IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)：從網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)格

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基于IPv4的第一代互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)又稱作因特網(wǎng)（Internet），它始建于上世紀60年代，當(dāng)時采用數(shù)據(jù)包交換方式和統(tǒng)一標(biāo)準的信息傳輸協(xié)議TCP/IP，其網(wǎng)狀的數(shù)據(jù)傳輸方式可以在即使局部設(shè)施遭受核打擊后整體仍能工作。

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是因特網(wǎng)最基本的協(xié)議，是因特網(wǎng)上的“世界語”。正是通過TCP/IP協(xié)議的支撐，我們實現(xiàn)了計算機之間的互連，為Internet發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。到80年代為止，互聯(lián)網(wǎng)還主要局限于為數(shù)不多的科研人員使用，它的操作界面全是文字信息，需要計算機使用者輸入命令與機器對話，這有點像以前計算機所使用的磁盤操作系統(tǒng)（DOS）。這個階段，互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用是收發(fā)電子郵件、傳輸文件、發(fā)布文字新聞及言論等，我們稱之為第一代互聯(lián)網(wǎng)。

基于IPv4的第二代互聯(lián)網(wǎng)

進入20世紀90年代后，歐洲高能物理研究中心（CERN）為了能更好地與全世界的高能物理研究人員開展聯(lián)合研究，發(fā)明了超文本格式，把分布在網(wǎng)上的文件鏈接在一起。這樣用戶只要在圖形界面上點擊鼠標(biāo)，就能從一個網(wǎng)頁跳到另一個網(wǎng)頁，不僅可以看到文字信息，還可以欣賞到豐富多彩的圖片、聲音、動畫、影像等多媒體信息。這個階段的互聯(lián)網(wǎng)被稱作環(huán)球網(wǎng)（又叫萬維網(wǎng)、WWW或Web），它用超文本和多媒體技術(shù)改造了第一代互聯(lián)網(wǎng)。

在環(huán)球網(wǎng)時代，用戶只需坐在家里，就可以瀏覽新聞、與人聊天、訂購商品、對打游戲、欣賞影片……環(huán)球網(wǎng)改變了人們工作、生活、學(xué)習(xí)、娛樂的方式，被稱為第二代互聯(lián)網(wǎng)。 第二代互聯(lián)網(wǎng)雖然比第一代互聯(lián)網(wǎng)先進了許多，但它也暴露出了嚴重的弱點。一方面，這兩代互聯(lián)網(wǎng)使用的都是IPv4協(xié)議，其32位的地址空間只有大約40億個地址可用，已經(jīng)有70％被分配完了，而且由于Internet在早期缺乏規(guī)劃，造成了IP地址分配“貧富不均”的現(xiàn)象。到2005年，IPv4地址將全部分配完畢，將嚴重制約互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展；另一方面，互聯(lián)網(wǎng)上的信息未經(jīng)過有效的規(guī)范和整理，使用起來非常不方便。

人們使用網(wǎng)上資源不外乎有兩種方式：直接訪問網(wǎng)站或通過搜索引擎查找資源。

目前，訪問網(wǎng)站時我們需要告訴計算機去訪問哪一個網(wǎng)站，這就像要在打開電燈開關(guān)時必須指定一個發(fā)電廠一樣；另一種是使用搜索引擎查詢，但輸入一個查詢關(guān)鍵字往往會得到數(shù)萬個結(jié)果——需要依靠手工從中挑選有用的結(jié)果。

現(xiàn)在的整個互聯(lián)網(wǎng)就像一座堆滿了書籍、無人整理的圖書館，而用戶只能通過手工檢索亂七八糟的書目，以求找到自己需要的信息。這種查找信息的方式像“地毯式轟炸”，一點兒都不像“精確打擊”，與插上插頭就能用電那種便利無法相比。

人們上網(wǎng)的時候，雖然順著超級鏈接一會兒到了這個網(wǎng)站，一會兒又進了那個網(wǎng)站，但消化和整理信息的工作都是人工完成的。因此，我們現(xiàn)在這個“網(wǎng)絡(luò)時代”，是可以加個限定詞的，叫做“手工作坊式的網(wǎng)絡(luò)時代”。

基于IPv6的第三代互聯(lián)網(wǎng)

針對第二代互聯(lián)網(wǎng)所暴露的問題，第三代互聯(lián)網(wǎng)從兩個角度來解決：一個角度是發(fā)展IPv6，將地址空間由32位擴展到128位，這樣，原來有限的IP地址將變得無限豐富，真正讓數(shù)字化生活變成現(xiàn)實。

