下一代互聯網——從網絡到網格

基於IPv4的第一代互聯網

互聯網又稱作因特網（Internet），它始建於上世紀60年代，當時采用數據包交換方式和統一標準的信息傳輸協議TCP/IP，其網狀的數據傳輸方式可以在即使局部設施遭受核打擊後整體仍能工作。

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是因特網最基本的協議，是因特網上的“世界語”。正是通過TCP/IP協議的支撐，我們實現了計算機之間的互連，為Internet發展奠定堅實的基礎。到80年代為止，互聯網還主要局限於為數不多的科研人員使用，它的操作界麵全是文字信息，需要計算機使用者輸入命令與機器對話，這有點像以前計算機所使用的磁盤操作係統（DOS）。這個階段，互聯網的典型應用是收發電子郵件、傳輸文件、發布文字新聞及言論等，我們稱之為第一代互聯網。

基於IPv4的第二代互聯網

進入20世紀90年代後，歐洲高能物理研究中心(CERN)為了能更好地與全世界的高能物理研究人員開展聯合研究，發明了超文本格式，把分布在網上的文件鏈接在一起。這樣用戶隻要在圖形界麵上點擊鼠標，就能從一個網頁跳到另一個網頁，不僅可以看到文字信息，還可以欣賞到豐富多彩的圖片、聲音、動畫、影像等多媒體信息。這個階段的互聯網被稱作環球網（又叫萬維網、WWW或Web），它用超文本和多媒體技術改造了第一代互聯網。

在環球網時代，用戶隻需坐在家裏，就可以瀏覽新聞、與人聊天、訂購商品、對打遊戲、欣賞影片……環球網改變了人們工作、生活、學習、娛樂的方式，被稱為第二代互聯網。　　第二代互聯網雖然比第一代互聯網先進了許多，但它也暴露出了嚴重的弱點。一方麵，這兩代互聯網使用的都是IPv4協議，其32位的地址空間隻有大約40億個地址可用，已經有70％被分配完了，而且由於Internet在早期缺乏規劃，造成了IP地址分配“貧富不均”的現象。到2005年，IPv4地址將全部分配完畢，將嚴重製約互聯網的發展；另一方麵，互聯網上的信息未經過有效的規範和整理，使用起來非常不方便。

人們使用網上資源不外乎有兩種方式：直接訪問網站或通過搜索引擎查找資源。

目前，訪問網站時我們需要告訴計算機去訪問哪一個網站，這就像要在打開電燈開關時必須指定一個發電廠一樣；另一種是使用搜索引擎查詢，但輸入一個查詢關鍵字往往會得到數萬個結果——需要依靠手工從中挑選有用的結果。

現在的整個互聯網就像一座堆滿了書籍、無人整理的圖書館，而用戶隻能通過手工檢索亂七八糟的書目，以求找到自己需要的信息。這種查找信息的方式像“地毯式轟炸”，一點兒都不像“精確打擊”，與插上插頭就能用電那種便利無法相比。

人們上網的時候，雖然順著超級鏈接一會兒到了這個網站，一會兒又進了那個網站，但消化和整理信息的工作都是人工完成的。因此，我們現在這個“網絡時代”，是可以加個限定詞的，叫做“手工作坊式的網絡時代”。

基於IPv6的第三代互聯網

針對第二代互聯網所暴露的問題，第三代互聯網從兩個角度來解決：一個角度是發展IPv6，將地址空間由32位擴展到128位，這樣，原來有限的IP地址將變得無限豐富，真正讓數字化生活變成現實。

IPv6還能夠改善端到端的安全性，有利於移動通信的發展，提高服務質量以及減輕係統管理負擔。基於IPv6的下一代互聯網至少有三種提法：NGI、Internet 2和NGN。

早在1996年，美國政府就製定並啟動了研究發展下一代互聯網的NGI（Next Generation Internet）計劃。NGI側重的研究方麵包括事務處理安全性和網絡管理等各個方麵。

在1997年，已有150多個矽穀公司作為夥伴參加進來。這個龐大計劃最終的目標之一是建立數據傳輸速率達到10～100Tbps的網絡，由此相關的技術所描繪的驚人未來，使NGI成為最令人期待的下一代Internet計劃。但NGI目前主要服務於美國國防部、美國航空航天局等政府機構。

Internet 2是在1996年10月1日美國的一些科研機構和34所大學代表在芝加哥聚會時提出的新一代因特網。它的建立並不是為了取代因特網，也不是為了普通用戶新建的另一個網絡，而是用於教育和科研。

最初，Internet 2的目的是實現遠程醫療、數字圖書館、虛擬實驗室等資源共享。1997年9月成立了UCAID（大學高級互聯網發展集團）專門管理Internet 2後，Internet 2的目標被進一步提升了，但Internet 2的最終目標並不是商業化，對連接公眾Internet，UCAID也沒有太大興趣。作為高等學府和科研機構的專用網絡，他們更期待Internet 2在科學研究以及教育領域做出貢獻； 下一代網絡NGN（Next Generation Network）的概念最早來自美國在1997年提出的“下一代互聯網行動計劃”。

按照預想，NGN幾乎是一個無所不包的網絡，將電話網、移動網、互聯網等各種網絡都涵蓋進來，目的就是為了解決現有網絡的缺陷和不足，滿足人類對移動性和大數據量信息的需求。這是一個寬泛的名詞，包括了軟交換網絡、下一代互聯網以及下一代移動網的所有含義。正是因為NGN的長“觸角”，決定了其各個層麵的技術不可能一下子都成熟起來，也不可能一夜之間就取代了現有的網絡，必然要經過一個循序漸進的演進過程。

值得一提的是，在IPv6領域，我國已經達到國際先進水平。2003年，以國家戰略項目——中國下一代互聯網示範工程啟動為標誌，我國IPv6商用化進程進入了實質性發展階段。中國的五大運營商全麵加入IPv6規模部署陣營，到2005年底，我國將建成世界最大規模的IPv6網絡，成為被追趕的對象。

先進的計算基礎設施—網格

克服第二代互聯網所暴露問題的另一個角度是發展網格技術，更好地管理網上的資源，將之虛擬成為一個空前強大的一體化信息係統，在動態變化的網絡環境中，共享資源和協同解決問題，從而讓用戶從中享受可靈活控製的、智能的、協作式的信息服務，並獲得前所未有的使用方便性和超強能力。在這一點上，世界主要國家和地區都把發展網格技術放到了戰略高度，紛紛投入巨資，搶占戰略製高點。

清華大學李三立院士將網格與寬帶網絡作了比較，他說：“將先進計算基礎設施（即網格）與信息高速公路（寬帶網絡）相比較，可以說，信息高速公路是信息傳輸和獲取的信息基礎設施；而先進計算基礎設施則是信息處理的信息基礎設施。雖然，國內外都有不斷把信息高速公路擴充頻帶寬度、改進路由器性能的計劃；但是，國外科學家認為：真正的下一代信息基礎設施是先進計算基礎設施。它將使以計算機為主體的信息處理發生根本性的變化。”