港口管理與計算機網(wǎng)絡(luò )資源的探討

摘要：Internet以及大量的LAN均使用TCP/IP協(xié)議作為通信協(xié)議，而當前IP協(xié)議的版本主要是IPv4。IPv4自身存在某些缺陷需要更新?lián)Q代，突出表現在地址即將耗盡。本文主要論述了IPv4的缺點(diǎn)、IPv6的特點(diǎn)，以及IPv4向IPv6過(guò)渡的問(wèn)題，以便更好的為港口管理現代化服務(wù)。
關(guān)鍵詞：IPv4  IPv6  地址  網(wǎng)絡(luò )
        現代社會(huì )被認為進(jìn)入了信息時(shí)代，計算機應用深入到了社會(huì )的各個(gè)方面，網(wǎng)絡(luò )在港口管理中的應用也日益廣泛。但同時(shí)，計算機的網(wǎng)絡(luò )資源也近為枯竭，這對計算機在港口管理或其他方面的應用產(chǎn)生了直接影響，所以，較為充分的挖掘計算機的網(wǎng)絡(luò )資源迫在眉睫，這樣也可以為港口管理提供更專(zhuān)業(yè)的服務(wù)。
        一、IPv4的缺點(diǎn)
        1.IPv4的地址資源近為枯竭
        在IPv4協(xié)議中，32個(gè)二進(jìn)制數位用來(lái)表示IP地址的長(cháng)度。同時(shí)，IP地址可以大致的分為三類(lèi)：A、B、C類(lèi)分別適用于大型企業(yè)、中型企業(yè)和小型企業(yè)。其地址可以區分的網(wǎng)絡(luò )數量分別為128、16384、2097152，而在每個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，可容納的主機數量分別為16777216、65536、256。
        早期的IP地址分配，由于一個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò )只能標識254個(gè)主機，而大多數企業(yè)網(wǎng)絡(luò )中的主機數量都遠多于254，因此，不得不為他們分配B類(lèi)地址。這不僅造成了IP地址資源的極大浪費，也使得B類(lèi)地址面臨同樣被分配殆盡的危險。
        2.IPv4的路由選擇問(wèn)題
        在Internet上傳輸的IPv4分組必須從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行路由選擇到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò )以到達其目的地。問(wèn)題在于路由表的長(cháng)度將隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )數量的增加而變長(cháng)。而路由表越長(cháng)，路由器在表中查詢(xún)正確路由的時(shí)間就越長(cháng)，使得路由選擇效率日益低下。這個(gè)問(wèn)題比地址資源枯竭更加制約了互聯(lián)網(wǎng)的增長(cháng)。
        3.性能方面有優(yōu)化余地
        最初的IPv4，旨在尋找最優(yōu)的方法進(jìn)行可靠、高效的異種網(wǎng)絡(luò )數據傳輸，使得不同的計算機和異構網(wǎng)絡(luò )能夠實(shí)現互操作。但實(shí)際上IPv4在諸多地方都可以進(jìn)行性能上的優(yōu)化和改進(jìn)，如關(guān)于最大傳輸單元的設定、IP頭的設計、檢驗和使用、IP選項的應用等都有優(yōu)化的余地。
        4.安全性有待改進(jìn)
        隨著(zhù)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)軟件和硬件產(chǎn)品的引入，拓寬了原有的安全隧道協(xié)議及機制，也使得IP安全性的問(wèn)題日益暴露。如加密在應用層中進(jìn)行，則公開(kāi)了很多信息。因為參與處理的一些進(jìn)程及系統的相關(guān)信息會(huì )通過(guò)攜帶它的IP數據被泄露，雖然應用層數據其本身已被加密。
        5.移動(dòng)性及管理支持
        在早期的Internet中，多數計算機系統都是通過(guò)靜態(tài)連接實(shí)現與Internet的互連，極少改變。而由于現實(shí)中的工作及計算機的移動(dòng)性越來(lái)越強，其相應的要求也越來(lái)越高。雖然IPv4也根據現實(shí)的需求做出了一些改變，但事實(shí)上，IPv4是不具備支持移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò )管理能力的，在其基礎上的各種努力也是徒然。
        6.IPv4選項的問(wèn)題
        由于IPv4頭中有一個(gè)可變長(cháng)的、用于說(shuō)明特殊功能的選項字段，但很多的數據包又不支持IP選項，路由器通常會(huì )把這些數據包當做無(wú)法識別的特例進(jìn)行擱置，只有在對路由器總體性能沒(méi)有什么影響才加以識別和處理。因此，IPv4選項對性能的較大影響，使它們的使用也受到較大影響。
        二、IPv6的特點(diǎn)
        IPv6相比于IPv4的改進(jìn)主要可以體現在以下五個(gè)方面：
        1.擴展地址
