TCP/IP 的大限將至：是時候留意最新協議 – NDN

運作了近 40 年的互聯網協議 TCP/IP 面對當今的互聯網需求，已經變成難以增長的絆腳石，當年設計時根本無法想像到今時今日的網絡世界。為令互聯網可以持續發展，研究人員想要用新的互聯網協議取代它，新協議暫被名為 Named Data Networking。

NDN 命名數據網路？

當年互聯網的架構專家開始互連通信網路時，從現在的標準來看，他們當時需要支援的應用類型很簡單：遠端登入、電子郵件、檔案傳輸，以及後來的 Web 連接，因此互聯網協議組 TCP/IP 非常適合完成這些任務。在 20 世紀 80 年代初公共互聯網誕生不久後，業界就開發了網域名稱系統(DNS)來將端點的 IP 位址轉換成變數名稱，例如 hkitblog.com。這樣做的目的是更便於人們和應用的理解，簡化來交換資料過程。但對 TCP/IP 和 DNS 的依賴導致了兩個單獨的命名空間出現；一個用於數字，一個用於名字，研究人員覺得這個系統已經變得越來越複雜和麻煩。這是因為現在的互聯網已經非常不同，它包括流動化需求、視頻內容、電子商務交易、社交媒體、智能手機應用和雲運算軟件等。

傳輸資料包到指定的目標 IP 位址時，是採用功能變數名稱位址。研究人員致力於構建新的互聯網架構來取代 TCP/IP。他們的目標是建立可支援單個命名空間且消除 IP 位址協定，使消費者和應用只能使用名稱來連接這些資料，從而顯著改進 IP 流量的處理。對於營運商來說，通過更好的安全性和更具智能的路由及資料包轉發，NDN 可以為互聯網增加靈活性。對於企業來說，這可能意味著，他們可以不必確定位址，而是簡單地指向某個話題，移動大量資料，這可以加速資訊流動。

從學院研究到生態系統

實驗室是遠離現實環境的世界，NDN 仍然處於實驗階段，NDN 可以淘汰互聯網的基礎 TCP/IP 嗎？更重要的是，IT 行業是否會認真對待 NDN？項目最初完全由美國 10 家機構的電腦科學家帶領，於一個更早期的專案—內容資料網路(Content-Data Networking) 所衍生而成，這是由 TCP/IP 主要貢獻者之一 Van Jacobson 所架構的網路。該項目已經獲得大約 1500 萬美元的 NSF 資助，現在全球各地其他研究機構以及整個行業對 NDN 的興趣都有所增加，該項目已經擴展為命名資料網路聯盟。該項目已經向美國以外的一些學術研究人員敞開了大門，還有 MITRE Corporation 等組織和一些 IT 供應商，包括阿爾卡特朗訊、Cisco、華為、松下、VeriSign 以及 Dell 等。

該項目的始創人認為，隨著互聯網流量的增長，一台伺服器和 IP 地址無法應對數千到數百萬資訊的請求。該行業正在試圖通過 anycast 和 CDN 來解決這一挑戰，anycast 即發送請求資料的資料包到很多機器中的一台，而 CDN 則在靠近網絡邊緣的多個位置複製資料。不過，CDN 仍然要求 DNS 伺服器查找和提供所需的資訊。根據 NDN 支持者表示，目前我們需要使用這些方法來解決 TCP/IP 的局限性，但隨著命名資料和內容的發展，這些做法會讓 TCP/IP 變得更加複雜。問題是是否有更好的協議架構考慮了互聯網中應用不斷變化的性質？NDN 聯盟正在努力回答這個問題，其目標是構建一個架構，可以消除對 DNS 的需要，並基於其名字來傳輸內容。對於互聯網，這是全新的 3 層網路，而且它將取代 TCP。

多路徑路由

在 NDN 的網路中，資料本身可以有多個位置。NDN 協議將通過結合 NDN 路由和被稱為轉發策略(forwarding strategy)的機制來決定使用哪個位置以滿足資料請求。NDN 轉發被設計為可以使用多路徑路由，即在 NDN 路由器中，路由表條目可以制定多個輸出介面。轉發策略決定使用哪個輸出介面。NDN 測試平台最常見的默認轉發策略會跟蹤每個介面的性能，並選擇最佳性能介面。

當為資料轉發 NDN 請求時，路由器會考慮其資料包緩衝是否已經包含所請求的資料，它最近是否轉發過此資料的請求，以及它應該使用什麼輸出介面來轉發這個請求。如果路由器的內容存已經包含該資料，則 NDN 路由器可以立即發送該資料；如果所請求的資料已經在傳輸過程中 NDN 路由器可以使用待定請求表(Pending Interest Table)來確定這一點，該路由器可以聚集並對相同資料的進一步請求，並減少上游流量。

NDN 路由器可以基於路由表來確定將所請求的資料轉發到哪裡，路由表這非常類似於 IP 路由表，不過它包含名稱首碼而不是 IP 位址首碼。該請求只需檢索所需的資料，而實際的來源並不重要，只要資料包是由原始製造者簽名，這便可以允許消費者確定他們得到其所請求的東西。該請求並不一定會發送到資料製造者，資料可以來自端點、緩存或製造者。網路會將所請求的資料從最近的位置帶回來，NDN 可以做 IP 所做的一切事情，並且可以比 IP 做更多事情，而不需要額外的調整，例如組播交付或網路內緩存。NDN 內置了這些功能，而 IP 則需要多次跳轉才可。

有關NDN的討論我們會密切更新，雖然只是試驗階段，但我們總需要新的協議來翻新這老舊的網絡機制。

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