以內容為中心的未來通信網(wǎng)絡研究綜述*

胡 騫，武穆清，郭 嵩

（北京郵電大學網(wǎng)絡體系構建與融合北京市重點實驗室 北京 100876）

1 引言

當今互聯(lián)網(wǎng)的設計理念可以上溯至20世紀六七十年代?；ヂ?lián)網(wǎng)剛剛誕生時，計算機的硬件成本昂貴，互聯(lián)網(wǎng)最初的目標是通過網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，實現(xiàn)硬件資源的共享。因此，通信的主要目的是連接兩臺主機，在通信過程中必須明確通信雙方的主機位置。IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）通過在數(shù)據(jù)分組中封裝源IP地址和宿IP地址，實現(xiàn)了對主機位置的標識，很好地滿足了當時的需求。然而，隨著信息技術的迅速發(fā)展，計算機的硬件成本大幅度降低，人們對硬件資源共享的需求已經(jīng)淡化，更多地關注互聯(lián)網(wǎng)的內容服務。在這種前提下，人們并不關心提供內容信息的是哪臺計算機，而只關心獲取內容的速度以及內容的可靠性和安全性。然而目前互聯(lián)網(wǎng)中廣泛應用的TCP/IP仍然通過 “主機—主機”的方式進行通信，已經(jīng)不能適應用戶需求的變化。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，各互聯(lián)網(wǎng)站點的用戶訪問數(shù)量激增,導致了網(wǎng)站出口帶寬的瓶頸效應，也降低了遠距離用戶訪問的響應速度，而且IP地址既代表拓撲位置又是節(jié)點的標識，這種語義的過載也會帶來很多問題。例如，由于公司的搬遷，可能會造成服務器無法訪問，必須到相關機構申請新的IP地址，并到域名注冊的網(wǎng)站重新將域名與新的IP地址綁定。

目前廣泛應用的端到端（peer-to-peer，P2P）技術和內容分發(fā)網(wǎng)絡（content delivery network，CDN）技術，在一定程度上緩解了用戶對“內容/信息共享”的需求。端到端技術允許用戶檢索內容文件，并通過端到端覆蓋網(wǎng)絡獲取內容；內容分發(fā)網(wǎng)絡根據(jù)用戶需要獲取的內容，把用戶重定向到一個存儲著相應內容的比較近的服務器上。但是，由于目前的互聯(lián)網(wǎng)本身依賴于“主機—主機”的通信模式，解決方案往往是在網(wǎng)絡的上層建立覆蓋網(wǎng)絡，這種“以內容為中心的應用/服務需求”與“主機—主機的通信模式”之間的不匹配導致通信的低效率和高成本。而且內容分發(fā)網(wǎng)絡層的內容服務器選擇與IP層的路由優(yōu)化是一種非合作博弈，這種模式會大大降低內容的分發(fā)效率[1]。如果想從根本上解決這個問題，讓網(wǎng)絡的體系架構與需求相適應，就必須對網(wǎng)絡架構進行重新的思考和定義，建立一個全新的網(wǎng)絡架構。

針對上述問題，國際上主流的研究思路是建立以內容為中心的網(wǎng)絡。這是一種全新的網(wǎng)絡架構，將內容與主機在網(wǎng)絡層面區(qū)分開來，內容不再依托于特定的主機。與端到端網(wǎng)絡等在應用層實現(xiàn)內容分發(fā)的覆蓋網(wǎng)絡技術相比，CON的思路真正打破了“主機—主機”通信模式的束縛，是一種革命性的概念。

本文結合具體的實例，對CON中涉及的關鍵技術進行介紹和總結，然后對其研究熱點和發(fā)展方向進行預測。

以內容為中心的網(wǎng)絡與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡的最大區(qū)別在于，前者是基于內容的網(wǎng)絡，一般并不關心內容的來源；而后者利用<源IP地址，宿IP地址，源端口，宿端口>進行端到端通信，內容必須從特定的主機中獲取。

