楊曉東

摘 要：互聯(lián)網(wǎng)在快速發(fā)展的同時(shí)，也暴露出了嚴(yán)重的問(wèn)題，本文針對(duì)如何解決這些問(wèn)題，對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)所采用的IPv6協(xié)議和網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行了概括介紹。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；IPv6；網(wǎng)格；展望

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-8454（2009）06-0055-02

因特網(wǎng)（Internet）又稱互聯(lián)網(wǎng)，起源于1969年，當(dāng)時(shí)美國(guó)國(guó)防部下屬的高級(jí)研究計(jì)劃署ARPA出于軍事需要建立了一個(gè)由4臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)而成的試驗(yàn)性的分組交換網(wǎng)絡(luò)ARPAnet，使各自獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間能夠相互傳輸信息和數(shù)據(jù)，并且能夠保證數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定和可靠。隨著ARPAnet研制的成功，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)加入到ARPAnet的節(jié)點(diǎn)上。1985年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF出資在全美建立了五大超級(jí)計(jì)算中心，并于第二年建成了一個(gè)高速信息網(wǎng)絡(luò)NSFnet，該網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)了NSF的所有的超級(jí)計(jì)算機(jī)，并連入了ARPAnet。從此NSFnet取代了ARPAnet成為了第一代Internet的主干網(wǎng)。這個(gè)階段的Internet的典型應(yīng)用是收發(fā)電子郵件、傳輸文件、發(fā)布文字新聞以及言論等。

上世紀(jì)90年代，Tim Berners-Lee把在歐洲核子物理實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)寫的世界上第一個(gè)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器（World Wide Web）和第一個(gè)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器（httpd）放在網(wǎng)上供大家瀏覽。隨后在高能物理研究人員的共同努力下，發(fā)明了超文本格式，這樣用戶只要在文字或圖形界面上輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可以從一個(gè)網(wǎng)頁(yè)跳到另一個(gè)網(wǎng)頁(yè)，不僅可以看到文字信息，還可以欣賞到圖片、聲音、動(dòng)畫(huà)等多媒體信息。從此足不出戶，我們便可以瀏覽新聞、與人聊天、訂購(gòu)商品、欣賞影片等等。這便是正在日益改變我們工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)生活的第二代互聯(lián)網(wǎng)。

不可否認(rèn)，互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展給我們的工作、學(xué)習(xí)、生活帶來(lái)了前所未有的便利。但隨著越來(lái)越多的主機(jī)加入互聯(lián)網(wǎng)，第二代互聯(lián)網(wǎng)也暴露出了嚴(yán)重的弱點(diǎn)。一方面，兩代互聯(lián)網(wǎng)使用的都是IPv4協(xié)議，IPv4定義的網(wǎng)絡(luò)地址為32位，理論上可以具有多于40億的IP地址。但由于采用分級(jí)地址格式，IP地址由網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分構(gòu)成，這雖使數(shù)據(jù)選路變得更加簡(jiǎn)單，但也縮小了可用地址的范圍。再加上現(xiàn)有IP地址分配方法的不合理，導(dǎo)致IP地址資源的極大浪費(fèi)，分配速度也比預(yù)期要快得多，IP地址面臨分配枯竭的尷尬境地。所以現(xiàn)行的IPv4 地址空間已無(wú)法滿足Internet 的高速發(fā)展的需要。另一方面，當(dāng)今世界是一個(gè)信息、知識(shí)爆炸的時(shí)代，每天都有大量的信息亟待數(shù)字化；也有大量的數(shù)字化信息需要存儲(chǔ)起來(lái)以用于進(jìn)行后續(xù)的整理和分析；更有海量的數(shù)字化信息需要定向或不定向高速度的流動(dòng)，而擁有強(qiáng)大的計(jì)算處理能力的巨型機(jī)數(shù)目有限，且一般的研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人很難被準(zhǔn)許使用。

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛和深入，互聯(lián)網(wǎng)上的信息使用起來(lái)顯得非常不便。我們使用網(wǎng)上資源不外乎有兩種方式：直接訪問(wèn)網(wǎng)站或通過(guò)搜索引擎查找資源。目前，訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)我們需要告訴計(jì)算機(jī)去訪問(wèn)哪一個(gè)網(wǎng)站，這就像在打開(kāi)電燈開(kāi)關(guān)時(shí)必須指定一個(gè)發(fā)電廠一樣；另一種是使用搜索引擎查詢，但輸入一個(gè)關(guān)鍵詞往往會(huì)得到成千上萬(wàn)個(gè)結(jié)果，還需要依靠手工從中挑選有用的結(jié)果，與插上插頭就能用電的便利無(wú)法相比。現(xiàn)在的整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)就像一座堆滿了書(shū)籍、無(wú)人整理的圖書(shū)館，而用戶只能通過(guò)手工檢索凌亂的書(shū)目，以求找到自己需要的信息。這種查找信息的方式既盲目又低效。因此，有人將現(xiàn)在這個(gè)“網(wǎng)絡(luò)時(shí)代”叫做“手工作坊式的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代”。如何解決這些問(wèn)題，另辟蹊徑充分利用網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的閑置軟硬件資源，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源潛能是擺在我們面前的重大課題。

