解读物联网
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问题34:互联网发展成功的经验对于推进物联网应用发展有什么启示?

回想从20世纪80年代开始从事计算机网络研究与教学,到今天看到互联网对世界经济、科技与社会发展影响的过程,我们不能不说互联网的发展创造了一个奇迹。认真总结互联网发展的成功经验,对于思考物联网的发展是非常重要的。互联网发展的成功经验可以从技术、研究与政策三个方面去认识。

首先我们可以从技术的角度来思考这个问题。互联网的成功首先得益于它“开放”的指导思想与“简约”的技术路线。凡是研究计算机网络的技术人员都深深地体会到,从哲学思想的角度“以简单的方法处理复杂问题”是计算机网络与互联网最成功的地方。因为要想把位于世界各地、无数台不同类型的计算机互联成一个能够协同工作的系统,其中要解决的问题之多、难度之大是罕见的。20世纪70年代末,当各个计算机公司纷纷推出互不兼容的计算机网络时,ISO就清醒地认识到:如果放任这种情况发展下去,计算机网络的应用就走进了“死胡同”。ISO所做的一个重要的决定是:参考计算机体系结构的解决思路,研究计算机网络体系结构模型。经过艰苦努力,ISO终于推出了OSI参考模型,它用简单的七层结构模型,为人们勾勒出一个计算机网络的简洁的结构模型。这个简单的结构模型陪伴我们走过从计算机网络、互联网到移动互联网一直到物联网的发展道路。但是,ISO的研究人员也有一个失败的地方,那就是他们制定了一整套复杂的各层通信协议。作者曾经仔细阅读这些协议,发现要读完、理解这些堆在一起足有一米高的文本,并严格按照协议规定来编写网络软件是一件极其痛苦的事。由于存在这个致命的弱点,没有参考模型、协议相对简单的TCP/IP最终在市场上击败了OSI参考模型。尽管如此,人们仍然将简单的OSI七层结构模型作为描述网络体系结构的法宝。

在讨论了OSI参考模型与TCP/IP之争之后,我们再看看TCP/IP协议如何最终成就了互联网。TCP/IP协议的成功又进一步印证了“开放”的指导思想与“简约”的技术路线在推进网络技术发展中的重要性。

其实,TCP/IP协议体系简化了OSI七层结构模型中的表示层与会话层,只覆盖了网络层、传输层与应用层。在数据链路层、物理层没有规定具体的协议标准,这种“开放”的思路为接入各种低层通信技术提供了可能,也就是说,不管采用点—点通信的PPP协议或者是局域网的Ethernet协议,还是无线局域网Wi-Fi协议,都可以接入IP网络。

在20世纪80年代,作者每年都可以读到几十种互联网络中的路由选择算法,有的是分布式算法,有的是集中式算法,也有复杂的自适应路由选择算法。经过十几年的探索,人们采用了极为简单的方法解决了十分复杂的问题,那就是:划分自治系统(AS)和分层路由结构,在AS内部与AS之间规定标准的路由算法、路由协议。分层的路由寻址思路使得覆盖全世界、物理结构异常复杂的互联网的路由问题变得简单可行。同时,无连接、提供尽力而为服务的IP协议,使互联网的网际网互联问题变得简单。“MAC地址+IP地址+端口号”的方法使连接在互联网上不同计算机之间的分布式进程通信成为可能。应用层采用简单的虚拟终端协议(VTP)屏蔽了不同类型计算机、终端设备键盘输入的差异问题。交互过程最简单的Web成为最成功的分布式系统的典范。

最早的ARPANET是服务于教育和科研的计算机网络,美国政府与研究机构采取开放的发展路线,有远见、持续地支持它的发展。在互联网走向商业化之后,仍然不归任何国家、公司所有,鼓励国际组织与企业参与、风险投入,强调应用驱动,实用为先,鼓励企业、创业者、志愿者以联合协作的方式进行开放式管理、开发与研究。

从以上的分析中可以看出,重视基础研究对工程实现的指导作用,采用“开放”的指导思想与“简约”的技术路线是计算机网络和互联网制胜的“秘籍”,这些人类技术发展的成功经验,对物联网的发展有重要的借鉴作用。