互联网在短暂的发展历程中发生了巨大的变化。推动这一变化的主要因素是什么？在这个过程中，计算、存储和网络之间的相互作用又有怎样的变化？本文主要围绕实现“更大、更快、更好、更便宜"的目标将如何影响互联网发展进行探讨。

过去50年互联网发展历程

回望1972年的世界，在技术和通信领域占据主流地位的是造价昂贵的大型计算机，其工作系统通过晦涩难懂的符号集运行，需要全天候轮班的计算机操作员和受过符号集专业培训的程序员负责管理；在普通家庭里，收音机和电视机已经算是最复杂的消费电子产品了，钟表还在靠发条运转……但变化悄然而至，激动人心的载人航天技术成果唤醒一代人的想象力，展现出科技的力量和效用，全球技术研发加速。

摩尔定律是计算机领域的重大发现，极大地推动了计算机技术的发展：大型计算机算力更强，速度更快，成本也越来越低。同时，算力和速度略逊一筹的小型计算机在尺寸、成本和便捷性上也日臻完善，成为个人消费品。到了20世纪90年代，计算机转变为消费品，对计算机领域的架构产生了影响，大型计算机与围绕它们的个人计算机被区分开来，互联网也作同样区分。与用户间对等的电路交换式电话网络不同，互联网开始构建将客户机和服务器从根本上区分开来的网络结构，并将公用名、路由等基本网络服务合并到其中。在某种意义上，20世纪90年代是互联网从电话通信模式转变为更接近广播电视模式的一个时期。

向客户机/服务器（C/S）结构的转变给网络发展带来了一系列挑战。通信网络容量基本取决于电话机配置，完全由通信运营商所掌控。而在互联网的C/S模式中，网络容量由消费者市场需求决定。20世纪90年代末，消费者对网络使用的需求增加，而网络服务和基础设施服务还缺少相应资费标准，导致费率收入并未因需求增加而增长，这意味着服务和基础设施提供商需要扩大举债规模以获取建设更多基础设施的资金。互联网服务提供商（ISP）只能依靠源源不断的新用户为扩建基础设施提供资金。原有财务模式和技术模型无法适应用户规模增长，在单一平台上运行的热门服务不堪重负，网络基础设施超负荷运转。业界开始利用服务器集群、数据中心、交换机、网关以及互联网服务提供商分层结构对服务基础设施进行技术改造，试验基于多协议标签交换（MPLS）和虚拟专用网络（VPN）等技术的虚拟电路通信，并通过各种形式的服务质量（QoS）模型对相互竞争的网络资源实行选择性配给。

内容分发网络（CDN）的诞生标志着21世纪前十年互联网最根本性的改变，即从将用户请求带回单一服务器转向将服务复制到用户终端的临近设备。用户请求仅在外部的接入网传输，而网络内部用于向边缘服务器推送更新。

基于边缘的客户机分配机制可谓出现得恰逢其时。随着2007年苹果手机的问世，用户需求曲线发生了巨大变化。对比个人计算机时代，人们对网络的需求增加了三到四个数量级，用户需要数兆比特的速度才能享受到移动设备带来的沉浸式使用体验。

尽管50年来通信技术不断演变，但互联网始终使用互联网协议（IP）操作数据包传输数据。IP将应用程序、内容服务环境与底层传输结构剥离开来。从点对点串行网络到总线型以太网，再到基于光纤分布式数据接口（FDDI）或分布队列双总线（DQDB）的环形结构网络，都能在不改变应用程序或服务环境的情况下在IP层快速集成。这不仅将通信技术发展过程中对每一代技术投资的价值保留下来，而且随着互联网的使用和用户群体的扩大，上述价值还在不断累加。

当前推动互联网变革的因素

我们难以断定50年后的技术是否会有全新的变化，也很难像1971年或者更早的时候那样预测50年后的技术发展。例如，在20世纪70年代初期就已经出现移动电话向智能设备转变的明显趋势；为提升算力逐步改进硅处理技术，制造具有数十亿个逻辑门、低功耗、高时钟速度的单芯片多处理器，同时不需要重新考虑计算机的内部结构问题；电子设备的尺寸缩小了，但其逻辑和设计基本是不变的；等等。

回头看，成为今天通信技术主导因素的种子在50年前就已经种下，同理可以推断，在50年后的通信环境中起主导作用的种子或许就存在于当下。当今世界各种理念交汇，并无定论。我们面临的最大挑战或许在于如何从当前纷繁复杂的技术更迭中分辨出真正影响未来的重要因素。

