內容與地址雙驅動網絡研究

楊鵬，劉旋,3，李幼平

（1.東南大學計算機科學與工程學院，南京 211189；2.計算機網絡和信息集成教育部重點實驗室（東南大學），南京 211189；3.揚州大學信息工程學院（人工智能學院），江蘇揚州 225127）

一、前言

網絡空間是繼陸權、海權、空權、天權之后的第五大主權領域空間，與國家安全、社會穩定、信息主權休戚相關。作為網絡空間的主要載體，互聯網已經廣泛滲透到人類社會的政治、經濟、國防、外交、教育、醫療、社交等方方面面，成為人類活動不可或缺的重要基礎設施。然而，以支持端到端通信為設計初衷的互聯網傳輸控制協議/網際協議（TCP/IP）協議體系，因互聯網半個世紀以來不間斷持續演化的成功，以其強大的慣性力在人們意識里續寫“IP之上，萬物皆能”的神話。人們對網絡空間有多少期待，對互聯網的TCP/IP 體系結構就有多少冀望。但是，在互聯網的通信與傳輸功能退而為其次的今天，互聯網所承載的內容受到人們的空前關注，才發現本質上基于地址驅動的互聯網體系結構，與“以內容為中心”的網絡空間應用需求正背向而行。

今天的互聯網已經變成內容大數據的露天堆放場，網絡空間日益涌現的內容大數據多源異構、體量龐大、復雜多樣，難以治理的碎片化內容使互聯網越來越混亂失序，為互聯網的可持續發展帶來嚴峻挑戰。研究界對未來互聯網的發展深切關注，互聯網之父Vint Cerf倡導“互聯網應該普惠全民”[1]的普惠發展理念，國際互聯網協會主張把互聯網接入作為一項基本的人權，萬維網之父Tim Berners-Lee則強調互聯網應該秉執為全民免費提供內容服務的福利性宗旨。近年來，我國政府高度重視網絡安全和互聯網的可持續發展，為了營造良好的網絡生態，保障人民的合法權益和維護國家安全，構建天朗氣清的網絡空間，國家互聯網信息辦公室在2020年發布實施了《網絡信息內容生態治理規定》[2]。

互聯網中不斷發生的各種網絡攻擊事件，正在直接威脅社會穩定和國家安全。然而互聯網體系結構在設計之初對安全重視不夠，各種安全問題愈演愈烈。近年來，國內外學術界也開始積極探索更加安全可信的新型安全架構：如基于生物擬態現象提出的擬態防御網絡架構[3]，類生物免疫機制的網絡安全架構[4]，基于主動免疫計算模式的可信網絡架構[5]，地址驅動的互聯網安全架構[6]，此外還有基于區塊鏈的互聯網內生安全架構[7]和多邊共治的多標識未來網絡架構[8]等。另一方面，采取“以內容為中心”研究思路的內容驅動新型網絡[9]也受到越來越多的重視，主要研究方案包括TRIAD、DONA、CBCB、PSIRP、NetInf、CCN、SOFIA、NDN[10]和XIA等。

互聯網本質上采用的是一種單純地址驅動的網絡體系結構，它所面臨的挑戰主要來自于它與網絡空間“以內容為中心”的新應用范式間的不匹配。為此，我們受自然界中不同物種間互利共棲現象的啟發，提出一種內容與地址雙驅動網絡，它在內容智能治理方面的設計初衷及實現機制在文獻[11]中已有闡釋，本文更多地從網絡體系結構頂層視角審視雙驅動網絡的內容驅動與地址驅動二元本質，系統性介紹該項研究的創新理念及最新進展。本文所提出的內容與地址雙驅動網絡，通過整合地址驅動互聯網主結構和內容驅動播存次結構，希望為破解互聯網發展困局提供一種合理可行的解決方案。

二、內容與地址雙驅動網絡發展需求

厘清互聯網體系結構的現狀，分析新形勢下的互聯網發展需求，對于研究新型網絡體系結構至關重要。回顧互聯網的發展歷程，它顯著地推動了人類文明進步，但同時也帶來了許多問題和挑戰。這些問題和挑戰，主要發端于20 世紀末。從20 世紀90年代初開始，隨著互聯網商業應用的解禁，以及Web 的出現和飛速發展，互聯網的主要應用范式，已經從關注端到端數據傳輸，轉變為重點關注網絡所承載的內容。隨著論壇、微博、微信、社交網絡、短視頻、直播平臺等自媒體的興起及大數據時代的來臨，使得互聯網用戶由之前的單純消費者逐漸轉變為內容的生產者，而互聯網體系結構在內容治理基礎方面的先天不足，導致互聯網也成為網絡謠言和虛假信息等肆意散播的混亂空間，互聯網作為人類共同精神家園的公信力正在被極大削弱。

