文档介绍：IP网络标度的涌现与平抑 Emergence and return of scaling in works
李幼平
2010,7,26
第六届全国网络科学论坛
一个老年人(李院士)的感悟
焦尔是守恒的,但比特可以无限量(scale-free)复制
信息共享(copy)不应象物质共享(share)那样艰难
互联网的结构面临必要补充
降低能量消耗的可行性
信息共享与物质共享本质差异:
物质共享是在总量守恒下的分享(share),
信息共享是比特的非限量复制(copy)
能耗:1比特传输能耗的理论极限
Ebmin=,k=10^-23 焦耳/K
1TByte 10^-15 度(电能)
超过14 万亿年的新数据复制耗费1度电
发现:IP网络带宽资源的过度消耗
原因:互联网传输链接已演化为无标度网络
发现:IP网络计算资源的过度消耗
原因:WinTel模式的错误引导
网站:呈现规模差异的技术环境
网站(website),存储内容的数据库
内容一旦写入网站,就可供全球各地不限次数(scale free)地读出
规模不受限的“文件生产力”
“自我繁殖”或“散度>0”的节点,“连接度”涌现规模效应,最终形成scale-free的热门节点
少数热门节点蚕食了网络的绝大多数带宽资源
1999年10月,Barabasi和Albert在SCEIENCE发表《随机网络中标度涌现》著名论文——互联网正在逐步演化为服从幂律的无尺度网络
Top1000网站> 80%的带宽资源
网库:平抑规模差异的技术环境
CDN—P2P--PPcache—TVcache—MYcache,一步步演化,中国正在创造分布式网库技术
网库(web cache):汇聚热门网站内容的数据库
三网融合,NGB可以在许多城市营造各式各样的网库
绕开IP核心网,在最靠近用户的地方吸纳最常用的访问,大比例分流对热门网站的直接访问
平抑网站连接规模,引导IP核心网向随机网络方向回归
当前,只是在中心城市营造TVcache和PPcache
几年后,通过广播在每一个人身边营造MYcache
顺应低碳:节约路由,节约带宽
顺应全民:人人都有快捷地获得信息服务的平等权力
演化与回归
历史总是合久必分,分久必合
20年前,出现网站web-site,存储共享文件的数据库,文件实现不限规模的时间复制(scale-free copy on time),为全球广泛服务,IP网逐步演化为无尺度网络
当前,出现网库web-cache,在网络边缘汇聚常用热门内容,Top1000实现不限规模的空间复制( scale-free copy on space),避免无尺度流量进入核心层,IP网核心层逐步向随机网络访问的方向回归
不是回到原点,而是螺旋式上了一个台阶
网站提供“各献所知”,网库提供“各取所需”,两种都用上,实现信息共享意义的共产主义理想
NGB的历史贡献
NGB的提法,好像全球无先例
NGB的科学技术价值在于Web cache
Website + Webcache:完整的Web服务
Websites实现内容规模scale-free,各献所知
Webcache实现用户规模scale-free,各取所需
Website发明后30年,中国人发明Web cache
最终体现信息共享的基本科学道理
焦尔守恒,但比特可以无限量(scale-free)复制
信息共享不该象物质共享那样艰难
互联网结构面临必要的补充
时代似乎遇到麻烦
后摩尔:比特速度不再每一年半增长一倍
后摩尔遇上超摩尔:IP流量十三年增长千倍
峰回路转:后摩尔催生后IP
摩尔定律失效,速度虽可贵,节约价更高
低碳时代来临,高冗余、高耗费问题急待破解
互联网信息共享已成为无尺度访问:>90%流量源于有限的节点的有限内容,大量内容相同的数据包在相同核心节点之间千遍万遍冗余传输
%,且每年8~10%的增长
边界网关协议BGP更新频率达到平均6次/s,域间路由收敛变慢,网络稳定性下降
互联网架构委员会在阿姆斯特丹会议正式认定:路由需求增长速度已超过硬件性能的提升速度
告别Win-Tel两大巨头带来的耗费资源的发展模式
后IP:破解TCP/IP带宽冲突
李德毅在NSFC规划草稿中对后IP的希望是:
突破TCP/IP协议的局限,实现泛在联接
泛在:Ubiquitous,空间无处不在,时间无时不有
TCP/IP 已是无缝联接,急需突破的重点是:从原理上破解信息共享的结构冲突
TCP/IP 最适用于端到端(对流或传导)有线环境,局限于“点对点”的“信息搬迁”,没有体现“点对面”的无线辐射环境来实现“信息在空间上的无限量再生”
对流、传导和辐射三大运动形式,为什么唯