從136X工程的網絡架構設計 探討自主知識產權的新網絡的構建

寫作于：2016年5月

一、什么是136X信息互聯工程

136X信息互聯工程（簡稱136X工程）是北京乾坤化物數字技術有限公司正在建立的根據需要可將現實世界和虛擬世界的無限多（天量）的信息表現在同一個EM258網絡空間信息世界(http://www.em258.com)里，提供快速的信息存儲、檢索、統(tǒng)計、刪、改、加等服務的全世界信息互聯工程。

136X工程的具體含義是：一個世界，三層聯動，六級管理，X+平臺。

一個世界：EM258網絡空間信息世界(http://www.em258.com)。其典型特征是浮云分層智能網絡架構；核心技術是：遺傳特征基因代碼和無限多（天量）數據快速檢索技術；設計思想來源于“一花一世界”（從科學角度解釋：復雜的世界是采用自相似原則創(chuàng)建的，花和世界的創(chuàng)建規(guī)則是一樣的，了解了花的創(chuàng)建過程，就了解了世界的創(chuàng)建過程）；知識創(chuàng)新靈感得益于中外古代文化。

三層聯動：道、法、術三個層面的事物聯動，也就是現代科學術語里的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術、戰(zhàn)場層面的聯動。道層面的有形事物是指網絡空間信息世界里的浮云分層網絡架構；法層面的事物是指多行業(yè)關聯行為形成的生態(tài)鏈系統(tǒng)，比如：產品生產、電子商務、庫存、物流等多個不同行業(yè)里相關行為構成的生態(tài)鏈系統(tǒng)；術層面的事物是指完成特定行為所設計的系統(tǒng)，比如：淘寶網、QQ、微信、旅游網等。

六級管理：網絡空間信息世界里的信息土地，是按照全國、省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村六級進行管理。

村級所管理的場景是這樣的：大量的功能系統(tǒng)聚集在這里（比如：電子商務、旅游、農業(yè)物聯網、CMS、ERP、統(tǒng)計分析、醫(yī)療系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、健康系統(tǒng)、人力資源管理、財務系統(tǒng)、即時通訊等），上面覆蓋有村級云網站集群；

鄉(xiāng)鎮(zhèn)級管理是這樣的：下屬的各村級管理聚集在這里，上面覆蓋有鄉(xiāng)鎮(zhèn)級云網站集群；

縣級管理是這樣的：下屬的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)級管理聚集在這里，上面覆蓋有縣級云網站集群；

市級管理是這樣的：下屬的各縣級管理聚集在這里，上面覆蓋有市級云網站集群；

省級管理是這樣的：下屬的各市級管理聚集在這里，上面覆蓋有省級云網站集群；

全國級管理是這樣的：下屬的各省級管理聚集在這里，上面覆蓋有全國級云網站集群；

X+平臺：網絡空間信息世界里的應用平臺是根據應用需求而動態(tài)創(chuàng)建的，數量為X，也就是無法確定功能形態(tài)，也無法確定數量，且根據應用需求，可以不斷增加。

應用平臺屬于術（戰(zhàn)場）層面的事物，解決單一行業(yè)范圍里的應用需求，或者解決單一的工具類功能。比如：電子商務、智慧農業(yè)、醫(yī)療云、教育云、車聯網、智慧交通、食品追溯、即時通訊、智能家居、智能穿戴、QQ、微信等。

二、136X工程的網絡空間位置定位系統(tǒng)

當前的物聯網目標是將世間萬物聯起來，許多專家也預言物聯網將替代互聯網。但是，物聯網與互聯網不存在誰替代誰的問題，信息化的發(fā)展將促使兩網合一。因為在網絡架構上，物聯網與互聯網沒有本質區(qū)別，都是一維的IP地址網絡架構。物聯網不過比互聯網連接的對象（IP地址）增多了，但又離不開互聯網已鋪設的超過90萬公里的國際間網絡通路等設施，不可能再重建。因此，物聯網也可以廣義地看做增多IP地址的互聯網。

