基于IPv9的超级计算机网络设想

冀皓煊

摘 要 文章从笔者对计算机网络的兴趣出发，针对日常生产生活中日益增长的网络终端需求，造成的网络地址资源有限的现状，分析了目前通用的IPv4和IPv6技术及其存在的问题，从地址资源和技术发展角度探讨了具有自主知识产权的IPv9技术，并设想建立起对应的超级计算机网络，以此为IPv9的进一步发展提供参考。

关键词 IPv4；IPv6；Ipv9；计算机网络

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）210-0102-02

本文分析IPv4与IPv6协议的技术基础，指出其当前发展存在的问题，并分析具有自主知识产权的IPv9技术，提出了基于IPv9协议的超级计算机网络的设想，从而满足日益增长的网络终端需求。最后通过对IPv9协议的分析总结，拓展对计算机网络及网络协议知识的理解，为后续计算机相关专业的学习奠定基础知识。

1 IPv4与IPv6技术分析

随着网络技术的飞速发展，计算机网络终端的规模呈指数级增长，而目前所使用的IPv4由于地址位数的有限造成网络地址资源分配极度紧张。在全球互联网工程任务组（LETF）的共同努力下制定了扩充版的IPv6，目前也在一些场合得到了实际应用。

IPv4自1981年发布以来改变不大，具有使用方便、互操作性好等特点，是计算机网络技术的发展基础。其地址位数是32位，分4个字段构成，每个字段8位，即：XXXX XXXX·XXXX XXXX·XXXX XXXX·XXXX XXXX，每一位X是二进制数（一般表示为：YY·YY·YY·YY，每一位Y为十六进制数，或直接表示为十进制数，如192.168.1.0），最多只能允许2的32次方的计算机连接到以太网。况且在协议制定时，有些网络地址是有特殊用处的，可见，IPv4协议真正意义上能在以太网使用的地址数要少于2的32次方，所以该协议在应用过程中暴露出一个典型的问题是地址资源匮乏。

为了缓解IPv4地址资源不足的致命缺点，全球互联网工程任务组（LETF）在1990年开发了新的扩充IP协议，也就是IPv6技术。IPv6在设计时首先考虑的是地址资源匮乏问题，因此LETF为其分配了128位的地址空间，分为8个字段，每个字段有16位，即：YYYY·YYYY·YYYY·YYYY·YYYY·YYY Y·YYYY·YYYY，每一位Y为十六进制数，如：2001：0DB8：0：0：0：0：1428：57ab就是一个典型的 IPv6地址，所以理论上可以分配2的128次方的计算机网络地址。

2 基于IPv9的超级计算机网络设计

虽然IPv6协议的制定已經解决了IPv4所遇到的地址资源有限、路由寻址复杂、安全性不足等问题，但是计算机网络依然以IPv4为主要协议，IPv6的发展相对缓慢，IPv4所具有的问题依然存在。而且随着日常生产生活对计算机网络的发展需求不断增大，网络管理复杂性增加、网络结构扩展性变差等问题日益突出。通过调研资料得知，在IPv6被IETF选为国际标准的同时，我国提出的安全可靠型IPv9技术却被放弃，理由是地址过大。但近些年随着网络终端数量的递增、网络安全要求的提高，以及数字域名系统（DDNS）概念的提出，IPv9已经发展为具有自主知识产权的256位十进制网络协议，其技术已经得到了相关实验室的验证和示范应用。

2.1 IPv9技术分析与技术特点

IPv9的十进制网络协议，地址长度从IPv4的32位、IPv6的128位发展到IPv9的256位，被分为8个字段，每个字段为32位，即：M[M[M[M[M[M[M[M，其中M为32进制数，理论上可以分配2的256次方的计算机网络地址，所以IPv9能提供的地址数目足够日常生产生活所用。除此之外，通过设计与IPv4与IPv6之间的过渡协议，来实现对IPv4与IPv6的兼容。当然其最为显著的特点是实现了数字域名系统，即可以兼容中文域名，通过IPv6的十进制网络系统可以将原本的二进制地址直接转译为十进制文本，迎合了人们的日常使用习惯。

除此之外，IPv9技术的安全性和移动性得到了较大提升，尤其适合物联网发展所需要的移动式计算机网络。

2.2 超级计算机网络设计设想

从计算机网络的通信方式来看，可以分为有线计算机网络和无线计算机网络，主干网络必须采用有线网络确保网络传输的安全可靠性，本文主要结合日常生活所使用的局域网络进行设计设想，采用IPv9协议建立具有更好性能的超级无线局域网来满足生产生活对高质量计算机网络服务的需求。

本文所设想的超级计算机网络，目的是区别其他协议标准，由于现行计算机网络采用的都是IPv4和IPv6标准，每个网络地址的分配实际上都受到管控，而一旦采用具有自主知识产权的IPv9网络协议，便可以建立自主网络，可以不再受国外服务器的监管，这一点在军用计算机网络应用上尤为重要，其基本网络拓扑结构如图1所示。

IPv9协议的超级计算机网络和通用IPv4/IPv6网络进行数据传输时，可以先采用IPv9网络协议构建超级网络系统，并最终通过IPv4-IPv6-IPv9协议转换路由器实现数据包的识别、转译和传输，进而可以搭建自主安全型超级计算机网络。

2.3 超级计算机网络发展意义

计算机网络技术的不断发展过程中，往往会诞生技术革命，如近些年来的大数据、云计算等，以及当前所提倡的传统行业与互联网的结合体，即所谓的“互联网+”计划，典型的有互联网金融、共享出行等新兴产业，这些需求的变化对传统的基于IPv4/IPv6的计算机网络提出了新的命题和新的挑战，如数据的安全可靠性要求更高、数据的传输速率与带宽要求更多，发展安全性好、可靠性高、扩展能力强、人机交互友好的超级计算机网络是人们日常生产生活的迫切需求，其主要体现在以下两方面。

1）发展超级计算机网络有利于满足日益增长网络终端设备需求，正如前面所述，IPv6和IPv9发展的基本出发点是解决网络地址资源的有限性，通过IPv9的建设与发展，在今后发展计算机网络的过程中可以不受网络地址资源的约束。

2）发展超级计算机网络有利于提高网络信息的安全可靠性传输，IPv4协议基本没有考虑网络传输的安全性，但通过后续IPv6，尤其是今后的IPv9的发展，大大提升了网络传输的数据安全可靠性，为互联网的进一步深入发展奠定了技术基础。

3 结论

通过对具有自主知识产权的IPv9的深入分析总结，以及对超级计算机网络的设想，不仅使笔者拓宽了知识，了解到计算机网络技术的新动向，还触发了进一步学习计算机网络技术的兴趣与信心，笔者希望有朝一日能为自主超级计算机网络的发展贡献自己的一份力量。

参考文献

[1]贺劲松，彭智朝，贺文华，等.IPv4、IPv6和IPv9比较研究[J].软件工程，2016（19）：18-20.

[2]贺文华，陈志刚.IPv4、IPv6、IPv9比较研究[J].计算机科学，2008（4）：94-95.

[3]王锡文.IPv6/IPv9的技术特点与网络安全浅析[J].科技创新导报，2008（14）：30.