深入分析身處發展困境中的互聯網，究其本質，其體系結構雖然仍基于地址驅動的TCP/IP 協議，但其主要職能卻已經背離早期互聯網以端到端數據通信為目標的“地址中心”設計初衷，轉變為向海量網絡用戶提供“以內容為中心”的內容共享服務。端到端原則是傳統互聯網體系結構的重要設計原則，在其指導下設計的互聯網體系結構，是一種以數據傳輸可達性為目標的地址驅動網絡體系結構。然而，由于互聯網主流應用范式已經向內容共享發生深刻改變，從而使互聯網內容的大數據趨勢不斷加劇，因而呈現出這樣的格局：規模無上限（scale-free）的用戶，在網絡資源及其使用方式（網絡協議等）都受限（scale-limited）的互聯網環境，通過多跳轉接的方式對規模無上限（scale-free）的內容進行共享。這無疑會加劇互聯網流量的爆炸性增長。

學術界已經注意到單一地址驅動的傳統互聯網體系結構與“以內容為中心”的主流應用泛型之間的不匹配，PSIRP和NDN等近年來廣受關注的內容驅動新型網絡相關研究，反映出網絡體系結構所關注的重心從面向地址向著面向內容的重大轉變[7]。但是，這些研究方案多數奉行的是完全重構（cleanslate）的激進路線，往往容易從一個極端（地址驅動唯一論）走向另一個極端（內容驅動唯一論）。然而，今天的互聯網已經發展成為一個復雜的生態系統，包含構成極其復雜、利益訴求彼此各異的為數眾多的建設者和使用者，因此對互聯網體系結構的任何變革都將牽一發而動全身。

綜上所述，研究新型網絡體系結構的合理研究思路是：“以內容為中心”只是未來互聯網的發展目標，它并不唯一對應于網絡體系結構的“推倒重建”，任何新型網絡體系結構都必須協調好新網絡（內容驅動）和現有互聯網（地址驅動）之間的關系。對于端到端對流交互型應用而言，面向地址的互聯網體系結構仍然是目前已知的最佳網絡體系結構；而且，在可預見的時間內，互聯網體系結構的這種優勢，依然難以被取代。因此，不能在短期內動搖互聯網的主體地位。要破解當前互聯網所面臨的發展困局，一種高效的可行出路就是摒棄“非此即彼”的一元論思維束縛，采取主結構+次結構的二元結構，以地址驅動的互聯網體系結構為主結構，在此基礎上設計一種可應對內容中心主流應用泛型挑戰的內容驅動次結構網絡（secondary structure），形成內容與地址雙驅動的新型互聯網。按此思路，接下來對互聯網的地址驅動特性及其面臨的挑戰進行分析。

三、互聯網地址驅動特性及其挑戰

盡管難以為互聯網下一個確切的定義，但它的特征非常鮮明，它采用TCP/IP 協議和分組交換機制，可運行于各種下層通信基礎設施之上，是全球范圍內最大的“網絡之網絡”（network of networks）。作為核心的IP 協議，位于“沙漏”（hourglass）結構TCP/IP 協議模型的腰部，使互聯網可以獨立于任何具體的技術構建虛擬的全球分組網絡，不但能為上層網絡屏蔽各種異構下層承載網絡，而且能帶給互聯網更多的開放性、包容性和可擴展能力。從互聯網設計之初就強調的端到端數據傳輸可達性，使得面向地址的設計理念自始至終都貫穿在整個互聯網體系結構中。這種在先天基因里對面向地址特性的優先重視，促使互聯網成為單一地址驅動的網絡。