2 關鍵技術

在以內容為中心的網(wǎng)絡中，如何對內容進行標識和定位，是研究中最重要的兩個問題。前者是內容的命名問題，后者是基于內容命名的路由問題。下面對以內容為中心的網(wǎng)絡中的命名和路由兩項關鍵技術進行詳細闡述，然后對緩存、安全等其他關鍵技術進行簡要介紹。

2.1 命名

當前互聯(lián)網(wǎng)存在一個嚴重的問題就是IP地址語義過載，IP地址既代表了節(jié)點在網(wǎng)絡中的拓撲位置，又是節(jié)點的標識。IP地址的語義過載帶來移動性、擴展性以及安全性等諸多問題，因此將位置與標識分離已成為未來網(wǎng)絡重點研究的問題之一[2]。在以內容為中心的網(wǎng)絡架構中，網(wǎng)絡的核心從位置變成內容，通信的過程不再基于“主機—主機”，而是“請求內容—獲得內容”的過程，由于這一基本特性，決定了位置和標識分離是必須要實現(xiàn)的技術。在當前各國科研機構提出的以內容為中心的網(wǎng)絡架構中，命名技術都是針對內容命名的，這樣就可以解決語義過載的問題，除此以外也在其他方面有了很大的改進。

以內容為中心的網(wǎng)絡的命名技術可以分為分級命名和扁平化命名兩種，下面分別進行敘述。

2.1.1 分級命名

在各個國際組織提出的以內容為中心的網(wǎng)絡架構中 ，命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡（named data networking，NDN[3,4]）和TRAID[5]采用的就是分級命名機制。它們均采用一種類似于 URL（uniform resource locator）的命名方式，比如一個中國移動的用戶可以被命名為/cmcc/location/user。這種命名方式帶來了很多好處，首先內容網(wǎng)絡是以內容為中心的，對內容的命名是一個核心的問題，采用上述分級命名機制時，對網(wǎng)絡中的應用或者服務命名時就可以借用現(xiàn)有網(wǎng)絡中的URL格式直接對其命名，大大降低了規(guī)范命名的工作量；其次，采用分級方式的命名機制可以通過內容聚合技術來減輕路由工作負擔，這是非常必要的，因為網(wǎng)絡中內容的數(shù)量龐大[6]，會給基于內容的路由帶來巨大的負載，會大大降低路由的工作效率。而從上述中國移動的命名例子中不難看出，在這種命名格式中，分級是可以根據(jù)所在范圍來定義的，在這里，第一級是/cmcc，即中國移動，第二級表示的是該用戶所在地，最后一級是該用戶的標識。在路由過程中可以根據(jù)不同的需求進行不同的聚合。例如，若僅在中國移動網(wǎng)絡內通信，那么可以首先通過/cmcc/location進行路由，之后再尋找某一用戶，這樣核心路由器中路由表規(guī)模就會大大降低。但是，這種命名方式也有一些弊端。對未來網(wǎng)絡的需求之一是要很好地支持移動性，即當某一內容改變了位置，同樣可以獲取該內容而不需要網(wǎng)絡中復雜的交互，這也是位置與標識分離最終實現(xiàn)的目標之一，而從上述命名例子中可以發(fā)現(xiàn)，這種命名是跟提供者有一定聯(lián)系的，如果內容的提供者發(fā)生了變更，為了保證命名的永久性而不改變命名，這樣就會造成命名與實際無聯(lián)系，容易誤導用戶或者使用戶無法通過提供者這一線索找到該內容。

