39、未来互联网项目中的用户参与与网络节能代理设计

最新推荐文章于 2025-11-05 09:17:15 发布

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分类专栏：未来互联网的创新蓝图文章标签：用户参与未来互联网网络节能

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未来互联网项目中的用户参与与网络节能代理设计

在未来互联网的发展中，有两个关键方面备受关注：一是用户参与在项目中的重要性，二是如何减少网络能源浪费。下面将对这两个方面进行详细探讨。

用户参与在未来互联网项目中的价值与挑战

在未来互联网的开发与研究讨论中，以用户为中心成为了一个重要主题。研究参与者普遍认为持续的用户参与能最大化未来互联网解决方案的社会效益。然而，调查结果显示，很多受访者对标准的以用户为中心的设计工具了解不足，只有略超一半的项目采用了这种方法。

采用以用户为中心方法的项目往往能获得积极成果，能带来新的见解，影响最终产品。有多种工具和技术可用于从终端用户那里获取有价值的意见，让他们成为创新的积极参与者。

不过，虽然样本中只有 15%的开发者认为用户参与是负担而非益处，但这个比例可能不具代表性。研究存在局限性，因为调查和焦点小组参与者是自我选择的，可能那些对用户参与不感兴趣或持负面看法的工程师和设计师未参与研究。

部分技术人员认为用户参与会增加工作、抑制创造力和创新，或者成本过高。因此，在未来互联网社区中提高对以用户为中心设计好处的认识很有必要，鼓励开发者采用这些原则。用户参与能识别新的重要需求，改变设备和应用的概念，改进最终产品。用户驱动的创新有助于开发者理解应用的使用场景和用户期望，建议以用户为中心的设计应尽早开始并贯穿整个开发过程。

为了让未来互联网社区更加以用户为中心，还需要解决用户参与的实际问题。开发者需要实用的指导和建议，了解如何进行以用户为中心的设计。此外，还需要创建便捷且特定于上下文的方式，让开发者能够共享常见的技术和非技术资源与能力，例如整合未来互联网测试平台和生活实验室环境。

减少网络能源浪费的网络连接代理设计

绿色技术是未来互联网迈向可持续社会、减少二氧化碳排放的关键挑战之一。美国环境保护局估计，美国的个人电脑消耗约 2%的整体电力。除了个人电脑，其他互联网连接的边缘设备数量也在迅速增加，因此减少信息通信技术的能源浪费变得尤为重要。

许多基于互联网的应用需要保持网络连接，以接收远程服务请求或发送周期性的心跳消息，这导致大量能源被浪费在维持闲置或未使用的网络主机上。为了解决这个问题，提出了使用通用即插即用（UPnP）协议设计和实现合作网络连接代理（NCP）的方法。

NCP 是一个低功耗实体，能为高功率设备维护网络存在，并智能地使这些设备在低功耗睡眠和活跃模式之间转换。在设备闲置时，NCP 鼓励它们进入低功耗模式，仅在必要时自动唤醒。

NCP 有两种不同的操作模式：
- 隐形 NCP ：不向网络宣传其存在，通过流量分析猜测网络主机的电源状态。不需要对主机或应用服务器进行任何更改，但无法验证主机在睡眠时的网络存在。
- 合作 NCP ：向网络宣布其存在，并直接与网络主机通信。主机需要安装与 NCP 通信的软件，双方交换应用特定和电源状态消息。

UPnP 技术支持零配置、隐形网络和自动发现网络设备，非常适合用于设计 NCP。它允许网络主机无缝发现和利用 NCP 提供的服务。NCP 可以在住宅家庭网关（HG）中实现，代表睡眠中的网络主机执行基本的网络活动。

以下是 UPnP 的通用工作流程：
1. 寻址：UPnP 设备获取 IP 地址。
2. 发现：控制端点（CP）和受控设备（CD）使用简单服务发现协议（SSDP）宣传/发现其存在。
3. 描述：CP 从 CD 在发现消息中提供的 URL 检索 CD 的描述。
4. 控制：CP 向 CD 提供的服务发送操作。
5. 事件通知 ：CD 执行的操作可能导致状态变量值的变化，服务使用事件通知消息向 CP 发布这些变化的更新。
6. 呈现：CP 可以从 CD 的呈现 URL 检索 CD 页面并在浏览器中加载。

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A(寻址):::process --> B(发现):::process
    B --> C(描述):::process
    C --> D(控制):::process
    D --> E(事件通知):::process
    E --> F(呈现):::process

