冀皓煊

摘 要 文章從筆者對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興趣出發(fā)，針對(duì)日常生產(chǎn)生活中日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端需求，造成的網(wǎng)絡(luò)地址資源有限的現(xiàn)狀，分析了目前通用的IPv4和IPv6技術(shù)及其存在的問(wèn)題，從地址資源和技術(shù)發(fā)展角度探討了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IPv9技術(shù)，并設(shè)想建立起對(duì)應(yīng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，以此為IPv9的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞 IPv4；IPv6；Ipv9；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）210-0102-02

本文分析IPv4與IPv6協(xié)議的技術(shù)基礎(chǔ)，指出其當(dāng)前發(fā)展存在的問(wèn)題，并分析具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IPv9技術(shù)，提出了基于IPv9協(xié)議的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，從而滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)終端需求。最后通過(guò)對(duì)IPv9協(xié)議的分析總結(jié)，拓展對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識(shí)的理解，為后續(xù)計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)知識(shí)。

1 IPv4與IPv6技術(shù)分析

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端的規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而目前所使用的IPv4由于地址位數(shù)的有限造成網(wǎng)絡(luò)地址資源分配極度緊張。在全球互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（LETF）的共同努力下制定了擴(kuò)充版的IPv6，目前也在一些場(chǎng)合得到了實(shí)際應(yīng)用。

IPv4自1981年發(fā)布以來(lái)改變不大，具有使用方便、互操作性好等特點(diǎn)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。其地址位數(shù)是32位，分4個(gè)字段構(gòu)成，每個(gè)字段8位，即：XXXX XXXX·XXXX XXXX·XXXX XXXX·XXXX XXXX，每一位X是二進(jìn)制數(shù)（一般表示為：YY·YY·YY·YY，每一位Y為十六進(jìn)制數(shù)，或直接表示為十進(jìn)制數(shù)，如192.168.1.0），最多只能允許2的32次方的計(jì)算機(jī)連接到以太網(wǎng)。況且在協(xié)議制定時(shí)，有些網(wǎng)絡(luò)地址是有特殊用處的，可見(jiàn)，IPv4協(xié)議真正意義上能在以太網(wǎng)使用的地址數(shù)要少于2的32次方，所以該協(xié)議在應(yīng)用過(guò)程中暴露出一個(gè)典型的問(wèn)題是地址資源匱乏。

為了緩解IPv4地址資源不足的致命缺點(diǎn)，全球互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（LETF）在1990年開(kāi)發(fā)了新的擴(kuò)充IP協(xié)議，也就是IPv6技術(shù)。IPv6在設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮的是地址資源匱乏問(wèn)題，因此LETF為其分配了128位的地址空間，分為8個(gè)字段，每個(gè)字段有16位，即：YYYY·YYYY·YYYY·YYYY·YYYY·YYY Y·YYYY·YYYY，每一位Y為十六進(jìn)制數(shù)，如：2001：0DB8：0：0：0：0：1428：57ab就是一個(gè)典型的 IPv6地址，所以理論上可以分配2的128次方的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址。

2 基于IPv9的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

雖然IPv6協(xié)議的制定已經(jīng)解決了IPv4所遇到的地址資源有限、路由尋址復(fù)雜、安全性不足等問(wèn)題，但是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)依然以IPv4為主要協(xié)議，IPv6的發(fā)展相對(duì)緩慢，IPv4所具有的問(wèn)題依然存在。而且隨著日常生產(chǎn)生活對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求不斷增大，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜性增加、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性變差等問(wèn)題日益突出。通過(guò)調(diào)研資料得知，在IPv6被IETF選為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，我國(guó)提出的安全可靠型IPv9技術(shù)卻被放棄，理由是地址過(guò)大。但近些年隨著網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量的遞增、網(wǎng)絡(luò)安全要求的提高，以及數(shù)字域名系統(tǒng)（DDNS）概念的提出，IPv9已經(jīng)發(fā)展為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的256位十進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其技術(shù)已經(jīng)得到了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的驗(yàn)證和示范應(yīng)用。

2.1 IPv9技術(shù)分析與技術(shù)特點(diǎn)

IPv9的十進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，地址長(zhǎng)度從IPv4的32位、IPv6的128位發(fā)展到IPv9的256位，被分為8個(gè)字段，每個(gè)字段為32位，即：M[M[M[M[M[M[M[M，其中M為32進(jìn)制數(shù)，理論上可以分配2的256次方的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址，所以IPv9能提供的地址數(shù)目足夠日常生產(chǎn)生活所用。除此之外，通過(guò)設(shè)計(jì)與IPv4與IPv6之間的過(guò)渡協(xié)議，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IPv4與IPv6的兼容。當(dāng)然其最為顯著的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了數(shù)字域名系統(tǒng)，即可以兼容中文域名，通過(guò)IPv6的十進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以將原本的二進(jìn)制地址直接轉(zhuǎn)譯為十進(jìn)制文本，迎合了人們的日常使用習(xí)慣。

除此之外，IPv9技術(shù)的安全性和移動(dòng)性得到了較大提升，尤其適合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需要的移動(dòng)式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.2 超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)設(shè)想

從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式來(lái)看，可以分為有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，主干網(wǎng)絡(luò)必須采用有線網(wǎng)絡(luò)確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩煽啃裕疚闹饕Y(jié)合日常生活所使用的局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)設(shè)想，采用IPv9協(xié)議建立具有更好性能的超級(jí)無(wú)線局域網(wǎng)來(lái)滿足生產(chǎn)生活對(duì)高質(zhì)量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求。

本文所設(shè)想的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，目的是區(qū)別其他協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于現(xiàn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的都是IPv4和IPv6標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的分配實(shí)際上都受到管控，而一旦采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IPv9網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，便可以建立自主網(wǎng)絡(luò)，可以不再受?chē)?guó)外服務(wù)器的監(jiān)管，這一點(diǎn)在軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上尤為重要，其基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

IPv9協(xié)議的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通用IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以先采用IPv9網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)建超級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并最終通過(guò)IPv4-IPv6-IPv9協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的識(shí)別、轉(zhuǎn)譯和傳輸，進(jìn)而可以搭建自主安全型超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展意義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，往往會(huì)誕生技術(shù)革命，如近些年來(lái)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，以及當(dāng)前所提倡的傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合體，即所謂的“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃，典型的有互聯(lián)網(wǎng)金融、共享出行等新興產(chǎn)業(yè)，這些需求的變化對(duì)傳統(tǒng)的基于IPv4/IPv6的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提出了新的命題和新的挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)的安全可靠性要求更高、數(shù)據(jù)的傳輸速率與帶寬要求更多，發(fā)展安全性好、可靠性高、擴(kuò)展能力強(qiáng)、人機(jī)交互友好的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的迫切需求，其主要體現(xiàn)在以下兩方面。

1）發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有利于滿足日益增長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備需求，正如前面所述，IPv6和IPv9發(fā)展的基本出發(fā)點(diǎn)是解決網(wǎng)絡(luò)地址資源的有限性，通過(guò)IPv9的建設(shè)與發(fā)展，在今后發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中可以不受網(wǎng)絡(luò)地址資源的約束。

2）發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有利于提高網(wǎng)絡(luò)信息的安全可靠性傳輸，IPv4協(xié)議基本沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕ㄟ^(guò)后續(xù)IPv6，尤其是今后的IPv9的發(fā)展，大大提升了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)安全可靠性，為互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步深入發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IPv9的深入分析總結(jié)，以及對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，不僅使筆者拓寬了知識(shí)，了解到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新動(dòng)向，還觸發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興趣與信心，筆者希望有朝一日能為自主超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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