从固定互联网到移动互联网

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前言

移动互联网是移动通信网和(固定)互联网相互融合的产物。移动通信网络和互联网原来各自在其领域，都取得了巨大的成功，但从商业模型到技术架构，从终端、网络到应用都存在很多的差异性。二者不同的文化背景和资源优势，导致以移动电话公司为代表的、以移动话音为主业的移动通信业，与以互联网和计算机厂家为代表的、以数据通信为中心的互联网业对移动互联网的理解在诸多方面有所不同。加之最近两年，随着美国苹果公司以终端为中心在iPhone、 iTouch、App Store等商业和技术方面创新所取得的巨大成功，使得对移动互联网的理解出现了“三足鼎立”的局面。

1) 以移动网为中心的定义

采用智能手机/手持数字助理、笔记本电脑和上网本等移动终端，通过移动网接入开放互联网、无线接入协议(WAP)、IP多媒体协议(IMS)等互联网业务。这个理解主要来自移动通信业，认为移动互联网是“移动网”的发展，只是所提供的服务从传统移动通信业务发展到了“互联网业务”，终端从手机发展到了多种智能终端。这种定义试图在与3GPP等提出的“移动分组网”加以区别的同时，引入了两个含糊不清的概念：“移动网”和“互联网业务”。广义的讲，移动网可以是链路层或网络层，甚至是应用层和内容层的，而这里似乎仅指蜂窝移动网。另外，把IMS等也纳入到“互联网业务”，而IMS是对应用实现的技术性描述，与“互联网业务”不是一个层面的事情。

2) WEB为中心的定义

通过移动设备(如PDA、手机)或其他便携设备(如上网本等)连接到公众网络上，访问万维网(WWW)。这种理解来自互联网界，认为移动互联网是互联网的发展，只突出强调了手持终端在WEB层面带来的差异性。当然这里的差异性可以是限制性的(如接入速率慢、终端屏幕小等)，也可以是优势性的(更好的便携性、具有位置信息等)。虽然目前互联网上绝大多数的应用类型是WEB方式的，但也有一些应用不是(如需要下载客户端软件)，因此该定义不能涵盖一些非WEB方式的移动互联网应用(如部分短消息，地图等移动应用)。另外，手持终端和无线接入链路对移动互联网的传输层和网络层的影响也未考虑在内。

3) 以终端为中心的定义

以移动终端为中心(注意，不是以手机为中心)，通过用户界面、开发工具、硬件、分布式处理以及3G+WLAN等无线接入能力，对互联网和移动产业生态系统进行优化，提供了全新的用户体验和定价方式。1990年微软针对个人电脑推出Windows 3.0的创新，彻底改变了PC时代;1995年网景浏览器(及其首次公开募股)针对互联网的创新，让(固定)互联网出现了爆炸式增长;苹果公司从2007 年开始的基于移动终端的创新

(iPhone 、iTouch和App Store)，引领了移动互联网的新时代。

本文从固定互联网开始，介绍了互联网的体系架构及所面临的移动性支持等挑战，阐述了为应对移动性的挑战，互联网目前所做的一些工作以及存在的问题等。文章的最后认为从互联网的外部看，移动互联网仍然采用的是互联网的体系架构，只是在网络层、传输层和应用层等增加了一些移动性支持功能而已。而从互联网的内部看，移动互联网增加的这些功能，虽然对互联网架构都是演进性改变，但因为终端的便携性和网络的广覆盖等，这些变化将对上层应用产生“革命性”的影响，传导后对整个人类社会将产生重大影响。

1 互联网的体系架构

与移动通信网集中控制、层次化路由的体系架构不同，互联网倡导的是一种建立在“自律”基础之上的“开放”、“平等”和“创新”，让人人都可以参与建设和发展的精神理念。在这一精神理念的指导下，互联网工程界提出了“端到端透明性”的核心设计理念。RFC3439等所描述的“端到端透明性”是互联网少有的、一直坚持的体系架构的核心设计原则。所谓“端到端透明性”，就是在互联网协议(TCP/IP)的设计中，将互联网系统中与通信相关的部分(IP网络)与高层应用(端点)分离，最大限度地简化网络的设计，将尽可能多的复杂性和控制放在用户终端上。有些文献也称其为“沙漏”模型，如图1。今天所看到互联网的所有特征(包括移动方面外部和内部的优点及问题)，几乎都与其“端到端透明性”的核心设计理念有关。

这一核心设计理念后来随着互联网的发展得到了延伸，被扩展为：TCP/IP协议设计中应尽可能地将状态信息维护在端点上，网络内部不维护与特定应用相关的任何状态信息，因为只有这样，才可能在网络中的某部分发生故障时不会中断通信，除非通信端点自身出现故障。根据这一扩展后的理念，出现了下面大家熟知的推论：

1) (无连接的)分组交换技术优于传统的电路交换网络，因为分组交换网络中不维护状态信息，因此只有通信终端发生故障时才会中断通信;

2) 业务与承载分离，IP网络中不保存与业务和应用相关的信息，终端智能化而网络傻瓜化。

互联网的这一核心设计思想，很明显是基于固定网络的：

1) “端到端透明”，意味着互联网认为无论是有线的还是无线的，无论链路层属性差异如何巨大，网络层都会“尽力而为”地提供服务，即端到端通信的服务能力很可能是受限于最差性能段的那段无线链路;

2) 希望把复杂性放在终端上，意味着终端必须具有很强的计算和存储能力，网络传输这种计算任务的能力也要相对较强;

3) 网络中最大限度地不保留状态信息，意味着网络认为移动性支持不是必须的功能，不属于体系架构要考虑的问题，而是“增值”服务。

2 移动性带来的挑战

端到端透明性具有很多优点，为后来互联网从实验室走向社会，商用化的蓬勃发展起到了决定性的作用。但这种设计有两个基本假设：第一，互联网最初是由具有共同爱好的技术专家设计开发的，他们之间相互信任;第二，互联网是由科研团体或政府研究机构管理下的非商用网络。这两个假设渗透到了互联网初期的设计中，尤其是用户之间的相互信任机制。互联网由教育科研的应用环境向社会化应用场景的发展过程中，出现了很多与体系架构密切相关的问题，使得原来理想化的“端到端透明性”的互联网核心设计思想遇到了极大的挑战。