452.网络计算的应用及发展前景.doc
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1、XXXX学院毕业设计(论文)网络计算的应用及发展前景学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2010年5月23日摘 要 目前,社会由于科技的飞速发展,计算机领域经历了一场新的革命。它结合了现代控制技术、图形技术,其目标是随时随地为人们提供无缝的、高质量的、易用的、廉价的信息资源,使其能真正进入人们的生活。随着计算机技术的日益进步,计算的模式也发生了根本的变化,计算模式的变化必将对整个信息产业产生巨大而深刻的影响。IBM将计算模式分为相互交叉的三个阶段:第一阶段由主机和终端实现,是以主机为中心的计算;第二阶段是客户机/服务器阶段,是以个人机为中心的计算;第三阶段,就是刚刚
2、出现的阶段,使整个网络像单一的大系统那样运行,IBM把它称作以网络为中心的计算Network Computing(简称NC)。 本文主要论述了网络计算的发展概况,在科学领域的应用范围,网络服务的特点以及在未来网络市场中发展的潜力。 关键词 :网络计算,企业计算,普及计算,对等计算目 录第1章 网络计算系统概述1第2章 网络计算的发展现状及前景3第3章 网络计算的具体应用及形式63.1.企业计算63.2.对等计算63.3.普及计算73.4.网格计算83.5.各类网络计算之间的异同11总 结13致 谢14参考文献15第1章 网络计算系统概述计算机技术自诞生以来,其发展速度远远超过了以往任何一种技术
3、,其应用之广泛也远远超过了以往的技术,从航空航天、自动控制到家庭的娱乐、通信,无所不在,而熟悉计算机操作也成了谋职的重要条件之一。然而也正是由于其惊人的发展速度,带来了一些明显的或潜在的问题。计算机硬件的巨大处理能力和软件结构及开发模式的革命制造了良好的计算环境,然而就象自然界的生存法则一样,计算机业的竞争也是十分激烈的,这就造成了各种不同标准的共存,尤其当九十年代网络技术席卷全球之后,由于各种不同标准的存在而带来的不方便越来越困扰着各类用户,在追赶时代的脚步、利用新技术所带来的强大功能的同时,如何能保护现有的投资,利用现有技术,扩大选择范围和购买的灵活性,最终提高效率,是公司、企业及开发人员
4、所关注的焦点。针对这种情况,业界人士结合各种先进技术的优点,提出了一种新的计算模式网络计算。网络计算技术(Network comuting technology) 指用户通过专用计算机网络或公共计算机网络进行信息传递和处理的技术。计算机网络虽然在1969年就出现,但网络计算大发展还是在90年代的事。随着世界各个国家信息基础设施(NII)计划的开展,网络计算的重要性越来越突出,人们普遍认为世界将进入以网络为中心的计算时代。微电子和光电子技术.宽带通信技术和软件技术是网络计算技术的基础。宽带综合业务数字网(B-ISDN),数百Mbps异步转移模式(TM)交换和1040Gbps级同步数字系列(SDH
5、)制式的光纤传输将是2000年之前网络主干通信的核心;传输方面将以光纤通信为主并辅之以卫星,微波和无线通信,特别是移动通信的发展将相当瞩目;在交换方面,包交换,数字数据网(DDN)窄宽综合业务数字网(NISDN),帧中继(FR)等仍将是重要手段,但ATM交换的地位日趋重要。局域网将向告诉方向发展,100Mbps的高速以太网(Ethernet)和光纤分布失数字接口(FDDI)已经成熟,以光纤为介质的局域网潜力很大,Gbps级以太网产品已经成熟。联网设备,如智能路由器,交换器,集线器,网桥,高速调制解调器等都将进一步发展。数以亿计的PC及更为廉价的个人数字助理(PDA),网络计算机(NC),网络P
6、C将在网上普遍使用第四,在开放系统原则普遍贯彻的基础上,网络操作系统,数据库,浏览器,网络计算专用程序语言都将会形成12种主流产品。90年代后期,网络计算面临的问题仍然不少。首先是网络操作系统面临网络内设备快速增长而引起指数式增长的复杂性,基本问题仍然是面对网内数目不确定的计算机中运行数目不确定程序之间可能在任意不预先确定的时刻进行数据量不能确定的通信,而能保证通信畅通和数据的完整性。第二,用户对多媒体的数据(尤其是高质量视频数据)的需求使通信负荷成数量级的增长,研究高效的压缩算法是环节这一问题的重要途径。第三,快速增长的移动用户需要有新的协议使其能接入网络,同时无线宽带通信的需求已经出现。第