2.1.2 扁平化命名

與NDN不同的是，以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡（data-oriented network architecture，DONA[7]）、信息網(wǎng)絡（network of information，NetInf[8]）和發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例（publish/subscribe internet routing paradigm，PSIRP[9,10])等采用扁平化命名的機制，利用內容內部屬性來定義標識。在以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡中，提出了一種格式的標識來定義一個內容，其中P是一個公共密鑰的散列，L是一個全局唯一的標識；信息網(wǎng)絡中提出了一種IO-DO模式的命名機制，一個信息對象（information object，IO）表示一種事物的所有相關集合，而不是特定的某種事物，一個數(shù)據(jù)對象 (data object，DO)表示一個特定的信息對象，比如一個音樂可以定義為信息對象，不需要確定它的編碼方式、大小等細節(jié)特性，只需確定它的名字就可以確定這個信息對象，然后在信息網(wǎng)絡中通過這個標識查找這個信息對象，而數(shù)據(jù)對象是對這個音樂進行特定編碼（例如MP3）的對象，特定編碼對象的不同副本都可以歸類為相同的數(shù)據(jù)對象。在發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例項目里，根據(jù)其網(wǎng)絡體系架構特點，提出了4種標識，分別為應用層標識（application level identifier，AID）、匯聚標識（rendezvous identifier，RID）、范圍標識（scope identifier，SID）和轉發(fā)標識（forwarding identifiers，F(xiàn)ID），其中匯聚標識和范圍標識共同作用標識一個內容，其具體格式類似于CON的。

從上述介紹可以看出，扁平化命名機制在永久性命名和安全性方面存在優(yōu)勢。第一，由于命名的扁平化使得內容的命名是一個全局唯一的標識，滿足了未來網(wǎng)絡對命名的永久性要求，而且命名原則是根據(jù)內容數(shù)據(jù)特性以及所屬領域規(guī)定的，用戶可以通過某種解析機制來獲取相應內容，這樣不會出現(xiàn)因提供者變更而無法獲得內容的情況；第二，上述的3種命名機制都具有自我驗證的功能，大大提高了內容的可靠性，而且這種驗證方式不依賴于網(wǎng)絡，只需獲得可靠提供者的公共密鑰就可以對內容進行驗證，驗證過程伴隨轉發(fā)進行，在保證網(wǎng)絡效率的同時提高了可靠性。

但是這種命名機制隨著命名空間的膨脹也會帶來巨大的問題，扁平化的命名很難實現(xiàn)聚合，這樣就會使路由負擔越來越大，需要保存的條目越來越多，這樣勢必會提高對路由器存儲能力和處理能力的要求。除此以外，如前面提到的，這樣的命名不是用戶可用的，需要適當?shù)慕馕鰴C制來實現(xiàn)用戶請求內容、獲取內容的過程，那么就同樣需要一個高效的命名解析機制來完成上述功能。

2.2 路由

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中，路由基于IP技術來實現(xiàn)，通過路由協(xié)議計算節(jié)點之間的最優(yōu)路徑，建立IP轉發(fā)表。以內容為中心的網(wǎng)絡的核心是以內容為中心，那么應當具備基于名字對內容進行定位的能力，即基于名字的路由。端到端技術是在現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡上建立覆蓋網(wǎng)絡，實現(xiàn)內容的檢索和獲取，已經(jīng)隱含了向以內容為中心的網(wǎng)絡架構轉變的設計思路，其路由的研究也有可以借鑒的地方。這里，沿用端到端路由研究中常見的分類方法，根據(jù)是否存在維持以內容為中心的網(wǎng)絡節(jié)點路由表的拓撲結構，將其網(wǎng)絡路由劃分為結構化路由和非結構化路由。

2.2.1 非結構化的路由

非結構化的路由中，路由通告基于泛洪機制發(fā)送，傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡就是采用了這樣的方式，因此，非結構化的路由可以較好地與IP兼容。一個典型的例子就是命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡。命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡的路由在實現(xiàn)上可以完全與IP兼容，僅需要對IP網(wǎng)絡中的路由協(xié)議進行簡單的改動，就可以適用于以內容為中心的網(wǎng)絡。在NDN+IP的網(wǎng)絡中，基于名字的路由機制和基于IP的路由機制可以互不影響地運行。具體的實現(xiàn)方式描述如下。

