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元世界对网络技术的应战,什么样的网络才干承载元世界的野心?_metamask

admin admin 发表于2021-11-29 15:32:12 浏览317 评论0

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来历:NASP网络实验室 

最近“元国际”这个词十分炽热。信息范畴历来拿手制作概念和包装概念,并且这些概念往往都由商业imtoken钱包建议,“云核算”、“大数据”、“工业互联网”、“元国际”等概莫破例。新概念的诞生之初,一般都伴跟着业界的振奋、质疑或炒作。但最后能沉积下来并真实落地的概念,必定是具有技能内在、并能带来工业晋级的概念。作为网络范畴的从业者,我尝试着了解究竟什么是元国际、以及元国际对网络技能的开展是否带来了什么新的应战和机会。


01 从网络接入终端的视点了解元国际的概念和技能内在


在最近议论纷纷的“元国际”界说中,我比较认同的是阿里巴巴达摩院XR实验室谭平博士在2021年10月云栖大会上给出的界说,观念鲜明且短小精悍,即:“元国际是构建在VR/AR眼镜基础上的整个互联网”。这一观念,与咱们网络研究者对互联网技能的了解彻底一致。

互联网现已从20世纪六七十年代的核算机组网东西,开展到了网络空间的新年代,成为了实际国际的网络映射,也成为了人类社会的重要基础设施。在网络空间年代,互联网基础设施的构成,首要包含三个部分,即:“终端节点接入”、“自治网络组网”以及“异构网络互联”。从技能演进的视点看:“终端节点接入”技能间隔用户最近,因而迭代晋级最快;“异构网络互联”技能间隔用户最远,因而迭代晋级最慢;而“自治网络组网”技能介于二者之间。

“终端节点接入”,即何种终端、以何种办法接入互联网。回忆互联网的开展前史,每逢新一代接入终端具有了上一代接入终端节点不具有的优势特性的时分,互联网运用范畴就会掀起一场新的革新。前期接入互联网的干流终端是PC,也便是咱们俗称的“经典互联网”的年代。后来智能手机成为了重要的接入终端,具有PC所没有的“移动性”,就进入所谓的“移动互联网”年代,今日咱们现已习以为常。但无论是PC仍是手机,其屏幕仍然是二维显现和交互,而VR/AR眼镜则具有三维显现和交互功用。因而咱们有理由信赖,一旦VR/AR眼镜处理了在穿戴快捷性和视觉交互方面的困难,互联网运用将会进入一个新年代。好像最初从经典互联网年代进入移动互联网年代,互联网巨子imtoken钱包阅历了从头洗牌相同;从移动互联网年代进入元国际年代,互联网巨子imtoken钱包会进行相似的洗牌,我想这便是Facebook、微软等imtoken钱包如此注重元国际的根本原因。归根到底,每逢互联网接入终端发生了严重革新,必定会引起互联网运用形状的严重改变。

事实上,站在网络空间基础设施的层面了解互联网的接入终端,PC、智能手机和VR/AR眼镜都能够归为一大类接入终端,即“通讯型”终端。这些终端,实质上处理的是人的通讯需求。当人需求与外界发生联络时,比方打电话、打游戏、谈天、购物等,这类设备才具有运用功用;一旦人不需求与外界发生联络时,这些设备就没啥用了。除了“通讯型”终端,在网络空间还有两大类接入终端,我将它们别离命名为“核算型”终端 和“功用型”终端。“核算型”终端,指的是一向在履行核算使命的终端,首要是各类服务器、或许参加网络核算的节点,它们与人的通讯需求无关,首要作业是完结各类分布式核算使命。但“通讯型”和“核算型”终端相同,假如不需求履行核算或通讯操作时,就没有其他的用处了。而“功用型”终端则不相同,它们自身就具有特别功用,而一旦参加互联网,需求在原有功用的基础上,再叠加新的联网功用,最典型的便是智能轿车、工控终端、物联网终端等。智能轿车自身的功用是一个高速移动的高质量运载体,工控终端自身的功用是生成制作;当这两种终端大规模接入互联网之后,也会发生许多新的互联网运用,也便是咱们常说的“车联网”和“工业互联网”。

