各種為促進(jìn)變化而做的努力。我們現(xiàn)在仍處于將互聯(lián)網(wǎng)過渡到IPv6的過程中，我們?nèi)栽谂μ岣呋ヂ?lián)網(wǎng)對各種攻擊媒介的抵御能力，我們?nèi)栽谂υ诰W(wǎng)絡(luò)中提供明確的服務(wù)質(zhì)量，十年前就是如此。

看起來，在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，技術(shù)變革的速度很快已經(jīng)失去了動力，過去十年互聯(lián)網(wǎng)上的主導(dǎo)活動是鞏固而不是技術(shù)創(chuàng)新。

也許變革的阻力的增加是因為網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增加了，所以它的慣性質(zhì)量也增加了。我們曾經(jīng)引用梅特卡夫定律，背誦網(wǎng)絡(luò)價值與用戶數(shù)量的平方成比例的增長這一口頭禪。網(wǎng)絡(luò)固有的變化阻力或慣性質(zhì)量也直接與用戶數(shù)量的平方有關(guān)。

一般來說，所有大型松散耦合的分布式系統(tǒng)都強(qiáng)烈抵制協(xié)調(diào)一致的變化。這些系統(tǒng)充其量只能應(yīng)付各種形式的市場壓力，但由于互聯(lián)網(wǎng)的整體系統(tǒng)非常龐大而且多樣化，這些市場壓力會在網(wǎng)絡(luò)的不同部分以不同方式表現(xiàn)出來。個人參與者在沒有集中協(xié)調(diào)的指示或約束條件下運(yùn)作。如果發(fā)生變化，那是因為有足夠多的個人參與者在變革時看到了機(jī)會，或者認(rèn)為不進(jìn)行變革會帶來不可預(yù)知的風(fēng)險。互聯(lián)網(wǎng)中的一些變化是非常具有挑戰(zhàn)性的，而另一些看起來則是自然的、不可避免的、循序漸進(jìn)的結(jié)果。

在過去的十年中，我們看到了互聯(lián)網(wǎng)上另一場深刻的革命，它以前所未有的速度融合了無線基礎(chǔ)設(shè)施和豐富的服務(wù)。我們已經(jīng)看到內(nèi)容以及內(nèi)容提供方面的革命，這不僅改變了互聯(lián)網(wǎng)，而且作為附帶損害，互聯(lián)網(wǎng)似乎正在摧毀傳統(tǒng)報紙和廣播電視行業(yè)。

社交媒體幾乎完全取代了電話和寫信。我們已經(jīng)看到了以“云”為幌子對舊的中央主機(jī)服務(wù)進(jìn)行新的轉(zhuǎn)變的興起，以及互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的重新利用，以支持通用云托管內(nèi)容的觀點(diǎn)，這些內(nèi)容在很多方面模仿過去的顯示終端的功能。所有這些都是互聯(lián)網(wǎng)的根本變化，所有這些都發(fā)生在過去的十年里!

這涵蓋的范圍很廣，下面將從底層傳輸媒介開始，然后著眼于IP、傳輸層、應(yīng)用和服務(wù)，并關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以突出這十年的發(fā)展。

IP層以下

網(wǎng)絡(luò)媒介有什么變化?光學(xué)系統(tǒng)在過去的十年中經(jīng)歷了持續(xù)的變化

。十多年前，生產(chǎn)光學(xué)系統(tǒng)使用簡單的開關(guān)鍵控將信號編碼到光通道中。這一代光學(xué)系統(tǒng)的速度增加依賴于硅控制系統(tǒng)和激光驅(qū)動芯片的改進(jìn)。

20世紀(jì)90年代后期引入的波分復(fù)用技術(shù)，使運(yùn)營商能夠大幅度提高光纜基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力。近十年來，光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成偏振和相位調(diào)制的領(lǐng)域，從而有效地提高了每波特的比特數(shù)。

