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IP打造一個資訊 無所不在的新世界


  身故加籍學者Marshall Mcluhan先生,提出世界地球村的轉變與新社會到來,如今,電子郵件與WWW全球資訊網即實現了這個前瞻性的預言。

  Mark Pesce先生寫了一本書『The Playful World︰How Technology Is Transforming Our Imagination』,意在探討無線通信技術、家庭網路、聲音辨識、人工智慧、虛擬實境、個人電腦、網際網路、機器人...,新技術不斷席捲電子產業,將人類的休閒娛樂帶入現實與虛擬的世界。Sony的PS2與微軟的X-Box正逐步帶領消費者往這個圖騰邁進。PS2的第二代,已經賦予寬頻的服務。

  您知道嗎?銀行的自動提款機只能領提現金或更新存摺的情況,即將要改變了。地球上已經存在一種自動提款機,可以透過它來獲得即時新聞以及其他的服務,當您正在廚房與好友電話之際,旁邊的電冰箱傳來一個訊息「You’ve got mail」,告知您電子郵件來啦! 您的攜帶式情報機器如筆記型電腦、PDA等,可以透過大哥大來上網或是送收E-Mail,當有電子郵件進來時,您的手錶可以用震動或是呼叫的方式來告知。您數位相機裡頭的相片,也可以容易地傳送到電腦端做加工處理或是編輯,再從迷人的彩色印表機列印出來。攜帶式MP3播放機利用大哥大下載音樂資料,透過無線耳機來聆聽,於Internet上大玩線上遊戲之際,又可以聽見對手的叫罵聲,多麼in又正點的使用情境啊!當個詹姆士龐德(007情報員)或是七海遊俠,將新式裝備一切掌握盡在手指之尖,似乎並不困難哪。 同時,網路的利用方式,可以是雙向的傳遞型態。從房子不當被進入的告知,到遠地餵魚飼料,是輕而易舉的一件事情。 不用大驚小怪,這種生活型態,爾後會隨時出現在您我身邊。

  有人說,這是一個「Homo Ubiquitous」時代的誕生。拉丁語Homo,代表人類,Ubiquitous是無所不在之意。藉著通信將人與人、人與物、物與物,串連於現實世界與虛擬世界之間,網路如同空間,何時何地均與您常在。

  這一切一切的成真都是拜網際網路之賜。而隱身於其後就是共通溝通協定-IP(Internet Protocol)。

  姑且將時間軸拉回到燦爛1995年的時空位置,來回顧歷史走過的軌跡,並且實證潮流的脈動。視窗95上市之際,微軟以「兩億美元」的行銷力量來推廣視窗95,這是電腦發展史上的一件大事。而那時也正是媒體大幅大肆報導有關網際網路消息的一刻,美聯道瓊社報導『網際網路,未來商機可觀』。美國Forrester研究集團的預估報告,更是形容『網際網路將成為搖錢樹』。在Windows-XP身上,微軟不僅又來玩一個兩億元以上的滾錢大戰,同時,搭載寬頻資訊特快車的應用,盤算另創一波高峰。

  PC Week在1995年選了Internet為十樣非常好的資訊產品或資訊科技的第一項。 6~7個年頭飛逝而去,人類最為可靠的朋友-時間,誠實地告訴我們一切,當年之風雲產品網際網路並沒消失,反而歷久彌新,電子郵遞系統、全球資訊網(World Wide Web)等實際上的應用,寬頻生活已經成為我們日常工作生活的一環。儘管歷經.com泡沫與災難,然不用灰心也用不著悲觀,大自然啟示我們投資、研發過熱的過度膨脹,可視為「Overshoot」,泡沫的摔落卻是個「Undershoot」,最後,終究會尋找出一個新世紀的平衡點。網際網路Internet對於21世紀的影響,有機會如同生產線革命對於蓬勃20世紀的影響一樣,都是新經濟的催化劑,會將新科技、新產品與新服務帶入主流的市場之中。 而且,環境已經丕變,除了資本外,過去視所當然的土地、勞工不再是重要的經濟因素,「知識」代之而起,而邁進真正的資訊時代。寬頻科技所帶來的生活文化衝擊,是探索的焦點。

  Internet中的IP

  話說由1970年代軍事用途Arpanet所衍生而來的Internet,其網路協定之核心即是TCP/IP,而這個IP就是Internet Protocol之意,大家目前所用的協定規格版本即是Ipv4(Version 4)。所謂的協定就是溝通的遊戲規則。比如說,甲乙兩方溝通的語言必須一致,否則,雞同鴨講怎麼能夠互通有無。