圖1中A、B、F、E節(jié)點是命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡節(jié)點，同時支持命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡和IP；C、D節(jié)點是傳統(tǒng)的路由節(jié)點，僅支持IP。圖中的兩個數(shù)據(jù)源分別通過命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡廣播向A、B節(jié)點通告它們各自能夠提供的內容。A和B節(jié)點通過泛洪機制將內容發(fā)布，與開放式最短路徑優(yōu)先（open shortest path first，OSPF）協(xié)議中鏈路狀態(tài)通告的傳播完全相同，直到全網(wǎng)更新鏈路狀態(tài)為止。圖1中的E節(jié)點通過對收到的鏈路狀態(tài)進行本地計算，得到到達A、B節(jié)點的路由。

當與E節(jié)點相連的用戶發(fā)起內容請求時，E節(jié)點通過已建立的路由從數(shù)據(jù)源中獲取內容。網(wǎng)絡中的節(jié)點具備緩存功能，會緩存轉發(fā)過的內容信息，因此當其他用戶再發(fā)起相同的內容請求時，也可以從網(wǎng)絡中最近的節(jié)點獲取內容，這種機制減少了網(wǎng)絡中的重復流量。

網(wǎng)絡中的C、D節(jié)點為普通的IP路由器，當收到攜帶命名前綴的數(shù)據(jù)分組時，會忽略此前綴，僅基于IP地址進行轉發(fā)。這種機制是利用開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議中的TLV(type-length-value)字段來完成的，開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議規(guī)定，對于協(xié)議不理解的前綴，直接忽略不做處理[11]。在IS-IS(intermediate system to intermediate system,中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng))中，也存在類似的字段，同樣可以用來攜帶名字前綴[12]。參考文獻[3]給出了關于這種與IP兼容的路由實現(xiàn)方式更為詳盡的描述。

2.2.2 結構化的路由

結構化路由中，網(wǎng)絡存在一個維持CON節(jié)點路由表的拓撲結構，這個拓撲結構用來完成命名的解析和內容的定位。

以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡采用了樹狀的結構，如圖2所示。

DONA中引入了解析處理器（resolution handler，RH）的概念，完成對內容請求及響應的路由功能，用于內容的查找和注冊。解析處理器是分等級的，并以樹狀結構相互連接。內容提供者會根據(jù)需要發(fā)布內容，向其所屬的解析處理器注冊，并逐級上報到根節(jié)點；客戶端有內容的需求時，會發(fā)起查詢請求，并沿著解析處理器的樹狀結構逐級向上查找，直到存在相應的解析處理器響應其查詢請求。

在這種樹狀結構中，每一個解析處理器都要為其下屬的解析處理器維護所有已注冊內容的路由信息。因此當內容文件發(fā)生更改、復制、刪除時，路由的通告會沿著樹傳播，直到所有相關的解析處理器都完成更新，這加重了解析處理器的負擔，越靠近根節(jié)點的解析處理器負擔越重，因為根節(jié)點需要了解全局的路由信息。

DONA的這種架構并沒有完全脫離IP，而是在一定程度上依賴IP網(wǎng)絡，即通過基于名字的方式完成對內容的定位，再通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的IP建立連接完成傳輸。但是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡也可以獨立于IP，依靠內容定位過程中建立的路徑來完成數(shù)據(jù)的傳輸[7]。

此外，發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例采用了分級的分布式散列表（distributed Hash table，DHT）結構[13]，這種結構在一定程度上均衡了負載，但路由確定的路徑一般并不是最短路徑。

在以內容為中心的網(wǎng)絡研究中，采用結構化路由還是非結構化路由，直接取決于網(wǎng)絡的體系架構及其采用的命名方式。此外，也可以從名字解析和內容檢索的實現(xiàn)角度對路由體系進行分類[14]。在以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡、發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例等架構中，名字解析與內容的獲取分離。例如以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡中先利用分級的解析處理器完成名字解析，得到相關的位置信息，然后獲取內容；而對于命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡，并不存在名字解析的過程，因為命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡即使在轉發(fā)數(shù)據(jù)時也是基于名字的，相當于把名字解析和內容獲取的過程整合在了一起。無論從何種角度對路由進行歸類和劃分，基于名字的路由都是一個重要的問題。

