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網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與研究
摘要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種新興技術(shù)，有著很多的優(yōu)點(diǎn)和亟待解決的問(wèn)題。本文詳細(xì)闡述了網(wǎng)格的基本概念及其內(nèi)涵，分析了目前廣泛研究的體系結(jié)構(gòu)。在討論了關(guān)于網(wǎng)格的研究狀況之后，同網(wǎng)絡(luò)研究必須面臨的問(wèn)題和發(fā)展前景。2003年10月13日，IBM與中國(guó)國(guó)家教育部在京宣布，雙方將建立中國(guó)教育科研網(wǎng)格以促進(jìn)全國(guó)高校在教育、科研及更廣泛項(xiàng)目上的全面合作。該項(xiàng)目由北京大學(xué)、華南理工大學(xué)、清華大學(xué)等12所大學(xué)聯(lián)合提出，是迄今由政府推出的最宏大的網(wǎng)格工程，也是迄今為止世界上規(guī)模最大的網(wǎng)格計(jì)算工程之一。其應(yīng)用領(lǐng)域包括從生命科學(xué)、圖像處理到遠(yuǎn)程教育等方面的眾多領(lǐng)域。到網(wǎng)格建成時(shí)，它將在教育科研網(wǎng)上把全國(guó)100所211工程建設(shè)重點(diǎn)大學(xué)的資源廣泛共享，并將在該工程完成時(shí)達(dá)到超過(guò)15萬(wàn)億浮點(diǎn)運(yùn)算的功能。美國(guó)《福布斯》雜志的科技版《Forbes ASAP》2001年就曾預(yù)言下一代互聯(lián)網(wǎng)浪潮將是萬(wàn)維網(wǎng)（World Wide Web）升級(jí)為網(wǎng)格（Great Global Grid）。那么到底什么是網(wǎng)格呢？
1 網(wǎng)格的涵義
1.1 網(wǎng)格概念
網(wǎng)格就是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境，或者說(shuō)是一個(gè)計(jì)算資源池。它能夠把整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)集成為一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)全球范圍的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、設(shè)備資源甚至是人才等各種相關(guān)的廣泛分布的各種資源的全面共享。網(wǎng)格的根本特片是資源共享，消除資源孤島。當(dāng)然，我們也可以構(gòu)造地區(qū)性的網(wǎng)格、企事業(yè)內(nèi)部網(wǎng)格、局域網(wǎng)網(wǎng)格甚至家庭網(wǎng)格和個(gè)人網(wǎng)格�？蓮囊韵氯矫胬斫饩W(wǎng)格概念：
第一，從概念上，網(wǎng)格的目標(biāo)是資源共享和分布協(xié)同工作。網(wǎng)格的這種概念可以清晰地指導(dǎo)行業(yè)和企業(yè)中各個(gè)部門的資源進(jìn)行行業(yè)或企業(yè)整體上的統(tǒng)一規(guī)劃、部署、整合和共享，而不僅僅是行業(yè)或大企業(yè)中的各個(gè)部分自己規(guī)劃、占有和使用資源。
第二，網(wǎng)格是一種技術(shù)。為了達(dá)到多種類型的分布資源共享和協(xié)作，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)必須解決多個(gè)層次的資源共享和合作技術(shù)，制定網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)，將Internet從通訊和信息交互的平臺(tái)提升到資源共享的平臺(tái)。但是目前并行計(jì)算、分布計(jì)算中間件等現(xiàn)行技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有解決多組織之間資源的共享問(wèn)題，以及廣域范圍的多系統(tǒng)之間聯(lián)合處理和計(jì)算等網(wǎng)格計(jì)算所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)研究具有獨(dú)特性、緊迫性和挑戰(zhàn)性。
第三，網(wǎng)格是基礎(chǔ)設(shè)施，是通過(guò)各種網(wǎng)格綜合計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)、設(shè)備和服務(wù)等資源的基本設(shè)施。這種設(shè)施的建立，將使用戶如同今天我們按需使用電力一樣，無(wú)需在用戶端配套大量的全套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和復(fù)雜軟件，就可以簡(jiǎn)便地得到網(wǎng)格提供的各種服務(wù)。這樣，設(shè)備、軟件投資和維護(hù)開銷將大大減少。
圖1
1.2 網(wǎng)格組成
網(wǎng)格環(huán)境的構(gòu)建層次如圖1所示，主要由資源、中間件、工具軟件和應(yīng)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(jī)、工作站甚至PC機(jī)，也可以是上述機(jī)型的機(jī)群系統(tǒng)、大型存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)或其他設(shè)備。中間件是網(wǎng)格計(jì)算的核心，負(fù)責(zé)提供遠(yuǎn)程進(jìn)程管理、資源分配、存儲(chǔ)訪問(wèn)、登錄和認(rèn)證、安全性和服務(wù)質(zhì)量（QoS）等。工具軟件和應(yīng)用程序提供用戶二次開發(fā)利用的環(huán)境、工具、語(yǔ)言及接口等，以便更好地利用網(wǎng)格資源。
