信息空間的形成和發(fā)展

摘要:隨著Internet的迅速發(fā)展，人類正在被帶到一個新的世界環(huán)境之中，即信息空間。發(fā)展信息空間的主要技術(shù)是通信、感知和計算。文章介紹了信息空間的形成與發(fā)展，及通信、感知和計算技術(shù)發(fā)展對信息空間發(fā)展的作用，指出未來全球網(wǎng)絡(luò)的融合將改變單個網(wǎng)絡(luò)的特性，將創(chuàng)造出一個全球的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，人們可以在這樣的空間環(huán)境下從事各種活動。

關(guān)鍵字:信息空間；通信技術(shù)；計算技術(shù)；感知技術(shù)

英文摘要:With the rapid development of the Internet, new “Cyberspace” becomes a more integral part of society. Information space is created through the use of communications, sensing, and computing technologies. This paper introduces the development and formation of information space, and the important role played by these technologies. Convergence of future global networks will change the individual characteristics of networks, giving rise to a global network environment where people can engage in a variety of activities.

英文關(guān)鍵字:cyberspace; communication technologies; computing technologies; sensor technologies

Internet 是全人類共建的網(wǎng)絡(luò)，是人類生存的第二空間

物聯(lián)網(wǎng)是Internet的一個新發(fā)展，特別是Internet中無線網(wǎng)絡(luò)的一個新發(fā)展

云計算將是各國的各大計算機(jī)制造商和業(yè)務(wù)運(yùn)營商間的激烈競技場，也是各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)大顯身手的好機(jī)遇

1 Internet與信息空間的形成

Internet誕生于20世紀(jì)80年代，它源于電信網(wǎng)絡(luò)，但I(xiàn)nternet的設(shè)計者從計算機(jī)行業(yè)獲取了新的基因，并注入Internet，使其從通信網(wǎng)行業(yè)中“異化”出來，成為傳統(tǒng)電信的“叛逆者”。Internet一出現(xiàn)就表現(xiàn)了強(qiáng)大的生命力，充滿了活力，并為廣大用戶提供了最方便的服務(wù)而得到他們的支持和青睞，因而迅速發(fā)展成為國際性的網(wǎng)絡(luò)。到了90年代Web的出現(xiàn)，大大增強(qiáng)了Internet的服務(wù)能力，為用戶提供了極豐富、極方便的信息服務(wù)，使Internet為全人類構(gòu)建了一個新的生存空間——Cyberspace（賽伯空間、信息空間、數(shù)字空間、或虛擬空間），將人類社會推進(jìn)到一個新的信息化社會階段。Web 2.0更為Internet中的每個用戶提供了方便而有力的工具，使每個用戶不僅是一個信息的服務(wù)對象，也可以成為一個媒體的制造者和提供者，平等的點對點(P2P)成為人們在信息空間中生存和相互交往的主要模式。

在信息化社會中，人們既要在物理空間中生存和競爭，又要在虛擬的信息空間中生存和競爭。長期以來，人們對于物理空間中的事物已有了深刻認(rèn)識，并積累了豐富的經(jīng)驗來適應(yīng)在物理空間中生存和競爭，能夠從事各種正常的社會活動，過著幸福安寧的生活。但是，雖然人類經(jīng)過了幾千年的努力奮斗，物理空間中的生存和競爭仍然面臨著許多嚴(yán)重的問題，需要人類去探索和解決。這里要特別提醒大家，虛擬的信息空間中的許多事物和問題大多是物理空間中的事物和問題在虛擬的信息空間中的映像。因此，理解、思考和解決信息空間中的問題常�？梢越梃b物理空間中問題的解決方法和經(jīng)驗；另一方面，我們也要清楚認(rèn)識信息空間中問題的特殊性，明確區(qū)分信息空間中和物理空間中問題的不同之處。

Internet的本性是“連通性”、“自由性”，它不是由那個國家，那個公司所建，而是全人類共建的網(wǎng)絡(luò)。正如物理空間一樣，它是人類的第二生存空間。人類應(yīng)當(dāng)認(rèn)識這個新的生存環(huán)境，學(xué)會適應(yīng)這個新的生存環(huán)境，在可能的條件下去控制和改造這個新環(huán)境，求得和諧發(fā)展。

Internet是構(gòu)建信息空間的主要網(wǎng)絡(luò)模型，但它絕不是“唯一的”，更不是“完美無瑕”的。作為信息傳輸來看，它只是物理空間中實現(xiàn)“普通郵遞”業(yè)務(wù)在信息空間中的映像，當(dāng)然不具有所有理想業(yè)務(wù)的屬性，特別是不具服務(wù)質(zhì)量(QoS)和安全性的保證。隨著資源的豐富，技術(shù)的進(jìn)步，QoS可以提高，安全性也可以提高，但對于它的安全性不能寄與太多的期望。