  天涯若比鄰的裝置互通,就如同國際快遞一樣,他必須知道來處與去處的位址,IPv4幫我們解決了這個問題。IP位址讓我們知道彼此誰是誰。但是,請不要忘了,IPv4的提案是早在1974年由Vinton G..Cerf以及R.Kahn所提出,使用的年限早已經超過20餘年。然而,其規格背後卻潛藏著一件要事。且如此說吧!IPv4位址的組成是由32個位元長度所組成,意思是說有效的邏輯位址數目空間大約是43億個。由於是採用十進位的表現方式,因此,您看到的實際範例就如同底下範例: 『192.168.168.245』 而目前所剩餘的位址數目有多少呢? 2001年底「Global IPv6 Summit in Japan」開場白的一句宣言,IPv4位址預期在2005年會用盡。網域位址管理團體ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)早於2001年3月就公開發佈位址用盡的預測報告。依據諸種主客觀因素的變化,位址耗盡的時間點,快則2003年,慢則延長到2017年。

  由於全球常時接續有往上增加的趨勢,加上如中國大陸巨大國家網路普及化的潛力,提出2005年的觀點,頗合情理。有人預估,光是中國大陸在2005年的時候,IP使用者的數量,有機會達到2億人的空前水準。 過去這段期間,位址空間的分配與管理,究竟是怎麼一回事?為何美國企業擁有如此龐大的位址空間範圍。

  IP位址管理團體IANA(Internet Assigned Numbers Authority),旗下有:

  ◆ARIN-American Registry for Internet Numbers,負責美洲區。
  ◆RIPE NCC-Reseaux IP Europeans Network Coordination Center,主掌歐洲區域。
  ◆APNIC-Asia Pacific Network Information Center,負責亞太區。 IPv4所發行的實際位址數目,就是根據ARIN、RIPE NCC、APNIC等3個團體公開發佈的數字計算出來的。在1999年,美歐亞太的位址消費分別是:2172萬個、1414萬個、1200萬個,總計約4800萬個。到了紀元2000年,數字分別揚昇到3439萬個、2685萬個、2334萬個,總計約8458萬個。而IANA位址管理業務,逐步轉移至ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)。

  IPv4的位址是由32個位元來構成,約有43億個位址可供使用。這32個位元可以歸納成兩個欄位:網路號碼欄位以及主機欄位。IPv4的位址,以Class-A、Class-B、Class-C的分配方式,沿用至今。所謂Class-A、Class-B、Class-C是依據使用者的規模,調整32位址中的比重,而做出來的。

  ◆Class-A:8位元網路號碼加上24位元主機

  ◆Class-B:16位元網路號碼加上16位元主機

  ◆Class-C:24位元網路號碼加上8位元主機 其中,Class-A幾乎已經佔掉位址的大半,而每一個使用者所可運用的位址空間達16,777,216個。允許有128個使用者,這些使用者也大多落於龐大的企業身上,舉凡GE通用電器、IBM、AT&T貝爾實驗室、Xerox、HP、DEC、Apple頻果電腦、MIT麻省理工學院、Ford Motor福特汽車、波音航空、美國陸軍Army Information System Center、及US Postal Service等等,皆是Class-A的使用者。

  舉General Electric美國通用電器『003.0.0.0~003.255.255.255』為例:其所擁有的位址空間,就有1677萬7216個之多。 在過去,大家對於這方面問題的危機或迴避意識並不強烈。原因很簡單,就是沒有殷切的實際迫切需求。然而一旦寬頻資訊公路打開,個人電腦加上攜帶式電話這一波,未來的2.5G、甚至3G,連帶地資訊家電與傳統家電皆來參一腳。這麼一來,可以上資訊公路的端末數量與種類急速增加,大家心中開始焦慮著急,位址空間數目遲早會不敷使用。就有點像台北縣市開車找停車位一樣,供給始終跟不上需求的速度。

  話又說回來,早就知曉此事遲早要發生,不可能不防患未然。其實,IPv6的標準化起始於90年代。當初,所欲解決的課題,除了是要解決IPv4位址不足的問題之外,也希望在「路由器」所管理的經路資訊爆發性大增之際,也可以提供穩定又安全的加值服務。因此,IPv4的擴張版本IPv6在網際網路漸放光彩當時就已經底定。只是人之天性就是如此,有錢之時不會思及無錢之苦。直到最近,當幾家指標性的領導廠商開始導入IPv6的時候,才讓許多低頭猛賺錢的專業經理人抬頭正視這個問題。

  同時,藉助於NAT(Network Address Translation)以及DHCP(Dynamic Host Control Protocol)等技術的大量運用,可以用一個實際的IP位址來製造出許多的虛擬IP位址,讓IP位址需求間接性地減緩也有相當大的影響。該類的技術十分聰明地巧用與節省IP位址,近觀是節省了費用,遠觀則是抑制了更多點對對的應用。只要此方與彼端有一個使用了虛擬的IP位址,就難以坦誠佈公知曉對方的實際IP位址,如何來做點對點的應用呢?職是之故,IPv6的應用被賦予期待。

