回顾互联网的过去十年（上）

这篇文章思考关于十年中新的、旧的和在互联网发展中被遗忘的东西。

任何技术的进化之路通常都会遇到奇怪的和意想不到的曲折和转折。在某种程度上，简单性和简约性可以被复杂性和装饰性所取代，而在某些时候，戏剧性的切入能够揭示该技术的核心概念，并去除多余的内容。

互联网的发展似乎也不例外，它包含了这些意想不到的转折和曲折。思考过去十年中的互联网技术，它看起来是一个非常复杂的故事，关于什么是变化的，什么是保持不变的。

关键点：

看起来，在20世纪90年代和21世纪初，技术变革的速度很快就失去了动力，过去十年互联网的主导活动是巩固而不是技术创新。

我们仍然看到IPv6的喜忧参半的景象。一些服务提供商根本无法解决IPv4地址稀缺的困境，这些提供商将IPv6视为进一步扩展其网络的必要决定。其他提供商则将打算该问题推迟到未来的某个不确定的时间。

苹果2007年发布的iPhone是一部革命性设备。它也许是这十年来消费者市场的主要事件，它基本上将公共互联网变成了移动设备上的应用平台。

我们现在看到内容数据网络模型的迅速崛起，在这个模型中，内容商店不再让用户进入不同的内容商店集，而是直接在用户旁边打开本地内容商店。

今天的互联网有很多与十年前的互联网看起来很像的地方。

大部分的互联网基础设施抵制各种为促进变化而做的努力。我们现在仍处于将互联网过渡到IPv6的过程中，我们仍在努力提高互联网对各种攻击媒介的抵御能力，我们仍在努力在网络中提供明确的服务质量，十年前就是如此。

看起来，在20世纪90年代和21世纪初，技术变革的速度很快已经失去了动力，过去十年互联网上的主导活动是巩固而不是技术创新。

也许变革的阻力的增加是因为网络的规模增加了，所以它的惯性质量也增加了。我们曾经引用梅特卡夫定律，背诵网络价值与用户数量的平方成比例的增长这一口头禅。网络固有的变化阻力或惯性质量也直接与用户数量的平方有关。

一般来说，所有大型松散耦合的分布式系统都强烈抵制协调一致的变化。这些系统充其量只能应付各种形式的市场压力，但由于互联网的整体系统非常庞大而且多样化，这些市场压力会在网络的不同部分以不同方式表现出来。个人参与者在没有集中协调的指示或约束条件下运作。如果发生变化，那是因为有足够多的个人参与者在变革时看到了机会，或者认为不进行变革会带来不可预知的风险。互联网中的一些变化是非常具有挑战性的，而另一些看起来则是自然的、不可避免的、循序渐进的结果。

在过去的十年中，我们看到了互联网上另一场深刻的革命，它以前所未有的速度融合了无线基础设施和丰富的服务。我们已经看到内容以及内容提供方面的革命，这不仅改变了互联网，而且作为附带损害，互联网似乎正在摧毁传统报纸和广播电视行业。

社交媒体几乎完全取代了电话和写信。我们已经看到了以“云”为幌子对旧的中央主机服务进行新的转变的兴起，以及互联网设备的重新利用，以支持通用云托管内容的观点，这些内容在很多方面模仿过去的显示终端的功能。所有这些都是互联网的根本变化，所有这些都发生在过去的十年里！

这涵盖的范围很广，下面将从底层传输媒介开始，然后着眼于IP、传输层、应用和服务，并关注互联网业务以突出这十年的发展。

IP层以下

网络媒介有什么变化？

光学系统在过去的十年中经历了持续的变化。十多年前，生产光学系统使用简单的开关键控将信号编码到光通道中。这一代光学系统的速度增加依赖于硅控制系统和激光驱动芯片的改进。

20世纪90年代后期引入的波分复用技术，使运营商能够大幅度提高光缆基础设施的承载能力。近十年来，光学系统已经发展成偏振和相位调制的领域，从而有效地提高了每波特的比特数。

目前通常可以支持100 Gbps的光通道，我们正在研究进一步改进信号检测，以提升至200 Gbps以上的速度。预计在不久的将来会有400 Gbps的系统，使用各种更快的基本波特率和更高级别的相位幅度调制的组合，并且敢于相信1 Tbps的光服务在不久的将来能够实现。

