網絡技術的發展與研究

時間：2024-10-01 01:18:28 理工畢業論文

網絡技術的發展與研究

摘要：網絡技術是一種新興技術，有著很多的優點和亟待解決的問題。本文詳細闡述了網格的基本概念及其內涵，分析了目前廣泛研究的體系結構。在討論了關于網格的研究狀況之后，同網絡研究必須面臨的問題和發展前景。

2003年10月13日，IBM與中國國家教育部在京宣布，雙方將建立中國教育科研網格以促進全國高校在教育、科研及更廣泛項目上的全面合作。該項目由北京大學、華南理工大學、清華大學等12所大學聯合提出，是迄今由政府推出的最宏大的網格工程，也是迄今為止世界上規模最大的網格計算工程之一。其應用領域包括從生命科學、圖像處理到遠程教育等方面的眾多領域。到網格建成時，它將在教育科研網上把全國100所211工程建設重點大學的資源廣泛共享，并將在該工程完成時達到超過15萬億浮點運算的功能。美國《福布斯》雜志的科技版《Forbes ASAP》2001年就曾預言下一代互聯網浪潮將是萬維網（World Wide Web）升級為網格（Great Global Grid）。那么到底什么是網格呢？

1 網格的涵義

1.1 網格概念

網格就是一個集成的計算與資源環境，或者說是一個計算資源池。它能夠把整個互聯網集成為一臺巨大的超級計算機，實現全球范圍的計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、設備資源甚至是人才等各種相關的廣泛分布的各種資源的全面共享。網格的根本特片是資源共享，消除資源孤島。當然，我們也可以構造地區性的網格、企事業內部網格、局域網網格甚至家庭網格和個人網格�？蓮囊韵氯矫胬斫饩W格概念：

第一，從概念上，網格的目標是資源共享和分布協同工作。網格的這種概念可以清晰地指導行業和企業中各個部門的資源進行行業或企業整體上的統一規劃、部署、整合和共享，而不僅僅是行業或大企業中的各個部分自己規劃、占有和使用資源。

第二，網格是一種技術。為了達到多種類型的分布資源共享和協作，網絡計算技術必須解決多個層次的資源共享和合作技術，制定網格的標準，將Internet從通訊和信息交互的平臺提升到資源共享的平臺。但是目前并行計算、分布計算中間件等現行技術遠遠沒有解決多組織之間資源的共享問題，以及廣域范圍的多系統之間聯合處理和計算等網格計算所面臨的關鍵問題。因此，網格計算技術研究具有獨特性、緊迫性和挑戰性。

第三，網格是基礎設施，是通過各種網格綜合計算機、數據、設備和服務等資源的基本設施。這種設施的建立，將使用戶如同今天我們按需使用電力一樣，無需在用戶端配套大量的全套計算機系統和復雜軟件，就可以簡便地得到網格提供的各種服務。這樣，設備、軟件投資和維護開銷將大大減少。

圖1

1.2 網格組成

網格環境的構建層次如圖1所示，主要由資源、中間件、工具軟件和應用程序等幾部分組成。其中資源由分布在Internet上的各類資源組成，包括各類主機、工作站甚至PC機，也可以是上述機型的機群系統、大型存儲設備、數據庫或其他設備。中間件是網格計算的核心，負責提供遠程進程管理、資源分配、存儲訪問、登錄和認證、安全性和服務質量（QoS）等。工具軟件和應用程序提供用戶二次開發利用的環境、工具、語言及接口等，以便更好地利用網格資源。

1.3 網格的判斷標準

證判一個系統是否是網格，從根本上說，必須看此系統所能提供的應用、商業價值和科學結論，而不是它的系統結構。全球網格研究的鄰軍人物伊安·福斯特（Ian Foster）對于網格作為三點限制：

首先，協調非集中控制資源。網格整合各種資源、協調各種使用者。這些資源和使用者在不同控制制域中，比如，個人電腦和中心計算機、相同或不同公司的不同管理單元；網格還解決在這種分布式環境中出現的安全、策略、使用費用、成員權限等問題。否則，只能稱得上本地管理系統而非網格。

其次，使用標準、開放、通用的協議和界面。網格建立在多功能的協議和界面之上，這些協議和界面解決認證、授權、資源發現和資源存取等基本問題。否則，只能是一個具體應用系統而非網格。

第三，得到非平凡的服務質量。網格允許它的資源被協調使用，以得到多種服務質量，滿足不同使用者需求，如系統響應時間、流通量、有效性、安全性及資源重定位，使得聯合系統的功效比其各部分的功效總和要大得多。

2 網格的體系結構

目前，比較重要的網格體系結構有兩個：一個是伊安·福斯特（Ian Foster）等在早些時候提出的五層沙漏結構；另一個是以IBM為代表的工業界的影響下，在考慮到Web技術的發展與影響后，伊安·福斯特（Ian Foster）等結構Web Service提出的開放網格服務結構OGSA（Open Grid Services Architcture）。

2.1 五層沙漏結構

五層沙漏結構是一種影響十分廣泛的結構，它的主要特點就是簡單，主要側重于定位的描述而不是具體的協議定義。其基本思想就是以"協議"為中心，也十分強調與API（Application Programming Interfaces）和SDK（Software Development Kits）的重要性。

五層沙漏模型從底層開始分別為構造層、連接層、資源層、匯聚層和應用層。

網格構造層由各種物理資源所構成，包括存儲資源、計算資源、目錄、數據庫、網絡資源、傳感器等，構造層的基本功能就是控制和管理局部的資源，向上提供訪問這些資源的接口。

網格連接層實現構造層資源之間的通信、數據交換，定義了核心的通信和認證協議。

網格資源層建立在連接層的通信與認證協議之上，工、提供數據訪問、計算機訪問、狀態與性能信息訪問等服務。它考慮的是單個的局部資源，全局狀態和跨越分布資源集合的原子操作由匯聚層考慮。

網格匯聚層的主要功能是協調“多種”資源的共離，協同完成任務。匯聚層在資源基礎上，實現更高級的應用。匯聚層可分為通用的匯聚層和面向特定問題的匯聚層。

網格應用層是在虛擬組織環境中存在的，應用可根據上面作一層次上定義的服務來構造，它可以調用資源層的服務，也可以調用匯詞聚層的服務，從而滿足應用需求。拿電力系統做個比喻，前四個層次就相當于發電廠、電網、變電所和配電房，而應用層相當于住宅里的電閘、電表和電源插座。

其另一個

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