（一）地址驅動的互聯網體系結構

從互聯網體系結構的命名空間來看，主要由位于應用層的統一資源定位符（URL）、位于網絡層的IP 地址和位于鏈路層的媒體存取控制（MAC）地址構成。從作用域的范圍來分，URL和IP地址屬于全局范圍，而MAC 地址屬于局域范圍，具體作用域與傳輸媒介有關。IP地址對網絡底層通信實體進行統一標識，它是一串二進制序列的物理設備全球唯一標識。IP 地址在互聯網TCP/IP 協議的上下層間起到橋梁作用，正是借助IP地址，IP協議才能成功將每一個IP分組從信源逐跳轉發至信宿。每個IP分組的頭部都帶有源地址和目的地址，網元設備可以通過目的IP 地址快速查找路由表，將IP 分組向信宿轉發；而分組所請求的信息能夠借助源IP地址被逆向返回至信源。這種基于IP地址的分組路由方式，使得傳輸信道能夠被IP分組高效地復用，并能實現靈活的逐跳轉發。

統一資源定位符URL 最初由Tim Berners-Lee發明，并被萬維網聯盟（W3C）采納，用來作為可以從互聯網上獲得的內容資源的位置和訪問方法的標準描述方式。互聯網中所有內容資源均按照URL來進行組織，并由域名解析系統DNS 負責URL 與IP地址間的解析。雖然URL因為簡潔易用極大地推動了互聯網主流應用范式從“以地址為中心”的端到端通信，轉向“以內容為中心”的內容共享，但是，URL作為一種定位符，仍然是互聯網體系結構面向地址特性的產物，它側重描述的是內容資源在互聯網中的位置。過度簡單的有限內容標識能力，使URL難以勝任對內容資源豐富語義的描述，也由此加劇了互聯網中不斷涌現的內容大數據的異構化、碎片化和混亂失序等弊端。

由此可見，“以地址為中心”作為一種優先設計原則，貫穿于整個互聯網體系結構之中。正是由于采用以IP地址為中心的驅動模式，面向無連接的IP協議不僅可以向上支持各種豐富應用，而且還能向下復用各種網絡資源，進而推動互聯網應用的蓬勃發展。而URL 出現之時，正值Web 初生，雖然有不甚明朗的內容共享需求，但URL仍然無法超越“以地址為中心”的設計理念，這為互聯網因內容劇增出現資源難找、難管、失序埋下了伏筆。

（二）內容共享應用范式帶來的挑戰

以端到端數據傳輸為目標、以地址驅動為實現手段的互聯網基本應用范式，已經被以內容共享為特征的復雜應用范式所取代。這種轉變，已經促使互聯網從服從泊松分布的隨機網絡，演化成為服從冪律的無尺度網絡。互聯網新的應用范式所表現出的“以內容為中心”特征，使互聯網正面臨“非線性擁堵”“內容冗余傳輸”和“內容混亂失序”等結構性難題。據思科系統公司（Cisco）和互聯網數據中心（IDC）的預測報告[12,13]，全球互聯網IP流量九成以上都和內容共享類應用有關，到2025年全球數據總量將高達175 ZB。盡管分析結果因統計口徑和方法的不同而存在差異，但不爭的事實是全球數據總量正在以摩爾定律甚至超摩爾定律呈現指數級劇增。

互聯網主流應用范式向內容共享的轉變，與地址驅動、逐跳轉發的互聯網核心技術體系越來越不適應。首先，基于被動拉取的內容請求訪問機制難以保障內容傳輸的及時性，容易受到互聯網服務質量的影響。從內容請求發出到內容的響應回傳，極易因為骨干網傳輸時延不穩定而造成內容獲取不及時。盡管可以采用邊緣緩存機制將內容主動推送至近終端的用戶側，但是熱門信息容易在短期內產生群聚和冗余現象，加劇傳輸時延。而且，當前互聯網主要采取客戶端/服務器端（C/S）或瀏覽器/服務器（B/S）模式的內容請求響應機制，通常包括端到端請求和響應兩次交互，其正確性依賴于互聯網基礎設施的可用性，當任何一個網元、網端以及應用等基礎設施不可用時，內容獲取的時效性也可能變得難以預測。