尝试去细致描绘50年后的计算机通信环境也许毫无意义，但我们可以从已有的细节中看到塑造未来的驱动因素，并将其筛选出来。

——更大

以前的通信速率以Kb/s为单位，如今相同通信的衡量单位不是Mb/s或Gb/s，而是Tb/s.2021年3月，谷歌宣布搭建的Echo光缆将由12根光纤组成，单纤容量为12Tb/s。该光缆将穿越太平洋海底，从美国连接到新加坡，总网络容量达144Tb/s。此外，光放大器、波分复用和相位/幅度/偏振调制技术的使用可以显著提高电缆容量。

摩尔定律的速度或许已足够惊人，但消费电子产品行业的扩张速度比摩尔定律还要迅速。2020年，全球共售出约14亿台移动互联网设备，自2015年以来其每年销量均实现同比增长。大量的互联网设备与充足的网络容量催生出更多沉浸式内容和服务。如今的互联网在服务器和内容聚合方面已较为成熟，内容分发网络可以提供与终端接入的网络容量相匹配的规模和速度，并为所有客户机提供服务。

互联网的应用领域涵盖物联网等新兴产业。因此，当我们考虑“更大"时，不应只考虑人类对网络的使用。随着互联网规模的扩大，互联网的发展不再受限于人口增长和人类的使用时长。互联网正在改变，用以服务一整套计算机设备。这些设备的运行建立在充足的技术基础之上，包括多样的处理能力、海量的存储以及巨大的网络容量。面对如此巨大的需求，互联网行业应尽快加大资本、专业知识和资源投入。

——更快

在构建更大的网络时，对于单位时间连接的设备数量，我们希望连接和传输速度都可以更快。

业界正在推动部署5G网络，称5G网络能以10Gb/s的峰值速度将数据传输到终端。这一数据可能是在一个没有干扰的极端环境中测得的，实际传输速度可能离消费者的合理期望还有差距，在大多数情况下，移动网络只能为连接设备提供100Mb/s的数据。在有线网络方面，光纤开始连接有线环境，有线服务的容量单位将从Mb/s变为Gb/s。

但速度不仅仅指传输系统的速度，还包括传输本身的速度。在这方面，永恒不变的物理定律开始发挥作用，发送方和接收方之间存在难以避免的信号延迟。“更快"不仅意味着更强大的传播能力，而且还意味着要加快系统对客户机的响应，这既需要高容量，也需要低时延。目前实现这一目标的唯一方法是缩减传输之间的距离。如果就近提供内容和服务，协议对话的速度更快，系统的响应速度也会因此加快。

提升网络速度的方法不仅限于让服务靠近客户机。业界致力于提高协议的效率，在客户机和服务器之间以更少的交换次数生成处理结果，以提高网络响应速度和使用便捷程度。

“更快"需要的因素有：提升“最后一公里"接入网的带宽容量；将所有内容和服务交付进入高度可复制的内容分发网络；增加内容分发网络节点密度；预先准备好服务内容，以便服务直接在“最后一公里"接入网上进行；改造应用程序环境，提高响应速度；提高传输协议的性能。

我们希望能缩短网络传输的距离，同时通过预测内容分发网络节点的需求和服务内容，避免因距离造成速度限制。在网络中，“更近"是“更快"的不二法门。

——更好

“更好"是更为抽象的一种品质，但明确“更好"意味着“更可信"和“真实性可验证"，互联网就在这项最具挑战性的任务中取得了进展。

超文本传输安全协议（HTTPS）的使用在当今的Web服务环境中几乎随处可见。我们一直尝试通过使用安全传输层协议TLS1.3的“Client Hello"报文中加密的服务器名称指示（SNI），来封堵TLS协议中最后一个开放漏洞。它可以将包括服务运营商在内的任何一方与用户身份和业务信息隔离开，避免预先获取用户和业务的耦合信息。

内容方、应用程序和平台都在处理与隐私和虚假信息相关的热点议题，并未重点关注网络本身是否绝对可信。但如果网络无法保障有效载荷、业务数据元（如DNS查询）、传输协议控制参数等关键信息安全可靠，那么网络以及网络所提供的这些信息是否值得信任就无关紧要了。当今互联网应从所有网络基础设施均不可信的假设出发，为用户及其的服务提供“更好"的保障。一旦发现服务、应用程序、内容与底层平台和网络框架之间隐含的信任被各种方式所滥用，应用程序和服务环境就会采取有效措施封堵每一个可能暴露隐私或者泄露数据的漏洞。

