基于IPv9的超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)想

冀皓煊

摘 要 文章從筆者對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興趣出發(fā)，針對日常生產(chǎn)生活中日益增長的網(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)及其存在的問題，從地址資源和技術(shù)發(fā)展角度探討了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IPv9技術(shù)，并設(shè)想建立起對應(yīng)的超級計算機(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；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 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)展存在的問題，并分析具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IPv9技術(shù)，提出了基于IPv9協(xié)議的超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，從而滿足日益增長的網(wǎng)絡(luò)終端需求。最后通過對IPv9協(xié)議的分析總結(jié)，拓展對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識的理解，為后續(xù)計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)知識。

1 IPv4與IPv6技術(shù)分析

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端的規(guī)模呈指數(shù)級增長，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，目前也在一些場合得到了實際應(yīng)用。

IPv4自1981年發(fā)布以來改變不大，具有使用方便、互操作性好等特點(diǎn)，是計算機(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個字段構(gòu)成，每個字段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次方的計算機(jī)連接到以太網(wǎng)。況且在協(xié)議制定時，有些網(wǎng)絡(luò)地址是有特殊用處的，可見，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)用過程中暴露出一個典型的問題是地址資源匱乏。

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年開發(fā)了新的擴(kuò)充IP協(xié)議，也就是IPv6技術(shù)。IPv6在設(shè)計時首先考慮的是地址資源匱乏問題，因此LETF為其分配了128位的地址空間，分為8個字段，每個字段有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就是一個典型的 IPv6地址，所以理論上可以分配2的128次方的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址。

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

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、安全性不足等問題，但是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)依然以IPv4為主要協(xié)議，IPv6的發(fā)展相對緩慢，IPv4所具有的問題依然存在。而且隨著日常生產(chǎn)生活對計算機(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)展性變差等問題日益突出。通過調(diào)研資料得知，在IPv6被IETF選為國際標(biāo)準(zhǔn)的同時，我國提出的安全可靠型IPv9技術(shù)卻被放棄，理由是地址過大。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)實驗室的驗證和示范應(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，地址長度從IPv4的32位、IPv6的128位發(fā)展到IPv9的256位，被分為8個字段，每個字段為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，通過設(shè)計與IPv4與IPv6之間的過渡協(xié)議，來實現(xiàn)對IPv4與IPv6的兼容。當(dāng)然其最為顯著的特點(diǎn)是實現(xiàn)了數(shù)字域名系統(tǒng)，即可以兼容中文域名，通過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)展所需要的移動式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.2 超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計設(shè)想

從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式來看，可以分為有線計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無線計算機(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?，本文主要結(jié)合日常生活所使用的局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計設(shè)想，采用IPv9協(xié)議建立具有更好性能的超級無線局域網(wǎng)來滿足生產(chǎn)生活對高質(zhì)量計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的需求。

本文所設(shè)想的超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，目的是區(qū)別其他協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于現(xiàn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的都是IPv4和IPv6標(biāo)準(zhǔn)，每個網(wǎng)絡(luò)地址的分配實際上都受到管控，而一旦采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IPv9網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，便可以建立自主網(wǎng)絡(luò)，可以不再受國外服務(wù)器的監(jiān)管，這一點(diǎn)在軍用計算機(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)議的超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通用IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，可以先采用IPv9網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)建超級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并最終通過IPv4-IPv6-IPv9協(xié)議轉(zhuǎn)換路由器實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的識別、轉(zhuǎn)譯和傳輸，進(jìn)而可以搭建自主安全型超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展意義

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，往往會誕生技術(shù)革命，如近些年來的大數(shù)據(jù)、云計算等，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)，這些需求的變化對傳統(tǒng)的基于IPv4/IPv6的計算機(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)交互友好的超級計算機(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)展超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有利于滿足日益增長網(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IPv9的建設(shè)與發(fā)展，在今后發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的過程中可以不受網(wǎng)絡(luò)地址資源的約束。

2）發(fā)展超級計算機(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)議基本沒有考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕ㄟ^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

通過對具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IPv9的深入分析總結(jié)，以及對超級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，不僅使筆者拓寬了知識，了解到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新動向，還觸發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(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計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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