综上所述,站在网络接入终端的视点了解“元国际”,它是“通讯型”终端开展的下一个里程碑,是从PC和手机的二维显现和交互开展到VR/AR的三维显现和交互之后,发生的互联网运用新形状。咱们不能小看这种终端形状变迁对互联网工业开展的重要意义,因为从经典互联网到移动互联网的变迁,就现已证明过一次了。

站在工业的视点,互联网范畴的新概念往往都是其底层支撑技能老练之后对运用的晋级,因为运用才是互联网的干流。因而,没有必要纠结于元国际自身有没有什么新的中心技能,因为最初移动互联网鼓起的时分,其实也没什么新技能,但这不影响移动互联网对整个互联网运用生态带来的巨大革新(或许能够把3G/4G作为移动互联网鼓起的支撑技能,但移动通讯技能自身一向在开展,并且与终端形状没有必定联络)。

站在网络空间的视点看,也没有必要过火夸大元国际。VR/AR眼镜将会成为互联网重要的“通讯型”终端,但首要仍是处理人类的消费需求,这不是未来仅有的通讯终端,乃至都纷歧定是最重要的终端。未来像智能轿车、工控终端这样满意人类出产需求的“功用型”终端,其重要性也不遑多让。


02 元国际对网络技能的新需求


如上所述,网络技能自身处理的是“组网”问题,表现在“自治网络组网”和“异构网络互联”这两个层次,重视的是网络基础设施的 “扩展性”、“高带宽”、“低时延”、“安全性”、“管理性”等问题。因为互联网基础设施的大规模和天然同享性,咱们不行能为每品种型的接入终端都独自建一张网。因而,面对“网络接入终端”改变带来的网络运用的快速迭代晋级,网络技能的应对办法都是“以不变应万变”、或许“以网络的演进晋级应对终端和运用的革新换代”。IP/IPv6协议现已成为互联网基础设施的根本组网协议,简直不行撼动;但根据IP/IPv6协议,网络技能还有很大的立异空间,以应对各种新式终端和运用的新需求。

事实上,“通讯型”、“核算型”和“功用型”终端,对网络功用、安全等方面的需求的区别是很大的。“通讯型”终端首要处理的是人的通讯需求。满意人类消费行为的互联网运用,往往端到端带宽需求在几十兆到几百兆的姿态,而端到端时延需求在几十毫秒到几百毫秒之间。假如交互时延低于10毫秒,人的感官一般是无感的;而交互时延大于300毫秒,人的感官又难以承受。当时的互联网技能,根本上便是满意端到端几十毫秒或许最多一二百毫秒的时延,这刚刚能够满意PC和手机上根据二维显现和交互的大部分互联网运用。但根据三维显现和交互的元国际运用,为了防止头晕,需求10毫秒以内的交互时延,这就为当时的互联网技能提出了巨大应战。此外,从安全上看,元国际的愿景寻求“真假结合”、乃至“真假互动”(比方依照阿里巴巴谭平博士的观念,元国际的虚拟国际还能够经过机器人来改造物理国际),对安全也提出了更高的应战。

与“通讯型”终端比较,“核算型”终端和“功用型”终端则对网络功用和安全性有着不相同的需求。支撑“核算型”终端的数据中心网络,端到端带宽需求往往在几G到几百G之间,端到端时延需求则在微秒等级,对安全性的要求相对较低;支撑“功用型”终端的车联网和工控网络,端到端带宽往往并不高,但时延要求确认性保证,并且要求信息安全与功用安全交融。

在IP协议的基础上,互联网技能经过各种立异,来满意不断涌现的新式终端和运用的需求。比方,为了满意数据中心网络超高带宽和超低时延的需求,传送层协议就从广域网运用的TCP晋级为RDMA/RoCE;为了满意工控网络对确认性时延的需求,现在IETF也建立了DETNET(确认性网络)作业组专门拟定有关RFC规范。关于元国际向网络技能提出的新需求,互联网也会经过相同的办法来应对。


