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永不掉线的影子网络

admin  发表于 2017年11月26日


 无论从战略层面还是战术层面看,埃及政府封闭互联网的行动几乎一无所获。那一天上街抗议的人数超过此前任何一天,而且最终示威者占了上风。不过,埃及断网事件证明了,互联网在组织严密的管控面前很容易受伤。

人们历来重视互联网抵御这类管控的能力。我们有时听说,网络的技术根底,起源于冷战时期对通信基础架构的追求,这类平台应当非常可靠,以至于核攻击也不能令它瘫痪。虽然此种说法不可全信,但它也多少反映了互联网那堪称精妙的分散式设计中与生俱来的强固秉性。互联网的任意两个网络节点之间,都有多条冗余通道相连,并能实时接受新的节点,而作为互联网基本规范的TCP/IP协议,则应该保证无论有多少个节点被封堵,也无论造成封堵的是核弹还是埃及政府,它都能够持续传送数据。数字维权人士约翰·吉尔莫尔(John Gilmore)有一句名言:“内容审查是对互联网的一种损害,因此要尽可能绕过它。”

无论如何,这是互联网当初设计时想要达到的目标。但如果仅仅5通电话便可阻止8 000万埃及网民上网的话,那只能说明,互联网的实际运作情况并非如当初预想的那样。互联网很容易受伤,这方面的事例与日俱增,埃及断网事件只不过是其中最引人注目的一例。在此前一个月的突尼斯动乱期间,当局采取了更有针对性的点杀招数,即只封掉国内互联网的部分网站。伊朗政府在2009年大选后的抗议浪潮中,降低了全国范围内的互联网网速,但没有完全封杀。在西方国家,ISP之间的兼并,让屈指可数的几个巨头所垄断的互联网份额有增无减,使得康卡斯特公司(Comcast)和美国电报电话公司(AT&T)之类的巨鳄,既有利益动机,也有足够实力,来设法为自己的合作伙伴提高网速,同时侵害竞争对手的权益。

互联网究竟出了什么问题?是否还有挽回之道?互联网能否像约翰·吉尔莫尔设想的那样,具备一套能够对抗人为控制的基本架构,拥有极强动态适应能力?一群人数虽少但富有献身精神的“数字侠客”正在千方百计地求取破解招数。来看看他们的新招数吧。

 

维也纳的尝试

夏季的午后阳光耀眼,在奥地利维也纳—塞默灵电厂里,亚伦·卡普兰(Aaron Kaplan)已经在一部直通电厂烟囱顶端的昏暗狭小的勤务电梯中呆了7分钟。烟囱有200米高,是维也纳最高的建筑物。当卡普兰最终走出电梯,来到烟囱顶端的平台上时,周围的景色一览无余:西边是阿尔卑斯山麓,东边是斯洛伐克碧绿的边疆地区,而波光粼粼的多瑙河则在正下方静静流过。不过卡普兰到此一游并非为欣赏美景。他径直走到平台边缘,仔细查看固定在栏杆上的4台能够抵御风雨的小型无线路由器。

这些路由器构成了非营利社区网络FunkFeuer网中的一个节点(卡普兰是该网络的研发带头人,也是合伙创始人之一)。路由器通过发出、接收信号,直接或间接地与分布在整个大维也纳市各地屋顶上的约200台类似路由器连接起来。每台路由器均归安装此路由器的用户所有并由其维护,而且均向一条公有的高速互联网上网线路贡献自己的带宽。卡普兰站在烟囱顶端,放眼望去,四周几乎皆在该上网线路的共享范围内。

