從固定互聯(lián)網(wǎng)到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

標簽：TCP WWW

前言

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是移動(dòng)通信網(wǎng)和(固定)互聯(lián)網(wǎng)相互融合的產(chǎn)物。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )和互聯(lián)網(wǎng)原來(lái)各自在其領(lǐng)域，都取得了巨大的成功，但從商業(yè)模型到技術(shù)架構，從終端、網(wǎng)絡(luò )到應用都存在很多的差異性。二者不同的文化背景和資源優(yōu)勢，導致以移動(dòng)電話(huà)公司為代表的、以移動(dòng)話(huà)音為主業(yè)的移動(dòng)通信業(yè)，與以互聯(lián)網(wǎng)和計算機廠(chǎng)家為代表的、以數據通信為中心的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的理解在諸多方面有所不同。加之最近兩年，隨著(zhù)美國蘋(píng)果公司以終端為中心在iPhone、 iTouch、App Store等商業(yè)和技術(shù)方面創(chuàng )新所取得的巨大成功，使得對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的理解出現了“三足鼎立”的局面。

1) 以移動(dòng)網(wǎng)為中心的定義

采用智能手機/手持數字助理、筆記本電腦和上網(wǎng)本等移動(dòng)終端，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)接入開(kāi)放互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)接入協(xié)議(WAP)、IP多媒體協(xié)議(IMS)等互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。這個(gè)理解主要來(lái)自移動(dòng)通信業(yè)，認為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是“移動(dòng)網(wǎng)”的發(fā)展，只是所提供的服務(wù)從傳統移動(dòng)通信業(yè)務(wù)發(fā)展到了“互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)”，終端從手機發(fā)展到了多種智能終端。這種定義試圖在與3GPP等提出的“移動(dòng)分組網(wǎng)”加以區別的同時(shí)，引入了兩個(gè)含糊不清的概念：“移動(dòng)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)”。廣義的講，移動(dòng)網(wǎng)可以是鏈路層或網(wǎng)絡(luò )層，甚至是應用層和內容層的，而這里似乎僅指蜂窩移動(dòng)網(wǎng)。另外，把IMS等也納入到“互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)”，而IMS是對應用實(shí)現的技術(shù)性描述，與“互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)”不是一個(gè)層面的事情。

2) WEB為中心的定義

通過(guò)移動(dòng)設備(如PDA、手機)或其他便攜設備(如上網(wǎng)本等)連接到公眾網(wǎng)絡(luò )上，訪(fǎng)問(wèn)萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)。這種理解來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)界，認為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，只突出強調了手持終端在WEB層面帶來(lái)的差異性。當然這里的差異性可以是限制性的(如接入速率慢、終端屏幕小等)，也可以是優(yōu)勢性的(更好的便攜性、具有位置信息等)。雖然目前互聯(lián)網(wǎng)上絕大多數的應用類(lèi)型是WEB方式的，但也有一些應用不是(如需要下載客戶(hù)端軟件)，因此該定義不能涵蓋一些非WEB方式的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應用(如部分短消息，地圖等移動(dòng)應用)。另外，手持終端和無(wú)線(xiàn)接入鏈路對移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸層和網(wǎng)絡(luò )層的影響也未考慮在內。

3) 以終端為中心的定義

以移動(dòng)終端為中心(注意，不是以手機為中心)，通過(guò)用戶(hù)界面、開(kāi)發(fā)工具、硬件、分布式處理以及3G+WLAN等無(wú)線(xiàn)接入能力，對互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統進(jìn)行優(yōu)化，提供了全新的用戶(hù)體驗和定價(jià)方式。1990年微軟針對個(gè)人電腦推出Windows 3.0的創(chuàng )新，徹底改變了PC時(shí)代;1995年網(wǎng)景瀏覽器(及其首次公開(kāi)募股)針對互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )新，讓(固定)互聯(lián)網(wǎng)出現了爆炸式增長(cháng);蘋(píng)果公司從2007 年開(kāi)始的基于移動(dòng)終端的創(chuàng )新

(iPhone 、iTouch和App Store)，引領(lǐng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代。

本文從固定互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始，介紹了互聯(lián)網(wǎng)的體系架構及所面臨的移動(dòng)性支持等挑戰，闡述了為應對移動(dòng)性的挑戰，互聯(lián)網(wǎng)目前所做的一些工作以及存在的問(wèn)題等。文章的最后認為從互聯(lián)網(wǎng)的外部看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)仍然采用的是互聯(lián)網(wǎng)的體系架構，只是在網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層和應用層等增加了一些移動(dòng)性支持功能而已。而從互聯(lián)網(wǎng)的內部看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)增加的這些功能，雖然對互聯(lián)網(wǎng)架構都是演進(jìn)性改變，但因為終端的便攜性和網(wǎng)絡(luò )的廣覆蓋等，這些變化將對上層應用產(chǎn)生“革命性”的影響，傳導后對整個(gè)人類(lèi)社會(huì )將產(chǎn)生重大影響。

