互联网发展新技术及其应用展望

杨晓东

摘 要：互联网在快速发展的同时，也暴露出了严重的问题，本文针对如何解决这些问题，对下一代互联网所采用的IPv6协议和网格技术进行了概括介绍。

关键词：互联网；IPv6；网格；展望

中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1673-8454（2009）06-0055-02

因特网（Internet）又称互联网，起源于1969年，当时美国国防部下属的高级研究计划署ARPA出于军事需要建立了一个由4台计算机互联而成的试验性的分组交换网络ARPAnet，使各自独立的计算机之间能够相互传输信息和数据，并且能够保证数据通信稳定和可靠。随着ARPAnet研制的成功，越来越多的计算机加入到ARPAnet的节点上。1985年，美国国家科学基金会NSF出资在全美建立了五大超级计算中心，并于第二年建成了一个高速信息网络NSFnet，该网络互联了NSF的所有的超级计算机，并连入了ARPAnet。从此NSFnet取代了ARPAnet成为了第一代Internet的主干网。这个阶段的Internet的典型应用是收发电子邮件、传输文件、发布文字新闻以及言论等。

上世纪90年代，Tim Berners-Lee把在欧洲核子物理实验室工作时写的世界上第一个网页浏览器（World Wide Web）和第一个网页服务器（httpd）放在网上供大家浏览。随后在高能物理研究人员的共同努力下，发明了超文本格式，这样用户只要在文字或图形界面上轻点鼠标就可以从一个网页跳到另一个网页，不仅可以看到文字信息，还可以欣赏到图片、声音、动画等多媒体信息。从此足不出户，我们便可以浏览新闻、与人聊天、订购商品、欣赏影片等等。这便是正在日益改变我们工作、学习、娱乐生活的第二代互联网。

不可否认，互联网的飞速发展给我们的工作、学习、生活带来了前所未有的便利。但随着越来越多的主机加入互联网，第二代互联网也暴露出了严重的弱点。一方面，两代互联网使用的都是IPv4协议，IPv4定义的网络地址为32位，理论上可以具有多于40亿的IP地址。但由于采用分级地址格式，IP地址由网络地址和主机地址两部分构成，这虽使数据选路变得更加简单，但也缩小了可用地址的范围。再加上现有IP地址分配方法的不合理，导致IP地址资源的极大浪费，分配速度也比预期要快得多，IP地址面临分配枯竭的尴尬境地。所以现行的IPv4 地址空间已无法满足Internet 的高速发展的需要。另一方面，当今世界是一个信息、知识爆炸的时代，每天都有大量的信息亟待数字化；也有大量的数字化信息需要存储起来以用于进行后续的整理和分析；更有海量的数字化信息需要定向或不定向高速度的流动，而拥有强大的计算处理能力的巨型机数目有限，且一般的研究机构和个人很难被准许使用。

随着互联网应用的广泛和深入，互联网上的信息使用起来显得非常不便。我们使用网上资源不外乎有两种方式：直接访问网站或通过搜索引擎查找资源。目前，访问网站时我们需要告诉计算机去访问哪一个网站，这就像在打开电灯开关时必须指定一个发电厂一样；另一种是使用搜索引擎查询，但输入一个关键词往往会得到成千上万个结果，还需要依靠手工从中挑选有用的结果，与插上插头就能用电的便利无法相比。现在的整个互联网就像一座堆满了书籍、无人整理的图书馆，而用户只能通过手工检索凌乱的书目，以求找到自己需要的信息。这种查找信息的方式既盲目又低效。因此，有人将现在这个“网络时代”叫做“手工作坊式的网络时代”。如何解决这些问题，另辟蹊径充分利用网络中现有的闲置软硬件资源，发挥网络资源潜能是摆在我们面前的重大课题。

为解决现在互联网IPv4地址短缺的问题，基于下一代互联网研发的IPv6协议正在进入实质发展阶段，即从IPv4的32位地址扩展到了IPv6的128位地址，理论上可以有2128-1个地址，这就使IP地址变得近乎无限丰富，充分解决了地址匮乏的问题。IPv6 极大的地址空间使层次性的地址规划成为可能，这样既便于路由的快速查找，也有利于路由聚合，缩减IPv6 路由表大小，降低网络地址规划的难度。IPv6还具有更高的安全性，在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大地增强了网络的安全性。

同时无线数据业务的迅速增长和快速发展，IP地址问题的解决迫在眉睫，这就要求将IPv6 的使用提到日程上来。中国下一代互联网示范工程CNGI项目的目标之一是期望通过示范网引导国内信息产业的发展，从发展的眼光来指导产业进步。目前我国已建成全球最大的下一代互联网示范网络，并取得一系列首创性科研成果，关键技术及设备产业化初具规模，市场占有率跃升至世界第二位。我国有望在国际上率先实现IPv6商用。

针对现在互联网所暴露的第二个问题，基于第三代互联网研发的网格技术是互联网发展的方向。网格计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机都是一个“节点”，当有海量数据需要计算时，网格计算模式首先把要计算的数据分割成若干“小片”，而计算这些“小片”的软件通常是一个预先编制好的程序，然后不同节点的计算机可以根据自己的处理能力下载一个或多个数据片断和程序。只要节点的计算机的用户不使用计算机时，程序就会工作。整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网格”，所以这种计算方式叫网格计算。这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势:一个是数据处理能力超强，另一个是能充分利用网上的闲置处理能力。随着超级计算机的不断发展，它已逐渐成为复杂科学计算领域的主宰。

网格不仅是集成的计算环境，还是集成的资源环境，其核心是消除信息孤岛，实现资源共享。网格是构筑在因特网上的新兴技术，它使人们可以动态地共享分布在网上不同地方的各种资源，如计算机硬件、数据库、应用、服务等。形象地说，网格把整个网络变成了一台虚拟的超级计算机，其实质就是共享与协作，是处在网格环境中的所有计算机硬件资源与软件资源的整合，硬件与软件的动态协作，完成一个共同的目标。网格中的所有资源对外提供统一的访问接口，资源请求者只要按照统一的格式发出请求，就可以使用网格资源，而不需要请求者知道资源的位置、访问的数据格式等。从用户角度看，网格就是一个整体，所有服务请求都向网格发出，而不是向某个网站或某台服务器发出。人们可以用统一的界面、统一的登录方式享用网上的各种资源，而不必一个一个地去访问网站。同时网格不仅集成现有资源，还提供统一的接入接口，未来的新资源只要遵循标准接口就可以接入网格，成为网格资源。

参考文献：

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[2]李科.迎接网格计算时代的到来[J].电脑知识与技术，2008.

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[4]何业兰.基于网格的远程教学新模式探究[J].计算机技术与发展，2007，(8).

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

Monash University,Melbourne, Australia, April 2002.

（编辑：王天鹏）