2018年10月， YouTube在全球範圍內上演宕機，影響範圍包括美國、澳大利亞、日本和歐洲各國。就在幾天前，多位北京地區使用者反映無法用手機、電腦開啟百度網站，提示「無法連線到伺服器」。為什麼會網際網路出現這種上不了網、看不了影片事情呢？
其實，對我們普通使用者來說，我們主要透過瀏覽器和各種移動App也訪問網路，我們也經常稱之為「上網」，然後去瀏覽各類網站，閱讀新鮮的資訊，觀看精彩的影片等等。而所有這些都需要透過網際網路底層通訊協議，而在其中最為重要的就是TCP/IP協議。
可以說，正是有了TCP/IP 協議的支撐，我們才能感受到網際網路世界的互聯互通，我們才能把資訊從一臺機器傳送到另外一臺機器，我們才能在網路世界中瀏覽無盡的內容。很多時候，當我們無法上網，或者訪問影片時出現卡頓都是在TCP/IP也就是網路傳輸層面出現了問題。
基於TCP/IP協議的網際網路基礎設施已經岌岌可危
但是，隨著網際網路的高速發展以及科學技術的進步，網際網路的使用場景也越來越多樣化，最大的需求是滿足人們內容獲取和分發。但是現有的TCP/IP方式只能提供一個一個通訊管道，而且TCP/IP 協議只負責通訊管道的維護，不關注傳輸的內容，而「內容」又是目前我們訪問網路世界最為重要的理由，這意味著基於TCP/IP網際網路基礎設施已經岌岌可危，網際網路世界也即將迎來一場通訊革命。
當然，任何一項顛覆式的技術創新都不是一蹴而就的，其背後可能會涉及多種複雜的因素，我們先回到TCP/IP在剛被髮明的時候，先看看這項技術出現的背景，以及最早發明該技術時想要解決的核心問題是什麼。
TCP/IP被髮明的初衷是什麼？
TCP/IP起源於1969年美國國防部DOD（The United States Department Of Defense）高階研究專案管理局APRA（AdvancedResearch Projects Agency）對有關分組交換的廣域網（Packet-Switched Wide-Area Network）科研專案，因此最初的網路被稱之為ARPANET。
TCP/IP技術被髮明不久後，就得到了國際眾多廠商的支援，隨後就產生了很多分散的網路。而所有這些單個的TCP/IP網路都互聯起來稱為Internet，這就是網際網路早期的「雛形」。再經過幾十年的發展，基於TCP/IP協議的Internet已逐步發展成為當今世界上規模最大、擁有使用者和資源最多的一個超大型計算機網路，TCP/IP協議也因此成為事實上的「工業標準」。
最初在發明TCP/IP協議的時候，網際網路的使用場景主要是實現計算機的互聯互通，以實現硬體資源的共享（因為在大型機時代硬體資源稀缺其成本較高），透過共享可以節省成本和提高效率。由於這個時期的通訊方式主要發生在兩個具體的實體裝置間，需要確定具體的裝置位置，因此IP資料包是以IP地址進行打包的，以IP地址標識具體的裝置，IP包中源地址和目的地地址的設計就是為了滿足這種發證在兩臺具體裝置間的通訊需求。
總的來說，人們最早設計網際網路是為了把一些超級計算機連線起來，從而能夠使用這些超級計算機提供的計算服務，但畢竟除了科學家之外只有很少一部分人需要這些超級計算機的計算能力。因此基於主機地址的TCP/IP 協議就很適合這些按地址尋找某些特定超級計算機而且使用者人數不多的應用。TCP/IP提供的通訊方式是獨特的，也是具有開創性的，然而它解決問題的仍然是兩個實體之間端到端的資料資訊交換，如下圖所示，這就是我們經常提到的「三次握手」：
但自從進入移動網際網路時代以後，一切都變得不一樣了。最為明顯的就是，人們對內容的需求愈發強烈，眾多的領域都在倡導「內容為王」。而網際網路通訊的底層的邏輯，悄然間也發生了很大的改變。
現代網際網路更注重內容的分發和傳遞
現在，網際網路更大的需求是來自內容的分發和獲取。根據思科年度網際網路流量資料報告，預計到2022年，全球IP年流量將達到每年4。8ZB，也就是每個月396EB，其中高達75%的內容都是來自資訊的分發和獲取需求。而這些需求的變化，進一步導致TCP/IP出現越來越多的問題。其主要包括以下幾個方面：
l 網路安全漏洞多，容易遭受攻擊和傳輸可信度不高。
l IPv4的網路地址不足（尤其中國使用者多，需求大，最初國際IP地址分配的資源就相對少），限制了更大規模的擴充套件。
l 網路服務質量QoS（Quality of Service）管控能力弱，不能保障高質量的網路服務。
l 網路頻寬和效能不能滿足使用者的需求。