合作 NCP 的设计基于 UPnP，代理和网络主机都实现了 CP 和 CD 以及逻辑服务。代理的 CD 实现网络连接服务，网络主机的 CD 实现低功耗管理（LPM）服务。代理的 CP 可以调用主机 CD 中的电源管理服务定义的操作，改变网络主机的电源状态；网络主机的 CP 可以调用代理 CD 中的网络连接服务定义的操作，定义不同的网络存在和管理功能。

这些操作包括：
1. 连接唤醒 ：当收到特定协议和端口的新连接尝试时，唤醒睡眠中的网络主机。
2. 数据包唤醒 ：收到特定数据包时，唤醒睡眠中的网络主机。
3. 数据包回复 ：收到指定数据包时发送回复，例如响应心跳消息。

通过使用合作 NCP，根据网络主机的使用时间模型，可以节省约 60% - 70%的网络能源。

综上所述，未来互联网的发展既需要重视用户参与，以提升产品的实用性和创新性，又需要关注网络能源的节约，通过有效的技术手段减少能源浪费，实现可持续发展。

未来互联网项目中的用户参与与网络节能代理设计

合作网络连接代理（NCP）的设计与实现细节

合作 NCP 的设计与实现是解决网络能源浪费问题的关键。下面将详细介绍其设计架构以及实现过程中的要点。

从设计架构上看，基于 UPnP 的合作 NCP 中，代理和网络主机都具备 CP（控制端点）和 CD（受控设备）的功能，并配备逻辑服务。具体来说，代理的 CD 实现了网络连接服务，而网络主机的 CD 实现了低功耗管理（LPM）服务。这种架构使得代理和网络主机之间能够进行有效的交互，实现对网络主机电源状态和网络连接的智能管理。

在实现过程中，代理的 CP 能够调用主机 CD 中电源管理服务所定义的操作。这些操作的目的是改变网络主机的电源状态，例如在合适的时机让主机进入低功耗睡眠模式，或者在需要时将其唤醒。而网络主机的 CP 则可以调用代理 CD 中网络连接服务定义的操作，这些操作定义了不同的网络存在和管理功能，确保在主机睡眠期间，网络连接依然能够得到维持。

以下是这些操作的详细说明：
|操作名称|操作描述|
| ---- | ---- |
|连接唤醒|当收到特定协议和端口的新连接尝试时，唤醒睡眠中的网络主机。例如，当有针对特定应用程序的网络连接请求到达时，NCP 会及时唤醒主机以处理该请求。|
|数据包唤醒|收到特定数据包时，唤醒睡眠中的网络主机。这可以是一些关键的系统数据包或者特定应用程序的数据包，NCP 会根据预设规则对这些数据包进行识别并唤醒主机。|
|数据包回复|收到指定数据包时发送回复，例如响应心跳消息。在主机睡眠期间，NCP 会代替主机对一些周期性的心跳消息进行回复，确保网络端认为主机处于正常在线状态。|

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A(代理 CP):::process -->|调用操作| B(主机 CD - 电源管理服务):::process
    B -->|改变状态| C(网络主机 - 电源状态):::process
    D(主机 CP):::process -->|调用操作| E(代理 CD - 网络连接服务):::process
    E -->|提供功能| F(网络存在和管理):::process

未来展望

未来，在用户参与和网络节能代理设计这两个方面都有很大的发展空间。

在用户参与方面，虽然目前已经认识到了用户参与的重要性，但要真正实现以用户为中心的未来互联网，还需要进一步解决实际操作中的问题。例如，需要开发更加实用的以用户为中心的设计工具和方法，为开发者提供具体的指导和建议。同时，要加强对用户参与价值的宣传，让更多的技术人员认识到用户参与不仅不会增加负担，反而能够带来创新和更好的产品。

在网络节能代理设计方面，合作 NCP 虽然已经取得了一定的成果，但仍有改进的余地。可以进一步优化 NCP 的算法和策略，提高其对网络流量的预测和管理能力，从而实现更高的能源节约率。此外，随着物联网等技术的发展，网络连接的设备数量将不断增加，需要研究如何将 NCP 应用到更广泛的场景中，以满足未来网络的节能需求。

总之，未来互联网的发展需要在用户参与和网络节能两个方面共同努力，通过不断的创新和改进，实现更加高效、可持续的发展。