1.3 網(wǎng)格的判斷標(biāo)準(zhǔn)
證判一個(gè)系統(tǒng)是否是網(wǎng)格，從根本上說(shuō)，必須看此系統(tǒng)所能提供的應(yīng)用、商業(yè)價(jià)值和科學(xué)結(jié)論，而不是它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。全球網(wǎng)格研究的鄰軍人物伊安·福斯特（Ian Foster）對(duì)于網(wǎng)格作為三點(diǎn)限制：
首先，協(xié)調(diào)非集中控制資源。網(wǎng)格整合各種資源、協(xié)調(diào)各種使用者。這些資源和使用者在不同控制制域中，比如，個(gè)人電腦和中心計(jì)算機(jī)、相同或不同公司的不同管理單元；網(wǎng)格還解決在這種分布式環(huán)境中出現(xiàn)的安全、策略、使用費(fèi)用、成員權(quán)限等問(wèn)題。否則，只能稱得上本地管理系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
其次，使用標(biāo)準(zhǔn)、開放、通用的協(xié)議和界面。網(wǎng)格建立在多功能的協(xié)議和界面之上，這些協(xié)議和界面解決認(rèn)證、授權(quán)、資源發(fā)現(xiàn)和資源存取等基本問(wèn)題。否則，只能是一個(gè)具體應(yīng)用系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
其次，使用標(biāo)準(zhǔn)、開放、通用的協(xié)議和界面。網(wǎng)格建立在多功能的協(xié)議和界面之上，這些協(xié)議和界面解決認(rèn)證、授權(quán)、資源發(fā)現(xiàn)和資源存取等基本問(wèn)題。否則，只能是一個(gè)具體應(yīng)用系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
第三，得到非平凡的服務(wù)質(zhì)量。網(wǎng)格允許它的資源被協(xié)調(diào)使用，以得到多種服務(wù)質(zhì)量，滿足不同使用者需求，如系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、流通量、有效性、安全性及資源重定位，使得聯(lián)合系統(tǒng)的功效比其各部分的功效總和要大得多。
2 網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)
目前，比較重要的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：一個(gè)是伊安·福斯特（Ian Foster）等在早些時(shí)候提出的五層沙漏結(jié)構(gòu)；另一個(gè)是以IBM為代表的工業(yè)界的影響下，在考慮到Web技術(shù)的發(fā)展與影響后，伊安·福斯特（Ian Foster）等結(jié)構(gòu)Web Service提出的開放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)OGSA（Open Grid Services Architcture）。
2.1 五層沙漏結(jié)構(gòu)
五層沙漏結(jié)構(gòu)是一種影響十分廣泛的結(jié)構(gòu)，它的主要特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單，主要側(cè)重于定位的描述而不是具體的協(xié)議定義。其基本思想就是以"協(xié)議"為中心，也十分強(qiáng)調(diào)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(gòu)造層、連接層、資源層、匯聚層和應(yīng)用層。
網(wǎng)格構(gòu)造層由各種物理資源所構(gòu)成，包括存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源、目錄、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)資源、傳感器等，構(gòu)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(wèn)這些資源的接口。
網(wǎng)格連接層實(shí)現(xiàn)構(gòu)造層資源之間的通信、數(shù)據(jù)交換，定義了核心的通信和認(rèn)證協(xié)議。
網(wǎng)格資源層建立在連接層的通信與認(rèn)證協(xié)議之上，工、提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)、計(jì)算機(jī)訪問(wèn)、狀態(tài)與性能信息訪問(wèn)等服務(wù)。它考慮的是單個(gè)的局部資源，全局狀態(tài)和跨越分布資源集合的原子操作由匯聚層考慮。
網(wǎng)格匯聚層的主要功能是協(xié)調(diào)“多種”資源的共離，協(xié)同完成任務(wù)。匯聚層在資源基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的應(yīng)用。匯聚層可分為通用的匯聚層和面向特定問(wèn)題的匯聚層。
網(wǎng)格應(yīng)用層是在虛擬組織環(huán)境中存在的，應(yīng)用可根據(jù)上面作一層次上定義的服務(wù)來(lái)構(gòu)造，它可以調(diào)用資源層的服務(wù)，也可以調(diào)用匯詞聚層的服務(wù)，從而滿足應(yīng)用需求。拿電力系統(tǒng)做個(gè)比喻，前四個(gè)層次就相當(dāng)于發(fā)電廠、電網(wǎng)、變電所和配電房，而應(yīng)用層相當(dāng)于住宅里的電閘、電表和電源插座。
其另一個(gè)
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