FunkFeuer网属于所谓的“无线网状网络”(wireless mesh network,也称为多跳网络)。连接到FunkFeuer不收上网费,只需花150美元买个硬件装置(用卡普兰的话说,“其实就是塞进了一部Linksys路由器的塑料盒”),再在房顶找个地方把它安装妥当即可。此外,你的路由器还应该与至少另外一台路由器保持连接。你无须与多个节点保持这种无线联系,因为每个节点需要把数据发往它不能直接联系到的节点时,都只依靠最近的相邻节点来传送。卡普兰和他的朋友迈克尔·鲍尔(Michael Bauer)于2003年开通了FunkFeuer网,在最初几个月中,节点总数只有十多个,而且这种接力传送模式的表现往往时好时坏。即便只有一个节点坏掉,剩下的节点彼此间的联系也很可能中断,而最要命的则是,与FunkFeuer的上行线路(即把FunkFeuer网与外界互联网连接起来的那个节点)的联系可能中断。卡普兰回忆说,当时让FunkFeuer网24小时一直保持畅通“是场苦战”。他和鲍尔不得不频频上门修复状态不佳的用户节点,有次甚至在凌晨两点冒着零下15度的暴风雪,爬上屋顶搞了好一阵,仅靠着卡普兰老婆送来大杯大杯的热酒才得以撑下去。

然而,一旦当地热衷DIY的技术一族体验到了FunkFeuer带来的好处,该网络便迅速壮大起来。当节点数发展到30至40个后,它就可以自行维持了。FunkFeuer网络终于完满布局,当任一节点掉线时,那些一直以它作为中转站的节点总可以找到新的路径绕过它。这意味着FunkFeuer网络已经达到“临界密度”,如卡普兰所说,从这一刻起,“网状网络的魔力开始发挥作用了”。

网状网络是一项相对年轻的技术,但卡普兰口中的“魔力”却并非什么新东西。互联网一直以灵活万变的架构著称于世,而FunkFeuer网的原理,同支撑互联网这一要素的机制完全相同。自互联网问世以来,分组交换的存储转发式路由选择——每台上网电脑不仅能发送和接收信息,而且能为其他上网电脑中转信息——就始终是一项具有代表性的架构。正是这一特性,使互联网上可以形成大量随时可用的传输路径。因此当某一处出问题时,只须“绕过损伤”即可。也正是由于这项特色,互联网练就了金刚不坏之身,至少理论上是如此。

如果现今互联网的实际情况同理论更加靠拢一点的话,那也无须网状网络出手了。但是自互联网突破其最初起源的学术研究圈子,开始向如今这个无处不在的商业工具演变以来的20年间,存储转发原理的作用已经越来越退居次要地位了。在这段时期中,加入互联网的新节点,绝大部分是通过ISP接入网内的家庭与企业电脑,而按照ISP的入网模式,客户的电脑永远不会成为中转点,它只是一个端点,即终端节点,其配置使它只能发送和接收信息,而且只能通过ISP所控制的机器进行信息的收发。换言之,互联网的爆发式增长,并没有在网络地图中增添新的路径,倒是弄出了许多死胡同,这样一来,ISP就变成了它们所覆盖的数亿个节点的管控中心。对于这些节点而言,如果ISP发生故障,它们就完全没办法找出一条能够绕开这道坎的路径。ISP的存在,根本不会让互联网炼成不坏之身,实际上它已变成了可以随时“一剑封喉”的开关。

而网状网络则正好反其道而行之——它让终端用户的电脑变成了数据中转器。用通俗一点的话来说,这些电脑不再只充当互联网的用户,而是变成了它们自己的ISP(参见第40页图文框)。假如你希望更具体地感受这是什么意思,可以想象一下2011年1月28日那天,如果埃及的互联网用户不是通过几家ISP,而是通过一个网状网络来彼此联系并与外界联系,将会出现什么情况。首先,要切断网状网络,需要打的电话远远不止5个。由于网状网络中每位用户都拥有一块完全由自己作主的网络基础平台,因此有多少用户就得打多少通电话。其次,下道命令让ISP主管们断网很容易,但对大多数用户而言,要说服他们配合那就难得多了。

 