1 互聯(lián)網(wǎng)的體系架構

與移動(dòng)通信網(wǎng)集中控制、層次化路由的體系架構不同，互聯(lián)網(wǎng)倡導的是一種建立在“自律”基礎之上的“開(kāi)放”、“平等”和“創(chuàng )新”，讓人人都可以參與建設和發(fā)展的精神理念。在這一精神理念的指導下，互聯(lián)網(wǎng)工程界提出了“端到端透明性”的核心設計理念。RFC3439等所描述的“端到端透明性”是互聯(lián)網(wǎng)少有的、一直堅持的體系架構的核心設計原則。所謂“端到端透明性”，就是在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)的設計中，將互聯(lián)網(wǎng)系統中與通信相關(guān)的部分(IP網(wǎng)絡(luò ))與高層應用(端點(diǎn))分離，最大限度地簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )的設計，將盡可能多的復雜性和控制放在用戶(hù)終端上。有些文獻也稱(chēng)其為“沙漏”模型，如圖1。今天所看到互聯(lián)網(wǎng)的所有特征(包括移動(dòng)方面外部和內部的優(yōu)點(diǎn)及問(wèn)題)，幾乎都與其“端到端透明性”的核心設計理念有關(guān)。

這一核心設計理念后來(lái)隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了延伸，被擴展為：TCP/IP協(xié)議設計中應盡可能地將狀態(tài)信息維護在端點(diǎn)上，網(wǎng)絡(luò )內部不維護與特定應用相關(guān)的任何狀態(tài)信息，因為只有這樣，才可能在網(wǎng)絡(luò )中的某部分發(fā)生故障時(shí)不會(huì )中斷通信，除非通信端點(diǎn)自身出現故障。根據這一擴展后的理念，出現了下面大家熟知的推論：

1) (無(wú)連接的)分組交換技術(shù)優(yōu)于傳統的電路交換網(wǎng)絡(luò )，因為分組交換網(wǎng)絡(luò )中不維護狀態(tài)信息，因此只有通信終端發(fā)生故障時(shí)才會(huì )中斷通信;

2) 業(yè)務(wù)與承載分離，IP網(wǎng)絡(luò )中不保存與業(yè)務(wù)和應用相關(guān)的信息，終端智能化而網(wǎng)絡(luò )傻瓜化。

互聯(lián)網(wǎng)的這一核心設計思想，很明顯是基于固定網(wǎng)絡(luò )的：

1) “端到端透明”，意味著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)認為無(wú)論是有線(xiàn)的還是無(wú)線(xiàn)的，無(wú)論鏈路層屬性差異如何巨大，網(wǎng)絡(luò )層都會(huì )“盡力而為”地提供服務(wù)，即端到端通信的服務(wù)能力很可能是受限于最差性能段的那段無(wú)線(xiàn)鏈路;

2) 希望把復雜性放在終端上，意味著(zhù)終端必須具有很強的計算和存儲能力，網(wǎng)絡(luò )傳輸這種計算任務(wù)的能力也要相對較強;

3) 網(wǎng)絡(luò )中最大限度地不保留狀態(tài)信息，意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )認為移動(dòng)性支持不是必須的功能，不屬于體系架構要考慮的問(wèn)題，而是“增值”服務(wù)。

2 移動(dòng)性帶來(lái)的挑戰

端到端透明性具有很多優(yōu)點(diǎn)，為后來(lái)互聯(lián)網(wǎng)從實(shí)驗室走向社會(huì )，商用化的蓬勃發(fā)展起到了決定性的作用。但這種設計有兩個(gè)基本假設：第一，互聯(lián)網(wǎng)最初是由具有共同愛(ài)好的技術(shù)專(zhuān)家設計開(kāi)發(fā)的，他們之間相互信任;第二，互聯(lián)網(wǎng)是由科研團體或政府研究機構管理下的非商用網(wǎng)絡(luò )。這兩個(gè)假設滲透到了互聯(lián)網(wǎng)初期的設計中，尤其是用戶(hù)之間的相互信任機制?；ヂ?lián)網(wǎng)由教育科研的應用環(huán)境向社會(huì )化應用場(chǎng)景的發(fā)展過(guò)程中，出現了很多與體系架構密切相關(guān)的問(wèn)題，使得原來(lái)理想化的“端到端透明性”的互聯(lián)網(wǎng)核心設計思想遇到了極大的挑戰。