互联互通：云应用的主要因素

互联互通的需求孕育了万维网。那么未来，互联互通需求也将会催生互联云。

云计算逐渐成为科研、互联网和通信行业的载体。然而与其它载体不同的是，云和云之间目前尚不能实现连接和互联互通。本文回顾了全球通信系统和互联网是如何在众多服务提供商间实现互联互通的。目前，互联云项目（Intercloud Project）正在研究一系列能够将互联互通这一特质植入云计算协议的方案和方法。将来新一代服务，例如全球多方视频通话，需要能够实现互联互通的全球应用程序编程接口（global API），从而保证最佳质量。本文的第一部分描述了美国电气电子工程师学会（IEEE）在测试床试验和标准化过程中“最新工作动态”，第二部分将重点讲述互联云架构的技术亮点。

通信网络、互联网和云
云计算是一种新型的设计模式，主要针对大型分布式数据中心。云计算为最终消费者提供了一种“按需付费”的模式，这对于整个计算行业来说是一种颠覆，因为其实现了向实用模式的转变，就像我们常用的电话或更现代的互联网一样。
然而，和其它载体不同的是，云计算目前还无法实现连接和互联互通。在通信网络中，任何一部电话都能够通过“直接拨号”的方式呼叫另一部电话，且没有强行规定两部电话的用户都必须属于同一家通信公司。通信网络目前也实现了向移动化的演进，用户可携带手机走遍全球，漫游通话。这一切充分展示了电信服务提供商之间令人惊叹的合作水平。
在互联网中，任何浏览器都可以访问任意一个网页。然而，为浏览器提供网络连接的互联网服务提供商（ISP）不一定是托管该网站的互联网服务提供商。事实上，即使在不同的国家，浏览器也可以轻而易举地更换互联网服务提供商。网站只要名称不变，就可在任何地点实现托管。这一切都不影响系统的正常运行。
正是这种互联互通的能力，才成就了电话网络和互联网当前不可或缺的载体地位。然而到目前为止，全球的云计算并不具备类似的互联互通能力。
研究表明，早期的网络也不是一出现就具备互联互通能力的。例如，早期不同区域的电话系统之间根本无法互联互通。要实现互联互通，就必须通过人为干预——手动接通邻国的电话系统。事实上，国际“直拨”也是一直到20世纪70年代才最终实现。
“在线服务商”也经历了类似的演进历程。最初的在线服务商，例如AOL、Prodigy和Compuserve彼此之间都无法互联互通，不同服务商的用户之间也无法共享发布的内容，无法相互转发邮件。
概括来讲，互联云这一理念就是在不同云服务提供商或企业云计算服务之间实现互联互通。

多云方案
为解决云互联互通这一问题，研究团队首先想到的办法是多云方案。因为这一方案不会对底层云架构做任何变动，各个云之间通过上层用户API实现连接。换句话说，用户在云本身不知情的情况下，在每一个云前设置了一个机制——即部署一个盒子（box）或者软件API。通过这个盒子或者软件API，用户可以同时浏览和使用多个云。
让我们看一下通信网络的例子。多云方案支持直拨吗？如何在两家或者更多的通信公司之间实现“透明”传输？通常的做法是建立一个盒子或服务，而这个盒子或服务必须同时属于所有目标通信网络。当你想拨打某个号码时，你实际上是直接拨打这个盒子，告诉它你想拨通的号码。这个盒子就会判断该电话号码归属哪个公司，并伪装成该电话网络的“用户”以便建立连接。
所以，尽管看起来你能接入好几家通信公司，其实你并没有能实现直拨或“漫游”。我们如今使用的电话卡就是一个很形象的例子。事实上，你正在使用通信系统（电话号码）的“用户API”来建立上层端到端的连接。
我们认为多云方案不够充分，因为它无法提供透明的互联互通特质，所以最终被放弃。通信公司和互联网云服务提供商决定通力合作，主动将他们的网络联合起来，所以他们比多云方案在互联互通方面做得更好。

联合方案
通过对通信系统和互联网如何解决互联互通问题进行研究后，便产生了联合方案这一新的主题。
通信系统和互联网系统这两种系统都是通过开发独特的网络协议来解决互联互通问题的。例如在公共交换电话网络（PSTN）中，开发了一系列被称作智能网（IN）的协议来支撑一种新型的带外信令系统（其最新的版本为SS7）。这一新系统实现了透明的互联互通和连接，同时也为一些新特性奠定了基础，例如免费呼叫、电话会议、呼叫等待和语音信箱。
而对于互联网而言，也制定了一系列的约定和协议，从而为构建全球互联网奠定了基础。这些约定和协议包括自治系统编号（AS numbering）、域名服务（DNS）、边界网关协议（BGP）、简单邮件传输协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）等。正是基于此，全球互联网的许多其它能力才得以实现。

全球视频通话等场景催生互联云
可能你对为何需要互联云百思不得其解，我们不妨先看看如下几个使用案例：
图1 互联云支持的视频通话——经过了多家运营商转码器部署优化
如图1所示，一位美国用户通过手持平板电脑发起一个视频会议，呼叫身处美国和欧洲的其他同事，而这些同事使用不同的设备：一些人使用的是电视机，另一些人使用的则是手机。每一种设备的屏幕尺寸都不一样，因此就需要不同的转码器来显示视频图像。转码器在运行时需要在物理上尽可能地靠近显示设备，以便减少时延，并使自适应编码器输出尽可能高质量的图像。
发起视频会议的这个美国用户，其实正使用美国一家网络请求另外一些网络（其中一些网络还属于别的国家）来处理自己的呼叫流程。在这个过程中，就需要所有参与运营商的云计算能力来配合完成。通过云互联协议，发起呼叫的运营商需要一个在地理上能够实现联合的资源，即部署的转码器。倘若没有类似互联云这样一个机制，多家运营商间的云联合就属于天方夜谭，无法实现。