從擴展性的角度來看，命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡的非結構化路由與其他網(wǎng)絡體系架構（DONA、PRIRP等）相比，具有更好的可擴展性，能夠更好地適應復雜的網(wǎng)絡；從部署的角度來看，以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡等可以利用現(xiàn)有的傳輸機制，相對容易實現(xiàn)部署。

目前以內容為中心的網(wǎng)絡研究普遍存在的問題是尚缺乏大規(guī)模的驗證，而路由的可擴展性等問題的研究，不能僅局限于理論和仿真分析，更需要在較大規(guī)模的網(wǎng)絡中進行驗證。隨著學術界對CON的重視，全球網(wǎng)絡創(chuàng)新環(huán)境（global environment for networking innovations，GENI[15]）、未來互聯(lián)網(wǎng)研究和實驗 （future internet research and experimentation，F(xiàn)IRE[16]）等項目中推出的基于虛擬化技術的實驗床的廣泛應用，使其在較大規(guī)模網(wǎng)絡中進行實驗驗證成為可能，這也會加快CON的研究與發(fā)展。

2.3 其他關鍵技術

2.3.1 安全

以內容為中心的網(wǎng)絡中的安全機制與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡的不同之處在于，前者并不關注數(shù)據(jù)通道的安全，因為在以內容為中心的網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)的傳輸并沒有固定的傳輸通道；直接保證內容的安全，一般通過對內容進行完整性校驗，并驗證數(shù)據(jù)源的可靠性來實現(xiàn)。

CON中利用發(fā)布者的私鑰對內容進行簽名，接收方利用發(fā)布者的公鑰驗證簽名，保證內容的完整性和可靠性[3]。以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡以格式對內容命名，其中的P字段是一個公共密鑰的散列，通過公共密鑰可以驗證內容的可靠性，發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例的匯聚標識也具有類似的功能。在信息網(wǎng)絡中，一個信息對象[17]被定義為，其中的ID包含了公共密鑰的散列，可以實現(xiàn)自我驗證的功能。

2.3.2 緩存

內容緩存技術在以內容為中心的網(wǎng)絡和內容分發(fā)網(wǎng)絡中都已有成熟的應用，該技術的應用大大提高了網(wǎng)絡工作效率，減輕了核心路由工作負擔，在邊緣網(wǎng)絡放置內容緩存服務器，緩存熱點內容，服務后續(xù)的內容為中心的網(wǎng)絡請求。

在以內容為中心的網(wǎng)絡中，同樣使用了緩存技術來提高網(wǎng)絡工作效率。在已提出的各種內容網(wǎng)絡架構中均提到要廣泛采用內容緩存技術，不僅像以內容為中心的網(wǎng)絡在邊緣網(wǎng)絡放置緩存服務器，而且希望在所有網(wǎng)絡節(jié)點中都設有緩存服務器用于暫時保存熱點內容[3,7,8]，當主機發(fā)起內容請求時，路由節(jié)點會先搜索緩存內是否存有相應內容，若有則直接返回內容，大大降低了用戶獲取內容的時延；若不存在則當遠端內容提供者返回內容時保存該內容以便下次提供服務。

關于內容網(wǎng)絡中的緩存技術主要有緩存替換策略，因為緩存服務器的容量是有限的，需要定期更新緩存內容，其中命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡采用的是最近最少使用置換（least recently used，LRU）算法和最不經(jīng)常使用置換（least frequently used，LFU）算法來最大限度地存儲內容。

目前成熟的緩存技術還是應用在以內容為中心的網(wǎng)絡及內容分發(fā)網(wǎng)絡中的緩存技術[18,19]，這些緩存機制仍然都是基于IP的，因此在未來的內容網(wǎng)絡中需要研究一種基于內容的緩存機制，以便能夠更好地適應以內容為中心的網(wǎng)絡，這也是將來緩存技術的研究重點，尤其是結合適應分布式緩存的路由機制的研究。