越大越稳定

37岁的萨克沙·梅纳斯(Sascha Meinrath)是社区网状网络圈内的重要人物,网状网络甫一问世,他就进入了该领域。作为美国伊利诺伊大学的研究生,他参与创建了尚佩恩—厄巴纳社区无线网(CUWiN),这是美国首批社区无线网之一。后来他又同别人组织了一支卡特里娜飓风自愿者抢险队,建起一个覆盖灾区方圆60千米的临时性网状网络,在飓风过后最初几周就恢复了通讯。接下来他又去华盛顿,本想在社区无线网领域打拼出自己的事业,但最终——用他自己的话说——却被高端智库新美国基金会(New America Foundation)的“猎头”挖去策划并主持技术项目。正是在那里,去年年初他推出了一个无线网状网络项目,并获得了美国国务院提供的200万美元赞助。

梅纳斯宣称,该项目的近期目标是开发旨在“绕过任何切断开关”的技术。为了阐明这个构想,他与该项目其他核心开发人员打造出了一个所谓的 “手提箱式互联网”(Internet in a suitcase)样机,即集成了各种无线通信硬件的一套小型装置。其实这个手提箱式系统只是把网状网络领域里早已为人熟知的各种技术,简单地拼凑起来而已。只要有心于此,IT极客们都可以自己组装出一套并让其工作。

梅纳斯和同事们所关心的长远问题则是:“如何使装置的操作容易上手,使得占人口总数99.9%的非专业人士也能做到?”这是因为,网状网络的用户越多,它的运转就更稳定。

在某种程度上,这个道理用数字来说话是不言自明的:有100个节点的网状网络比较容易逐点逐点地掐断,但要封堵有100万个节点的网状网络就几乎不可能了。或许更重要的是,网状网络越大,它所包含的通向外部互联网的连接通常就越多。因此,网络越大,这些上行线路——即稀疏分布的门户节点,是网状网络与外界互联网之间显而易见的咽喉通道——受伤的可能性就越小。由于有更多节点安全地藏身于本地网状网络中,因此即使某条通往外界互联网的连接线路断开,日常通信受影响的程度也比以往要轻。此外,由于网状网络中任何节点只要找到一个外部互联网接口(如拨号ISP、共享上网的手机等),就可通过它变身为一条上行线路,因此网状网络中节点越多,也就意味着它迅速恢复与外部互联网联系的可能性越大。

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总之,规模决定一切。因此,在网状网络的圈子中,网状网络的可扩展性——即它究竟可以壮大到什么样的规模——这个悬而未决的问题逐渐变得紧迫。网状网络是否有可能(即使仅在理论上)吸收显著数量的节点,而又不会大幅度拖慢网速,这个问题目前仍有争议,这取决于你认为多大的数量才称得上“显著”。仅仅几年前,某些网络工程师还认为,网状网络的规模永远不会壮大到超过几百个节点。但目前最大的纯网状网络的节点数已达好几千,而且,还有数十个社区网络也在蓬勃发展,它们采用了将网状网络与干线相结合的混合式架构,最大规模的几个网络,已扩充到多达5 000个节点(如希腊雅典的无线城市网),甚至15 000个节点(如巴塞罗那市内及近郊的Guifi.net)。人们仍在怀疑,网状网络是否有可能发展到比现今大得多的规模?这必须从人性化的角度看,要考虑到大多数人在同网状网络这样精细而复杂的技术打交道时的感受。

绝大多数开源技术往往忽视用户友好界面的重要性,但网状网络运动则不同,它已开始意识到设备要简单易用才有前途。不过,即使在追求网状网络的易用性方面,梅纳斯和他的团队并非唯一的追梦者,但他们的核心简化方案之激进堪称举世无双:它的目标不是要使用户家庭或企业中的网状网络节点设备更便于安装和运行,而是要完全抛弃这些设备。“我们的想法是,你可以改变手机、笔记本电脑、现有的无线路由器等的用途,用这些口袋或提包里现成的设备来打造一个网络,”梅纳斯解释说。他称把这种网络称为“器件即平台”式网络,而在他所设想的那种网状网络中,向网络添加一个节点只须动一下开关即可。“其实就是在你的iPhone 或安卓手机上按一下按钮,然后说‘是的,加入这个网络’就可以了,”梅纳斯说,“现在就是需要简便到这种程度。”