由于互聯網的開放性和便捷性，內容生產的專業化壁壘正在消失，互聯網用戶和各種自媒體等都在源源不斷地產生內容，網絡空間充斥以海量化、異構化、碎片化、無結構或半結構為特征的內容大數據。在互聯網中，內容生產者負責生成和制作內容，并將內容發布到虛擬網絡空間，而內容消費者負責消費內容，他們將消費體驗和個性化需求反饋至內容生產者。這在一定程度上使內容生產的主導權變成了消費者，迎合消費者可能成為內容生產者的趨利選擇。互聯網中內容大數據的無序涌現，極易陷入“先發布后治理、發布易治理難”的困局，當內容生產者為個人、小團體等自媒體時，內容的價值取向往往由個人私利或圈層認知局限所控，導致互聯網存在欺詐、謠言、虛假和片面信息等亂象，而混亂的網絡空間為公眾輿論導向和內容生態治理帶來挑戰。

（三）內容驅動網絡相關研究分析

為了應對互聯網主流應用范式向內容共享轉變所帶來的挑戰，學界和業界提出了多種與內容驅動相關的解決方案，典型代表主要可分為遵循dirty slate 路線的內容分發網絡（CDN）和遵循clean slate路線的信息中心網絡（ICN）[14]。其中，CDN是覆蓋在TCP/IP棧模型上的一層“以內容為中心”的邏輯網絡，強調利用互聯網主動往邊緣側推送內容以優化內容共享應用的性能；而ICN則將內容視為網絡體系結構設計的第一要素，試圖用面向內容的路由取代面向地址的路由，從根本上改變以IP分組交換為核心的TCP/IP 棧模型，是一種按照“推倒重來”理念重構未來內容驅動新型網絡的研究思路。

對于遵循dirty slate路線的CDN網絡架構而言，盡管它能夠將內容提供商的內容資源盡力主動推向離終端用戶更近的網絡邊緣，進而借助邊緣服務器的緩存和計算能力來優化互聯網應用的性能，但它仍然是構建在TCP/IP 棧模型之上的覆蓋網。隨著上層內容共享業務的增長，容易加重下層地址驅動互聯網體系結構的“細腰”負擔。CDN能在一定程度上減少內容接入、內容請求和響應的時延，也可以減少網絡冗余流量傳輸，但它仍然難以有效改善互聯網體系結構的安全缺陷。而且，如果因DNS域名服務器、骨干網路由等被破壞而導致互聯網基礎設施不可用時，CDN內容分發服務也難以為繼。另外，在CDN 網絡中，內容提供商、CDN 運營商、網絡運營商、網絡用戶等利益相關方的商業關系變得愈加錯綜復雜。

與CDN 網絡這種在現有互聯網體系結構上層通過覆蓋構建內容驅動邏輯網絡的思路不同，遵循clean slate路線的信息中心網絡ICN，則更多地開始思考地址驅動互聯網體系結構在核心設計原則和優先技術選擇方面，與內容共享主流應用范式之間的不匹配。我們認為，從合理性而言，信息中心網絡ICN思考問題的角度，可能更優于它所給出的各種具體解決方案，如TRIAD、DONA、CBCB、PSIRP、NetInf、CCN、SOFIA、NDN和XIA等。究其原因，ICN通常采用“重構式”部署策略，在ICN網絡建設初期，網絡服務提供商ISP 的投資回報率低，必然影響和遲滯其發展動力。另一方面，如果像NDN那樣不得不妥協的增量式部署方案，NDN 中以內容塊作為第一優先要素設計的體系結構核心層運作機制（如興趣包和數據包的轉發與路由等），因為與TCP/IP 棧模型過于迥異而可能難以調和。正因為如此，NDN 在高德納咨詢公司（Gartner）發布的企業網絡和通信技術成熟度曲線中[15]，仍然處于技術創新的萌芽期，距離生產力成熟期至少還需十年以上；美國加州大學伯克利分校Scott Shenker教授認為NDN 作為未來互聯網體系結構的候選方案之一，應用部署仍需較長時間[16]。

四、內容與地址雙驅動網絡設計思想

隨著互聯網規模的劇增，新的技術和新的應用不斷涌現，單一地址驅動的互聯網體系結構正在面臨各種難以應對的挑戰，如內容大數據化、缺乏語義標識、安全態勢嚴峻等。為了低成本地應對這些挑戰，我們受自然中不同物種間互利共棲現象的啟發，提出一種兼具安全可信、普惠泛在、保障主權、易于治理特性的內容與地址雙驅動網絡，并且采用統一內容標簽UCL國家標準來整合地址驅動主結構和內容驅動次結構，為破解單一地址驅動的互聯網體系結構所面臨的發展困局提供新的可行解決思路。

