“推拉”結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)對(duì)流量壓力

不可否認(rèn)，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展不可或缺的部分。與此同時(shí)，隨著各類移動(dòng)智能終端的日益普及，以及各類無(wú)線移動(dòng)接入技術(shù)的廣泛部署，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)正在成為新興的增長(zhǎng)點(diǎn)。而云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，更是極大地?cái)U(kuò)展了互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和外延。

現(xiàn)狀：流量持續(xù)增長(zhǎng) 網(wǎng)絡(luò)面臨挑戰(zhàn)

互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、業(yè)務(wù)種類的增多以及用戶數(shù)的攀升，直接導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)流量的迅猛增長(zhǎng)。根據(jù)Cisco Visual Networking Index (VNI) Forecast的預(yù)測(cè)，2015年全球互聯(lián)網(wǎng)總流量將是目前的四倍，達(dá)到每年約966 Exabytes，相當(dāng)于2.5億張DVD的容量。同時(shí)，更多的視頻數(shù)據(jù)將在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，預(yù)計(jì)到2015年，每秒鐘將會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸100萬(wàn)分鐘視頻，而傳送3D電視和高清視頻的流量，則會(huì)增長(zhǎng)14倍。在用戶數(shù)方面，預(yù)計(jì)到2015年互聯(lián)網(wǎng)用戶將增長(zhǎng)到30億戶。平板電腦、手機(jī)及其他智能終端設(shè)備的普及，使得2015年的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備總數(shù)將達(dá)到150億臺(tái)，而這又進(jìn)一步帶動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的流量攀升。根據(jù)預(yù)測(cè)，2015年這一數(shù)字將達(dá)到2010年的26倍，每月高達(dá)6.4 Exabytes。

互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模與商業(yè)價(jià)值的快速擴(kuò)張，帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)流量的指數(shù)級(jí)激增，給傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理帶來(lái)了諸多的挑戰(zhàn)。

1. 網(wǎng)絡(luò)擁堵，QoS缺失。由于“帶寬殺手業(yè)務(wù)”（如P2P、視頻、下載等）的泛濫，大量數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上被無(wú)序重復(fù)傳輸，使得傳統(tǒng)依賴于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)傳輸速率慢、用戶體驗(yàn)差、關(guān)鍵業(yè)務(wù)帶寬缺乏保障。而運(yùn)營(yíng)商單純的網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)容速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上流量的增長(zhǎng)，從而不能改善網(wǎng)絡(luò)擁堵的現(xiàn)狀。

2. 投資成本激增，網(wǎng)絡(luò)投資回報(bào)率低。新的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用，使得互聯(lián)網(wǎng)公司能夠從終端銷售、應(yīng)用下載、流量分成、廣告收益等多個(gè)方面獲得豐厚的回報(bào)。而與之形成鮮明對(duì)比的是，視頻、音樂(lè)、游戲占用了越來(lái)越多的網(wǎng)絡(luò)帶寬，運(yùn)營(yíng)商為此支付了高額的建網(wǎng)與擴(kuò)容成本，投資回報(bào)率卻大幅降低。

3. 助長(zhǎng)互聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)經(jīng)濟(jì)模式，影響網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展。互聯(lián)網(wǎng)免費(fèi)經(jīng)濟(jì)模式造成了網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的嚴(yán)重失調(diào)，“流量經(jīng)濟(jì)”得不到價(jià)值體現(xiàn)。互聯(lián)網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展應(yīng)該創(chuàng)造對(duì)版權(quán)的保護(hù)、對(duì)信息流的定位及區(qū)分，從而為電信運(yùn)營(yíng)商、內(nèi)容與服務(wù)提供商以及用戶等帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

探索：

流量?jī)?yōu)化和應(yīng)用優(yōu)化

流量的無(wú)序激增和IP網(wǎng)絡(luò)天生的技術(shù)缺陷，加劇了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商“管道化”趨勢(shì)，使網(wǎng)絡(luò)成為“啞”管道，嚴(yán)重影響了互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈的健康發(fā)展。為了解決流量增長(zhǎng)帶來(lái)的問(wèn)題，IT業(yè)界和學(xué)術(shù)界已經(jīng)開始探索網(wǎng)絡(luò)流量管理的辦法，并且通過(guò)運(yùn)用CDN、緩存及流量控制管理等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量從無(wú)序化向有序化發(fā)展，提升網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率和有效性，提高網(wǎng)絡(luò)投資回報(bào)率，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展。

