网络编码有可能导致对、内容分发和网络的重新设计。厂商和研究者们如是说。一些声名显赫的高科技企业，如、惠普和英特尔等都正在着手

网络编码有可能导致对、内容分发和网络的重新设计。厂商和研究者们如是说。

一些声名显赫的高科技企业，如、惠普和英特尔等都正在着手从事一项被称为“网络编码”的技术，该技术可以提高网络的吞吐量，改善从内容分发到无线网络等一系列的可扩展性和使用效率。

网络编码技术自七年前诞生以来，可以说基本上藏身于各大学和实验室中而鲜为人知。这是一种编码算法，支持者们声称它可以将现有的网络吞吐量提高一倍，同时还能改善网络的可靠性和防范攻击的能力。网络编码技术最热心的支持者们说，该技术将会引发网络的下一代革命；其他人则认为，网络编码技术更有可能会潜移默化地改变目前基于路由的网络架构。

网络编码的工作原理是把不同的信息转化成位数更小的“痕迹”，然后在目标节点进行演绎还原，这样就不必反复传输或者复制全部信息了。痕迹可以在多个中间节点间的多条路径上反复传递，然后再被送往最终的目的端点。它不需要额外的容量和路由—只需把信息的痕迹转换成位流即可，而这种转换现有的网络基础设施是可以支持的。

“这种技术跟窃听技术很相像：你听到了周围有什么事在发生，于是你便形成了某种观点，然后你会根据记忆和你所掌握的信息去增加总体的吞吐量和容量。”英特尔研究部门负责企业无线通信的研究专家SumeetSandhu说。

网络编码可以在任何设备上工作，从路由器到无线系统，或者全新形式的所谓网络编码器上工作。英特尔看到了这种技术在扩展无线基站方面的潜力；微软已经在试验用网络编码来提高其内容分发系统的效率；其他网络厂商，比如，则对其计划秘而不宣，拒绝发表的评论，其发言人只声称：“我们正在研究网络编码能否作为一种区分不同类型的流量，然后划分出优先等级，从而帮助提高网络容量的理论工具。迄今为止，我们并未提供任何专门的网络编码产品。”

为了让读者能够更好地理解什么是网络编码，我们在此处给出更为详尽的技术解释。

网络编码可以对数据包中的数据位进行操作，这种所谓“按位异或”操作是将信息与其他数据包相互比对。按位异或首先取两个位组，然后对每一组的对应位执行逻辑操作，如果对应位的值不同则赋值“1”，位值相同则赋“0”。

按位异或操作所得出的这些1或0就是编码，也叫痕迹，端点或任意节点只要具备一定的智能便可将接收到的信息进行演绎还原。按照这种方法，网络编码便可有效地允许目标节点接收多个信息而不必增加它所能接收数据包的数量。换句话说，不必增加网络的整体容量。

“利用数据的这种代数性质，是为了获得更大的自由度，可以对数据包进行各种操作。”麻省理工学院电子工程与计算科学系的助理教授、网络编码领域的主要研究者之一MurielMedard说。“在网络中能够这么做，就意味着你能够更有效地利用网络，或者用多种方式来使用网络。”

和Medard持相同观点的支持者们认为，网络编码尤其对路由器共享的基础设施、P2P内容分发以及无线网状网络特别有用。在一篇论述网络编码的文章中，Medard和其他研究者指出，网络编码具有极大地提高网络传输速度、改进所有通信系统可靠性的潜力，将会引发下一代网络革命。

不过，Medard也认为，网络运营商如何利用这种异或操作符来实现网络编码尚有待探索。因为它不同于MPLS的流量工程，MPLS无须改变数据包中的数据；而只是给数据包增加一些附属物，比如标签。

“我们不只关心所选择的数据包的各个域的状态，实际上我们还需要考虑对包内数据进行操作和传输的可能性。”Medard说。“不过最终，我们还是要把信息还原到它最初的状态。”

目前的路由器和机系统就做不到这一点。它们只是去读数据包中的源地址和目标地址的域，将输入和输出都映射到同一个节点上然后直接传输。它们不会综合两个不同数据包的内容，更不会把输入映射到一个节点，把输出映射到另一个节点。

Medard说，网络编码器或许不会彻底取代路由器，但其功能有可能会覆盖掉一部分路由功能。而随着时间的推移，网络编码便有可能在其优势日益明显之后成为路由操作的一个不可缺少的组成部分，从而彻底改变我们今天所知的路由技术。

Medard说，她两三年前就已经给思科的工程师们展示了她的技术研究成果。她把那次会谈称之为“良好的”，但同时强调说，那次会谈只是一次技术性的会谈，没有探讨过任何商业用途。

和微软一样，惠普也看到了网络编码对P2P内容分发所带来的好处。惠普已经与麻省理工学院展开了合作，并赞助后者在此领域的研究工作。

“这确是一项令人兴奋的。”惠普实验室的研究员MitchellTrott说。“它拥有巨大的有待开发的潜力，只不过迄今为止，到底能从这一技术中获得什么好处，还不是很清晰。”

在网络基础设施中，网络编码的应用要比简单地帮助内容分发问题“更为棘手”。Trott说，网络编码必须证明自己能够获得较大的性能提升，才可能被基础设施厂商所采用。

“网络编码必须能解决一个特殊问题，多播或许就是网络编码可以大显身手的所在。”Trott说。“不过，多数企业甚至还没有用到多播这种功能。”