无线系统也有类似的发展。与光学系统的变化类似，信号处理的基本改进使用相位调制来提高无线承载的数据速率。 MIMO技术的使用，加上使用更高的载波频率，使得移动数据服务能够在当今的4G网络中支持高达100 Mbps的传输服务。随着5G技术的部署，在不久的将来移动系统将能够实现高达1Gbps的速度。

在光速不断提高的同时，尽管原始的数据包格式原理随着亮黄色同轴电缆的消亡而消失，以太网数据包帧仍然存在于传输系统中！奇怪的是，以太网定义的64和1500个八位字节的最小和最大包仍然存在。

在过去十年中，随着传输速率从2.5 Gbps增加到400Gbps，这必然会导致每秒包数的上限增加100倍以上。因此，对基于硅的交换机提出了更高的数据包处理速率的要求。

但是，一个非常重要的因子没有改变，即处理器的时钟速度和内存的循环时间，它们根本没有变化。到目前为止，人们对高速数字交换应用中并行性的依赖程度越来越高，而现在使用多核处理器和高度并行存储器系统，来实现在单线程处理模型中不可能实现的性能。

目前看来，在2018年，我们已经接近实现1Tbps的光学系统和20Gbps的无线系统的目标。至于这些传输模式能够在多大程度上支持更高的信道速度，这是一个悬而未决的问题。

IP层

在过去十年里，网络似乎在顽固地抵制各种形式的压力。最值得注意的是，我们仍在运行本质上是IPv4的互联网。

在过去的十年中，我们已经耗尽了剩余的IPv4地址池，并且在世界上大部分地区，IPv4 Internet正在以某种形式的空白状态运行。我们从来没有想过，互联网会面临一个最基本的支柱问题，唯一寻址连接设备的基本功能的枯竭。但出乎意料的是，这样的事情正在发生。

今天我们估计有大约34亿人是互联网的常客，并且有大约200亿个设备连接到互联网上。我们已经使用了大约30亿个唯一的IPv4地址。没有人想到我们能够实现这个惊人的壮举，然而，它几乎没有大张旗鼓地发生过。

早在20世纪90年代，我们就认为解决地址枯竭的问题将推动互联网使用IPv6。这是继IP协议后，IP地址位宽增加了4倍。通过将IP地址池增加，我们再也不会遇到网络地址耗尽的情况。但这不会是一个轻松的过渡。

在这个协议转换中没有向后兼容性，因此所有内容都必须改变。每台设备、每台路由器甚至每个应用都需要更改以支持IPv6。我们并没有在互联网上进行全面的协议改变，也没有改变基础设施的每一部分来支持IPv6，而是改变了互联网的基本架构。奇怪的是，这看起来是一个更便宜的选择！

通过在网络边缘部署大量网络地址转换器（NAT），我们将网络从点到点网络转变为客户端/服务器网络。在今天的客户端/服务器网络上，客户端可以与服务器通信，服务器也可以与这些连接的客户端进行通信，但仅此而已。客户端不能直接与其他客户端对话，服务器需要等待客户端发起对话才能与客户端进行对话。

客户端在与服务器交谈时“借用”一个端点地址，并在其他客户端空闲时并释放该地址以供其使用。毕竟，端点地址只对客户端有用，这样才能与服务器通信。其结果是，我们已经设法将大约200亿个设备塞进一个仅部署了30亿个公共地址槽的互联网中。我们通过采用所谓的分时IP地址实现了这一点。

一切都很好，但IPv6呢？我们还需要它吗？如果是这样，那么我们是否要完成这种漫长的过渡？

十年后，这些问题的答案仍不清楚。从积极的方面来看，目前的IPv6比10年前多得多。服务提供商现在部署的IPv6比2008年多得多。

在2018年，互联网用户中有五分之一（目前估计约占全球人口的一半）似乎能够通过IPv6使用互联网，并且绝大部分在过去10年就是这样做的。

然而，从消极的方面来看，必须提出这样的问题：互联网其他五分之四用户的IPv6发生了什么变化？有消息称，有些互联网服务提供商表示他们更愿意将其有限的运营预算用于其他方面，以改善客户体验，例如增加网络容量、消除数据上限、获取更多的网上内容。这些互联网服务提供商仍然将IPv6的部署视为可推迟的措施。