現(xiàn)有主流的互聯(lián)網(wǎng)流量?jī)?yōu)化技術(shù)主要包括內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network，CDN）和基于緩存的流量管理系統(tǒng)。

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是美國(guó)麻省理工學(xué)院研究小組所提出的用于解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的方案。研發(fā)者隨后在1998年成立了Akamai公司，目前這一公司已經(jīng)成為全球規(guī)模最為龐大的CDN服務(wù)商之一。CDN網(wǎng)絡(luò)的誕生，大大改善了互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量，因此，傳統(tǒng)的大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商紛紛開始創(chuàng)建自己的CDN網(wǎng)絡(luò)。2000年，藍(lán)汛在國(guó)內(nèi)較早建立了專門的CDN服務(wù)網(wǎng)絡(luò)China Cache。截止目前，CDN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛部署于全球各大骨干網(wǎng)絡(luò)中。

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的目的，是通過(guò)在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將互聯(lián)網(wǎng)中的內(nèi)容推送到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)“邊緣”，使得用戶可以從具備更低延時(shí)、更高傳輸率以及更優(yōu)質(zhì)量特性的本地服務(wù)器中獲取到所需要的內(nèi)容，從而達(dá)到解決互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，提高用戶獲取資源效率，減少響應(yīng)時(shí)間的要求。作為新興的網(wǎng)絡(luò)加速技術(shù)，CDN技術(shù)綜合采用了分布式緩存/復(fù)制、負(fù)載均衡、流量工程和訪問(wèn)重定向等技術(shù)。國(guó)內(nèi)利用了CDN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化廠商包括藍(lán)汛、網(wǎng)宿科技等。

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由內(nèi)容緩存設(shè)備、內(nèi)容交換機(jī)、內(nèi)容路由器、內(nèi)容管理系統(tǒng)等部分組成。

流量緩存技術(shù)最早應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)web系統(tǒng)中，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型和流量模型的變化，流量緩存技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到了視頻服務(wù)、P2P服務(wù)等眾多領(lǐng)域中。2004年，英國(guó)的Cachelogic公司率先將流量緩存技術(shù)應(yīng)用于視頻服務(wù)、P2P服務(wù)等互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。2006年，以色列的OverSi、美國(guó)的PeerApp、中國(guó)的東方網(wǎng)信等公司相繼推出了各自的流量緩存技術(shù)產(chǎn)品。

流量緩存系統(tǒng)的基本思想就是以“存儲(chǔ)換帶寬”。這一設(shè)計(jì)理念是指在網(wǎng)絡(luò)“邊緣”部署緩存服務(wù)器，用以緩存互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容，并利用海量存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)流量的本地化。通過(guò)利用緩存內(nèi)容服務(wù)的后續(xù)請(qǐng)求，過(guò)濾掉重復(fù)的網(wǎng)絡(luò)流量，從而有效緩解互聯(lián)網(wǎng)出口流量壓力，并大幅提升用戶體驗(yàn)，幫助運(yùn)營(yíng)商從容應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)流量的沖擊。從技術(shù)原理上來(lái)分析，CDN解決的是可管理內(nèi)容在互聯(lián)網(wǎng)上有效傳輸?shù)接脩舻膯?wèn)題，而流量緩存解決的是用戶訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)海量?jī)?nèi)容的流量?jī)?yōu)化和本地加速問(wèn)題。與采用CDN技術(shù)進(jìn)行流量?jī)?yōu)化相比，緩存技術(shù)具有投資少、見效快的特點(diǎn)，其適用的對(duì)象包括電信、廣電等寬帶運(yùn)營(yíng)商，也包括網(wǎng)絡(luò)視頻等大型互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容運(yùn)營(yíng)企業(yè)。

