淺談“端到端”原則的發(fā)展

王明貞

摘 要：端到端原則對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展具有核心的指導(dǎo)意義，主要介紹了近年來應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的端到端原則的發(fā)展，并且討論了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢與端到端原則之間的聯(lián)系，從中得出結(jié)論：為了支持網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，端到端原則的發(fā)展將是大勢所趨。

關(guān)鍵詞：端到端原則；網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；發(fā)展歷程

一、引言

Saltzer，Reed和 Clark在論文《The End-TO-End Arguments in System Design》中涉及的端到端原則對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有重要指導(dǎo)意義。端到端原則起初是為了解決一個(gè)問題，就是在一個(gè)通信系統(tǒng)中在什么地方增加功能最合適，然而在接下來時(shí)間里，它卻被用來維護(hù)公開性、增強(qiáng)可靠性健壯性、保護(hù)用戶的選擇權(quán)和使新的服務(wù)開發(fā)更容易。本文描述對(duì)端到端原則發(fā)展趨勢的一些個(gè)人看法。

二、端到端原則的主要發(fā)展歷程

1.第一階段

端到端原則起初是用來解決在通信系統(tǒng)中在什么地方增加功能最合適，“一種應(yīng)用功能只有當(dāng)其知識(shí)和幫助置于通信系統(tǒng)的邊緣才能完全和正確地實(shí)現(xiàn)，因此將提出這種應(yīng)用功能作為通信系統(tǒng)本身的性質(zhì)是不可能的”。

保證交付功能就是這樣一個(gè)例子。原始的ARPANET每當(dāng)發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)就返回一個(gè)信息“Request for next message”。然而發(fā)現(xiàn)這條信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制非常有效，因?yàn)樵谑盏酱_認(rèn)信息之前ARPANET拒絕再向目的地發(fā)送任何信息，這條信息是可靠交付的明顯特征。但發(fā)送主機(jī)并不想知道網(wǎng)絡(luò)是如何傳送數(shù)據(jù)包的，它只想知道數(shù)據(jù)包是否在目的主機(jī)被正確處理。從當(dāng)前的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，一個(gè)可靠的傳輸層需要一個(gè)表示傳輸成功的標(biāo)志。同樣，應(yīng)用層有應(yīng)用層的確認(rèn)信息，在其他方面，用狀態(tài)碼表示對(duì)請(qǐng)求的處理。

2.第二階段

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，端到端原則被漸漸地用來關(guān)注在網(wǎng)絡(luò)中的什么地方增加應(yīng)用的狀態(tài)信息：應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)中還是在端系統(tǒng)中。最好的例子就是在RFC1958中的描述：“如果我們想讓應(yīng)用能在網(wǎng)絡(luò)部分錯(cuò)誤中生存下來，這種原則是很有用的。一種端到端協(xié)議的設(shè)計(jì)不應(yīng)該依賴于在網(wǎng)絡(luò)中來維護(hù)狀態(tài)（比如端到端通信的狀態(tài)信息），而應(yīng)該在端系統(tǒng)中，這樣一來，狀態(tài)信息只有在端系統(tǒng)本身被毀壞時(shí)才能被破壞。從中得出一個(gè)直接結(jié)論就是數(shù)據(jù)包服務(wù)要比傳統(tǒng)的虛電路服務(wù)好。網(wǎng)絡(luò)只需要盡可能高效、可靠地傳輸數(shù)據(jù)，其他的應(yīng)該在邊緣來完成?！?/p>

3.第三階段

關(guān)于端到端原則如何繼續(xù)影響網(wǎng)絡(luò)技術(shù)討論的一個(gè)有趣的例子就是IP的移動(dòng)性，在不做根本改變的情況下，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)路由體系結(jié)構(gòu)嚴(yán)重制約了IP移動(dòng)性與端到端原則密切匹配。在Johnson，Perkins和Arkko寫的移動(dòng)IPv6的陳述中，IPv6需要在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的本地網(wǎng)中設(shè)置一個(gè)路由代理來支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的路由定位匹配。在原來的IPv4的設(shè)計(jì)中本地子網(wǎng)路由代理（也就是外部代理）放棄使用端到端原則，這種設(shè)計(jì)已經(jīng)被淘汰了，現(xiàn)在的端系統(tǒng)都有它自己的地址。另外，移動(dòng)IPv6包含完善路徑選擇安全機(jī)制，允許在端系統(tǒng)與通信節(jié)點(diǎn)之間使用端到端路由算法，這樣可以使用本地代理，沒有必要再使用全球代理了，這種特性是基于對(duì)端到端的考慮。然而，在網(wǎng)絡(luò)路由體系結(jié)構(gòu)中，全球節(jié)點(diǎn)與路由識(shí)別的混淆決定了IPv6中本地網(wǎng)絡(luò)仍需要全球路由代理。就此，在IAB研討會(huì)上進(jìn)行了討論，并在RFC2995中發(fā)布。

三、結(jié)論

端到端原則繼續(xù)指導(dǎo)著網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)開發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)依然像以前那么重要。端到端原則自產(chǎn)生以來就是關(guān)于是否需要端系統(tǒng)的知識(shí)和幫助去實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)功能的討論焦點(diǎn)，然而用戶的選擇與許可、端到端服務(wù)的可靠性與完整性和提供信任機(jī)制與“良好網(wǎng)絡(luò)公民行為”這些都是在端到端原則上開發(fā)的。認(rèn)識(shí)到這些資源對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的修改比以前向網(wǎng)絡(luò)中合并服務(wù)的壓力更重要。任何合并網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提議在開發(fā)之前都必須考慮到這些先前資源。

我想今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不可能完全局限于“端到端”原則的架構(gòu)思想，但也不可能完全拋棄這樣一種理論的指導(dǎo)，“端到端”原則所提倡的靈活性和開放性對(duì)今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍將具有重要指導(dǎo)

意義。

（作者單位 第二炮兵工程大學(xué)士官學(xué)院共同基礎(chǔ)

教研室）