        IPv6與IPv4有不同的地址格式。IPv6的一個(gè)IP地址由8個(gè)地址節構成，每節包含16個(gè)地址位，用4個(gè)十六進(jìn)制數表示，并用冒號來(lái)分隔節與節。除了128位的地址資源空間，IPv6還有一種稱(chēng)為可聚合全局單點(diǎn)廣播的地址，這是一種具有分級結構的地址，專(zhuān)門(mén)為點(diǎn)對點(diǎn)的通信設計。 
        IPv6地址用128位的標識符指定接口和接口組。它的地址類(lèi)型可以分為三種：?jiǎn)尾ィㄒ粋�(gè)單接口有一個(gè)相應的標識符）、任意播送（一般屬于不同節點(diǎn)的一組接口有一個(gè)標識符）、多點(diǎn)播送（一般屬于不同節點(diǎn)的一組接口有一個(gè)標識符）。IPv6的地址結構中除了把32位地址空間擴展到了128位外，還調整了IP主機可能獲得的不同類(lèi)型的地址。如IPv6用任意點(diǎn)播地址取代了廣播地址。
        2.簡(jiǎn)化頭格式
        IPv6中包含有8個(gè)字段（其中兩個(gè)是源地址和目的地址），總長(cháng)為40字節。而IPv4中，包含選項時(shí)長(cháng)度可達到60字節，長(cháng)度沒(méi)有選項時(shí)則為20字節，但至少有12個(gè)不同字段。IPv6通過(guò)使用如固定格式包頭、減少需檢查和處理字段的數量等方法，使其有更高的選路效率。而所有包頭長(cháng)度的統一也使得包頭更為簡(jiǎn)化，改變了IP的某些工作方式，包頭長(cháng)度字段也不再需要。
        3.更支持擴展和選項
        在IPv4中可以在IP頭的尾部加入選項，但Pv6中在單獨的擴展頭中加入選項。這樣，只有在必要時(shí)，才會(huì )對選項頭進(jìn)行檢查和處理。
        IPv6中對多種不同的擴展頭標都進(jìn)行了規范的定義，表明它們應由下一個(gè)頭標域的值來(lái)標識，并且每種的頭部都應該是可選的，只有當多于一種頭部出現時(shí)，它們才必須在固有頭部后面緊挨的位置。同時(shí)，擴展頭標應加在IP分組的基本頭標之后，這是對擴展頭標進(jìn)行的特殊處理。
        4.流標識
        在IPv4中，對所有包大致同等對待，這意味著(zhù)每個(gè)包都是由中間路由器按照自己的方式來(lái)處理的。路由器并不能具體記錄對將來(lái)的包如何進(jìn)行處理，因為其并不跟蹤隨機的兩臺主機間所發(fā)送的包。但在IPv6中，實(shí)現了流的概念，從而使中間路由器對這些包進(jìn)行特殊處理成為可能。其中，流指的是從一個(gè)特定源向一個(gè)特定目的地發(fā)送的包序列。
    5.安全性能的提高
        IPv6用兩種安全性拓展實(shí)現安全性能的提高：IP身份驗證頭和IP封裝安全性?xún)艉�。身份驗證是通過(guò)報文摘要功能來(lái)實(shí)現的，它對包的安全可靠性進(jìn)行檢查和計算。而封裝安全性則通過(guò)加密IP包的凈荷，或加密整個(gè)IP包，之后以隧道方式在Internet上進(jìn)行傳輸，以實(shí)現安全機制。
        三、IPv4向IPv6的過(guò)渡
        作為新一代IP協(xié)議，IPv6的根本目的是取代IPv4。但是在IPv6完全取代IPv4之前，將不可避免地會(huì )存在一個(gè)雙協(xié)議共存時(shí)期。如何協(xié)調兩者的共存互通，是一個(gè)重要問(wèn)題。
        1.雙協(xié)議棧
        雙協(xié)議棧對網(wǎng)絡(luò )端來(lái)說(shuō)，是訪(fǎng)問(wèn)IPv6及IPv4服務(wù)的關(guān)鍵。同時(shí)，移動(dòng)終端在沒(méi)有翻譯器的網(wǎng)絡(luò )中，想要同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)IPv6和IPv4服務(wù)，必須采用雙協(xié)議棧才能做到。運營(yíng)商也應該將其網(wǎng)絡(luò )中的邊緣路由器變成雙棧路由器。
        2.隧道技術(shù)
        隧道技術(shù)即傳輸方在IPv4的包里封裝IPv6，并在目的地將IPv4解封，獲得相應的IPv6包。
        3.翻譯器技術(shù)
        與IPv4中的網(wǎng)絡(luò )地址翻譯相似，翻譯器經(jīng)常破壞端到端的服務(wù)，并且經(jīng)常使網(wǎng)絡(luò )潛在的單點(diǎn)失效。所以，在用翻譯器之前應該對終端透明，并經(jīng)過(guò)慎重的度量，要不然，就需要修改相應的翻譯器。
        四、結語(yǔ)
        IPv4面臨的一系列問(wèn)題隨著(zhù)計算機的普及和用戶(hù)人數的增加日益突出，最明顯的應該是IP地址資源的殆盡，還有一些其它方面的問(wèn)題，如性能及安全性問(wèn)題、路電器選擇效率低下問(wèn)題、IP選項的支持問(wèn)題、移動(dòng)性和網(wǎng)絡(luò )管理能力的支持問(wèn)題等。同時(shí)，IPv6對IPv4在多個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，如地址的拓展、頭格式的簡(jiǎn)化、支持擴展和選預，身份驗和保密和流標識等。所以，用IPv6逐步取代IPv4而成為通用的網(wǎng)絡(luò )層通訊協(xié)議，能大大優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )資源，從而更好地為港口管理現代化服務(wù)。
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