 

艰难的征程

接下来我们想像一下,一旦网状网络最终达到了那种程度——即克服了普及到大众中的障碍,或多或少地成了又一个在后台运行的免费应用之后——世界将会怎样。接下来会出现什么情况?那时这种DIY式的互联网服务会不会因成本低廉而势不可当,把那些营业性的上网服务挤出市场,直到ISP们穷途末路,最后一块中心辐射式网络领地,也被迫让位于网状网络,后者从而一统天下?

即使网络分散化运动的死忠分子对此也不敢肯定。“我觉得这类系统将永远是穷人的互联网,”哈佛法学院教授、《互联网的未来:光荣、毁灭与救赎的预言》(The Future of the Internet: And How to Stop It)一书的作者乔纳森·齐特林(Jonathan Zittrain)说。如果网状网络的构想真能最终实现,齐特林倒也乐观其成,但他也意识到,集中控制式网络的效率在某些方面或许是网状网络永远比不上的。“集中化有实实在在的优势,”齐特林说,“其中也包括使用简便。”Guifi.net的创始人雷蒙·罗卡(Ramon Roca)也怀疑网状网络是否真有本事逼得ISP们破产。而且,就这点来说,他甚至怀疑网状网络能否从ISP们那里抢得15%的市场份额。不过罗卡认为,即使网状网络的市场占有率只有那么一点,它也能起到“改良市场”的作用,为付不起上网费的低收入家庭打开互联网的大门,同时促使把持市场的ISP们降低对其他所有人的收费。

网状网络的经济效应很得人心,它在保障网络隐私方面也效果显著。而为了使它充分发挥作用,其市占率就必须远远超过15%。很明显,单凭市场力量无法使网状网络的市占率大幅度攀升,那么谁能呢?

一般情况下,当市场不能达到某种社会效益时,人们首先想到的是让政府出手。就拿这个问题来说,把政府当作首选,其实也错不到哪里去。网状网络会把监控当作一种损害而绕过它,但另一方面,当网络硬件实实在在遭受损害时,网状网络却能发挥作用——在飓风、地震以及政府负有抗灾责任的其他各种自然灾害发生时,网状网络堪称理想的通讯渠道。因此,齐特林认为,对美国政府而言,积极推广网状网络,其实是项好政策。政府所要做的只是规定在美国出售的所有手机均须配置“一按即通”的应急网状网络功能——用户一按按钮,立刻便能把手机变为可以转发信息的节点。齐特林认为,从公共政策的角度来看,“不会存在什么障碍。美国的安全和执法部门总的说来应该采取欢迎态度”。

当然,这也存在不少问题。很容易想象得到,执法部门会谴责全国性网状网络,说他们为罪犯和恐怖分子提供了一个便于相互勾结串通的渠道,使其可以避开现今美国实施监控的电话公司,以及各大ISP的“耳目”。所以,要指望政府支持网状网络,将会遇到大量复杂状况和阻力。

因此,在美国,如果说网状网络不能通过市场自发形成的话,要指望政府来推动也是存在疑问的。政府能做的甚至比市场更少。不过,对于市场和政府谁更靠得住的问题,美国哥伦比亚大学法学教授伊本·莫格林(Eben Moglen)有独到的见解。莫格林多年来一直出任非营利数字激进派组织“免费软件基金会”(Free Software Foundation)的法律顾问。去年1月,阿拉伯国家发生的那些事给了他一些启示,于是莫格林宣布开展一个名为“自由盒子”(FreedomBox)的项目,还宣布正在众包式(crowdsource,指一个公司或机构把过去由自身员工执行的工作任务,以自由自愿的形式,外包给非特定的而且通常是大型的大众网络的做法)筹资网站Kickstarter上,筹集该项目的启动资金,继而在5天里筹到6万美元。

