一项能让网速提升 10 倍的新技术：网络编码！

国朝磊

Aalborg 大学，麻省理工学院以及 Caltech 公司的研究者们，共同开发了一种在数学运算基础上开发出来的互联网技术，使得网络更加具有适应性，更加智能，最终让网络数据传输的速度提升高达 10 倍!这项技术进步极大的增强了数据传输的安全性，同时也为连接到 5G 移动网络，卫星传输以及物联网提供了途径。
    TCP/IP 协议存在的问题
    互联网上的数据传递都是封装在包裹里的，或者说成是以小组为单位的数字信息。将信息传递到终点的程序，以及这些包裹的格式，我们通常用一种叫做 TCP/IP 的一套协议来描述。这一技术是上世纪 70 年代的产物。在那个时候，互联网协议组的诞生，标志着技术的一大飞跃，彻底的对数字信息传输方式进行了革命。现如今，四十年过去了，它仍然是搭建起互联网的骨架。不过，虽然是最关键的环节，但是它并非是高效，安全，灵活的。
    举例来说，为了让 TCP 数据传输成功，接收数据的人需要按照当时发出时的顺序，准确的来接收这些数字包裹。如果其中有一个数据包，因为某种原因给丢失了，那么这种互联网协议就会将其看作是网络拥堵的一个信号，数据传输速度立刻下降一半，之后它速度回升起来的也非常缓慢。该处理机制在某些状况下也许很理想，但是在另外一些状况下就会很糟糕。其根本的原因就在于：这套互联网协议本身并没有足够的智能，来分别接下来做什么事才是最正确的选择。同时，尽管从理论上来说，数字包可以从 A 点到 B 点以无限条路径进行传说，但事实上，在一个 TCP 连接中，数据传输一般都走的是相同的路径，这就给了数字黑客以机会，方便他们侵入到你的通信交流中。
    解决方案：网络编码
    上述问题的解决方案不是没有。由 Aalborg 大学(丹麦)，麻省理工学院以及 Caltech 公司组建的研发团队应用了一套全新的互联网协议，大幅度的提升了网速。这项技术的名字是网络编码。在他们展示的视频中，下载一份长达 4 分钟时间的手机视频，比现如今最先进的网络环境下载还要快 5 倍!如果是在线缓冲观看的话，根本没有任何停滞!这个研发团队的牵头人弗兰克菲兹克(Frank Fitzek)教授接受采访时表示：在我们之前所作的实验中，应用我们的技术所获得的网速，要比一般网速快 10 倍。它能够让网络中的每一个节点都变得比现在更加智能。在 TCP/IP 协议中，网络节点只是一些简单的转换节点，只负责存储数字包裹，并且按照之前预设的路径转发到下一节点，而相比之下，在网络编码中，每一个节点都可以对数字包裹进行再加工，比如重新编制路径，或者重新编码。将智能赋予到网络的每个节点，是该技术称得上破坏性创新的理由。因为这将赋予信息处理技术以史无前例的灵活性。例如，它可以利用多路径 TCP (现已经应用到了 iOS 7 系统中)，另外，应用了再编码机制，可以进一步的提升安全性和数据传输速度，甚至能够在网络的每个节点内部存储数据信息。
    研发人员：摩顿韦德(Morten Videb)和詹尼斯海德(Janus Heide)
    它的运行机制
    无论数字包中的内容是来自 Youtube 的视频内容，一段文本内容，或者是一首歌曲，它们都被一连串的0和1编码。在 TCP/IP 协议中，互联网的节点存储内容，并且转发到下一节点来处理信息。但是在 Fitzek 团队开发的新的协议中，数字包裹中的内容被看作是一个真实的数字，数字包裹以批为单位进行处理。每一个节点都构建了一套线性方程，利用的是从数字包裹中提取出来的数字，以及随机生成的一组系数。每一个线性方程都能生成一个已编码的包裹，其系数存储在编码包裹的头部，未知的变量是每一个包裹的实际信息，当作一个数字。换句话说，每一个已编码的包裹中，都一次性的在几个标准的包裹上含有部分的信息，但同时还乘以不同的系数。如果你还没有忘记高中数学的话，你知道需要 N 个线性方程来解决 N 个未知变量。因为每一个以编码的数字包裹都包含一个单独的方程，这意味着接收信息者如果想要解码这段信息，就需要 N 个这样的数字包裹(当然乘以不同的系数才可以)。
    为什么要把这一切搞的如此之复杂呢? 答案是这样做的话，使得接收信息者可以不用像在 TCP/IP 协议中那样来按照顺序接收数字包裹。实际上，彻底与数字包裹接收的顺序撇开了关系。最关键的是接收信息者得到了 N 个已编码的包裹，每个都配有不同的系数，所以它能够解开所有的方程，还原最原始的数据。
    这种打破固有顺序所带来的灵活性，意味着整个信息系统将更加高效。也意味着曾经在 TCP/IP 中发生的严重的数据传递延迟甚至数据包丢失的情况一去不复返。因为顺序不再重要，数字包裹可以在网络中以各种不同的路径进行传递，这样会提升安全性。也就没有人能够切入到私人的通信网络中。
    它会带我们走向怎样的未来
    这项技术将应用在 5G 通信技术，物联网，以及被软件定义的网络中。更重要的是，它让直接发生在网络内部的大规模分布式存储解决方案，有了实现的可能。菲兹克相信这项技术可以在未来整合到各种互联网产品中。唯一让它的开发陷入僵局的可能性，来自于专利问题。一般来说，私人公司在编码领域的专利盯的都非常紧，但我们不会这样做，希望尽可能的让这项技术走进千家万户。