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未來互聯(lián)網架構與設計》從技術和非技術角度對未來網絡和未來互聯(lián)網進行了研究，主要介紹4WARD（未來互聯(lián)網架構與設計）項目的一些研究成果。4WARD是歐洲第七框架計劃內的一個綜合項目，采取創(chuàng)新性方式方法來研究未來互聯(lián)網問題。今天的網絡架構壓制創(chuàng)新，特別是限制了應用層面的創(chuàng)新，因此急需在結構上進行改變。由于目前沒有哪種設備可以設計、優(yōu)化和兼容新的網絡，因此必須對那種對許多應用而言并不完美、互聯(lián)網自身不能支撐創(chuàng)新的架構進行融合。4WARD利用移動和無線技術，采用激進的架構方式突破了這種瓶頸。本書的主題包括：提升能力，設計具有兼容性且互補性的網絡架構體系；通過組網資源的電信級虛擬化實現(xiàn)通用平臺上多個網絡的共存；通過網絡自我管理增強網絡的公用性；利用多元化提高網絡的魯棒性和效能；通過一種全新的信息中心范式來代替舊有的主機中心方法，提高應用支撐能力。這些解決方案涵蓋了整個技術領域，包括光線骨干網到無線網和傳感器網絡。

序言 / Foreword
我們直到最近才知道，計算和資源共享的發(fā)展方向即將大逆轉，因為其重心正隨著技術和服務架構的改變而改變，從而使應用程序遷移到云環(huán)境中。這種從Web 2.0到Web 3.0的轉移使服務互聯(lián)網達到了前所未有的范圍和規(guī)模。我們現(xiàn)在正在進入一個由信息通信技術（ICT）驅動并基于服務互聯(lián)網的新的創(chuàng)新發(fā)展階段。通過所謂的移動無線網絡，人們將越來越容易訪問服務互聯(lián)網。如今，無線技術的應用程序已成為歐盟經濟體內經濟價值的主要驅動力。這些價值據(jù)估計達到了2500億歐元或GDP的2%～3%，而且這些數(shù)字還在上升。未來5年，預計將近70億用戶或整個地球的人口會使用移動電話，其中絕大多數(shù)移動電話為智能手機。
這是一種前所未有的發(fā)展態(tài)勢，其發(fā)展速率已經超過了電視甚至紙筆等技術。這不僅體現(xiàn)在普及率和使用率上，還體現(xiàn)在市場占有速度上。我們應當預料到會有一批新的應用程序出現(xiàn)，并可能徹底改變我們的生活方式和工作方式。這方面的例子不勝枚舉：供應鏈中的工商業(yè)應用程序，為移動工作者提供的移動服務，通過將重要信息交到現(xiàn)場急救員手中從而挽救生命的遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)或防災安全系統(tǒng)，以及衛(wèi)生和教育服務。
在這個重塑的世界中，新的聯(lián)盟將會形成，新的利益相關者會出現(xiàn)，新的互動模式會惠及商務活動，新的商業(yè)模式會激增�；ヂ�(lián)網本身將不再是將計算機和服務器簡單連接的網絡之網，而是成為將各種事物連接起來的互聯(lián)網：數(shù)十億人使用的通信設備、汽車、各種機器、家用電器、電表、窗戶、燈等。圍繞這種新型互聯(lián)網，將會誕生一種由基于網絡服務與應用程序構成的新經濟體。
這個新型互聯(lián)網蘊含著兩種重要意義。首先，這個由會思考的東西組成的新型互聯(lián)網會創(chuàng)造一種感知網絡，讓人類對我們生活的這個世界的認知實現(xiàn)一次飛躍。這個互聯(lián)網適宜于各種新用途，如能源效率、衛(wèi)生與福利服務、高效運輸?shù)�。如果在這方面做得好，那么我們的生活質量和可持續(xù)性會大為改善，這不只是因為服務，不只是因為作為早起的鳥兒所具有的競爭優(yōu)勢，還因為歐洲的開放與民主價值觀將決定著互聯(lián)網的表現(xiàn)形式。
其次，我們必須解放單一歐洲市場的經濟潛力這種潛力現(xiàn)在還被禁錮在碎片化的各國市場中。尤其重要的是，我們現(xiàn)在必須通過刺激在高價值商品及服務方面與真實市場需求相適應的穩(wěn)健而可持續(xù)的業(yè)務增長，使實體經濟增強。隨著不可避免的結構變化在當前的不確定時期中出現(xiàn)，從未來世界中尋找發(fā)展機遇顯得很重要。當然，集聚在未來網絡架構會議上的工業(yè)團體和研究團體是有能力塑造未來的。我們所需要的只是克服市場碎片化的雄心，以及通過為創(chuàng)新型產品及服務創(chuàng)建單一開放市場及努力實現(xiàn)創(chuàng)新和變革使我們的實力增強的意愿。
在創(chuàng)造可使歐洲從新興商機中受益的條件時，我們必須確保未來網絡仍然是開放的。當前互聯(lián)網的主要經濟特性是它為新服務的創(chuàng)新和發(fā)展創(chuàng)建了一個從未如此開放的平臺。我們必須確保以開放標準并最終以開源軟件作為我們行動的核心，從而保持這種開放特性。雖然全世界有很多公司的財務健康仍基于專有模式和把關人業(yè)務模式，但我們前方的世界需要的是能通過其經濟基礎為消費者或企業(yè)提供更大自由度的那些模式。
隨著未來網絡在我們面前展開，基礎設施要求更智能、更環(huán)保。這不僅是個重大挑戰(zhàn)，還是個大好機會，因為它將使互聯(lián)網的范圍延伸到新的應用領域和工業(yè)部門。的確，現(xiàn)在到了在已有成果的基礎上超前一步的時候了。我們必須將我們的未來網絡技術研發(fā)與社會價值高的應用領域（如衛(wèi)生、城市交通、能源網或智能城市）緊密結合。這樣就能夠針對我們當前面臨的眾多社會挑戰(zhàn)提早做出互聯(lián)網響應。
為定義未來的互聯(lián)網，目前世界上已出現(xiàn)了多個區(qū)域性計劃。日本和韓國公布了宏大的u-日本和u-韓國計劃。中國正通過雄心勃勃的綜合產業(yè)政策為這個領域提供支持。在美國，全球網絡創(chuàng)新環(huán)境（GENI）計劃及設施正在引發(fā)關于互聯(lián)網未來前景的爭論。這些計劃并非都把解決互聯(lián)網發(fā)展問題作為其核心目標的一部分，但肯定與定義未來網絡時顯然需要考慮的技術與社會經濟情境［Ubiquity（泛在性）軟件、連接裝置］有關。
從歐盟的角度來看，在這些不同計劃的基礎上創(chuàng)造條件以使與定義、測試和驗證工作有關的所有參與方形成更密切的互補合作關系是一件有益的事情。多邊伙伴關系的其中一個主要目標應當是出臺全球標準。的確，標準是實現(xiàn)互操作性和開放性的一個關鍵因素，而互操作性和開放性是促成互聯(lián)網成功的兩大基本特性。事實上，不斷增加的參與方多重性及不同部門的合并已導致標準制定過程變得越來越復雜。圍繞知識產權組合及開放度、透明度和可訪問度進行的辯論足以說明這一點。
因此，在新技術上的提早合作及國際伙伴關系是促成關鍵參與方在標準上達成更廣泛共識并提早達成一致意見的關鍵，同時也是紓解后續(xù)知識產權爭端的前提。
我們要注意的一個要點是由互聯(lián)網創(chuàng)建的新經濟，除掀起商業(yè)革命外，還帶來了可創(chuàng)造巨大環(huán)境效益的獨一無二的機遇尤其是在基礎設施層面上做出正確技術選擇時。除減少由商業(yè)消耗的能源及材料用量及提高總體生產力外，新互聯(lián)網還有望徹底改變經濟增長與環(huán)境之間的關系。
在上述背景下，我很高興能與您分享我對歐盟研發(fā)項目4WARD成果的滿意心情。您正要閱讀的這本書詳述了該項目對開發(fā)未來網絡的堅實科技基礎所做出的大量獨特貢獻。其中關鍵性的貢獻與新架構框架有關。移動性、多宿主性和安全性已成為新架構框架的固有組成部分，而不是附加的方案，因此可以讓各種網絡發(fā)展成為一個網絡間彼此協(xié)作、互為補充同時各網絡各自達到其各項要求（如移動性、服務質量、安全性、恢復力、無線傳輸和能量意識等要求）的網絡體系。另外，4WARD很好地解決了虛擬化如何讓網絡服務供應商有機會推出新的架構、協(xié)定和服務并共享通用實體基礎設施的問題。網絡管理已經與虛擬化緊密耦合。在這種情況下，4WARD 通過提倡一種使管理職能嵌入裝置中的方法，開辟了新的領域。4WARD還比其他網絡更前進了一步，即認識到了從以節(jié)點為中心的時代向以信息為中心的時代轉變所帶來的模式變化。
我們要恭賀4WARD的合作伙伴和科研人員所做的工作。他們還完善地闡述了歐洲的承諾和創(chuàng)造力將如何撬動未來這一點也可喜可賀。