“自由盒子”项目与梅纳斯的无线网状网络相似,但两者极少有完全一致的地方(梅纳斯是“自由盒子”基金会的顾问组成员)。同梅纳斯的项目一样,“自由盒子”在起步时也推出了示范型的样机,名字就叫“自由盒子”,其实就是一套和砖块差不多大的联网装置。至于成本,“小批量生产的成本为149美元,而最终它将被成本仅为该价格一半乃至更低的紧凑型硬件装置取代,”莫格林说。

“自由盒子”项目并不与任何具体的硬件绑定,在这一点上,它也与梅纳斯的项目相似。它只是一组代码,可以编入数量与日俱增的连入互联网的CPU中。如莫格林所言,这些CPU在我们的日常生活中像“沙发下的积尘”一样积聚起来,而且全部可以成为一个旨在“重新调整隐私比重”并重振“分散式对等网络”这一理想的互联网的基础平台。在莫格林看来,电视机顶盒、冰箱等都将拥有IP地址,任何东西都可能充当一个“自由盒子”。而且,这不仅是基础平台分散化的问题,而且也涉及数据的分散化。例如,莫格林觉得,用户数据都集中在Facebook和谷歌之类的云端服务中,这一点对隐私的威胁,一点也不比流量被ISP垄断所带来的威胁小。因此自由盒子将反其道而行之——它在优化后将运行诸如Diaspora(该网站由一群纽约大学的学生创建,资金来自Kickstarter用户的捐赠,目的是对抗Facebook,提倡开源、分散化、尊重用户隐私)之类的非主流社交网站,把个人数据存储在用户自己的电脑上,仅与该用户通过对等网络所选择的人分享。

不过,莫格林指出,这个项目的关键元素是“年轻一代所展示的意愿,现今的年轻人已经离不开社交网络,因此他们也越来越多地意识到,自己和其他人在网上是容易遭到侵犯的”。莫格林现在正是借着年轻人的这种动机,动员了众多程序员把自己的劳动成果免费贡献给他的项目。这也是最有可能促使用户接纳此项技术的因素。莫格林认为,除了开展一场持久的技术激进主义运动,尚不清楚还有什么办法能唤起普通用户意识到,为了得到使用简便的眼前实惠,必须付出的隐私遭受侵害的广泛代价。

“人们低估了隐私得不到可靠保障这一现状对社会生态带来的危害,这与他们低估其他各种类型的生态破坏行为——诸如随手扔垃圾和乱排污染物等——所产生的极其严重的后果如出一辙,”莫格林宣称,“让人从生态角度去思考总是很难的。这不是灵长类动物进化的方向。”

因此,对于再造互联网的问题,真正的解决方案,绝不可能停留在仅对技术修修补补这一层面上。这或许需要掀起一场像环保运动那样具有广泛基础、坚持不懈的运动。等待各国政府来带领我们行动多半行不通,市场激励机制可能也无法创造出足够的动机,解决问题的唯一出路,只能是人们集体提高觉悟,就像环保运动凭着决心与毅力,不断增强人类的环保意识那样。以前无人在意垃圾是否可以循环利用,现在老少皆知。网状网络平台现在很少有人使用,但总有一天它会普及到我们中间。

即使到那时,单靠某一种技术方案,也不足以保护互联网所唤起并体现出来的言论自由。原因在于,归根到底,即使是理想化的互联网,单凭自身也无力抗衡那些推动它重走集中化老路的社会与经济因素。“这种网状网络对互联网社区很有帮助,而且越大越好,”FunkFeuer网的卡普兰宣称。但即使是统一的全球网状网络也有可能重蹈覆辙,演变成现今我们看到的那种隐患密布、脆弱不堪的互联网。“网状网络不会取代互联网,它只是互联网的一部分,”卡普兰指出,“不可能有尽善尽美的理想方案。” 

 


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