實際上，物聯網只能將具有聯網條件的物聯起來。世間萬物中更多的物是不具備聯網條件的，還有虛擬世界的萬物更沒有聯網條件。但是，他們也是世間一物，也有各自信息，是世界的組成部分。信息化的發(fā)展也需要對他們中的許許多多快速定位，以便掌握他們的變化情況，利用和改變他們的有價值的信息。

例如：對于某圖書館的非常有價值的孤本圖書的管理和使用，我們可以通過掩埋芯片使該圖書具有聯網功能。按目前的物聯網應用，能給該圖書一個IP地址聯上網，可知該圖書的大概的初始位置和簡單的一些信息，除外不能再提供更多的有利于該圖書動態(tài)管理和內容使用方面的支持。這就是當前互聯網和物聯網一維IP地址的應用局限。

136X工程構建的是包含互聯網、物聯網外的多維位置標識的網絡架構支撐的網絡空間信息世界EM258.com。EM258.com網絡架構的設計是要將現實世界和虛擬世界中的萬物都可在一個網絡空間上進行位置定位。EM258.com網絡架構的網絡空間上的位置定位系統(tǒng)是由根據需求，可無限增加的不固定的多維位置標識系統(tǒng)構成。

EM258.com網絡架構的網絡空間上的位置定位系統(tǒng)的主維是三種類型的攜帶遺傳代碼的可生長的結構樹：IP地址結構樹、地理空間位置結構樹、北斗時空碼。其中：

1、IP地址結構樹是64叉整數樹，包含目前的IPV4和IPV6的IP地址，且根據需要IP地址可無限增長產生。IP地址結構樹的作用是進行物理網絡連結，實現物聯網與互聯網的合一。IP地址結構樹的IP地址因為不需要根服務器解析，所以IP地址解析不但速度快，硬件也會簡單。

2、地理空間位置結構樹是按國家行政區(qū)化分設置的：國家、?。ㄖ陛犑校⒌兀ㄊ校?、縣（區(qū)）鎮(zhèn)（街道）村（社區(qū)）按行政隸屬關系，連接成可生長的樹結構。根據需要，在村（社區(qū)）下還可向下按現實的地名（理）關系增長。

3、北斗時空碼是用衛(wèi)星定位系統(tǒng)對某物理位置產生的經度、緯度、高度、時間值組成的編碼，做為EM258.com網絡架構的網絡空間上的位置定位系統(tǒng)的一個維標識對需要標識的物做地理位置標識。

上例中：采用EM258.com網絡架構，對于某圖書館的非常有價值的孤本圖書，通過掩埋芯片，可授給該圖書一個IP地址，使該圖書可聯網交換信息。授給該書的地理空間位置可知當時或移動后的在哪個?。ㄖ陛犑校⒌兀ㄊ校?、縣（區(qū)）鎮(zhèn)（街道）村（社區(qū)）。村（社區(qū)）下還可增設路、樓、房間、書架等更細的地理空間位置。再授給該書的北斗時空碼可知該書當時或移動后的精確地理位置。

因此，136X工程構建的多維位置標識的網絡架構支撐的網絡空間信息世界EM258.com,是基于遺傳基因特征的浮云分層網絡架構，可以對無限多的現實世界和虛擬世界中的萬物都可在一個網絡空間上做唯一位置定位的名符其實的網絡空間位置定位系統(tǒng)。

三、IP地址網絡架構4.0

當前，業(yè)界討論研究的互聯網、物聯網、下一代互聯網（IPV6為代表）、未來互聯網（以軟件定議網絡為代表）等等，僅是EM258.com的多維位置標識的網絡架構中的第一維段互聯網架構，即IP地址網絡架構；還沒有涉及到更復雜的構建標識包含現實世界和虛擬世界網絡空間中位置標識的136X工程的多維標識架構。