（一）生物界物種間共棲現象的啟發

在自然界中，物種之間的共棲現象是指：兩種能夠獨立生存的生物，它們以一定的關系生活在一起，對一方有利，對另一方也無害，或者對雙方都有利，兩者分開以后都能夠獨立生活。例如，海葵與寄居蟹形成共棲關系，海葵常常固著在寄居蟹的外殼上，它通過刺細胞來防御敵害，因而能對寄居蟹起到間接保護作用；而寄居蟹則帶著海葵到處爬動，可以使海葵獲得更多的食物。并且，在海葵與寄居蟹形成的共棲關系中，它們如果分開，各自仍然能夠獨立生活。

生物界共棲現象對設計未來新型網絡體系結構具有啟發意義，因為短期內采用“推倒重來”的重構方案不切實際，繼續采用“打補丁”思路對互聯網體系結構修修補補，實際效果并不理想。今天的互聯網已經發展成為一個復雜的生態系統，擁有為數眾多的運營者和使用者，他們的構成極為復雜，利益訴求又彼此各異，地址驅動設計原則的強大技術慣性，仍然持續影響著互聯網體系結構的研究、技術選擇和應用開發。而且，對于端到端對流交互型應用而言，傳統地址驅動互聯網體系結構仍具有難以取代的優勢。深入分析互聯網所面臨的挑戰，本質原因在于“以內容為中心”的新應用范式已經占據主流，從而使互聯網在規模、流量、用戶數和數據量等多個維度，都體現出無尺度特征，而單一地址驅動的互聯網體系結構，已經難以勝任內容共享主流應用范式。因此，可以按照生物界的共棲關系，在保留地址驅動互聯網的主體地位的同時，設計一種適配內容共享主流應用泛型的內容驅動次結構網絡，它和互聯網主結構形成“共軛協同、可分可合”的共棲關系。

按照上述思想，我們從安全可信、普惠泛在、保障主權、易于治理等需求出發，提出以地址驅動的互聯網為主結構，以內容驅動的“輻射-復制”模型播存網絡為次結構的內容與地址雙驅動網絡。

（二）富語義內容驅動基元UCL

命名和標識技術是保證網絡信息唯一性、確定性、安全性、可追溯性等的核心概念。在內容與地址雙驅動網絡中，互聯網主結構仍然沿用IP 地址、MAC 地址和URL 等面向地址的命名空間，而播存次結構網絡則采取以統一內容標簽（UCL）為核心的內容驅動標識空間。UCL 由國家標準GB/T 35304—2017 所定義[17]，是一種語義豐富、格式統一、安全可信、易于擴展的內容元數據，在設計之初便遵循了“以內容為中心”的設計原則，可以支持網絡空間內容大數據的共享和治理，包括內容資源的聚合、傳播、治理、可信認證和個性服務等。UCL的格式定義如圖1所示。

圖1 統一內容標簽UCL的格式

內容驅動基元UCL的設計初衷是彌補互聯網中“以地址為中心”的URL 的語義缺失和管理缺失。為此，UCL包采用了“代碼部分（code）+屬性部分（properties）”的兩段式結構，通過定義多種UCL域（field），來全方位、多維度地描述內容資源的標準化特征信息（包括內容的代碼信息、語義信息和管理信息等），如圖2 所示，并且UCL 具有靈活的可擴展能力。UCL可以為內容與地址雙驅動網絡提供面向內容大數據的高效聚合與泛在分發、個性化主動服務、語義分析與知識萃取、認證注冊物證鏈管理、依法治理與溯源追責等體系結構支持能力，對于UCL內容智能治理機理可詳見文獻[11]。

圖2 兩段式UCL包定義的主要域

五、內容與地址雙驅動網絡參考模型

內容與地址雙驅動網絡是一種兼含地址驅動主結構（互聯網）與內容驅動次結構（播存網絡）的雙驅動二元結構新型互聯網，它受生物界物種間的共棲現象所啟發，而且這種雙驅動思路，與核武器中原子彈和氫彈構成主次雙結構的創意異曲同工。