IPv6還能夠改善端到端的安全性，有利于移動通信的發(fā)展，提高服務(wù)質(zhì)量以及減輕系統(tǒng)管理負擔(dān)?；贗Pv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)至少有三種提法：NGI、Internet 2和NGN。

早在1996年，美國政府就制定并啟動了研究發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)的NGI（Next Generation Internet）計劃。NGI側(cè)重的研究方面包括事務(wù)處理安全性和網(wǎng)絡(luò)管理等各個方面。

在1997年，已有150多個硅谷公司作為伙伴參加進來。這個龐大計劃最終的目標(biāo)之一是建立數(shù)據(jù)傳輸速率達到10～100Tbps的網(wǎng)絡(luò)，由此相關(guān)的技術(shù)所描繪的驚人未來，使NGI成為最令人期待的下一代Internet計劃。但NGI目前主要服務(wù)于美國國防部、美國航空航天局等政府機構(gòu)。

Internet 2是在1996年10月1日美國的一些科研機構(gòu)和34所大學(xué)代表在芝加哥聚會時提出的新一代因特網(wǎng)。它的建立并不是為了取代因特網(wǎng)，也不是為了普通用戶新建的另一個網(wǎng)絡(luò)，而是用于教育和科研。

最初，Internet 2的目的是實現(xiàn)遠程醫(yī)療、數(shù)字圖書館、虛擬實驗室等資源共享。1997年9月成立了UCAID（大學(xué)高級互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展集團）專門管理Internet 2后，Internet 2的目標(biāo)被進一步提升了，但Internet 2的最終目標(biāo)并不是商業(yè)化，對連接公眾Internet，UCAID也沒有太大興趣。作為高等學(xué)府和科研機構(gòu)的專用網(wǎng)絡(luò)，他們更期待Internet 2在科學(xué)研究以及教育領(lǐng)域做出貢獻； 下一代網(wǎng)絡(luò)NGN（Next Generation Network）的概念最早來自美國在1997年提出的“下一代互聯(lián)網(wǎng)行動計劃”。

按照預(yù)想，NGN幾乎是一個無所不包的網(wǎng)絡(luò)，將電話網(wǎng)、移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)都涵蓋進來，目的就是為了解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的缺陷和不足，滿足人類對移動性和大數(shù)據(jù)量信息的需求。這是一個寬泛的名詞，包括了軟交換網(wǎng)絡(luò)、下一代互聯(lián)網(wǎng)以及下一代移動網(wǎng)的所有含義。正是因為NGN的長“觸角”，決定了其各個層面的技術(shù)不可能一下子都成熟起來，也不可能一夜之間就取代了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，必然要經(jīng)過一個循序漸進的演進過程。

值得一提的是，在IPv6領(lǐng)域，我國已經(jīng)達到國際先進水平。2003年，以國家戰(zhàn)略項目——中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程啟動為標(biāo)志，我國IPv6商用化進程進入了實質(zhì)性發(fā)展階段。中國的五大運營商全面加入IPv6規(guī)模部署陣營，到2005年底，我國將建成世界最大規(guī)模的IPv6網(wǎng)絡(luò)，成為被追趕的對象。

先進的計算基礎(chǔ)設(shè)施—網(wǎng)格

克服第二代互聯(lián)網(wǎng)所暴露問題的另一個角度是發(fā)展網(wǎng)格技術(shù)，更好地管理網(wǎng)上的資源，將之虛擬成為一個空前強大的一體化信息系統(tǒng)，在動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，共享資源和協(xié)同解決問題，從而讓用戶從中享受可靈活控制的、智能的、協(xié)作式的信息服務(wù)，并獲得前所未有的使用方便性和超強能力。在這一點上，世界主要國家和地區(qū)都把發(fā)展網(wǎng)格技術(shù)放到了戰(zhàn)略高度，紛紛投入巨資，搶占戰(zhàn)略制高點。

清華大學(xué)李三立院士將網(wǎng)格與寬帶網(wǎng)絡(luò)作了比較，他說：“將先進計算基礎(chǔ)設(shè)施（即網(wǎng)格）與信息高速公路（寬帶網(wǎng)絡(luò)）相比較，可以說，信息高速公路是信息傳輸和獲取的信息基礎(chǔ)設(shè)施；而先進計算基礎(chǔ)設(shè)施則是信息處理的信息基礎(chǔ)設(shè)施。雖然，國內(nèi)外都有不斷把信息高速公路擴充頻帶寬度、改進路由器性能的計劃；但是，國外科學(xué)家認為：真正的下一代信息基礎(chǔ)設(shè)施是先進計算基礎(chǔ)設(shè)施。它將使以計算機為主體的信息處理發(fā)生根本性的變化?！保▉碜曰ヂ?lián)網(wǎng)）