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Aalborg 大學(xué)，麻省理工學(xué)院以及 Caltech 公司的研究者們，共同開發(fā)了一種在數(shù)學(xué)運算基礎(chǔ)上開發(fā)出來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)更加具有適應(yīng)性，更加智能，最終讓網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣忍嵘哌_(dá) 10 倍！這項技術(shù)進(jìn)步極大的增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕瑫r也為連接到 5G 移動網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星傳輸以及物聯(lián)網(wǎng)提供了途徑。

TCP/IP 協(xié)議存在的問題

互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳遞都是封裝在“包裹”里的，或者說成是以小組為單位的數(shù)字信息。將信息傳遞到終點的程序，以及這些“包裹”的格式，我們通常用一種叫做 TCP/IP 的一套協(xié)議來描述。這一技術(shù)是上世紀(jì) 70 年代的產(chǎn)物。在那個時候，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議組的誕生，標(biāo)志著技術(shù)的一大飛躍，徹底的對數(shù)字信息傳輸方式進(jìn)行了革命。現(xiàn)如今，四十年過去了，它仍然是搭建起互聯(lián)網(wǎng)的“骨架”。不過，雖然是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但是它并非是高效，安全，靈活的。

舉例來說，為了讓 TCP 數(shù)據(jù)傳輸成功，接收數(shù)據(jù)的人需要按照當(dāng)時發(fā)出時的順序，準(zhǔn)確的來接收這些“數(shù)字包裹”。如果其中有一個數(shù)據(jù)包，因為某種原因給丟失了，那么這種互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議就會將其看作是網(wǎng)絡(luò)擁堵的一個信號，數(shù)據(jù)傳輸速度立刻下降一半，之后它速度回升起來的也非常緩慢。該處理機(jī)制在某些狀況下也許很理想，但是在另外一些狀況下就會很糟糕。其根本的原因就在于：這套互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議本身并沒有足夠的智能，來分別接下來做什么事才是最正確的選擇。同時，盡管從理論上來說，數(shù)字包可以從 A 點到 B 點以無限條路徑進(jìn)行傳說，但事實上，在一個 TCP 連接中，數(shù)據(jù)傳輸一般都走的是相同的路徑，這就給了數(shù)字黑客以機(jī)會，方便他們侵入到你的通信交流中。

解決方案：網(wǎng)絡(luò)編碼

上述問題的解決方案不是沒有。由 Aalborg 大學(xué)（丹麥），麻省理工學(xué)院以及 Caltech 公司組建的研發(fā)團(tuán)隊?wèi)?yīng)用了一套全新的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，大幅度的提升了網(wǎng)速。這項技術(shù)的名字是“網(wǎng)絡(luò)編碼”。在他們展示的視頻中，下載一份長達(dá) 4 分鐘時間的手機(jī)視頻，比現(xiàn)如今最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下載還要快 5 倍！如果是在線緩沖觀看的話，根本沒有任何停滯！這個研發(fā)團(tuán)隊的牽頭人弗蘭克·菲茲克（Frank Fitzek）教授接受采訪時表示：“在我們之前所作的實驗中，應(yīng)用我們的技術(shù)所獲得的網(wǎng)速，要比一般網(wǎng)速快 10 倍。”它能夠讓網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點都變得比現(xiàn)在更加智能。在 TCP/IP 協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只是一些簡單的轉(zhuǎn)換節(jié)點，只負(fù)責(zé)存儲“數(shù)字包裹”，并且按照之前預(yù)設(shè)的路徑轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點，而相比之下，在“網(wǎng)絡(luò)編碼”中，每一個節(jié)點都可以對“數(shù)字包裹”進(jìn)行再加工，比如重新編制路徑，或者重新編碼。將智能賦予到網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點，是該技術(shù)稱得上“破壞性創(chuàng)新”的理由。因為這將賦予信息處理技術(shù)以史無前例的靈活性。例如，它可以利用多路徑 TCP （現(xiàn)已經(jīng)應(yīng)用到了 iOS 7 系統(tǒng)中），另外，應(yīng)用了再編碼機(jī)制，可以進(jìn)一步的提升安全性和數(shù)據(jù)傳輸速度，甚至能夠在網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)信息。

研發(fā)人員：摩頓·韋德（Morten Videb）和詹尼斯·海德（Janus Heide）

它的運行機(jī)制

無論數(shù)字包中的內(nèi)容是來自 Youtube 的視頻內(nèi)容，一段文本內(nèi)容，或者是一首歌曲，它們都被一連串的0和1編碼。在 TCP/IP 協(xié)議中，互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點存儲內(nèi)容，并且轉(zhuǎn)發(fā)到下一節(jié)點來處理信息。但是在 Fitzek 團(tuán)隊開發(fā)的新的協(xié)議中，“數(shù)字包裹”中的內(nèi)容被看作是一個真實的數(shù)字，“數(shù)字包裹”以“批”為單位進(jìn)行處理。每一個節(jié)點都構(gòu)建了一套線性方程，利用的是從“數(shù)字包裹”中提取出來的數(shù)字，以及隨機(jī)生成的一組系數(shù)。每一個線性方程都能生成一個已編碼的包裹，其系數(shù)存儲在編碼包裹的頭部，未知的變量是每一個包裹的實際信息，當(dāng)作一個數(shù)字。換句話說，每一個已編碼的包裹中，都一次性的在幾個“標(biāo)準(zhǔn)”的包裹上含有部分的信息，但同時還乘以不同的系數(shù)。如果你還沒有忘記高中數(shù)學(xué)的話，你知道需要 N 個線性方程來解決 N 個未知變量。因為每一個以編碼的數(shù)字包裹都包含一個單獨的方程，這意味著接收信息者如果想要解碼這段信息，就需要 N 個這樣的數(shù)字包裹（當(dāng)然乘以不同的系數(shù)才可以）。

為什么要把這一切搞的如此之復(fù)雜呢？ 答案是這樣做的話，使得接收信息者可以不用像在 TCP/IP 協(xié)議中那樣來按照順序接收數(shù)字包裹。實際上，徹底與數(shù)字包裹接收的順序撇開了關(guān)系。最關(guān)鍵的是接收信息者得到了 N 個已編碼的包裹，每個都配有不同的系數(shù)，所以它能夠解開所有的方程，還原最原始的數(shù)據(jù)。

這種打破固有順序所帶來的靈活性，意味著整個信息系統(tǒng)將更加高效。也意味著曾經(jīng)在 TCP/IP 中發(fā)生的嚴(yán)重的數(shù)據(jù)傳遞延遲甚至數(shù)據(jù)包丟失的情況一去不復(fù)返。因為順序不再重要，數(shù)字包裹可以在網(wǎng)絡(luò)中以各種不同的路徑進(jìn)行傳遞，這樣會提升安全性。也就沒有人能夠切入到私人的通信網(wǎng)絡(luò)中。

它會帶我們走向怎樣的未來

這項技術(shù)將應(yīng)用在 5G 通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)，以及被軟件定義的網(wǎng)絡(luò)中。更重要的是，它讓直接發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的大規(guī)模分布式存儲解決方案，有了實現(xiàn)的可能。菲茲克相信這項技術(shù)可以在未來整合到各種互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中。唯一讓它的開發(fā)陷入僵局的可能性，來自于專利問題。一般來說，私人公司在編碼領(lǐng)域的專利盯的都非常緊，但我們不會這樣做，希望盡可能的讓這項技術(shù)走進(jìn)千家萬戶。