03 元国际对网络技能的新应战


假如说元国际对网络技能带来了 “新应战”的话,必定是有某些需求给互联网技能带来了较大的费事乃至“应战”到了互联网技能的规划准则;不然的话,靠现有的互联网技能就能够支撑,谈不上“新应战”。我个人认为,元国际对网络技能的应战,与近年来相同遭到亲近重视的“功用型”终端带来的网络技能应战相似,首要表现在三个方面。

应战一:真假交融要求真实可信,首要对立是端到端信赖需求与互联网“敞开互联”、“分布式架构”的规划准则之间的对立。

元国际要完成“真假交融”乃至“真假互动”,必定要求网络是真实可信的。网络空间存在许多安全问题的本源之一,在于网络歹意行为难以溯源,因而作恶本钱低。今日处理网络空间安全问题的首要精力,都放在怎么进步被攻击者的维护才能上,而不是放在对攻击者的辨认、溯源和追责上。在元国际运用中,跟着虚拟国际和物理国际的交融与互动愈加严密,对安全的要求等级会更高。构建一个安全可信的元国际国际,仅仅经过系统规划和代码质量的改善来加强被攻击者的维护才能是不行的,亟需参阅物理国际的安全管理形式,即构建一个以用户身份辨认、溯源和追责为中心的网络空间真假交融可信管理系统,添加攻击者的作恶本钱(当然对用户身份隐私的维护是条件)。

要树立这样的网络空间真假交融可信管理系统,面对的最大应战是互联网的分布式架构。包含元国际在内的互联网运用,对安全可信的需求是端到端的。但互联网是一种“网间网”,并没有会集操控系统,而是各个自治网络之间依托默许的互相信赖、以彻底分布式的办法来完成互联互通。因而怎么完成可信管理系统所必需的地址、路由、身份等信息在自治网络之间的安全可信传递,是一个较大的难题。

拿路由安全来举例。2021年10月以来接连呈现的Facebook断网事情、韩国电信断网事情等,都表现了互联网域间路由协议BGP的单薄性。为了应对分布式域间路由在安全可信方面的局限性,当时国际互联网协会建议的MANRS(互联网路由安全彼此协议)方案,呼吁各运营商布置RPKI系统来完成路由安全。但RPKI处理路由安全的思路,是经过一品种会集式的架构来完成的,在必定程度上又违反了互联网“分布式架构”规划准则。

因而,怎么处理网络空间真假交融可信管理系统与互联网“敞开互联”、“分布式架构”规划准则之间的对立,是元国际对网络技能提出的一大应战。或许的处理途径之一是分布式信赖方面的理论和技能立异。

应战二:超低时延亟需转发立异,首要对立是超低时延需求与互联网“流量敞开”、“存储转发”的规划准则之间的对立。

如前所述,在元国际运用中,用户以VR/AR终端接入并运用互联网,要求网络交互时延不大于10毫秒,不然会发生头晕。这种超低时延需求是当时互联网所无法很满意的。

事实上,今日的互联网架构在规划准则上并不是 “时延友爱”的。首要,互联网对流量敞开,不作准入操控,因而突发流量十分简单形成网络拥塞。拥塞导致的流量“排队时延”,是今日互联网端到端时延的最首要来历。其次,IP协议选用分组交流而非电路交流。在分组交流形式下,路由器经过存储转发的办法转发流量。每台路由器收到每一个分组,都要经过“存储”、“查表”然后“转发”的操作流程。假如选用软件转发的办法, “转发时延”不行忽视。第三,TCP等拥塞操控协议,在丢包的情况下会进行重传,这种时延就更大了,咱们能够称其为“协议时延”。排队时延、转发时延、协议时延的存在,使得今日的互联网端到端交互时延一般在几十毫秒到几百毫秒之间,这关于“通讯型”终端的二维显现和交互运用,是没问题的,但无法满意元国际运用以及“功用型”终端的时延需求。

值得注意的是,就算经过对拥塞操控技能、分组转发技能和报文重传技能的改善,将以上三类时延都降为零,咱们也无法战胜“物理时延”,即光纤信号或无线信号在物理空间中传达所需求的时延。电磁波在空气中的传达速度约30万公里/秒,光在玻璃纤维中的传达速度约20万公里/秒。以光纤通讯为例,哪怕光纤是直线铺设的,10毫秒往复时延也最多传达1000公里。一旦端到端通讯间隔超越1000公里,往复时延必定超越10毫秒。