l 傳統無線行動通訊與網際網路屬於不同技術體制，難以實現高效的移動網際網路等等。
未來的解決方案是什麼？
近年來，國際上形成了兩種發展未來網際網路的技術路線：一種是「漸近式」的路線，即不斷「改良」和「完善」現有的IPv4協議，最終平滑過渡到IPv6；另一種是「革命性」的路線，即重新設計以資訊為中心的網路ICN（Information-Centric Networking ）作為網際網路體系結構，滿足未來網際網路的發展需要。
ICN（Information-Centric Networking）
以資訊為中心的網路ICN是一種將網際網路基礎通訊架構從基於端到端連線的、以主機為中心的通訊正規化變革為以重點識別資訊（內容或者資料）的網路架構體系。
在這種通訊正規化中，機器之間的連線可以是斷斷續續的，也可以同名的利用終端主機和網路路由節點作為快取，因為儲存在網路路由中和儲存在終端主機中的資料具有完全的等值性，在資訊中心網路ICN中的一切都可以看做是資訊，可以說這是一個「資料內容」互聯的網路，而非TCP/IP那種主機式的互聯。其通訊的核心物件是資訊，並透過資料的名字來標識每一個資訊單元。
對網路來說 ，其中傳遞和儲存的都是有名字的資訊，網路自身能識別其中的資訊單元。具體資訊內部包含資料意義，網路系統無法分析，需要依賴上層應用的產生方和需求方進行解析。整個網路中各個節點與程式在各種資訊請求和應答的驅動下執行，而ICN網路功能就是協調相關命名資料的傳輸與快取，並用智慧最佳化查詢正確的資料快速響應使用者的需求，使用者或應用程式只直接關注資訊資料 本身，而與該資訊塊的其他屬性也沒有關係。
ICN的願景是什麼？
學術界認為，ICN將改變當前網際網路的端到端的通訊機制，把內容與終端位置剝離，透過釋出/訂閱（Publish/Subscribe Paradigm）來提供儲存和多方通訊服務，ICN 打破了TCP/IP以主機為中心的連線模式，變成了以資訊為中心的模式。透過ICN資料將與物理位置獨立，ICN網路中任何節點都可以作為內容生產者生產內容。作為一項變革性的技術方案，ICN技術並暫時沒有規定具體的實現，但是現有的ICN 架構都有一個共同的目標：
提供更高效的網路架構以滿足下一代網際網路的內容分發需求，提高網路的安全性，解決網路大規模可擴充套件問題，並簡化分散式應用的開發。
ICN對比TCP/IP
在以往的TCP/IP協議中，客戶機必須首先選擇一個可以提供內容的伺服器地址，比如當我們訪問一個網站的時候，我們都需要用到IP地址作為傳遞引數。而ICN打破了這種以主機為中心的模式，端到端的連線和基於內容分發的唯一命名資料替換了傳統的方式，建立一個更安全、可擴充套件、靈活的網路，並支援位置透明、流動性和間接性的連線。
ICN技術特點是：
一切都是資訊，資訊互聯；我們透過資訊的名字就可以標識每一個資訊；而網路的作用就是管理所有的資訊流動和快取，並用正確的資訊快速響應資訊的請求者
。可以說，ICN代表了電信行業的第三次革命。
相比TCP/IP，ICN在Scalable and Cost-Efficient Content Distribution（可擴充套件性和高效的內容分發網路）、Persistent and Unique Naming（持續且命名唯一）、Security Model（安全模式）、Mobility and Multihoming（流動性和多宿主）、Disruption tolerance（中斷容忍）等多個維度，都具備顯著的技術優勢，所以也受到學術界和業界的一致認可。
ICN通訊模型
目前，全球範圍的ICN專案包括美國的CCN（Content centric networking）、NDN （Named data networking）、DONA（Data-Oriented Network Architecture），還有歐洲的4WARD、COAST、COMBO、CONVERGENCE、GreenICN、NetINf、POINT、PSIRR、PURSUITSAIL、NFN、UMOBILE等等。
像命名資料網路NDN（Named-Data Networking），就是在2010年獲得美國國家自然基金NSF（National Sicence Foundation）近800萬美元支援的未來網際網路體系架構FIND（Future Internet Design）專項研究的一個基礎研究資訊中心網路專案。主要由加利福尼亞大學洛杉磯分校的張麗霞教授和Van Jacobson先生（目前就職於美國Google公司，UCLA兼職教授）所領導，他們兩位目前都是美國計算機協會（Association for Computing Machinery， ACM）和電氣和電子工程師協會（Institute of Electrical and Electronics Engineers， IEEE）的會士，該專案共有12所美國高校和研究機構聯合參加。