7、四,网络的安全性,包括数据传输加密问题均以非短期能完全解决。第五,由网络计算而带来的社会问题,如通过网络犯罪,通过网络传播黄色信息等亦有待找出控制的办法。目前,网络计算正处于发展阶段,人们对它的定义还没有形成共识,但一个相对可以接受的理解是:“网络计算”是把网络连接起来的各种自治资源和系统组合起来,以实现资源共享、协同工作和联合计算,为各种用户提供基于网络的各类综合性服务。基于此,人们把企业计算、网格计算、对等计算和普及计算归类为网络计算。由于网络计算的健壮、灵活、开放性且简易通用,更由于它保护了投资者的现有计算投资,并能轻松地适应新技术的发展变化,使其无可争议地成为了下一代的计算模式。随着网
8、络技术越来越广泛的应用,它必将给政府、企业和个人带来更大的好处。第2章 网络计算的发展现状及前景 网络计算曾为科学界解决了许多跨学科的、极富挑战性的、人类急待解决的科研课题。其中较为著名的是:1.解决较为复杂的数学问题,例如:GIMPS(寻找最大的梅森素数)。2.研究寻找最为安全的密码系统,例如:RC-72(密码破解)。3.生物病理研究,例如:Foldinghome(研究蛋白质折叠,误解,聚合及由此引起的相关疾病)。4.各种各样疾病的药物研究,例如:United Devices(寻找对抗癌症的有效的药物)。5.信号处理,例如:SETIHome(在家寻找地外文明)。从这些实际的例子可以看出,这些
9、项目都很庞大,需要惊人的计算量,仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。在以前,这些问题都应该由超级计算机来解决。但是大多数IT部门都被强令少花钱多办事。预算紧张,资源稀缺,有经验的人力资源严重不足或者代价惊人。为了完成任务,越来越多的公司经理需要一种非常充裕的、时刻可以使用的计算能力。众所周知,在使用寿命周期中,大多数桌面电脑仅仅用到了其工作能力的5%10%,多数服务器应用峰值只有20%。随着科学的发展,廉价的、高效的、维护方便的网络计算越来越受政府部门及商业机构的欢迎。二十世纪九十年代以来,世界各个国家,尤其是发达国家,建立了很多超级计算应用中心和工程研究中心
10、,美国还制定了新一轮规划的先进计算框架计划,发展面向21世纪的先进计算技术.我国在科技部的领导和主持下,经过306主题专家组及相关单位的努力,作为我国高性能计算和信息服务的战略性基础设施的国家高性能计算环境发展很快。在已建成的5个国家级高性能计算中心基础上,又于中南、西北等地建立了新的国家高性能计算中心,科技部并加强了网格节点的建设,形成以科学院为主体的计算网络。 2002 年 8 月,IBM 宣布投入数十亿美元研发网格计算,与Globus 合作开发开放的网格计算标准,并指出网格的价值不仅仅限于科学计算,商业应用也有很好的前景。于是网格计算和 Globus 一起从幕后走到前台,受到前所未有的关
11、注。 Globus 是美国 Argonne 国家实验室的研发项目,全美有 12 所大学和研究机构参与了该项目。Globus 对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键理论进行研究, 开发能在各种平台上运行的网格计算工具软件(Toolkit),帮助规划和组建大型的网格试验平台,开发适合大型网格系统运行的大型应用程序。Toolkit 是 Globus 最重要的成果, 其第一版在 1999 年推出,最新版本是 2002 年推出的 Release 2.2。 Toolkit 开放源码,任何人都可以从其网站上直接下载源代码。目前,Globus 的技术已经在 NASA 网格(NASA IPG)、欧
12、洲数据网格(Data Grid)、 美国国家技术网格(NTG)等多个项目中得到应用。 在 2002 年的 2 月, IBM 与 Globus 共同发表了 OGSA(Open Grid Services Architecture), 勾勒了Globus Toolkit 3.0 的蓝图。 OGSA 主要是将 Web Services、数据库存取、J2EE 等技术规范纳入网格计算。初步的规范已经公布在网络上供大家评估建议, 正式的版本预计将会在 2003 年问世。实际上,OGSA 的第一个供参考和评价技术用的部分已经于 2002 年 5 月 17 日在网上公布。 IBM 是网格系统和服务方面的领先供
13、应商,已经为很多科技团体、政府机构、以及商业化用户的网格系统提供了产品和服务, 其中包括英国国家网格,荷兰国家网格,美国国防部网格,美国 DTF,宾州的乳癌档案库,北卡州的生物网格等等。 IBM 研究中心还使用 Globus 技术构建了自己的“蓝色网格”,该网格将分布在美国、以色列、瑞士、 日本和英国的 IBM 研究和开发实验室的超级计算机连接在一起,实现资源的共享和利用,同时也能对网格服务和解决方案进行测试和原型实验。 除了推出一系列新产品支持网格计算的应用,IBM 还积极地与 Globus 这样的开放源代码开发团体和有影响力的行业标准组织“全球网格论坛”进行合作,共同推动开放的协议。 开放