傳統(tǒng)的流量緩存系統(tǒng)主要是面對(duì)Web流量進(jìn)行緩存。隨著互聯(lián)網(wǎng)視頻以及P2P應(yīng)用的持續(xù)增長(zhǎng)，現(xiàn)有的緩存系統(tǒng)也在不斷地向綜合化緩存方向發(fā)展，并能夠?qū)ヂ?lián)網(wǎng)上的主流Web、在線視頻和P2P等大流量應(yīng)用同時(shí)提供緩存。

一般來(lái)說(shuō)，流量緩存系統(tǒng)可以采用旁路或者串入方式進(jìn)行部署，旁路部署的方式通常采用分光和鏡像兩種方法復(fù)制網(wǎng)絡(luò)流量。流量緩存系統(tǒng)通常和深度包檢測(cè)DPI（Deep Packet Inspection）設(shè)備進(jìn)行集成部署，從而為用戶提供“疏堵結(jié)合”的流量?jī)?yōu)化方法。

CDN和流量緩存系統(tǒng)因其自身的特點(diǎn)，在諸多的互聯(lián)網(wǎng)流量?jī)?yōu)化技術(shù)中脫穎而出，獲得了較快的發(fā)展，已經(jīng)在運(yùn)營(yíng)商和互聯(lián)網(wǎng)用戶中獲得了廣泛的部署。

技術(shù)：

“推拉”機(jī)制

CDN能夠利用最近的網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)服務(wù)用戶請(qǐng)求，加快遠(yuǎn)程訪問(wèn)速度，減少遠(yuǎn)程訪問(wèn)帶寬，分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)流量，實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)內(nèi)容主動(dòng)傳送、自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)更新，且發(fā)布的內(nèi)容受到版權(quán)保護(hù)。

緩存技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠利用緩存流量來(lái)減少網(wǎng)間重復(fù)流量，減輕網(wǎng)絡(luò)出口擁塞。緩存數(shù)據(jù)直接服務(wù)于用戶，加快了用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間，另外，緩存副本能夠保證在遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)生故障的情況下繼續(xù)為用戶提供服務(wù)，從而使得網(wǎng)絡(luò)具有高可用性。同時(shí)，緩存系統(tǒng)的投資更低，各地運(yùn)營(yíng)商也可自主部署。

CDN技術(shù)是一種將互聯(lián)網(wǎng)傳送內(nèi)容送達(dá)到最終用戶的機(jī)制，可簡(jiǎn)稱為“推”機(jī)制；而緩存技術(shù)則代表了一種最終用戶從互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)抓取內(nèi)容的機(jī)制，可簡(jiǎn)稱為“拉”機(jī)制。隨著互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的爆炸式增長(zhǎng)，由于人工推送存在局限性，單純依靠主動(dòng)推送方式是不能夠及時(shí)反映互聯(lián)網(wǎng)流量熱點(diǎn)狀況的，而采取用戶主動(dòng)發(fā)起的“拉”機(jī)制，更能夠符合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。此外，緩存系統(tǒng)的部署通常采用旁路方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)也不會(huì)對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。

在可以預(yù)見的未來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算將成為推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量及應(yīng)用優(yōu)化市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。艾瑞咨詢數(shù)據(jù)顯示，2011年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到393.1億元，同比增長(zhǎng)97.5%，預(yù)計(jì)2015年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4252.7億元，2011~2015年年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到81.4%。根據(jù)工信部預(yù)測(cè)，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模在2015年將達(dá)到5000億元規(guī)模。在云計(jì)算領(lǐng)域，計(jì)世資訊發(fā)布的調(diào)研數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2011年~2015年中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率在50%以上。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的高速發(fā)展，將直接推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量和應(yīng)用優(yōu)化服務(wù)需求的激增。受以上因素影響，2011年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量及應(yīng)用優(yōu)化市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了73.1億元，預(yù)計(jì)到2016年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到211.2億元，2012~2016年復(fù)合增長(zhǎng)率為23.6%。