目前通常可以支持100 Gbps的光通道，我們正在研究進(jìn)一步改進(jìn)信號檢測，以提升至200 Gbps以上的速度。預(yù)計在不久的將來會有400 Gbps的系統(tǒng)，使用各種更快的基本波特率和更高級別的相位幅度調(diào)制的組合，并且敢于相信1 Tbps的光服務(wù)在不久的將來能夠?qū)崿F(xiàn)。

無線系統(tǒng)也有類似的發(fā)展。與光學(xué)系統(tǒng)的變化類似，信號處理的基本改進(jìn)使用相位調(diào)制來提高無線承載的數(shù)據(jù)速率。 MIMO技術(shù)的使用，加上使用更高的載波頻率，使得移動數(shù)據(jù)服務(wù)能夠在當(dāng)今的4G網(wǎng)絡(luò)中支持高達(dá)100 Mbps的傳輸服務(wù)。隨著5G技術(shù)的部署，在不久的將來移動系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1Gbps的速度。

在光速不斷提高的同時，盡管原始的數(shù)據(jù)包格式原理隨著亮黃色同軸電纜的消亡而消失，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包幀仍然存在于傳輸系統(tǒng)中!奇怪的是，以太網(wǎng)定義的64和1500個八位字節(jié)的最小和最大包仍然存在。

在過去十年中，隨著傳輸速率從2.5 Gbps增加到400Gbps，這必然會導(dǎo)致每秒包數(shù)的上限增加100倍以上。因此，對基于硅的交換機(jī)提出了更高的數(shù)據(jù)包處理速率的要求。

但是，一個非常重要的因子沒有改變，即處理器的時鐘速度和內(nèi)存的循環(huán)時間，它們根本沒有變化。到目前為止，人們對高速數(shù)字交換應(yīng)用中并行性的依賴程度越來越高，而現(xiàn)在使用多核處理器和高度并行存儲器系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)在單線程處理模型中不可能實(shí)現(xiàn)的性能。

目前看來，在2018年，我們已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)1Tbps的光學(xué)系統(tǒng)和20Gbps的無線系統(tǒng)的目標(biāo)。至于這些傳輸模式能夠在多大程度上支持更高的信道速度，這是一個懸而未決的問題。

IP層

在過去十年里，網(wǎng)絡(luò)似乎在頑固地抵制各種形式的壓力。最值得注意的是，我們?nèi)栽谶\(yùn)行本質(zhì)上是IPv4的互聯(lián)網(wǎng)。

在過去的十年中，我們已經(jīng)耗盡了剩余的IPv4地址池，并且在世界上大部分地區(qū)，IPv4 Internet正在以某種形式的空白狀態(tài)運(yùn)行。我們從來沒有想過，互聯(lián)網(wǎng)會面臨一個最基本的支柱問題，唯一尋址連接設(shè)備的基本功能的枯竭。但出乎意料的是，這樣的事情正在發(fā)生。

今天我們估計有大約34億人是互聯(lián)網(wǎng)的常客，并且有大約200億個設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上。我們已經(jīng)使用了大約30億個唯一的IPv4地址。沒有人想到我們能夠?qū)崿F(xiàn)這個驚人的壯舉，然而，它幾乎沒有大張旗鼓地發(fā)生過。

早在20世紀(jì)90年代，我們就認(rèn)為解決地址枯竭的問題將推動互聯(lián)網(wǎng)使用IPv6。這是繼IP協(xié)議后，IP地址位寬增加了4倍。通過將IP地址池增加，我們再也不會遇到網(wǎng)絡(luò)地址耗盡的情況。但這不會是一個輕松的過渡。

在這個協(xié)議轉(zhuǎn)換中沒有向后兼容性，因此所有內(nèi)容都必須改變。每臺設(shè)備、每臺路由器甚至每個應(yīng)用都需要更改以支持IPv6。我們并沒有在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行全面的協(xié)議改變，也沒有改變基礎(chǔ)設(shè)施的每一部分來支持IPv6，而是改變了互聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)。奇怪的是，這看起來是一個更便宜的選擇!

