第5节 计算机专家眼中的互联网

在富含深刻哲学思想的著名科幻影片《黑客帝国》的海报中，尼奥身后的Matrix（母体）生成的代码流只有极少数墨菲斯舰船上的观察员才能看懂。这些观察员有点像我们现实世界中的优秀程序员，透过二进制的字符组合，就能轻易看出程序的问题以及改进的路径。而我们现在要说的专家，类似于《黑客帝国》中“造物主”角色，他们创造并拟定系统的运行规则，是网络矩阵最底层逻辑的标准的发起者。

在计算机专家眼中，互联网本质上是各个小的计算机网络在一定规则下的互联。互联网是网络空间最重要的基础设施，靠遍布全球的光纤通达各个国家，连接不同城市。互联网体系结构是互联网的核心技术，它和CPU（中央处理器）、操作系统一样也是基础设施之一，是涉及国家网络安全命脉的核心技术。

互联网体系结构是分层的，中间是网络层，向上支撑着五花八门的应用（应用层），向下则连接各种各样的通信手段（通信层）。互联网的核心是中间的网络层，这一层保证全网的通达，承上启下，是体系结构的核心。其中有三个要素非常重要：一是传输格式，这是网络层最基本的要素，IPv4（互联网通信协议第四版）定义了当前主流的互联网传输格式，而IPv6（互联网通信协议第六版）则定义了新的传输格式；二是转换方式，转换方式几十年来始终保持不变；三是路由控制，这是互联网的一个巨大创新点，目前也是我国互联网面临的重大挑战。

IPv4是第一个被广泛使用，构成现在互联网技术的基础协议。IPv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路、卫星链路等。它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。

与IPv4相比，IPv6具有以下几个优势：

（1）IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32位，即有232-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128位，即有2128-1个地址。

（2）IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

（3）IPv6增加了对增强组播（Multicast）的支持以及对流的控制（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（Quality of Service，QoS）控制提供了良好的网络平台。

（4）IPv6加入了对自动配置的支持。这是对DHCP（动态主机配置协议）的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）管理更加方便和快捷。

（5）IPv6具有更高的安全性。使用IPv6网络的用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大地增强了网络的安全性。

概括起来说，互联网是一个大的体系结构，普通老百姓关心的是它上面的应用层，电信人关心的是它下面的通信层。如果把互联网比作物理上的高速公路系统，那计算机专家眼里的互联网是信息高速公路，电信人关心的是如何让汽车上高速路，老百姓关心的是车上载的货物。百度、阿里巴巴、腾讯以及各种App等都相当于车和货，电信宽带连接、4G、5G等都类似于城市交通道路，计算机专家关心的骨干网络才是信息高速公路。