136X工程的IP地址網絡架構采用北京乾坤化物數字技術有限公司自主知識產權的“IP地址結構樹”專利技術設計，在結構、速度、維護、軟硬件復雜度等諸方面都優(yōu)于目前的IP地址網絡架構。

IP地址網絡架構的發(fā)展可分為四個階段：最早提出和在美國軍方建立和應用的計算機間聯網的網絡架構1.0階段、現在廣泛應用的因特網為代表的網絡架構2.0階段、美國谷歌公司建立的B4網絡為代表的軟件定義網絡（SDN）的網絡架構3.0階段、136X工程的基于遺傳基因特征的浮云分層的網絡空間信息世界EM258.com的網絡架構4.0階段。

 網絡架構1.0的網絡僅用在少數專網上。網絡架構2.0的網絡雖然在廣泛應用，但已不能滿足信息化發(fā)展的需求，業(yè)界早有要替代的呼聲。網絡架構3.0的網絡是為替代網絡架構2.0的網絡研制的，國內外都在投巨資研制，但存在不少技術難題，還處在實驗階段。IP網絡架構4.0是136X工程的基于遺傳基因特征的浮云分層的網絡空間信息世界的EM258.com的要配置的，未來條件成熟時要構建的IP網絡架構。IP網絡架構4.0在結構、速度、維護、軟硬件復雜度等諸方面都優(yōu)于目前的IP地址網絡架構。

目前，EM258.com是已包含8000多萬子網站的基于遺傳基因特征的浮云分層的網絡空間信息世界，該網絡空間信息世界的定位信息量已非常大，還可無限擴大。例如：EM258.com已包含的8000多萬子網站的頁面文字、圖表、照片等內容、大小和位置都可相互不一樣，且允許每個頁面表示文字、圖表、照片等的顯示框（區(qū)）可達橫向99個，縱向99個，再乘上8000多萬個子網站，已是相當多的定位點，還允許網站數無限增加，再考慮如此多的顯示框（區(qū)）內的不斷變化的文字、圖表、照片等的定位、存儲、檢索等，其數量管理和難度是目前技術達不到的，可表明IP網絡架構4.0具備提供無限多IP地址的技術水平。

北京乾坤化物數字技術有限公司申報的網絡架構4.0網絡的核心技術“IP地址結構樹”已獲得國家專利。由于沒有條件構建網絡架構4.0的網絡，目前EM258.com是臨時通過注冊若干個當前互聯網絡域名，實現與外的數據交換。

EM258.com的網絡架構4.0的優(yōu)勢如下：

1、建立的網絡架構可兼容目前的IPv4、IPv6的所有IP地址。

EM258.com的網絡架構4.0網絡的所有IP地址都在一個IP地址六十四叉整數樹上。IPv4、IPv6的所有IP地址都是整數，因此， IPv4、IPv6的所有IP地址自然被包含在EM258.com的網絡架構4.0網絡的IP地址六十四叉整數樹上。由于EM258.com的網絡架構4.0網絡兼容目前的IPv4、IPv6的所有IP地址，將有利于EM258.com的網絡架構4.0網絡的構建和推廣應用。

2、網絡架構是通過自生長方式建立的，可創(chuàng)建無限多（天量）的IP地址。

IPV6是為彌補IPV4的IP地址有限才推出的，但是，IPV6的IP地址數量2128 —1個，也是有限量，且因技術原因并不能如數使用。當前將IPV4轉換到IPV6也是難題。網絡架構2.0網絡的IPV4和IPV6還有其他一些不足，不能滿足信息化發(fā)展的需要。網絡架構3.0網絡的軟件定義網絡（SDN）也沒有解決IP地址有限的問題。EM258.com的網絡架構4.0網絡采用的是IP地址六十四叉整數樹,整數樹的結點是可以無限多，需要一個結點就會自生長出，即在IP地址六十四叉整數樹上標識出對應的結點的位址碼。EM258.com的網絡架構4.0網絡是將IP地址六十四叉整數樹上的結點的位址碼做為IP地址，所以，能滿足未來物聯網將全世界萬物相聯的無限多IP地址需求。

