宽带IP新思路

随着ATM、千兆以太网、Cable Modem、xDSL等骨干网和接入网技术的推出，宽带IP业务开始启动。但基于现行的三层网络技术并不能非常好地解决宽带IP业务带来的高数据量的冲击。在不断提高底层传输速率和数据包处理能力的同时，还需要通过在高层（信息层）的配合，才能在短期内将宽带IP业务普及到家庭。

宽带业务面临的问题

千兆路由技术所提倡的“胖通道”非常有效地改善了现有的带宽问题，但“胖通道”观念同时也衍生出了另一个问题——“鸦片效应”。带宽的增加会提高数据包的流量，当需传输的数据包流量小于带宽容量时，网络不会产生堵塞，相关的流量控制和处理当然也就没有必要了。但这种简单地依赖高带宽容量的方式会造成“水涨船高”的现象——只要数据包的流量一放大，就需要更大的带宽容量，如同吸食鸦片必须不断地提高剂量才能满足需求一样，一旦设备达到极限速率，便无法满足流量需求。正是这层原因，使得ATM的拥戴者始终认为，有效的流量控制和处理才是解决之道。那么，如果我们现在开展宽带业务，该如何确定需要多大的带宽以及设备可以支持多大的转发能力呢？

首先需要知道的是人机交互速率。笔者这里粗略地将其估计为8Mbps，内容上包括文字、图片、音视频、3D场景等。按照现有的Internet上网规模，基于8Mpbs（有效速率）用户访问速率可以推算出未来宽带IP业务对骨干网的需要并非10G或100G可以满足，另外，现有的路由设备的计算能力也不可能处理如此巨大的数据转发。

按照上述推算，只能得到一个悲观的结论:我们需要更高速率的光纤系统和高处理能力的路由交换设备，基于现有的技术和网络状况，无法开展广域网上的宽带IP业务。但现在所有的讨论都放在底层（三层），如果在信息层上看待信息流量（非数据流）就会发现，大量的数据流是非必要的，也就是说网上存在大量的冗余信息。我们以前非常关注信息源的压缩，如音频和视频的压缩(MPEG1/2)，而忽视了网络传输过程中的信息冗余。其实，网络上的拥堵情况往往是传出大量无用或重复的数据造成的，处理好网络传输过程中的信息冗余，会极大地改善网络拥堵，而且事半功倍。下面我们看一个有趣的例子：

假设在美国和中国的通道上需要传输50M字节的数据，现有三层处理原则就是在有效的带宽和通道上最快地转发上述数据包。

但如果上述50M字节的数据是因为国内1万个用户访问www.yahoo.com主页，我们就会看到如下情况：

从信息的角度看，明显觉得5K的Gif图片造成50M的数据是非常浪费的，而且该数据流对整个通道造成压力，影响了其他数据包的传输。

对待此类问题，目前有增加缓存和建设镜像站点等方法。下面是通过缓存降低国际通道的情况：

我们假定这个5K的Gif图恰好在缓存中并被命中，就可以避免从美国的服务器传输该图片，非常有效地减少了数据的传输。但缓存只能存储非常少的信息（2G～20G），与整个Internet上的信息量相比差距非常大。尽管缓存可以起到非常好的作用，但它对国际通道上的数据传输紧张状况没有大的改善。

“克隆技术”：最大限度减少冗余

在这里需要对Internet上起着异常重要作用的路由器增加高层处理功能，使其可以从信息的角度看待和处理数据。基于这种考虑，笔者提出一种“克隆技术”，其核心思想是对相同的信息访问在通道上只传输一次数据，利用路由器进行信息复制和分发，最大限度地减少信息的冗余。“克隆技术”不同于现在使用的广播协议和“推技术”，这两种技术都可以实现一点到多点的传输，但“克隆技术”的优势在于访问者不是被动接收，而是主动访问。

下面是假定采用TCP协议的处理方式：

我们可以注意到，“克隆技术”在节省传输数据量的同时提高了服务器和路由器的计算量，但减轻了服务器的数据吞吐量和路由器的数据转发量，总体上对设备没有更高的需求，只是将侧重点改为对信息的处理和加工。

如果在广域网上大量使用“克隆技术”，就可以大量减少现有的web访问速度慢的问题，这为在广域网上开展宽带业务打下了良好的基础。虽然一个real音频数据流只占用非常少的带宽，但以往却无法应付成千上万的访问，采用“克隆技术”可以使用户更流畅地访问网上电台/网上电视和vrml站点，而且可以拥有更多的带宽用于E