14、的协议是实现网格的基本条件,因为它们能够保证异构系统象单一的系统一样配合工作。 另一个业界巨人SUN也推出新软件促进网络计算的发展。2001年11月,Sun推出了SunGridEngine企业版软件的、,继续提升它的网络技术计算水平。该软件自推出以来,SunGridEngine企业版软件的用户已经增长了20倍。今天,全球有118000多颗CPU都是采用SunGridEngine软件治理的。除此之外,一批围绕网格计算的软件公司也逐渐壮大和为人所知并成为受到关注的新商机,如:Entropia、Avaki、Noemix、DataSynapse等等。有业界专家猜测,网格计算将成为未来网络市场发展的热点
15、。据ForbesASAP猜测,网格技术将在本年度达到高峰,并带来因特网的新生。假如网格技术能促使市场按预期的17%年增长率持续成长的话,那么在2020年将会形成一个年产值20万亿美元的大产业.第3章 网络计算的具体应用及形式 3.1.企业计算 企业计算是“以实现大型组织内部和组织之间的信息共享和协同工作为主要需求而形成的网络计算技术”,其核心是Client/Server计算模型和相关的中间件技术。 早在20世纪80年代,人们就提出在互连的计算机硬件上部署新型的分布式操作系统,全面彻底地管理整个系统,给用户单一的系统视图。尽管这一努力产生了许多技术成果和实验系统,但一直没有形成可用的产品,人们直
16、觉地感到在不断扩展的局部自治异构系统上实现资源的集中管理几乎是不可能的,于是开始采用中间件平台技术,以屏蔽系统的异构性,支持局部自治系统的信息交互和协同。经过十几年的发展,中间件取得了令人瞩目的发展,出现了远程数据库访问、远程过程调用、消息传递、交易管理等各类中间件。 20世纪90年代末,面向对象的中间件技术成为中间件平台的主流技术,出现了以Sun公司的EJB/J2EE、Microsoft的COM/DNA和OMG的CORBA/OMA为代表的三个技术分支。其研究热点是建立标准化的对象请求代理,屏蔽网络环境下计算平台、操作系统、编程语言、网络协议的异构性和复杂性,使分布在网络上的应用系统能够协同工
17、作,为网络应用提供通用的高级网络管理服务以及与应用领域相关的增值服务。 进入新世纪,随着电子商务需求的发展,企业计算面临企业间的信息共享和协同工作问题,面向Web的企业计算解决方案成为热点,为此W3C提出了Web Service技术体系,Microsoft推出了.Net技术,Sun推出SUN ONE架构,企业计算技术全面的进入Internet时代。 3.2.对等计算 对等计算(Peer-to-Peer,简称P2P)是在Internet上实施网络计算的新模式。在这种模式下,服务器与客户端的界限消失了,网络上的所有节点都可以“平等”共享其他节点的计算资源。 IBM为P2P下了如下定义:P2P系统由
18、若干互联协作的计算机构成,且至少具有如下特征之一:系统依存于边缘化(非中央式服务器)设备的主动协作,每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益;系统中成员同时扮演服务器与客户机的角色;系统应用的用户能够意识到彼此的存在,构成一个虚拟或实际的群体。 不难看出,P2P把网络计算模式从集中式引向分布式,也就是说,网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散:服务器到服务器、服务器到PC机、PC机到PC机,PC机到WAP手机,所有网络节点上的设备都可以建立P2P对话。 P2P给Internet的分布、共享精神带来了无限的遐想。有观点认为,至少能开发出几百种应用。但从目前的应用看,P2P的威
19、力还主要体现在大范围的共享和搜索的优势上,诸如对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换等。 3.3.普及计算 普及计算(ubiquitous computing or pervasive computing)强调人与计算环境的紧密联系,使计算机和网络更有效地融入人们的生活,让人们在任何时间、任何地点都能方便快捷地获得网络计算提供的各种服务。 普及计算研究的内容主要包括两个方面:自然的人机交互和网络计算。美国排名前10位的大学无一例外地投巨资设立了以“普及计算”为主要方向的研究计划。目前有4个研究计划最具影响力,这些计划的目标是提出全新的体系结构、应用模式、编程模型等基础理论模型和方法。 MIT的
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- 452. 网络 计算 应用 发展前景

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