NDN能为区块链和未来网络世界带来什么

为什么NDN很有趣?

NDN是以信息为中心的分布式网络

NDN 为了满足人们高效获取和分发信息内容而设计的新一代互联网架构，与2010年获得美国国家自然基金会的支持。NDN蕴含了未来互联网变革性的研究，是目前学术界和产业界非常看好的项目。NDN旨在通过建立全新的以内容为中心的网络架构体系，争取逐步替代主宰了互联网近半个世纪的TCP/IP 通信协议。NDN力求从协议架构上彻底地解决TCP/IP 设计上的诸多不适应。NDN项目主要致力于研究基于名字路由的可扩展性、内容高效分发、内容保护、内容安全、隐私信任模型，以及支持这一设计的基础通信原理等关键问题。

NDN相对现有的TCP/IP 架构，带宽资源利用率更高

NDN 力求从底层协议架构上彻底解决TCP/IP 设计上的诸多不适应性，保留了细腰沙漏模型。主要特点集中体现在多样灵活的路由策略选择和基于数据本身的安全机制上。NDN的通信主要基于两个数据包传输类型，一种是请求包（Interest),另外一种是数据包（Data），两者根据完整或相对的名字进行匹配。通信策略完全有请求放驱动。请求方向NDN 网络广播请求包，以数据命名为纽带，通过拉(PULL)的方式获取数据包。消费者首先发送一个Interest 包来请求一个数据包,收到这个Interest 的中间节点，如果没有目标Data，将根据路由策略选择性转发到其他邻居，知道找到拥有该数据的节点。在Interest 包遍历的路由路径上任何缓存的Data副本都可以用来满足请求。由于NDN 中集成了基于数据传输和命名的路由，因此不存在额外的数据传输开销，带宽的利用率更加充分。

NDN 的路由节点保留了类似IP路由的转发路由表（Forwarding Interest Base ,FIB),增加了待处理请求表（Pending Interest Table ,PIT)和数据包缓存表(Content Store,CS),如下图所示：

NDN相对于现有的TCP/IP架构性能更好

NDN数据包是独立的，与它从哪里来和它将被转发到哪里没有关系，不依赖像TCP的连接控制，传输过程也不需要状态信息。NDN 路由将Interest包和Data包都缓存一段时间，分别暂存在PIT和ContentStore 中，以便等待交互应答。当针对相同的Data的多个Interest 到达的时候，会进行消重处理，记录到达的接口在存储在PIT表中，但是只继续转发最先到达的Interest 。当Data 到达的时候，路由器查找到匹配的PIT条目，然后将Data 从表中列出的所有接口转发出去，从而满足多个请求的需要。然后PIT删除响应的条目，将数据缓存到CS中，CS 基本上都是Data包的缓存器，具有一定的缓存策略。Data包跟随Interest 包相同的传输路径，沿着相反的方向传递。在一个Interest 包经过每一跳都有可能得到匹配的Data包，不一定要走完路径到达最终的数据源头，从而实现Hop-by-Hop 流量平衡。NDN 路由策略是非常灵活的，可以自动同时支持多种路由协议，包括内容分发（许多用户在不同的时间请求相同的内容）、组播（很多用户在同一时间请求相同的数据）、移动性（用户从不同的地点持续请求数据）、延迟容错网络（用户之间间歇性通信）等，而现有的TCP/IP 通信路由采用的是单一的最佳路径以防止循环。NDN不仅从原理上避免了网络冲突和拥塞，摆脱了传输对端到端连接的依赖，彻底实现了多链路路由（Multi-routing),同时基于网络内存实现了就进获取、负载均衡和容断能力，从而大大提升了大规模内容分发的性能、效率和可靠性。

NDN相对现有的TCP/IP更加安全

NDN直接对Data包进行加密，加密是端到端的，对网络层是基本透明的，由应用程序或者第三方类库直接处理，不像TCP/IP 依赖端到端和传输管道的保护，路由安全性大大提高。在NDN网络中，所有数据都需要签名，包括路由消息，可以防止他人伪造或者篡改。NDN多路径路由策略可以减轻前缀劫持，因为路由器可以检测由前缀造成的异常劫持，并尝试通过其他路径来检索数据。NDN的消息只能与相关应答数交互，并不一定发送到主机，这就使得很难将恶意的数据发送到一个特定给的目标主机。NDN的安全机制实现了数据安全与网络传输的分离，降低了实现和管理的难度，灵活性更强，更加直接方便，也是真正符合数据请求的自然处理方式。

NDN相对于现有的TCP/IP 更加去中心化，也更加中立

由于现在的TCP/IP针对的是主机命名，导致我们发送内容或者传递内容的时候更多的需要一个IP地址，IP地址的分配是有中心化的机构来分配，从而会产生垄断和作弊，NDN从底层设立命名规范，让用户根据自己的需要建立自己的命名体系，从而更加去中心化。

NDN能够为我们带来怎么样的改变

NDN的提出是为了改变当前互联网主机-主机通信范例，使用数据名字而不是IP地址进行数据通信，适应互联网对数据分发日益增长的通信需求。NDN保持沙漏模型，采用七层结构，如图一所示。下层协议均为了适配底层物理链路和通信而设计，上层协议为对应相关的应用而设计，与TCP/IP模型最大的区别就是在中间层用命名数据取代IP。NDN是一个全新的架构，但其操作可以植入现有的研究中，其设计也反映了对目前互联网架构的优势和局限性的理解

图一

也就是说，NDN和现有的区块链技术一样，都是基于对等网络传输，形成端对点传输网络，在NDN 中，每一个路由节点都可以连接成千上万的节点，相对于现有的P2P网络更加高效和安全，已经链接的节点又通过成百上千的节点链接出去，从而共同组成一个全球化的超大网络。

在这张网络中是没有中心节点的，存储在NDN网络中的资源，分散在世界各地，你所需要的资源，可能就在你邻居那里，也可能在世界的另一端，在NDN构建的网络里，我们获取资源，访问网络是如此的便捷。如果说区块链是对传统互联网技术的一次重塑，那么NDN则是对传统TCP/IP传输协议的一次重塑、对传统网络运营商的重塑，也必将对传统的基于P2P 网络应用的一次重塑，这里包括但不仅限于区块链、IPFS等构建在P2P 技术之上的未来网络应用。

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编译者/作者：NDN新链社区

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