3、利用遺傳特征解決路由表不斷增長的難題。

EM258.com的網絡架構4.0網絡的IP地址數量不僅可以無限多，且EM258.com的網絡架構4.0網絡的每個IP地址都具有遺傳特征。以如下二叉整數樹為例：

四層的二叉整數樹圖

上圖表示的是四層的二叉整數樹，實際上每個整數樹都有無限多層。圖中：N表示層數，R表示各個結點間的差值。每個節(jié)點內有兩個數字，上面數字是用二的冪進制表示的結點的位置碼，下面的數字是該結點對應的十進制整數。網絡架構4.0將整數樹上每個結點的位置碼做為IP地址，因整數樹上下結點的位置碼有遺傳關系（祥見網上：整數樹結構與天量數據快速檢索一文），用位置碼做為IP地址自然帶有遺傳特征。如圖中第三層13結點的位置碼221，包含了它的父結點5結點的位置碼21，13結點的兩個子結點21和29的結點位置碼分別為1221和2221，都包含了13結點的位置碼221。

由于EM258.com的網絡架構4.0網絡的各個IP地址本身都可表示出自己在IP地址六十四叉整數樹上的位置，路由不需要表單，解決了IPV4和IPV6路由表不斷增長的難題。

4、通過遺傳特征建立感知型智能網絡。

從上面的二叉整數樹圖中可以看到，整數樹底層結點的位置碼不但包含了自己父結點的位置碼，還包含了所有父結點以上的與生長自己有關的上結點的所有位置碼。整數樹還有上下、左右結點間的差值R可通過公式R=X*YN可以算出來的特點及通過MN+1=MN+X*YN公式可算出任一結點的值的特點（祥見網上：整數樹結構與天量數據快速檢索一文）。

網絡架構2.0網絡的IPV4和IPV6網絡，在網絡出現一個斷路故障都要重新計算通路才可安全運行。網絡架構4.0網絡是將IP地址六十四叉整數樹上的結點的位址碼做為IP地址，所以，當網絡中有一個或多個斷路故障時，利用IP地址具有的上述整數樹位置碼遺傳特性、值R可通過公式算出來及通過公式可算出任一結點的值等特點可自動選擇通路，建立起感知型智能網絡

5、通過遺傳特征極大地降低了硬件的復雜度。

EM258.com的網絡架構4.0網絡是將IP地址六十四叉整數樹上的結點的位址碼做為IP地址，IP地址直接標識出結點在網絡上的位置，不需要像網絡架構2.0網絡的IPV4和IPV6網絡那樣，每個IP地址的解析都要通過根服務器。EM258.com的網絡架構4.0網絡的IP地址具有的遺傳特征，使路由按規(guī)則自動進行，極大地降低了硬件的復雜度。

EM258.com的網絡架構4.0網絡的優(yōu)勢是明顯的，但是構建一個新型網絡不是一個企業(yè)力所能及的。136X工程構建的網絡空間信息世界EM258.com是由多維位置標識的網絡架構支撐的，可喜的是除IP地址維外的其他網絡空間多維位置標識的網絡架構已建成，并成功地運行多年。EM258.com多維位置標識的網絡架構中各個維也是可無限增長樹結構。這些維的無限增長樹結構是不對稱的樹結構，位置定位也具有遺傳特征，且技術上實現要比IP地址整數樹難。

所以，在EM258.com多維位置標識的網絡架構的成功經驗基礎上，只要國家重視，集中國內的網絡技術力量，給以足夠的支持，構建一個與目前的IPv4、IPv6的所有IP地址兼容并可擴展提供無限多IP地址的完全自主知識產權的，全世界各國都可公平、安全共享的網絡架構4.0的網絡是完全可行的。