3 CON未來研究的難點和發(fā)展方向

3.1 內容的命名與聚合

前面提到的兩種命名方式都是針對網(wǎng)絡提供的內容或數(shù)據(jù)命名的，都實現(xiàn)了位置與標識分離。二者各有優(yōu)缺點，分級命名可以比較容易地實現(xiàn)內容的聚合，通過聚合大大降低路由的工作負擔，尤其是核心路由，但是命名所采用的字段還是與提供商或者所在位置有一定的聯(lián)系，沒有徹底地與位置分離開，當提供商發(fā)生變更，可能會出現(xiàn)用戶無法獲得或者導致命名無意義；而扁平化命名恰恰很好地保證了命名的永久性，不過，需要通過命名解析機制使用戶獲得數(shù)據(jù)，而且扁平化的命名很難實現(xiàn)內容聚合，對路由器提出了很高的要求。

因此可以考慮將分層命名和扁平命名相結合，即在邊緣網(wǎng)絡使用扁平化命名，在一個邊緣網(wǎng)絡區(qū)域內的內容提供者是相對穩(wěn)定的，這樣在邊緣網(wǎng)絡使用扁平化命名可以保證命名的永久性和可靠性；而到了核心網(wǎng)采用分層命名機制，通過有效的內容聚合技術對各類內容進行聚合，降低核心路由器工作負擔。

3.2 有效的路由機制

路由是網(wǎng)絡研究中的重要部分，傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡中路由機制的研究已經(jīng)比較成熟，但是與傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡相比，以內容為中心的網(wǎng)絡中的路由設計顯得稍為復雜。在以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡、發(fā)布/訂閱模式互聯(lián)網(wǎng)路由選擇范例、以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡等架構中，命名解析和內容獲取被分為兩步，接收方先通過命名解析服務器獲得所請求內容的位置主機（或網(wǎng)絡中的緩存），再與內容的發(fā)送方通信，獲取內容。命名解析和內容獲取都需要有效的路由機制支持。Caesar M等人提出直接基于扁平化命名進行路由的機制[20]，但路由的性能還有待于進一步研究。在命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡中，不存在命名解析，因為數(shù)據(jù)的轉發(fā)直接基于內容命名，前面介紹了命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡項目中通過對開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議進行改進來實現(xiàn)基于內容進行路由的思路，這種設計思路能夠較好地實現(xiàn)與IP網(wǎng)絡的融合，但是對于大規(guī)模的網(wǎng)絡，內容提供商發(fā)布內容的過程會大大加重開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議鏈路狀態(tài)通告的負擔，使開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議喪失原本收斂較快的優(yōu)點[21]，大大增加網(wǎng)絡的控制流量。命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡對開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議改進來實現(xiàn)基于內容路由的思路可能是為了平滑地演進以及與IP網(wǎng)絡的兼容，當前業(yè)界也在考慮和研究其完全不依賴于IP網(wǎng)絡情況下基于命名的路由。

如何有效地基于內容的命名進行路由，在建立路由的過程中合理有效地利用網(wǎng)絡中的緩存，甚至建立多路徑轉發(fā)，仍然是一個值得研究的問題。此外，內容為中心的網(wǎng)絡的通信模式不再是傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡中的“主機—主機”，一些在IP網(wǎng)絡中難以解決的問題，都可能在以內容為中心的網(wǎng)絡中得到解決。例如受限于端到端的通信方式，多宿主（multi-homing）在IP網(wǎng)絡中實現(xiàn)起來較為困難，但是在以內容為中心的網(wǎng)絡中，路由是基于內容的，且網(wǎng)絡具備對內容的緩存能力，因此通過路由機制可以有效地利用內容緩存建立多路徑，進而實現(xiàn)多路徑的轉發(fā)機制，實現(xiàn)多宿主。另一個簡單的例子就是，終端用戶在接入網(wǎng)絡時，可以很方便地選擇多個互聯(lián)網(wǎng)服務提供商 （internet service provider，ISP）同時接入，網(wǎng)絡會選擇最優(yōu)的路徑收發(fā)數(shù)據(jù)，最終可以實現(xiàn)用戶體驗質量（quality of experience，QoE）的提升。