這個專案早前也被稱為內容中心網路CCN（Content Centric Networking，），這是由帕洛阿託研究中心PARC（Palo Alto Research Center）在NDN專案獲得NSF立項之前的專案簡稱。PARC實現了一個基於ICN思想的開原始碼系統CCNx，這也是NDN專案的一個早期的原型研究基礎。
NDN聯盟成員
多位學術界的權威人士表示，NDN/CCN是一項蘊含了未來網際網路變革的顛覆式成果，是目前國際上學術界和產業界非常看好的專案。在2014年9月，多家知名大學和供應商在UCLA宣佈成立命名資料網路聯盟，命名資料網路聯盟成員包括多個國家的高校成員，包括美國的科羅拉多州立大學、加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）、加州大學聖地亞哥分校 （University of California， San Diego）、密西根大學 （University of Michigan）等知名高校，還有韓國安陽大學，中國的清華大學 、東北大學 （Northeastern University）、中國同濟大學以及日本的早稻田大學等等。
值得一提的是，不僅僅學術圈在關注這個專案，同時還有產業界的成員在關注該專案，目前命名資料網路聯盟產業成員包括思科 （Cisco Systems） 、美國富士通實驗室 （Fujitsu Laboratories of America）、華為 （Huawei Technologies）、英特爾 （Intel Corporation）、瞻博網路 （Juniper Networks）、松下電器 （Panasonic Corporation）、ViaSat等全球知名企業。
NDN專案的願景
NDN/CCN專案旨在透過建立全新的ICN網路架構體系，爭取逐步替代主宰網際網路半個世紀的TCP/IP協議。NDN/CCN力求從協議架構設計上徹底地解決TCP/IP設計上的諸多不適應性。NDN/CCN專案主要致力於研究基於名字路由的可擴充套件性、內容高效分發、內容保護、內容安全、隱私信任模型，以及支援這一設計的基礎通訊原理等關鍵問題。
NDN的最新動態
近幾年，NDN專案取得了引人注目的發展，越來越多的國際研究機構、人員開始參與其中，在國內也吸引了一大批高校研究學者和學生參與進來。NDN因為其專案理念的先進性、方案的可行性和實質性進展，逐漸成為ICN未來網際網路體系架構中的主流。
在SIGCOMM和INFOCOM頂級國際網路會議分別連續舉辦了兩次專門與NDN相關的專題研討會之後，2019年9月，ACM ICN會議在中國澳門舉辦，該會議的得到了來自華為、Intel、Cisco、Akamai等頂級網路裝置和網路服務提供商的支援， 在本次會議中，我們有幸看到了更多的ICN技術跟實際應用的結合。
從該次會議的演講內容我們可以看出，NDN佔據所有ICN相關專案的主導地位，更可喜在演講中我們看到了NDN 跟IPFS互補的研究方案，該方案提出了利用NDN 網路增強IPFS的可行性方案，雖然只是一個簡單的對比，但是我們看到了NDN跟產業結合的一大步，這也標誌著NDN的研究已經走出學術界，進入產業跟各個產業開開始互動，也期待NDN能夠跟行業之間產生更多的創意和應用。
我們可以樂觀地估計，如果NDN專案能進入實際實驗網部署階段，很有可能成為繼雲計算、大資料、軟體定義網路SDN（Software-Defined Networking）之後，資訊科技一個新的爆發點。這種預期是完全可期待的，這是因為NDN一旦走向實踐階段，將會促使整個網際網路軟體、硬體整體的升級換代，而且必然勢不可擋。
以NDN為代表的ICN網路未來可期
未來已來，只是尚未流行。隨著網際網路新時代的到來，傳統的網際網路架構已經搖搖欲墜，新的網際網路架構呼之欲出，我們相信將會有更多的新技術和ICN結合共建網際網路的美好明天，我們也相信，NDN 技術會成為眾多技術中最為耀眼的一顆明星。而區塊鏈技術的出現，更是對NDN技術產生了積極的影響，NDN+區塊鏈將共同加速推動網際網路新時代的到來。