（一）雙驅動網絡體系結構參考模型

內容與地址雙驅動網絡的參考模型如圖3 所示，它不囿于關于未來互聯網發展路線的重構與演進之間“非此即彼”的一元化思維束縛，既保留現有互聯網體系結構的主結構地位，又從地址驅動互聯網體系結構與“以內容為中心”主流應用范式間的不匹配入手引入播存次級結構，構建內容與地址二元驅動的新型互聯網，以此來化解重構全新網絡所必然面臨的現實阻力。在內容與地址雙驅動網絡中，內容驅動的播存網絡主要包括內容發布層、內容路由層和內容傳輸層等。內容發布層主要根據UCL國家標準對內容進行標引，并通過廣播推送內容及其對應的UCL，它和內容路由層之間主要通過廣播（或組播）的方式與數據進行交互，具體采用的廣播技術包括地面無線廣播、高中低軌衛星廣播、以及氣球和飛艇等高空平臺廣播等；內容路由層主要針對需要基于UCL 進行內容請求轉發的情形，它的主要功能包括內容緩存、請求轉發和響應等，這些功能由播存網絡中具有廣播接收和緩存能力的網元設備和終端設備來完成；內容傳輸層主要負責實體之間的內容傳輸，具體實現時，可以基于內容驅動的ICN傳輸方式，也可以基于地址驅動的TCP/IP傳輸方式，或者其他合適的內容傳輸方式。

圖3 內容與地址雙驅動網絡參考模型

內容與地址雙驅動網絡能繼續維持地址驅動互聯網的主體地位并包容其演進，這樣做既可以充分發揮互聯網對于端到端對流交互型應用至今仍難以替代的優勢，也可以最大程度地兼容現有互聯網生態。并行不悖引入的內容驅動播存次結構，可以利用衛星等廣播傳輸方式應對無尺度特征的挑戰，通過輻射傳輸保證內容及其UCL標識一次分發、不限規模用戶接收，實現內容在空間上的無限量復制，并通過在內容接收環節引入泛在存儲，使廣播內容的發送與接收解耦；同時，由于采用統一內容驅動基元UCL，有助于將治理模量化、碎片化、無序化內容大數據的難題，轉化為治理結構化和標準化的富語義UCL標識，進而輔助甄別內容和解決內容安全問題。內容與地址雙驅動網絡中主結構和次結構的特征對比如表1所示。

表1 主結構和次結構特征對比

（二）雙驅動網絡對內容共享應用的支持

內容共享型應用在內容與地址雙驅動網絡支持下的一種實現方式如圖4所示。首先，內容生產者（CP）通過播存次結構網絡接入到互聯網并上傳內容，以提高內容準入標準和提升內容可信性；然后，CP 上傳的內容由政府或者第三方監管機構進行審核、認證、注冊、分析以及UCL標引和存證等處理，并將內容及其對應的UCL通過物理廣播的輻射分發方式，直接推送到播存網元和（或）播存終端的內容緩存；最后，當終端用戶沒有內容全文時，由終端用戶以UCL作為內容統一標識發起內容請求，由位于播存終端或播存網元中的內容緩存或者互聯網中的內容源予以響應。按此方式，通過內容供給和內容消費，CP 和用戶這對內容共享應用的直接利益相關者可以實現面向內容的對等交易，建立普惠泛在、安全可信的免中介內容共享生態。

圖4 內容共享型應用的一種實現方式

在單一地址驅動的互聯網體系結構中，IP地址本質上是一種虛擬的網絡地址，它很容易被修改或假冒，而且IP 協議采用基于目的IP 地址的轉發方式，在轉發過程中不對源IP地址進行驗證，所以難以實現溯源和追責。IP 協議在實現上的這種缺陷，進一步加劇了互聯網的虛擬性和不可控性，使網絡空間演變成滋長各種網絡欺詐行為的溫床。內容與地址雙驅動網絡以富語義內容驅動基元UCL 為基礎，從內容大數據標識技術在安全性、可信性、可溯性等方面的挑戰性需求出發，利用UCL國家標準中定義的安全能級模型和多種數據加密、哈希數字摘要、電子簽名等安全技術，并借助北斗、GPS等衛星導航資源綁定與內容從生產到消費的全生命周期緊密相關的各種關鍵物證要素，從而為內容共享應用提供每一個環節都可信可溯的內生安全新機制。