通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署大量網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器(NAT)，我們將網(wǎng)絡(luò)從點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻舳?服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。在今天的客戶端/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)上，客戶端可以與服務(wù)器通信，服務(wù)器也可以與這些連接的客戶端進(jìn)行通信，但僅此而已。客戶端不能直接與其他客戶端對話，服務(wù)器需要等待客戶端發(fā)起對話才能與客戶端進(jìn)行對話。

客戶端在與服務(wù)器交談時“借用”一個端點(diǎn)地址，并在其他客戶端空閑時并釋放該地址以供其使用。畢竟，端點(diǎn)地址只對客戶端有用，這樣才能與服務(wù)器通信。其結(jié)果是，我們已經(jīng)設(shè)法將大約200億個設(shè)備塞進(jìn)一個僅部署了30億個公共地址槽的互聯(lián)網(wǎng)中。我們通過采用所謂的分時IP地址實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。

一切都很好，但I(xiàn)Pv6呢?我們還需要它嗎?如果是這樣，那么我們是否要完成這種漫長的過渡?

十年后，這些問題的答案仍不清楚。從積極的方面來看，目前的IPv6比10年前多得多。服務(wù)提供商現(xiàn)在部署的IPv6比2008年多得多。

在2018年，互聯(lián)網(wǎng)用戶中有五分之一(目前估計約占全球人口的一半)似乎能夠通過IPv6使用互聯(lián)網(wǎng)，并且絕大部分在過去10年就是這樣做的。

然而，從消極的方面來看，必須提出這樣的問題：互聯(lián)網(wǎng)其他五分之四用戶的IPv6發(fā)生了什么變化?有消息稱，有些互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商表示他們更愿意將其有限的運(yùn)營預(yù)算用于其他方面，以改善客戶體驗，例如增加網(wǎng)絡(luò)容量、消除數(shù)據(jù)上限、獲取更多的網(wǎng)上內(nèi)容。這些互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商仍然將IPv6的部署視為可推遲的措施。

看來，今天我們看到的仍然是IPv6的好壞參半的情況。一些服務(wù)提供商根本無法解決IPv4地址稀缺的困境，這些提供商將IPv6視為進(jìn)一步擴(kuò)展其網(wǎng)絡(luò)的必要決定，其他提供商則將打算該問題推遲到未來的某個不確定的時間。

路由

我們需要提及路由系統(tǒng)，盡管10年前就有可怕的預(yù)言說邊境網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)即將消亡，但BGP仍堅定地繼續(xù)為整個互聯(lián)網(wǎng)提供路由。是的，BGP與以往一樣不安全，但2008年使用的路由技術(shù)與我們今天在互聯(lián)網(wǎng)上使用的是一樣的。

IPv4路由表的規(guī)模在過去十年中增長了兩倍，從2008年的25萬條增加到今天的超過75萬條。 IPv6路由更加引人注目，從1100條增加到52000條。然而，BGP只是在悄無聲息地繼續(xù)高效地工作。誰會想到，一個原本設(shè)計用于應(yīng)對幾百個網(wǎng)絡(luò)中的幾千條路由的協(xié)議，仍然可以在跨越一百萬個路由條目和十萬個網(wǎng)絡(luò)的路由空間中有效運(yùn)行!