Joao Schwarz da Silva博士
歐盟委員會DG-INFSO前主管
前言 / Preface
當前的互聯(lián)網已在商業(yè)上取得巨大成功，而且在作為學術研究網絡投入使用之后便廣泛普及，成為普通人日常生活中的網絡。如今的互聯(lián)網起源于20世紀70年代，它本質上簡單，對新應用程序開放，而且是為固定網絡設計的。不過，一方面互聯(lián)網正不斷受到基于無線電和光纖等新傳輸技術的挑戰(zhàn)，另一方面的挑戰(zhàn)則來自于日益依賴疊層網絡來彌補核心互聯(lián)網架構不足之處的新應用程序和新類型媒體。尤其值得一提的是，移動網絡的更大成功讓人們更加質疑當前的互聯(lián)網，因為互聯(lián)網在移動性支持、互操作性、配置和管理及（在不可靠的世界里）易受攻擊性方面達到了高度復雜的狀態(tài)。
4WARD項目始于2008年1月，終止于2010年6月，其任務是研究未來網絡的架構和設計。本項目采用了從頭開始（革命性）的研究方法，意思是在研究中不受當前互聯(lián)網的約束。但這并不意味著本項目贊成采用全新部署。相反，在關于如何將研究成果應用于當前互聯(lián)網方面，我們看到本項目采用了遷移法。
本項目在歐盟第七框架計劃下，從歐盟那里獲得了部分資助，并由33個合作伙伴組成。項目中有120多名工作人員，為此我們不可能列出所有對本項目及其成果做出貢獻的人員。但我們要感謝他們做出的有價值的貢獻。除此之外，我們要感謝項目經理蘇薩（Paulo de Sousa）博士給予的幫助和支持，以及與我們之間的良好合作。我們還要感謝丹尼爾?塞巴斯蒂奧［Daniel Sebastiao，里斯本高等理工學院（IST）］為編輯工作付出的努力。
本書描述了本項目的顯著成果，不僅闡述了技術成果，還探討了社會經濟問題。

編者

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