IPv6与云计算.doc

TCP/IP协议与云计算邓江凌（湖南农业大学东方科技学院，长沙410128）摘 要：一个是最近最火的云计算技术，一个是网络上公认的标准TCP/IP协议。TCP/IP协议的新技术，如IIPv6协议、FAST TCP协议，将为云计算的发展和成熟做出重要贡献。关键词：TCP/IP协议；云计算；IPv6；IPv4；Fast TCP；TCP/IP Protocol and Cloud ComputingJingling Deng(Orient Science&Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract: One of the most recent fire cloud computing technology, a recognized standard of the network TCP / IP protocol. TCP / IP protocol of new technologies, such as IIPv6 agreement, FAST TCP protocol, cloud computing will make an important contribution to the development and maturity.Key words: TCP/IP Protocol ;Cloud Computing;IPv6;IPv4;Fast TCP0 引言 网络今非昔比，精彩无处不在，目前基于TCP/IP协议的网络得到了飞速发展和普及，基于此协议的应用层出不穷，给我们的生活带来了无限便利，2009年最红火的技术莫过于云计算了（cloud computing），简单的云计算如搜索引擎、网络邮箱等。未来电视机、手机都有可能装备云计算，由此开发出更多革命性的应用。1 TCP/IP协议和云计算简介1.1 TCP/IP协议简介TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议，又称为网络通信协议),这个协议是目前世界上最成功的网络体系和协议规范，也是网络中最基本的通信协议，虽然从名字上看TCP/IP好像包括两个协议：传输控制协议(TCP位于ISO/OSI模型的传输层)和网际协议（IP位于ISO/OSI模型的网络层），但实际上由于TCP和IP协议在网络发展方面有着极其重要的地位，所以将TCP/IP协议组成协议簇。1.2 云计算简介云计算（cloud computing图1）分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的图1 云计算原理2Fig1 cloud computing Principle信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。12 IP协议与云计算2.1 使用IPv6协议势在必行2.1.1 IPv4的缺点 IPv4协议（Internet Protocol version 4网际协议版本4）地址是32位，理论上可以具有多于40亿的地址。实际上，在IP地址被分为5类中，A类地址难以被高效的使用，申请B类地址越来越困难，C类地址使用效率也很低，加上IP地址分布不均（美国占有大约30亿个IP地址），现今IP地址80%已被使用，随着上网人数的近一步增多，2年后很有可能新计算机无法连入网络。 由于IPv4采用与网络的拓扑结构无关的地址分配形式，随着网络数目增加，路由器数目爆炸式增长，决定数据传输路由的路由表便变得非常庞大。庞大的路由表大大将定了Internet服务的稳定性，IPv4协议不能满足如云计算等大量网络新应用的性能要求。 尽管IPv4协议里有SSL（安全套接字协议）但SSL要求客户机和服务器都必须支持该协议，很不方便，对IPv4安全性改进也缺乏统一标准，IPv4的安全性比较差。 此外IPv4不具备自动配置功能，很多情况吓都要手动配置，增加了管理费用，给企业和用户带来了极大麻烦，虽然DHCP（动态主机配置协议）缓解该问题，但是并没有彻底解决。2.1.2 IPv6的改进 与IPv4相比，IPv6具有以下几个优势：一，IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1（符号表示升幂，下同）个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。二，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。 三，IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（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（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。四，IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。五，IPv6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，极大的增强了网络的安全性。32.1.3 云计算应用对网络的要求云计算提供了及其丰富的应用，如AMDFusion计算渲染技术（AMDFusionRenderCloud），用数台超过每秒千万亿次浮点运算的超级计算机运算高清电影和游戏画面，再将画面进行压缩传输到终端设备（如智能手机、上网本、电视机顶盒等），将高清娱乐带给任何用户，用户不再需要购买昂贵的显卡和CPU组建高清设备，甚至用1.5GHZ的CPU，128MB的内存就可以运行孤岛危机-弹头；观看最终幻想七降临之子。但高清画面的数据量不容乐观，以1080p格式的高清电影为例，每秒数据量为125,000kbps/s/8=15625k=15.625M/s，1分钟高清视频文件占用硬盘空间是937.5M，1小时高清视频文件占用硬盘空间是56250M。若用以IPv4协议的网络传输高清数据，庞大的路由表减缓了路由器转发数据包的速度，大量的数据甚至有可能使网络崩溃。世界网民数保持高速增长(图2)，加上Google Docs、云安全杀毒软件、云储存等各类云应用进入寻常百姓家，将进一步激发网民数量的增长，IPv4提供的地址必将加速枯竭，使用IPv6势在必行。图2 世界各大洲最新网民增长数量图4Fig2 ease in the number of Internet users网民数量增长，必将引发隐私泄露、人肉搜索等安全问题，在IPv6网络中，可使用IP身份验证头（AH）和IP安全封装负荷（ESP）轻松实现网络安全的三个目标：身份验证、数据完整性和机密性，大大提高增强了网络安全性，用户可以更加放心的在网络里尽情遨游。3 TCP协议与云计算3.1 TCP协议的新技术3.1.1 Fast TCP技术 加州工学院的科学家正在研究Fast TCP，Fast TCP系统的区别在于发送方计算机的软件和硬件，它能够连续监测发送数据包和收到应答信号的时间。Fast TCP系统预测出在不丢失数据的情况下连接所能支持的最大数据传输速率。科学家对10套Fast TCP系统进行的测试表明，它能够将下载速度提高到现有普通宽带连接的6000多倍。5 这项技术为云计算的多媒体应用成为可能，如AMDFusion计算渲染技术。5结论 IT行业的发展速度一日千里，TCP/IP协议的新技术能为云计算的普及和强大做出重要保证。参考文献1 沐煊.云计算技术OL. /view/2465492.htm2 刘鹏.云计算OL. /blog/static/1199