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網(wǎng)絡技術的發(fā)展與研究
摘要：網(wǎng)絡技術是一種新興技術，有著很多的優(yōu)點和亟待解決的問題。本文詳細闡述了網(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構。在討論了關于網(wǎng)格的研究狀況之后，同網(wǎng)絡研究必須面臨的問題和發(fā)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(wǎng)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(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(wǎng)格建成時，它將在教育科研網(wǎng)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(lián)網(wǎng)浪潮將是萬維網(wǎng)（World Wide Web）升級為網(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)格就是一個集成的計算與資源環(huán)境，或者說是一個計算資源池。它能夠把整個互聯(lián)網(wǎng)集成為一臺巨大的超級計算機，實現(xiàn)全球范圍的計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)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(wǎng)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(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行業(yè)和企業(yè)中各個部門的資源進行行業(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)中的各個部分自己規(guī)劃、占有和使用資源。
第二，網(wǎng)格是一種技術。為了達到多種類型的分布資源共享和協(xié)作，網(wǎng)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(wǎng)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(xiàn)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(tǒng)之間聯(lián)合處理和計算等網(wǎng)格計算所面臨的關鍵問題。因此，網(wǎng)格計算技術研究具有獨特性、緊迫性和挑戰(zhàn)性。
第三，網(wǎng)格是基礎設施，是通過各種網(wǎng)格綜合計算機、數(shù)據(jù)、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(tǒng)和復雜軟件，就可以簡便地得到網(wǎng)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(wǎng)格組成
網(wǎng)格環(huán)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(tǒng)、大型存儲設備、數(shù)據(jù)庫或其他設備。中間件是網(wǎng)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(fā)利用的環(huán)境、工具、語言及接口等，以便更好地利用網(wǎng)格資源。
1.3 網(wǎng)格的判斷標準
證判一個系統(tǒng)是否是網(wǎng)格，從根本上說，必須看此系統(tǒng)所能提供的應用、商業(yè)價值和科學結論，而不是它的系統(tǒng)結構。全球網(wǎng)格研究的鄰軍人物伊安·福斯特（Ian Foster）對于網(wǎng)格作為三點限制：
首先，協(xié)調非集中控制資源。網(wǎng)格整合各種資源、協(xié)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(wǎng)格還解決在這種分布式環(huán)境中出現(xiàn)的安全、策略、使用費用、成員權限等問題。否則，只能稱得上本地管理系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
其次，使用標準、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)議和界面解決認證、授權、資源發(fā)現(xiàn)和資源存取等基本問題。否則，只能是一個具體應用系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
其次，使用標準、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)議和界面解決認證、授權、資源發(fā)現(xiàn)和資源存取等基本問題。否則，只能是一個具體應用系統(tǒng)而非網(wǎng)格。
第三，得到非平凡的服務質量。網(wǎng)格允許它的資源被協(xié)調使用，以得到多種服務質量，滿足不同使用者需求，如系統(tǒng)響應時間、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)格的體系結構
目前，比較重要的網(wǎng)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(yè)界的影響下，在考慮到Web技術的發(fā)展與影響后，伊安·福斯特（Ian Foster）等結構Web Service提出的開放網(wǎng)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(xié)議定義。其基本思想就是以"協(xié)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(wǎng)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(shù)據(jù)庫、網(wǎng)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(wǎng)格連接層實現(xiàn)構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證協(xié)議。
網(wǎng)格資源層建立在連接層的通信與認證協(xié)議之上，工、提供數(shù)據(jù)訪問、計算機訪問、狀態(tài)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(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“多種”資源的共離，協(xié)同完成任務。匯聚層在資源基礎上，實現(xiàn)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(wǎng)格應用層是在虛擬組織環(huán)境中存在的，應用可根據(jù)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(tǒng)做個比喻，前四個層次就相當于發(fā)電廠、電網(wǎng)、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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