毕业设计（论文）-构建可扩展网络的研究

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1、1引言世界上有许多不同的网络，而且常常使用不同的硬件和软件。在一个网络上的用户经常需要和另一个网络上的用户通信，这就需要连接这些不同的甚至是不兼容的网络。互连的网络就称为互连网(internetwork或internet)。而因特网Internet（大写的I）是指特定的世界范围内的互连网，它被广泛的用于连接大学、政府机关、公司和个人用户。[1]IP网络即采用IP协议的网络，现在大部分的网络都采用这一协议。Internet是ARPANET（美国国防高级研究计划局网络）和NSFNET网络互联的基础上发展起来的。ARPANET是

2、在60年代末期发展的，它是第一个电子的存储—转发分组交换网。1969年试验性网络取得成功后，逐渐发现当时的ARPANET协议不适合在多个网络上运行，于是网络工作者们对协议进行了更深入的研究，最后产生了TCP/IP模型和协议。在1983年当TCP/IP成为ARPANET上唯一正式的协议之后，ARPANET上连接的网络、机器和用户逐渐增长，当NSFNET和ARPANET互联之后，更是以指数级增长，Internet就是在此网络互联的基础上逐渐形成的。上世纪90年代中期以前，Internet上的网络包括骨干网都是由路由器构成的，它

3、们都是采用IP协议。后来，随着用户数的剧增和对带宽要求较高的WWW应用的普及，网上的信息流量持续增加，网络的带宽资源变得十分紧张，以至于网络经常发生拥塞，而ATM技术的出现则为解决Internet所面临的问题提供了希望。上世纪90年代后期，由于路由技术的发展已经使得骨干网上的路由器足以提供以前只有ATM才有的高速链路和可以预见的性能，随着高速光纤的提供，网络服务提供商（ISP）需要考虑是继续使用昂贵的结构复杂的设备，还是移植到简单的完全由路由器组成的核心网络上。在网络容量方面，网络的数据吞吐率每5到10年都有跨数量级的增加

4、，高性能的交换机和路由器不断出现，宽带网络技术的出现也大大增加了计算机网络的容量。[2]49Internet已成为一个重要的和无处不在的商业基础设施，这大大改变了消费者们对网络性能、安全性和服务的期望。21世纪的人类活动越来越依靠网络，网络在人们的日常生活中的作用已经越来越大了。各种商务活动的运行和操作，比如说商业信函、网络视频会议、信息发布等等，必须需要网络的支持。工作之余，人们的娱乐休闲也离不开网络，比如说上网聊天、查询资料、下载电影、玩游戏等等。现代社会的需求越来越多，人们对于网络的要求也就越来越高。当进行视频会议的

5、时候，网络的性能必须足以支持会议的进行而不会产生中断等问题；当进行数据传输的时候，人们更期望网络的传输速度得到提高并且不会产生传输的错误。网络的发展也在促进着社会的进步。网络提高了工作效率，节省了工作时间，为社会的发展起到了重要的作用。现有的互联网主要是基于IPv4协议的，这一协议的成功促进了互联网的迅速发展。但是，随着互联网用户数量不断增长以及对互联网应用的要求不断提高，IPv4的不足逐渐凸现出来。其中最尖锐的问题就是不断增长的对互联网资源的巨大需求与IPv4地址空间不足的情况，目前可用的IPv4地址已经分配了70%以上

6、，其中B类地址已经耗尽，据互联网工程任务组预测，基于IPv4的地址资源将会在2005年到2010年枯竭；另外，由于IPv4地址方案不能很好的支持地址汇聚，现有的互联网正面临路由表不断膨胀的压力；同时，对服务质量、移动性和安全性等方面的需求都迫切要求开发新一代IP协议。IPv6就是在这样一个情况下产生的。网络发展的初期，所依赖的是简单的距离矢量型路由协议和有类别的32位IP地址。距离矢量路由协议包括RIP、RIPv2和IGRP，这些协议在开始的时候对于网络的应用起了至关重要的作用。然而这些技术为网络发展所提供的支持非常有限。

7、为此，现今的网络技术的发展必须满足快速发展和不断变化的需要。随着各种网络技术的发展，网络的构建已经不仅仅局限于以前的能用就可以了的标准了。网络技术日新月异，各种软件、硬件性能的提高也在对现如今的网络架构提出更高的要求。当网络技术提高了，网络性能提升了，网络必须要有能力去适应这样的进步。网络必须具有良好的设计，良好的设计是构建一个具备可扩展能力的网络的关键。不良的设计并不是指使用了过时的协议或者功能不强的设备，而是指其限制了网络的平滑扩展能力。如果任由网络按需发展，那么大多数的网络都会变得无法管理，而且更糟糕的是总有一天网络

8、将无法再适应增长的需求。所以，如何构建一个可扩展的网络，对于未来网络的发展是至关重要的。492IPv6的产生及其在扩展性上的益处2.1IP危机和IPv6的产生IPv4版本的IP编址方法是我们目前正在使用的，根据IPv4的规则，将IP地址分为了A、B、C、D和E类五种形式，每类IP地址都是由32位的比特位