同樣，我們沒有對內(nèi)部路由協(xié)議的操作進(jìn)行任何重大改變。較大的網(wǎng)絡(luò)仍然使用OSPF或ISIS，具體取決于它們的情況，而較小的網(wǎng)絡(luò)可能會選擇一些距離矢量協(xié)議，如RIPv2甚至EIGRP。 IETF在較新的路由協(xié)議LISP和BABEL方面的工作似乎缺乏與互聯(lián)網(wǎng)的真正聯(lián)系，盡管它們在路由管理方面都有一些有趣的特性，但都沒有足夠的感知利益來克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和操作的巨大慣性。

網(wǎng)絡(luò)操作

談到網(wǎng)絡(luò)操作，我們看到了一些變化，但它似乎是一個相當(dāng)保守的領(lǐng)域，采用新的網(wǎng)絡(luò)管理工具和實(shí)踐需要時間。

25年前，互聯(lián)網(wǎng)使用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)，盡管存在安全缺陷、效率低下，并且十分復(fù)雜，但它仍然得到廣泛的使用。但是SNMP只是一種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控協(xié)議，而不是網(wǎng)絡(luò)配置協(xié)議，任何試圖使用SNMP寫操作的人都可以證明這一點(diǎn)。

最近Netconf和YANG正努力試圖將這個配置管理領(lǐng)域變得比預(yù)計在交換機(jī)上驅(qū)動CLI接口的腳本更有用。同時，我們看到Ansible、Chef、NAPALM和SALT等編排工具進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)操作空間，從而可以在數(shù)千個單獨(dú)組件上編排管理任務(wù)。這些網(wǎng)絡(luò)操作管理工具是改進(jìn)自動化網(wǎng)絡(luò)管理狀態(tài)的一部分，但它仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個理想的終端。

與此同時，我們似乎已經(jīng)推進(jìn)了自動化控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車，全自動化網(wǎng)絡(luò)管理的任務(wù)似乎已經(jīng)將要達(dá)到預(yù)期的終點(diǎn)。為網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施和可用資源提供自適應(yīng)自主控制系統(tǒng)，并允許控制系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，修改網(wǎng)絡(luò)組件的運(yùn)行參數(shù)，以不斷滿足網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平目標(biāo)，這肯定是可行的嗎?什么時候才能實(shí)現(xiàn)自動化網(wǎng)絡(luò)?也許下一個十年我們能夠?qū)崿F(xiàn)那個目標(biāo)。

移動互聯(lián)網(wǎng)

在我們升級網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型中的一層并查看端到端傳輸層的發(fā)展之前，我們可能需要談?wù)撨B接到Internet的設(shè)備的演進(jìn)。

多年來，互聯(lián)網(wǎng)是臺式電腦的領(lǐng)域，筆記本電腦用于滿足那些渴望更便攜設(shè)備的人們的需求。那時手機(jī)還只是一部電話，他們進(jìn)入數(shù)據(jù)世界的初期嘗試并不令人印象深刻。

蘋果于2007年發(fā)布的iPhone是一部革命性的設(shè)備。它擁有鮮艷的彩色觸摸屏，只有四個按鍵，一個功能齊全的操作系統(tǒng)，具有WiFi和蜂窩無線接口以及強(qiáng)大的處理器和內(nèi)存，它進(jìn)入消費(fèi)市場也許是這十年來的主要事件。

蘋果的早期領(lǐng)先地位很快被Windows和諾基亞用他們自己的產(chǎn)品所取代。 Google的立場更像是一個積極的破壞者，授權(quán)一系列手機(jī)組裝商使用Android平臺及其相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的開放許可框架。 三星、LG、HTC、華為、索尼和谷歌都在使用Android系統(tǒng)。目前，幾乎80%的移動手機(jī)使用Android系統(tǒng)，約17%使用蘋果的iOS。

就人類互聯(lián)網(wǎng)而言，移動市場現(xiàn)在是收入方面的互聯(lián)網(wǎng)定義市場。目前，有線網(wǎng)絡(luò)的利潤或機(jī)會幾乎沒有，甚至移動數(shù)據(jù)環(huán)境的利潤率的不斷下降，對于一家占主導(dǎo)地位的接入提供商來說，也意味著一絲希望。

實(shí)質(zhì)上，公共互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在是移動設(shè)備上的應(yīng)用平臺。

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