Internet不是一種像傳統(tǒng)電信那樣的物理承載網(wǎng)，它是在物理承載網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議(TCP/IP)協(xié)議和軟件組建的虛擬網(wǎng)絡(luò)。自有了Internet，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)就分為兩種類型的工作：一是用物理設(shè)備構(gòu)建具體的物理信號的傳輸網(wǎng)絡(luò)（這恰如建設(shè)高速公路、高速鐵路）；另一個是通過協(xié)議和軟件組成各種虛擬的業(yè)務(wù)網(wǎng)（這恰如利用鐵路、公路等從事各類運(yùn)輸服務(wù)公司的工作）。在物理或承載網(wǎng)上所建立的任何業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以獨立于Internet，但將失去了Internet的連通性，一旦這類網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP技術(shù)與Internet連通，就成了Internet中的一種Intranet（內(nèi)域網(wǎng)）。按其開放的程度，Intranet可以部分地享用Internet中的連通性，但同時會部分地失去其安全性和對QoS的控制能力。不同種類業(yè)務(wù)的Intranet間可以根據(jù)其業(yè)務(wù)合作關(guān)系建立起相應(yīng)的開放性，這就形成多個合作伙伴之間共享的Extranet（外域網(wǎng)）。利用包括安全技術(shù)在內(nèi)的各種IT技術(shù)實現(xiàn)Intranet間的可控通達(dá)性、共享性、安全性和服務(wù)質(zhì)量要求。信息化社會的信息空間構(gòu)成如圖1所示。

任何人、單位、政府都可以享用Internet所提供的互連、互通和豐富多彩的信息服務(wù)，但同時也要承受來自Internet的安全威脅，有時甚至是嚴(yán)重的威脅，付出的代價也是慘重的。Internet出現(xiàn)后的20多年，使人類的生活和整個世界的面貌發(fā)生了巨大的變化，但I(xiàn)nternet的一些弱點和缺點也日益顯露出來：一是它的服務(wù)質(zhì)量，另一個是它的安全和可信。安全漏洞、黑客攻擊、身份欺詐、垃圾郵件、蠕蟲、病毒，安全事件層出不窮。Internet安全問題給人們帶來巨大的威脅，處理不好就會帶來巨大的，甚至不可估量的損失。用于Internet安全的投資巨大，據(jù)估計2008年各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商單用于防治垃圾郵件的費用已達(dá)1 400億美元。人們不斷地創(chuàng)制一些新的補(bǔ)丁貼到系統(tǒng)和終端計算機(jī)中的軟件上來修補(bǔ)漏洞，互聯(lián)網(wǎng)已成了補(bǔ)丁摞補(bǔ)丁、五光十色的百衲衣了�；ヂ�(lián)網(wǎng)地址匱乏、業(yè)務(wù)量陡增，P2P大型視頻文件已占全世界網(wǎng)絡(luò)流量的50%，這里還未將高清晰度視頻業(yè)務(wù)計入。有人預(yù)計互聯(lián)網(wǎng)的載荷能力將在2010年達(dá)到飽和。到2012年互聯(lián)網(wǎng)每月傳送的數(shù)據(jù)量高達(dá)20 EB，相當(dāng)于50億張DVD的存儲量。但新的業(yè)務(wù)還在不斷加入，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)了，2009年已有人撰文“互聯(lián)網(wǎng)的崩潰”[1]。

面對這一形勢，我們?nèi)绾螌で蟪雎�？有人提出采用革命性的手段，從零開始，推倒重來，另建一個全新的Internet，美國和歐洲都有這類耗資巨大的工程計劃；另一些人則主張采用演化的而非革命的辦法，認(rèn)為靈活性和安全性要通過不斷地改進(jìn)來實現(xiàn)。反對推倒重來者認(rèn)為，當(dāng)前的Internet中已有2.8萬家網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商和50萬臺服務(wù)器，以及幾十億用戶，構(gòu)成了人類的第二生存空間，要想對這一虛擬空間進(jìn)行徹底的變革將是一個多么浩大的工程！而且任何想要撼動TCP/IP協(xié)議的想法和意見都會在國際互聯(lián)網(wǎng)會議上遭到否決。他們力勸激進(jìn)派要三思而后行。我們認(rèn)為，當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)雖然存在安全性、QoS、靈活性等諸多問題，但它已成為我們的第二生存空間，它的主要特點是互聯(lián)、互通和共享，充分體現(xiàn)了自由、平等和民主。連通性、及時提供豐富的信息、平等的P2P模式等，已成為我們每個人離不開的生存環(huán)境了。這個空間就像我們所熟悉的物理空間一樣，而且其中很多部分都不過是物理空間的映像。物理空間也有各種不盡人意的地方，安全性、環(huán)境污染、能源逐漸枯竭、自然災(zāi)害、經(jīng)濟(jì)危機(jī)、戰(zhàn)爭威脅、恐怖分子和暴力等。面對該種情況，我們只能逐步地對這個物理世界進(jìn)行改善，很多時候也只是不斷地進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)而已。我們無法徹底地、輕而易舉地對物理空間的映像空間進(jìn)行重構(gòu)，因此還是應(yīng)當(dāng)認(rèn)真地多想一想，不能落入烏托邦式的空想王國中。

互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量依賴于承載網(wǎng)的通信質(zhì)量和管理水平，隨著承載網(wǎng)絡(luò)的帶寬增大、傳輸質(zhì)量和管理水平提高，互聯(lián)網(wǎng)的QoS會逐步改善；隨著虛擬代理技術(shù)的推廣使用，用戶地址問題也可以解決。最難的是互聯(lián)網(wǎng)的安全性和可信性，這是一個永恒的主題，只能逐步有所改善，很難徹底解決。這和物理空間中的安全問題一樣，即使從零開始，將現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)推倒從來，徹底重建也難確�；ヂ�(lián)網(wǎng)的信息安全和可信。