  IPv6的名人見地與觀點

  依據筆者資料的蒐集,無妨來看看資訊業界先驅或龍頭人物對於IPv6的名人觀點,作為看法的佐證資料。

  其一:比爾蓋茲(Bill Gates,微軟之Chairman & Chief Software Architect) 資訊產業界應儘早注意IPv6的重要性。畢竟要實踐對等式Peer-to-Peer的應用,有了NAT其中的作梗,很難發揮,必須藉助IPv6展翅之翼才能順利達成。當多機器連結在一起的時候,更能發揮IPv6的本領。

  是故,下一版本的視窗OS Windows-XP將會搭載IPv6的機能。

  其二:Steve E.Deerin, Cisco Fellow, Advanced Internet Architecture Group 過去美國擁有多數IP位址,比如說,光是麻省理工學院MIT所保有的IP位址,就不會比中國少,因此並不熱衷於IPv6的發展。然而隨著網際網路服務業者、使用者的激增,Internet電話之服務迫在眉睫,全局式IP位址(Global Address)勢必要確保。因此,重量級的業者皆賦予高度的期待。

  其三:Vinton G.Cerf(美國WorldCom公司高級副總裁,此公是TCP/IP的開發者,世人以Internet之父來稱呼) 過去,由於強烈的需求不存在,大家對IPv6並不熱衷。而環境狀況已經開始變化,一些對應於IPv6的裝置陸續登場,累積出貨量可能已經超過1500台的指標性的產品,Sony的PS2已經搭載有IPv6的軟體支援。這就猶如一個引線,將會引爆眾多路由器製造者的參與,期望IPv4/IPv6雙協定支援或IPv6支援的裝置會快速增加。

  其四:村井純,慶應義熟大學之教授(這位先生是日本國內IPv6的啟蒙者,也是開發活動的第一人) 網路的接續不再侷限於電腦,一些家電機器的利用也漸浮上檯面,對於工程人員來說,技術的阻礙是一個挫折點。IPv6的規格已經確立,而身為家電大國的日本,著墨於IPv6的普及,是一相當健康的理念與想法,對於未來抱樂觀態度。

  IPv6帶來什麼好處?

  誠如前面所言,IPv6的標準化起始於90年代。當初所欲解決的課題,除了是要解決IPv4位址不足的問題之外,也希望在路由器所管理的經路資訊爆發性的增大之際,也可以提供簡單、安定又安全的服務。「不用設定、隨插即用」,在網路的世界裡,就是簡單的代名詞。

  經由邏輯位址長度、位址之分配方式、位址自動設定之方式、安全機能、QoS之實踐方式等幾個面向,來補強IPv4的不足。 邏輯位址長度方面,從32位元增長到128位元,邏輯位址的數目增加許多,可以徹底解決位址不足的問題。

  位址之分配方式,對於IPv4來說,網路的連接型態(Topology)以及網路位址,顯得較為凌亂,也就是說經路資訊交錯。IPv6則是彙集網路經路資訊。可以減輕路由器裝置的負荷。

  安全機能方面,IPv4是選項,IPv6則改為標準配備,列為標準配備的最大好處是可以確保各個端末機器的通信機密性。 至於QoS之實踐方式,IPv6可以更細膩地來做QoS之設定。

  NAT這個位址變換功能或技術,可以搭載於路由器裝置中,其理念並不複雜。NAT的外側介面,可以是一個或少許幾個全局位址(Global Address),經過分攤的處理,在內側化成多數個專用位址(Private Address)。然而,果真是如此嗎?我們可以從IP網路的本來精神面向來觀察,IP網路原本所強調的即是「端對端End-to-end」的應用,如果中間介入NAT,端對端的連接性就失掉。這也就是為什麼買了VoIP的裝置,在公司測試時,卻發現撥號時發生問題。瞭解了這個道理,您就可以理解VoIP Phone先運用於公司內部網路是合乎邏輯的思考。當然,他的前提就是聲音的QoS(Quality Of Service)問題必須先解決掉,總不能講個電話斷斷續續,那怎麼聽呢?起碼的要求是使用者不排斥的音質表現。至於,為什麼需要QoS的要求?畢竟,IP網路的盤古開天用意是用來傳輸資料,並非音頻或視頻資訊,如今資訊高速公路一開,各種資訊自然會蜂擁而上,如1394 Over IP、Storage Over IP、Voice Over IP等。

