22、集成网络、缓存与计算：挑战与广阔前景

集成网络、缓存与计算：挑战与广阔前景

1. 集成系统面临的挑战

集成网络、缓存与计算系统在发展过程中面临着诸多挑战，这些挑战涵盖了容量、资源权衡、安全等多个方面。

1.1 网络 - 缓存 - 计算容量

确定集成系统各维度的理论容量是一项关键任务。经典信息理论模型无法充分解决系统中缓存引起的非因果性问题，因此不能直接应用于集成系统。传统的速率容量概念不足以代表网络为多用户交付非私有内容的能力，为此提出了内容速率来衡量通过共享信道向用户交付缓存内容的速率。在计算对集成系统容量测量和计算的作用方面，目前仍不明确。一些方法如网络编码将代数运算（即计算）与通信操作区分开来，而分布式 MIMO 和基站协作传输等方法则未将计算与通信解耦。目前迫切需要一种统一的容量分析方法，以规范形式表示网络、缓存和计算资源。

1.2 网络 - 缓存 - 计算权衡

集成系统可以利用不同的网络、缓存和计算资源组合提供相同类型的服务。然而，每种服务类型的资源权衡需要根据相关资源约束和性能指标进行单独分析。核心问题在于为每个具体案例确定最优的资源权衡，这并非易事。

1.3 安全问题

集成网络、缓存和计算系统的新架构带来了新的安全挑战。云服务器通常安装在云运营商选定和控制的高度安全设施中，相对安全。但为了更好地满足用户需求，雾/边缘服务器和缓存设施通常分布式部署在靠近终端用户的位置，这些分布式系统容易受到攻击，且由于规模有限，可能缺乏足够资源来检测威胁和保护自身。

1.4 收敛与一致性

许多集成系统采用分布式组织方式，这可能导致全局系统状态出现不一致、振荡和发散的情况，在大规模、组织松