网络协议栈各个层级都是“零信任"的写照，栈的每一层只向其他层公开“完成请求和维持运行"所需的最小一组功能信息，这一点已经深深植根于网络本身的运营模式及其应用设计之中。

——更便宜

互联网似乎正在向一个具备更大规模连接和更强大算力的环境过渡。构成这样环境的网络基础设施带有明显的规模经济特性。例如，网络传输系统的改变可以将电缆系统的承载能力提高一百万倍，但是电缆系统的价格并不会因此上涨一百万倍。在某些案例中，一些大规模系统的资本和运营成本实际上在逐年下降，单位距离的每比特成本也呈直线下降的趋势。

这也导致单次网络业务资费水准下降。虽然每发送一条短信都会向用户收取一定数量的费用，但网络业务的单位成本通常来说是非常低的，以至于无法形成一个基于成本的数字服务业务资费模型。

如前所述，内容分发网络模式的兴起改变了互联网。在每个节点附近预先准备服务内容，后续从服务器到客户机的业务需求能够在很短的距离内实现。这就使更短距离内业务处理速度更快，建造和运营成本更低，功耗更低，信噪比更高。

除了成本降低，一些服务提供商还取得了间接收益，且不会对用户产生任何显性成本。比如，使用搜索引擎进行搜索不会收取用户任何费用。这项服务是通过广告收入间接盈利的。搜索引擎汇集了丰富的用户资料，并通过广告推广活动将这些信息出售给广告商，从而获取广告收入。个人用户是很难将自己的资料卖给广告商套现的，但当个人资料汇聚成庞大的数据集时，就变成了一笔巨大的财富。

可以说互联网的大部分服务环境都是由服务提供商出资的。在以前，很多网络服务是只有少数有实力组建专业研究团队的人才能享受的奢侈服务，但如今它们已变成大众市场上人人皆可享受的商品服务。这些服务的价格十分亲民，甚至在很多情况下已经可以免费使用。

通常认为，在网络中不可能同时实现“更大、更快、更好、更便宜"的目标。但是互联网数字服务平台似乎已经满足了所有标准。为使服务平台实现负载容量的不断增大和成本参数的不断下降，服务提供商不仅进行了网络扩建，还逐渐改变了客户访问这些服务的方式，基本不再从全网络推送内容和服务，而是从边缘提供服务。

边缘服务大幅削减了数据包的传输里程，从而降低了网络成本，提升了响应系数和传输速度。这或许会是未来50年里计算机通信和数字服务发展的驱动因素。

互联网不应成为一个更华丽、更多功能、更“智能"的网络，这些因素和“更大、更快、更好、更便宜"的发展趋势不太相符。计算机领域的发展方向应该是推出有直接集成服务功能的先进设备，通过将服务推向网络边缘，进一步推动公共网络向边缘网络的角色转变。

未来互联网发展趋势

未来，互联网如何发展？继续构建可以有效满足“更大、更快、更好、更便宜"需求的网络也许是一个方向。实现方式是将越来越多的网络功能从网络内部转移出去，以可复制的方式保留在更靠近与客户机相邻的网络边缘位置。传输和计算已经从一种昂贵的稀缺资源变成随手可得的便宜商品，共享资源池也不再是服务交付的核心。

这预示着应用程序不再是远程操作服务的窗口，而是变成服务本身。于是出现了“将服务定位在离客户机更近的位置"这一构想的终极形式，即“如果可以直接在客户机设备上提供服务，那么为什么要在临近客户机的节点上部署服务呢？"

这一问题引发了未来50年通信领域发展的两个根本问题。其一，共享的网络是否重要。前文观察到的发展趋势是将成本和功能从网络中剥离开载入终端设备，从而为服务带来更低成本、更快速度和更高敏捷度。那么，这样的趋势什么时候可以停止呢？当所有事物都载入边缘设备上时，会发生什么呢？网络还剩下什么呢？它还有什么作用呢？其二，互联网将如何定义。互联网曾被称为是一个公共网络、公共协议和公共地址池，任何一台连上互联网的设备都可以向任何其他连接设备发送IP数据包。使用互联网地址池中提供的地址，就成为互联网的一部分。

如今的情况已截然不同，随着人们不断割裂网络、协议框架、地址空间甚至域名空间，我们还剩下什么可以定义互联网呢？还有什么可以一个统一的概念，唯一还保有的就是“共享公共运行框架下的不同服务集合"这一无形特性。

过去50年，我们一次又一次地挑战了对互联网技术能力的理解，取得了很多举世瞩目的技术成就。希望在未来的50年里，我们能继续书写互联网快速发展的篇章。