  其次,可以來看這128位元的IP位址該如何來表示。一旦用十進位的表現方式,會是如何?舉一個範例來看,「192.168.10.245.145.56. 213.155.13.140.96.132.225.23.253.116」。即使,以十進位的表現方式,再怎麼看,對於非資訊工程人員,根本不具實用性。因此,換個角度,若是以16進位的表現方式,則以8個區域就可以達成,各個區域之間格以冒號來替代句點。譬如說,『2005:0201:0000:0000:02e0: 18ff:fec7:7bfb』即是一個範例。這樣子看起來,還是稍嫌複雜繁瑣。若是再引進一些技巧,就可以進一步地再簡化。這些實用性的工夫技巧有: ◆「0000」以「0」來替代 ◆「00X0」以「X0」來替代,X是零以外的16進位 ◆「: 0 : 0:」以「: :」來替代 上面的範例『2005:0201: 0000:0000: 02e0:18ff:fec7:7bfb』就可以用更簡短的方式來表示,如下:『2005:201: : 2e0:18ff:fec7:7bfb』 。乍看之下,就算少了一節,從實用的角度來思考,要使用者去鍵入IPv6的位址,肯定是一種困難。因此,合乎常理的推斷是,IPv6的機器一旦連上網路,其IP位址必須能夠自動設定。而且,DNS(Domain Name System)伺服器的位址與服務,最好能夠全面自動設定(Auto-configuration) 。簡單來說,全面自動設定就是「Zero-Configuration」的實踐,為了因應這個終極的目標,IETF(Internet Engineering Task Force)特別成立了「Zeroconf-Zero Configuration Networking」作業部會,底下兩個網址,對您應有所幫助: ◆http://www.jetf.org/internet-drafts/draft-ietf-zeroconf-reqts-07.txt ◆http://www.ietf.org/html.charters/zeroconf-charter.html/ 最有意思的問題就來了。IPv6並不相容於IPv4,IPv6又不見得會全面性的取代IPv4。因此,IPv6的連接型態就可能會有三種方式。第一類的方式,是完全IPv6的網路連接。第二類,是所謂「Dual Stack」的方式,允許IPv4與IPv6的網路共存。第三類的方式,則是將封包做轉換的方式。連接型態方式可以視環境的不同來調整。

  若是依據產品的應用屬性來思索,家電機器、攜帶電話、溫度計、紅外線遙控等,是IPv6最得意的應用領域。真正對於IPv6殺手級的應用,幾乎所有的重量級的廠商矛頭均指向「VoIP」的應用。甚至,以摩爾定律名聞遐邇的Intel開國元老,在最近接受訪談中指出,下一波新技術的波瀾會是聲音技術的突破性發展。 蘋果電腦的MacOS、微軟的新世代視窗XP,以及Sony的PS2,均已經將IPv6的對應機能做進去;這些重量級具有指標性的廠商眼光如此一致,可顯現出IPv6的重要性與急迫性。我們可以大膽地推測,IPv6的衝擊影響層面會很廣,從通信機器製造業者、Internet接續服務業者、大哥大行動電話服務業者,甚至到全體性的電子產業,也多難逃其波及。特別是常續性連接(Always On)的寬頻普及衍生的推力,才是爆發力的源頭。從硬體的層面來思索,當定義好服務的範疇之後,IP網路設計的複雜化似所難免,相對地,其系統管理以及運用管理也必須跟上腳步。

  有了IPv6,資訊高速公路上的使用者,運用全局位址來溝通傳遞。那麼,點對點、對等式的應用環境,得以大放光彩。比如說,可以在任何環境利用Internet來打電話。 誠如Sony替IP應用寫下註解-無所不在的價值網路,與微軟所倡導.net-資料將不再被攜帶,其內涵是一致的。

  說個笑話,一個製造電腦的朋友,就曾經說過一句令人震撼的話語,他說PC真是「只能做不能買」。當然啦!這當中牽扯到經濟效益問題,也不能太當真。此話背後的含意,卻是意味著產品更替變換速度太快,資訊產品不停的翻新改變,遂成該行業最大特色。不知閣下您準備好了沒? 我借用美國經濟大恐慌時代名人Charles F.Kettering先生(圖3)一句話,與大家共同勉勵,迎接知識時代的降臨。 "Research is a high hat word that scares a lot of people. It needn’t. It is rather simple. Essentially, research is nothing but a state of mind -- a friendly, welcoming attitude toward change."

  附錄: 1. NAT(Network Address Translation):NAT這個位址變換功能或技術,可以搭載於路由器裝置中。其理念並不複雜。NAT的外側介面,可以是一個或少許幾個全局位址(Global Address),經過分攤的處理,在內側化成多數個專用位址(Private Address)。這即是有限IP位址變通的方式之一。有人將他奉為IPv4位址不足的救世主,這是由於約在1996年左右,低價格的路由器導入這個功能,而人氣渙升的緣故。

 

转载地址:http://www.voipchina.cn/technology/2004-03-24/36899.shtml

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