值得注意的是,在移动通讯5G/6G的愿景中,也把10毫秒以内的通讯时延作为一个重要的技能指标。但5G/6G处理的仅仅网络接入问题,并没有包含互联网端到端通讯的全途径。

因而,怎么处理10毫秒以内的交互时延需求与互联网“流量敞开”、“存储转发”规划准则之间的对立,是元国际对网络技能提出的另一应战。或许的处理途径包含:经过更优的流量工程办法缓解乃至防止拥塞,削减排队时延;经过优化分组转发流程,削减转发时延;经过传送协议立异,削减协议时延;经过边际核算等办法,操控物理时延。

应战三:确认保证损坏公平竞争,首要对立是确认性服务质量保证与互联网“计算复用”、“公平竞争”的规划准则之间的对立。

在元国际真假交融的运用环境中,用户需求找到与物理空间相同的网络空间体会。在物理空间中,咱们的大部分体会是“确认性”的,比方咱们往复同一条路途,这条路途的物理间隔是确认的;咱们打墙面一拳,疼痛感也是比较确认的。但在网络空间中,因为一切的端到端通讯流量同享相同的物理网络资源,网络时延、网络带宽等用户体会的功用指标遭到的扰动比较大,不确认性较强。在二维显现和交互终端,这种功用不确认性带来的负面体会较小,但在三维显现和交互终端、在真假交融的运用环境下,负面体会会扩大许多。换句话说,元国际运用必定要求更好的 “确认性服务质量保证”。

为更重要的运用供给更好的服务质量保证,对互联网来说并不是一个新问题。谷歌imtoken钱包提出、被IETF规范化为RFC 9000的QUIC协议,IETF建立的DETNET作业组等,都为高优先级的运用供给确认性功用保证。但问题在于,这种确认性保证,与互联网“计算复用”、“公平竞争”的规划准则在实质上是对立的。不论怎么,网络资源是有限的,咱们不行能为每个运用都供给确认性保证。假如只为高优先级运用供给确认性质量保证的话,由谁来确认优先级呢?假如让运用和终端自己来确认优先级,每个运用和终端都会把自己标记为最高优先级;假如让网络经过辨认运用来确认优先级的话,往后大部分互联网流量都是加密的,这种辨认自身就存在困难。愈加值得考虑的是,元国际运用满意的还首要是人类的通讯/消费需求,网络空间将来还相同承载满意出产需求的 “功用型”终端流量。人发生的流量和机器发生的流量之间,孰轻孰重?它们都对网络提出确认性需求的话,怎么分配优先级?

因而,怎么处理确认性服务质量保证与互联网“计算复用”、“公平竞争”的规划准则之间的对立,也是元国际对网络技能提出的应战。这一问题的处理,或许需求更多的社会管理层面的规矩拟定,但也需求在加密流量辨认、网络优先级调度、高效率资源分配办法等方面供给技能支撑。


总结


站在网络空间的视点看,元国际是“网络接入终端”在支撑三维显现和交互之后,互联网运用的严重晋级换代。假如类比移动互联网的开展前史,这种晋级换代有较大或许带来新一轮的工业洗牌。而为不断涌现的新式运用供给更好的网络支撑和网络服务,一向都是网络技能开展的重要动力。

一起,咱们能够越来越清楚地看到,元国际、车联网、工业互联网等正在鼓起的新式互联网运用,与传统的根据PC和手机终端的互联网运用比较,对网络的安全性、低时延、确认性、可靠性等方面的需求带来了实质的提高。只要网络基础设施满意了它们的需求,这些新式互联网运用才能从概念变为实际。假如无法做到的话,或许这一轮元国际的概念会与2014/2015年爆炒的VR/AR概念相同,稍纵即逝。这是咱们网络范畴从业者的应战,更是机会。

End

来历 | NASP网络实验室

作者 | 李丹

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