创建互联云
现在应该很清楚了，一系列的“互联云计算”约定和协议对未来的应用至关重要。各种云之间必须参与联合，才能实现透明的互联互通。
随着IEEE P2302项目的开展，我们已经开始采用简称的方式在小组内交流观点。例如，在讨论网络的互联互通问题的时候，我们将“互联网络”（Inter-Networking）这一术语简称为“互联网”（Internet）。同样，在解决云计算互联互通问题的时候，我们将“互联云计算”（Inter-Cloud Computing）简称为“互联云”（Intercloud）。在2008~2009年，我们已经为互联云制定了宏大的蓝图。
2009年5月，在中国上海举行的IEEE关于云计算的学术报告会（暨有关集群计算及网格计算国际研讨会）上，我们展示了团队的研究成果论文，题目为“云计算互联互通协议和格式——定义互联云”。5月下旬，在意大利威尼斯举行的关于互联网和网络应用服务的第4届国际IARIA/IEEE会议上，我们作了更完整的论述，论文题目为：“互联云的蓝图——云计算互联互通协议和格式”。这篇论文获得了此次会议的“最佳研究”奖，并被维基百科收录为有关互联云这一理念的第一条文献记载。互联云这一理念现在已经在世界范围快速传播，并很快传递到对云计算感兴趣的研究者群体中。
新兴的“互联云社区”尽管成立时间尚短，却已经发表了几十篇学术论文。论文中定义了广泛的可能成功运用的互联云协议、架构和安全解决方案。关于互联云这一主题，我们已经与众多研究团队进行了几十次对话，包括墨尔本大学、阿姆斯特丹大学、ATT、Orange和日本电信电话株式会社实验室（NTT laboratories）。同时，他们也在IEEE和其它会议上展示了许多研究成果，这些会议包括由美国国家标准技术研究院（NIST）赞助的研讨会。
NIST已采纳了“互联云社区”提出的互联云架构，并收录于美国政府云计算技术路线图特殊出版物第三卷[500-293]（Special Publication 500-293 U.S. Government Cloud Computing Technology Roadmap, Volume III），为云中间商提供参考。

建立标准和测试床
2010年秋天，我们的研究小组通过PAR（项目授权申请）提出，将新的标准工作组纳入IEEE章程。2011年年初，IEEE将P2302项目任命为互联云标准工作组。第一次P2302工作组会议于2011年7月召开。从2013年初伊始，该团队就一直专注于提供第三代标准草案。
互联网的构建理念是“宏观共识和工作代码”。继互联网这一先例后，IEEE互联云测试床项目得以创建。此项目组与IEEE P2302工作组并行运行、相辅相成。
从IEEE P2302设计阶段开始，IEEE互联云测试床小组将所有参与的各种云都融入到互联云架构的工作实施中去。小组成员发现问题、解决问题，将完成的代码编入开源项目中，并且以文件的形式将系统记录下来。如有需要，IEEE互联云测试床小组也会偏离IEEE P2302规格，或对之进行改进、扩展或更改，并将所有更改反馈给标准工作组。

为什么大型云运营商“不感冒”
我们走遍世界每一个角落，参与每一个我们所了解到的云计算活动，旨在宣传我们的标准工作组和测试床。我们发现，学术研究人员和电信运营商都不约而同地对此深感兴趣，然而云计算“大亨们”，例如亚马逊、谷歌、微软等，却对此兴趣不大。
我们对这些大亨们的不感冒是这样理解的：作为在线服务的“早期主导玩家们”，他们所采用的典型玩法就是试图自己独霸天下。
这有点类似于过去的在线服务，如今主流的云运营商都力争成为“围墙花园”，而不仅仅是“互联互通的节点。”

互联云大势所趋，原因何在？
互联互通是大势所趋。正如在线服务通过万维网（WWW）最终实现互联互通一样，我们有信心互联云也会最终出现。早在在线服务的那个时代，用户呼唤互联互通的到来是因为如下原因：
•他们想通过一个在线服务商网络向另一个或多个属于不同在线服务商网络的用户发送邮件。因而，实现电子邮件的互联互通成为一个巨大的推动力量。
•内容所有者们不希望将内容以私有格式呈现给每一个在线服务商。他们希望建立一个“网站”，这样人人都可以访问。不得不说，“网站”的这一想法具有革命性。
•用户不希望每一种服务都需要使用不同的客户端。“万能浏览器”因此孕育而生，这是另一个伟大的想法。
•用户发现无法在Compuserve或Prodigy上面搜索到AOL关键词，反之亦然。用户希望能够搜索到一切。用户呼唤一种单一的互联互通网络，因而催生了互联网搜索。
所以，正是互联互通的需求孕育了万维网。那么未来，互联互通需求也将会催生互联云。催生互联云的驱动力将会有很多，其中之一就是全球视频通话这一应用场景。