3.3 對端到端業(yè)務的支持

目前以內容為中心的網(wǎng)絡架構主要著眼于內容分發(fā)的需求，雖然從不同的角度解決了內容分發(fā)的問題，但是對傳統(tǒng)的端到端業(yè)務并沒有提供良好的支持。從網(wǎng)絡流量的角度來看，內容流量的確占據(jù)較大比重，但是端到端業(yè)務的重要性仍然不可取代，像基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的話音業(yè)務（voice over internet protocol，VoIP）、視頻會議業(yè)務、電子郵件（E-mail）業(yè)務等，在未來網(wǎng)絡中應當?shù)玫捷^好的支持。

以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡可以部署在現(xiàn)有的傳輸機制之上，嚴格意義上并非完全基于內容的網(wǎng)絡架構，因此端到端業(yè)務可以采用傳統(tǒng)的通信方式解決。對于命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡這種推倒重來（clean slate）的網(wǎng)絡架構，保留端到端的服務是命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡的設計原則之一[4]。對應于基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的話音業(yè)務（VoIP），有人提出VoCCN[22]的概念，可以提供對話音這類實時業(yè)務的支持，即采用接收方驅動的方式，通過持續(xù)發(fā)送內容請求分組向對方通告對下一個數(shù)據(jù)分組的“興趣”，以完成通信。VoCCN基于命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡網(wǎng)絡架構實現(xiàn)，而命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡中是針對每一個分組進行命名和路由的，這種解決端到端通信的方式是否能夠保證傳輸?shù)男?，有待于進一步研究。

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中通過覆蓋網(wǎng)絡的方式來解決內容分發(fā)的需求；類似地，在以內容為中心的網(wǎng)絡中，也應該有相應的技術來支持端到端的業(yè)務。但是，由于目前以內容為中心的網(wǎng)絡本身的研究尚處于起步階段，國際上提出的網(wǎng)絡架構也不止一種，因此如何在以內容為中心的網(wǎng)絡中解決端到端業(yè)務的問題，并不存在萬全的解決方法?？梢灶A測，在保證以內容為中心的網(wǎng)絡內容分發(fā)優(yōu)勢的基礎上，同時能夠對端到端業(yè)務提供良好支持的網(wǎng)絡架構，必定會得到更廣泛的認可。

3.4 移動性的支持

移動性分為用戶終端的移動性和內容提供端的移動性。

從接收方驅動的通信方式來看，命名的數(shù)據(jù)—網(wǎng)絡對前者具有較好的支持，因為用戶終端可以靈活地切換到不同的接入網(wǎng)并繼續(xù)發(fā)送內容請求。但是在端到端業(yè)務中，如果移動的用戶終端作為接收方，如何對移動的用戶終端進行定位仍然存在問題。

另外，內容提供端的移動雖然不會導致通信中斷，但是會使網(wǎng)絡中路由表更新，大量內容提供端的移動還會產(chǎn)生特殊的前綴，影響路由表項的聚合?？梢酝ㄟ^對移動的內容重新命名的方法來解決聚合的問題，但是這會使命名失去永久性。一種可能的解決方法是在上層增添命名層，對內容進行永久性命名，然后再映射到與拓撲相關的命名中。

4 結束語

本文結合國際上的研究現(xiàn)狀，綜述了以內容為中心的網(wǎng)絡的關鍵技術，并分析了其研究難點和發(fā)展方向。目前未來網(wǎng)絡是計算機網(wǎng)絡領域的研究熱點，學術界提出了很多推倒重來（clean slate）的網(wǎng)絡架構，其中以內容為中心的網(wǎng)絡的思路得到廣泛的重視。但是由于傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡已經(jīng)在全球范圍內應用至今，而以內容為中心的網(wǎng)絡的研究剛剛起步，網(wǎng)絡架構以及相應的關鍵技術還不成熟，因此CON的概念被人們廣泛認可并投入商用尚需要一段時間，但是必定是未來很長一段時間內研究的熱點。

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