所谓多播，就是同时把信息传送给一组目标节点，按照和传统路由架构同样的方式，网络编码就能大大改善网络的效率。传统路由的多播在连接多个目标节点时需要生成全部传送信息的多份拷贝，而网络编码则可通过xor痕迹处理，大大减轻这种传输多份信息的压力。

就网络基础设施而言，对网络编码存有疑虑的另一个因素是，十年来交换机和路由器等设备在各类机柜中已大量存在。

“要想抛弃这些设备转而去支持新的技术，可能需要一段时间。”Trott说。还必须要开发一些新的控制与管理协议来跟踪所有的数据包和位流的操作。

迄今为止，惠普尚未找到可将网络编码用于商用产品的合适的切入点，不过Trott说，这种情形会随着时间而改变。他还说，无线网状网有可能从这一新技术中获益，尤其对于军用的感应器网络更有益处。

麻省理工学院的研究人员所从事的研究表明，网络编码可以在无线网络的吞吐量上获得“数倍的提升”。这些研究人员说，他们在一个不大的网络环境中目睹了吞吐量的翻番增长，而在麻省理工学院一幢三层建筑内的34个节点环境中，利用UDP流量进行的一次测试更是出现了4倍的流量增加。

英特尔也在期待网络编码能为其无线产品，尤其是为WiMAX产品提供竞争优势。英特尔的网络编码研究开始于2006年。

英特尔研究部门的Sandhu说，多跳中继——由WiMAX基站和中继基站完成，可以从网络编码获得益处，因为后者扩展了基站的覆盖范围。中继基站负责对基站的回程，而网络编码则可在端到端的基站－客户机的交互过程中实现双向中继。由于使冗余的分组路由降至最低，从而提高了网络的效率。Sandhu说，在此应用中，网络编码要比简单的双向中继增加25%到50%的吞吐量。

“在基站间执行xor操作可节省时间，”Sandhu说。“在做端到端双向通信时原来需要4个时隙，而现在只需3个时隙，因为在一个时隙中实际上是把两个数据包揉在一起发送出去的。”

但是WiMAX并不像军用感应器网络，它是集中式的。一个基站负责一个蜂窝小区，然后可能会架设几个中继基站进行覆盖范围的扩展，这是WiMAX网络的通用模式，Sandhu说。

英特尔正在探讨网络编码在OSI参考模型中物理层上的适用性，以及它在MIMO环境中与天线的相互影响。Sandhu说，物理层信息在向上进入MAC层时有可能丢失，所以英特尔正在寻找捕捉物理层信道信息的方法，以便实现更优化的网络编码。

Sandhu并未明说英特尔是否已经有了围绕网络编码技术开发产品的计划。但是她说，她的确看到了网络编码在除了无线和WiMAX之外的数据通信领域中广泛的应用前景。

研究人员承认，窃听方式与xor位流概念的混合可能会引发对安全性的担忧。

但是麻省理工学院的Medard却认为，网络编码在执行过程中伪装了数据，并且能有效地承载数据，所以实际上增强了信息的安全性，要比在网络上传输不可破译的算法流的传统加密技术更安全。

“在你做这种数据包的混合时，其本身就具备了数据隐藏的性能。”Medard说。“比如有两个位组A和B，对两个位组执行xor操作，从得出的结果中哪个位组的数据你都看不到。你可能知道其中的某些位的值，但你却不可能还原出A位组的数据，除非你完全知道B位组的数据。”

她说，网络编码技术还能在P2P传输中检测恶意“污染”攻击，并纠正错误。

当然，还需要做大量的工作，以便确定网络编码对于安全的影响。至于网络编码能否在互联网这种共享基础设施中最终取代路由器，也同样还需要解决很多问题才行。比如说，客户必须知道，当信息在共享网络中不能够进行混合的时候该如何实施网络编码；他们还需要注意网络编码在有线和无线基础设施中的细微差别；而业界必须能够找出某种办法，当运营商把不同客户的不同流量相互混合时，客户到底应该如何付费。

Medard说，她和其他研究人员一起正在考虑解决这些问题的办法，继续探索改进网络的各种途径，以便让网络成为人类社会不可或缺的组成部分。

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值得我们自豪的是，网络编码的创始人是三位中国人，即中国香港中文大学息工程学系的李硕彦教授、杨伟豪教授和蔡宁博士。他们在2000年合着的论文于2005年荣获IEEE信息理论学会论文奖。

网络编码理论是研究领域中的一项重要突破，自从首次提出以来，已迅速发展成一个重要的研究范畴，并对信息论、编码、通信网络、网络交换理论、无线通信、计算机科学、密码学、运筹学、矩阵理论等领域带来了深远影响。网络编码已成为现今世界各地一流大学及工业实验室最热门的研究领域之一，也是众多国际研讨会的热门议题。

一直以来，网络通信皆采用转发机制以传输数据，概念近似邮递系统。1997年，杨伟豪教授首先将编码概念使用于卫星网络的数据传输。同年，李硕彦教授参与研究一般抽象网络上数据传播与编码的混合使用。网络编码带给网络应用一场模式革命。两年前，微软以网络编码作为核心技术开发出“雪崩”原型软件。“雪崩”对于P2P通信的大规模内容分发而言，传送速度可高出BT20%~30%。由于P2P通信占互联网带宽的60%以上，所以研究人员估计，未来十年，网络编码技术将会产生巨大影响，从计算机通信、无线通信到其他各类通信，都会广泛地采用网络编码。