第5節 計算機專家眼中的互聯網

在富含深刻哲學思想的著名科幻影片《黑客帝國》的海報中，尼奧身后的Matrix（母體）生成的代碼流只有極少數墨菲斯艦船上的觀察員才能看懂。這些觀察員有點像我們現實世界中的優秀程序員，透過二進制的字符組合，就能輕易看出程序的問題以及改進的路徑。而我們現在要說的專家，類似于《黑客帝國》中“造物主”角色，他們創造并擬定系統的運行規則，是網絡矩陣最底層邏輯的標準的發起者。

在計算機專家眼中，互聯網本質上是各個小的計算機網絡在一定規則下的互聯。互聯網是網絡空間最重要的基礎設施，靠遍布全球的光纖通達各個國家，連接不同城市。互聯網體系結構是互聯網的核心技術，它和CPU（中央處理器）、操作系統一樣也是基礎設施之一，是涉及國家網絡安全命脈的核心技術。

互聯網體系結構是分層的，中間是網絡層，向上支撐著五花八門的應用（應用層），向下則連接各種各樣的通信手段（通信層）。互聯網的核心是中間的網絡層，這一層保證全網的通達，承上啟下，是體系結構的核心。其中有三個要素非常重要：一是傳輸格式，這是網絡層最基本的要素，IPv4（互聯網通信協議第四版）定義了當前主流的互聯網傳輸格式，而IPv6（互聯網通信協議第六版）則定義了新的傳輸格式；二是轉換方式，轉換方式幾十年來始終保持不變；三是路由控制，這是互聯網的一個巨大創新點，目前也是我國互聯網面臨的重大挑戰。

IPv4是第一個被廣泛使用，構成現在互聯網技術的基礎協議。IPv4可以運行在各種各樣的底層網絡上，比如端對端的串行數據鏈路、衛星鏈路等。它的下一個版本就是IPv6。IPv6正處在不斷發展和完善的過程中，它在不久的將來將取代目前被廣泛使用的IPv4。

與IPv4相比，IPv6具有以下幾個優勢：

（1）IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規定IP地址長度為32位，即有232-1個地址；而IPv6中IP地址的長度為128位，即有2128-1個地址。

（2）IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類（Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發數據包的速度。

（3）IPv6增加了對增強組播（Multicast）的支持以及對流的控制（Flow Control），這使得網絡上的多媒體應用有了長足發展的機會，為服務質量（Quality of Service，QoS）控制提供了良好的網絡平臺。

（4）IPv6加入了對自動配置的支持。這是對DHCP（動態主機配置協議）的改進和擴展，使得網絡（尤其是局域網）管理更加方便和快捷。

（5）IPv6具有更高的安全性。使用IPv6網絡的用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗，這極大地增強了網絡的安全性。

概括起來說，互聯網是一個大的體系結構，普通老百姓關心的是它上面的應用層，電信人關心的是它下面的通信層。如果把互聯網比作物理上的高速公路系統，那計算機專家眼里的互聯網是信息高速公路，電信人關心的是如何讓汽車上高速路，老百姓關心的是車上載的貨物。百度、阿里巴巴、騰訊以及各種App等都相當于車和貨，電信寬帶連接、4G、5G等都類似于城市交通道路，計算機專家關心的骨干網絡才是信息高速公路。