CDN技術(shù)2000年前后就被引入國(guó)內(nèi)，是目前應(yīng)用最廣泛的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化技術(shù)。網(wǎng)宿科技2011年CDN收入規(guī)模達(dá)到3.4億元，增長(zhǎng)82.8%；藍(lán)汛在2011年的CDN業(yè)務(wù)收入規(guī)模也達(dá)到6.2億元，增長(zhǎng)56.5%。這兩家廠商目前已經(jīng)占據(jù)了國(guó)內(nèi)整個(gè)CDN市場(chǎng)近50%的份額。

緩存技術(shù)雖然起步較晚，但是保持了爆發(fā)式的發(fā)展勢(shì)頭，在未來(lái)幾年將保持較快的增長(zhǎng)速度。目前在國(guó)內(nèi)進(jìn)行緩存技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的企業(yè)中，東方網(wǎng)信起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟，市場(chǎng)占有率較高。2009年后，隨著市場(chǎng)對(duì)緩存技術(shù)的逐漸認(rèn)可，國(guó)內(nèi)陸續(xù)有廠商進(jìn)入緩存市場(chǎng)，包括思朗特、阿爾卡特朗訊、美勛智、華為等。思朗特、美勛智企業(yè)規(guī)模較小，目前主要集中在中小ISP市場(chǎng)，產(chǎn)品基于國(guó)內(nèi)應(yīng)用環(huán)境開發(fā)，本地化程度高。阿爾卡特朗訊在收購(gòu)Velocix后，利用緩存技術(shù)彌補(bǔ)了其流控產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的短板。華為也借助緩存技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有產(chǎn)品的優(yōu)化組合。

展望：內(nèi)容交換改變架構(gòu)

未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)需要具備更好的可擴(kuò)展性和高效率的內(nèi)容分發(fā)能力，因此，面向內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的一個(gè)重要方向，其優(yōu)勢(shì)主要有三點(diǎn)。

首先，將CDN、P2P系統(tǒng)中通過(guò)預(yù)設(shè)方式產(chǎn)生的內(nèi)容索引和內(nèi)容緩存，變?yōu)殡S著內(nèi)容產(chǎn)生和分發(fā)而在網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)進(jìn)行的行為。同時(shí)，將針對(duì)特定應(yīng)用的CDN、P2P系統(tǒng)，變?yōu)獒槍?duì)網(wǎng)絡(luò)上各種內(nèi)容的內(nèi)容存儲(chǔ)、緩存分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，提高了內(nèi)容的分發(fā)效率和范圍。

其次，打破了只能利用特定CDN、P2P系統(tǒng)內(nèi)已劃定副本的限制，使網(wǎng)絡(luò)上存在的內(nèi)容副本都能被利用，并遵循就近性、帶寬最大、負(fù)載最輕等原則，選擇合適位置的副本來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容分發(fā)效率的最大化。

第三，嵌入網(wǎng)絡(luò)的緩存可以使路徑上傳輸過(guò)的內(nèi)容留下副本，減少網(wǎng)絡(luò)上所傳輸?shù)闹貜?fù)內(nèi)容。

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者提出了內(nèi)容交換網(wǎng)的概念。內(nèi)容交換網(wǎng)這個(gè)概念代表了更適合內(nèi)容分發(fā)的一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。內(nèi)容交換網(wǎng)的核心思路是對(duì)內(nèi)容的交換，其本質(zhì)是通過(guò)對(duì)內(nèi)容的標(biāo)識(shí)、索引、查找、存儲(chǔ)和緩存實(shí)現(xiàn)內(nèi)容在節(jié)點(diǎn)之間的高效傳輸，利用P2P、CDN、Cache等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)具備分布式、高效、低成本、提升QoS、高可靠性、可管可控以及可擴(kuò)展特性的，基于IP層之上的應(yīng)用層內(nèi)容交換網(wǎng)絡(luò)。

在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，受移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展影響，傳統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境難以滿足爆發(fā)式網(wǎng)絡(luò)流量遞增的情況還將持續(xù)存在，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)流量及應(yīng)用優(yōu)化市場(chǎng)也將隨之保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。內(nèi)容交換網(wǎng)絡(luò)作為結(jié)合了CDN和緩存技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的下一代網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?yōu)化技術(shù)，將逐步成為未來(lái)發(fā)展的主流。