（三）單驅動網絡與雙驅動網絡對比分析

近年來，各種新型網絡體系結構研究方案不斷提出，但是很多方案未能得到實際部署和應用，其中一個重要原因在于，并未充分考慮這些新型網絡體系結構能否優化利益相關者在內容共享型應用中的收益。富有競爭力和生命力的新型網絡體系結構研究方案，必須在設計階段就高度重視網絡生態中利益相關者的收益，并且應該堅持把經濟效益作為衡量新型網絡體系結構優劣的重要參考因素。這種研究思路在美國國家科學基金會（NSF）所資助的ChoiceNet [18]項目中也得到了體現，ChoiceNet 專門引入了一個經濟層，著力研究網絡生態中如何提升利益相關者的收益能力。基于這一思想，我們提出一個包含多維度、多指標的內容共享能力綜合評價模型，如圖5所示，該模型具體包括請求轉發跳數（用于評估骨干網絡內容發現能力）、請求響應容量（用于評估邊緣網系統負荷能力）、內容交易收益（用于評估利益相關者收益能力）和訪問往返時延（用于評估終端用戶內容訪問能力）等評估指標。

圖5 內容共享能力綜合評價模型

相較于單一地址驅動的互聯網，內容與地址雙驅動網絡由于采用了網/存一體化設計，因而能夠突破TCP/IP 棧模型的分層傳輸壁壘，減少骨干網中內容請求的轉發跳數，提升骨干網內容發現能力，并促使未來互聯網向計算、通信和存儲融合的方向發展。在邊緣網請求響應方面，通常在網絡泛置的邊緣緩存就能夠直接命中來自邊緣網的多數內容請求，從而將原本需要通過蜂窩單播信道傳輸到互聯網的內容請求進行有效卸載，僅當本地未命中時才會占用競爭型的蜂窩信道進行傳輸，因此能充分利用蜂窩網絡接入側的無線信道能力，增加邊緣網熱門內容的請求響應容量。

在利益相關者收益方面，免中介內容共享生態有助于直接驅動用戶和CP 之間達成內容交易，從而減少冗余的利益相關者，大幅降低直接利益相關者的收益損失。同時，這也有助于實現基于用戶個性化興趣的精準內容推送，不但能夠增加用戶對CP所提供的內容服務的黏度，又能促使CP在內容類型、形式和品質等方面不斷探索供給側創新，并且能夠有效激勵CP 之間展開良性競爭。而對于終端用戶的內容訪問，基于點到面輻射廣播的內容主動推送，能夠有效減少內容與用戶之間的傳輸距離，有效節省互聯網主干網帶寬等信道資源。而且，內容驅動的播存次結構可以借助UCL實現內容的“先治理后發布”，確保內容從現實空間注入虛擬空間時“嚴格準入、安全可信”，從而形成天朗氣清、開放有序的網絡空間內容生態，并且由于互聯網主結構和播存次結構都可以發布和獲取內容，間接增強了公眾對于網絡空間中的內容判真假、辨是非的能力。按照內容共享效能綜合評價模型，單驅動網絡和雙驅動的對比分析如表2所示。

表2 單驅動網絡和雙驅動網絡的內容共享能力對比

六、結語

本文從地址驅動的互聯網體系結構與“以內容為中心”的網絡空間主流應用范式的不匹配入手，深入分析了互聯網體系結構的地址驅動特性及其所面臨的挑戰，討論了近年來“以內容為中心”的網絡研究方案及其局限性，介紹了內容與地址雙驅動網絡的設計思想和作為內容驅動基元的UCL國家標準，給出了內容與地址雙驅動網絡的參考模型，并將它和單一地址驅動的互聯網體系結構進行了對比分析。內容與地址雙驅動網絡為破解互聯網的發展困局提供了合理可行的新方案和實施藍圖。

互聯網核心技術是我們最大的“命門”，核心技術受制于人是我們最大的隱患。在國家高度大力發展雙驅動網絡，讓內容驅動的播存次結構幫助地址驅動的互聯網主結構，形成雙網共軛、可分可合的二元結構網絡空間，有助于我國擺脫對互聯網的依賴。內容驅動的播存次結構基于我國掌握主權的衛星資源和完全原創的UCL，有望破解網絡安全受制于人的困局，切實維護我國網絡空間的獨立權、平等權、自衛權和管轄權。在和平時期，播存次結構覆蓋全境、直達全民，給互聯網主結構帶來公正和法治；而在互聯網主結構遭到破壞的緊急狀態（自然災害、戰爭、DNS 失效等）下，播存次結構成為確保國家信息主權的戰略備份。