看来，今天我们看到的仍然是IPv6的好坏参半的情况。一些服务提供商根本无法解决IPv4地址稀缺的困境，这些提供商将IPv6视为进一步扩展其网络的必要决定，其他提供商则将打算该问题推迟到未来的某个不确定的时间。

路由

我们需要提及路由系统，尽管10年前就有可怕的预言说边境网关协议（BGP）即将消亡，但BGP仍坚定地继续为整个互联网提供路由。是的，BGP与以往一样不安全，但2008年使用的路由技术与我们今天在互联网上使用的是一样的。

IPv4路由表的规模在过去十年中增长了两倍，从2008年的25万条增加到今天的超过75万条。 IPv6路由更加引人注目，从1100条增加到52000条。然而，BGP只是在悄无声息地继续高效地工作。谁会想到，一个原本设计用于应对几百个网络中的几千条路由的协议，仍然可以在跨越一百万个路由条目和十万个网络的路由空间中有效运行！

同样，我们没有对内部路由协议的操作进行任何重大改变。较大的网络仍然使用OSPF或ISIS，具体取决于它们的情况，而较小的网络可能会选择一些距离矢量协议，如RIPv2甚至EIGRP。 IETF在较新的路由协议LISP和BABEL方面的工作似乎缺乏与互联网的真正联系，尽管它们在路由管理方面都有一些有趣的特性，但都没有足够的感知利益来克服传统网络设计和操作的巨大惯性。

网络操作

谈到网络操作，我们看到了一些变化，但它似乎是一个相当保守的领域，采用新的网络管理工具和实践需要时间。

25年前，互联网使用简单网络管理协议（SNMP），尽管存在安全缺陷、效率低下，并且十分复杂，但它仍然得到广泛的使用。但是SNMP只是一种网络监控协议，而不是网络配置协议，任何试图使用SNMP写操作的人都可以证明这一点。

最近Netconf和YANG正努力试图将这个配置管理领域变得比预计在交换机上驱动CLI接口的脚本更有用。同时，我们看到Ansible、Chef、NAPALM和SALT等编排工具进入网络操作空间，从而可以在数千个单独组件上编排管理任务。这些网络操作管理工具是改进自动化网络管理状态的一部分，但它仍然远远不是一个理想的终端。

与此同时，我们似乎已经推进了自动化控制系统以实现无人驾驶汽车，全自动化网络管理的任务似乎已经将要达到预期的终点。为网络的基础设施和可用资源提供自适应自主控制系统，并允许控制系统监控网络，修改网络组件的运行参数，以不断满足网络的服务水平目标，这肯定是可行的吗？什么时候才能实现自动化网络？也许下一个十年我们能够实现那个目标。

移动互联网

在我们升级网络协议模型中的一层并查看端到端传输层的发展之前，我们可能需要谈论连接到Internet的设备的演进。

多年来，互联网是台式电脑的领域，笔记本电脑用于满足那些渴望更便携设备的人们的需求。那时手机还只是一部电话，他们进入数据世界的初期尝试并不令人印象深刻。

苹果于2007年发布的iPhone是一部革命性的设备。它拥有鲜艳的彩色触摸屏，只有四个按键，一个功能齐全的操作系统，具有WiFi和蜂窝无线接口以及强大的处理器和内存，它进入消费市场也许是这十年来的主要事件。

苹果的早期领先地位很快被Windows和诺基亚用他们自己的产品所取代。 Google的立场更像是一个积极的破坏者，授权一系列手机组装商使用Android平台及其相关应用系统的开放许可框架。 三星、LG、HTC、华为、索尼和谷歌都在使用Android系统。目前，几乎80％的移动手机使用Android系统，约17％使用苹果的iOS。

就人类互联网而言，移动市场现在是收入方面的互联网定义市场。目前，有线网络的利润或机会几乎没有，甚至移动数据环境的利润率的不断下降，对于一家占主导地位的接入提供商来说，也意味着一丝希望。

实质上，公共互联网现在是移动设备上的应用平台。