為解決現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)IPv4地址短缺的問(wèn)題，基于下一代互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的IPv6協(xié)議正在進(jìn)入實(shí)質(zhì)發(fā)展階段，即從IPv4的32位地址擴(kuò)展到了IPv6的128位地址，理論上可以有2128-1個(gè)地址，這就使IP地址變得近乎無(wú)限豐富，充分解決了地址匱乏的問(wèn)題。IPv6 極大的地址空間使層次性的地址規(guī)劃成為可能，這樣既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，縮減IPv6 路由表大小，降低網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃的難度。IPv6還具有更高的安全性，在使用IPv6網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，極大地增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

同時(shí)無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)和快速發(fā)展，IP地址問(wèn)題的解決迫在眉睫，這就要求將IPv6 的使用提到日程上來(lái)。中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI項(xiàng)目的目標(biāo)之一是期望通過(guò)示范網(wǎng)引導(dǎo)國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從發(fā)展的眼光來(lái)指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。目前我國(guó)已建成全球最大的下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng)絡(luò)，并取得一系列首創(chuàng)性科研成果，關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備產(chǎn)業(yè)化初具規(guī)模，市場(chǎng)占有率躍升至世界第二位。我國(guó)有望在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)IPv6商用。

針對(duì)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)所暴露的第二個(gè)問(wèn)題，基于第三代互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的網(wǎng)格技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的方向。網(wǎng)格計(jì)算是專門針對(duì)復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式。這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，其中每一臺(tái)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)都是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，當(dāng)有海量數(shù)據(jù)需要計(jì)算時(shí)，網(wǎng)格計(jì)算模式首先把要計(jì)算的數(shù)據(jù)分割成若干“小片”，而計(jì)算這些“小片”的軟件通常是一個(gè)預(yù)先編制好的程序，然后不同節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)可以根據(jù)自己的處理能力下載一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)片斷和程序。只要節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)的用戶不使用計(jì)算機(jī)時(shí)，程序就會(huì)工作。整個(gè)計(jì)算是由成千上萬(wàn)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成的“一張網(wǎng)格”，所以這種計(jì)算方式叫網(wǎng)格計(jì)算。這樣組織起來(lái)的“虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)”有兩個(gè)優(yōu)勢(shì):一個(gè)是數(shù)據(jù)處理能力超強(qiáng)，另一個(gè)是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，它已逐漸成為復(fù)雜科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的主宰。

網(wǎng)格不僅是集成的計(jì)算環(huán)境，還是集成的資源環(huán)境，其核心是消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)資源共享。網(wǎng)格是構(gòu)筑在因特網(wǎng)上的新興技術(shù)，它使人們可以動(dòng)態(tài)地共享分布在網(wǎng)上不同地方的各種資源，如計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用、服務(wù)等。形象地說(shuō)，網(wǎng)格把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變成了一臺(tái)虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其實(shí)質(zhì)就是共享與協(xié)作，是處在網(wǎng)格環(huán)境中的所有計(jì)算機(jī)硬件資源與軟件資源的整合，硬件與軟件的動(dòng)態(tài)協(xié)作，完成一個(gè)共同的目標(biāo)。網(wǎng)格中的所有資源對(duì)外提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口，資源請(qǐng)求者只要按照統(tǒng)一的格式發(fā)出請(qǐng)求，就可以使用網(wǎng)格資源，而不需要請(qǐng)求者知道資源的位置、訪問(wèn)的數(shù)據(jù)格式等。從用戶角度看，網(wǎng)格就是一個(gè)整體，所有服務(wù)請(qǐng)求都向網(wǎng)格發(fā)出，而不是向某個(gè)網(wǎng)站或某臺(tái)服務(wù)器發(fā)出。人們可以用統(tǒng)一的界面、統(tǒng)一的登錄方式享用網(wǎng)上的各種資源，而不必一個(gè)一個(gè)地去訪問(wèn)網(wǎng)站。同時(shí)網(wǎng)格不僅集成現(xiàn)有資源，還提供統(tǒng)一的接入接口，未來(lái)的新資源只要遵循標(biāo)準(zhǔn)接口就可以接入網(wǎng)格，成為網(wǎng)格資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪巍.網(wǎng)格技術(shù)的緣起、現(xiàn)狀與未來(lái)[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，(5).

[2]李科.迎接網(wǎng)格計(jì)算時(shí)代的到來(lái)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2008.

[3]劉勁松.第三代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：網(wǎng)格[J].黑龍江科技信息，2008，(4).

[4]何業(yè)蘭.基于網(wǎng)格的遠(yuǎn)程教學(xué)新模式探究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2007，(8).

[5]R. Buyya. Economic Based Distributed Resource Management and Scheduling for Grid Computing. PhD thesis,

Monash University,Melbourne, Australia, April 2002.

（編輯：王天鵬）