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网格、3C融合和三网融合的理解与认识 一．网格的产生 一方面，计算机网纵横交错，很像电力网；另一方面，电力网格用高压线路把分散在各地的发电站连接在一起，向用户提供源源不断的电力。用户只需插上插头、打开开关就能用电，一点都不需要关心电能是从哪个电站送来的，也不需要知道是水力电、火力电还是核能电。 建设网格的目的也是一样，其最终目的是希望它能够把分布在因特网上数以亿计的计算机、存储器、贵重设备、数据库等结合起来，形成一个虚拟的、空前强大的超级计算机，满足不断增长的计算、存储需求，并使信息世界成为一个有机的整体。 二．究竟什么是网格 网格是一种新兴的技术，比如国外媒体常用“下一代互联网”、“Internet2”、“下一代Web”等来称呼网格相关技术。 但“下一代互联网（NGI）”和“Internet2”又是美国的两个具体科研项目的名字，它们与网格研究目标相交叉，研究内容和重点有很大不同。 企业界用的名称也很多，有内容分发（Contents Delivery）、服务分发（Service Delivery）、电子服务（e-service）、实时企业计算（Real-Time Enterprise Computing，简称RTEC）、分布式计算Peer-to-Peer Computing（简称P2P）、Web服务（Web Services）等。 中国科学院计算所所长李国杰院士认为，网格实际上是继传统互联网、Web之后的第三次浪潮，可以称之为第三代互联网应用。 网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源（包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等）连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样，为用户提供一体化信息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源“孤岛”，最充分的实现信息共享。 三．网格技术的特征及其体系结构 1．网格技术的特征 在介绍网格的特征之前，我们首先要解决一个重要的问题：网格是不是分布式系统？ 现在已经有很多系统（比如海关报关系统、飞机订票系统）实现了资源共享与协同工作。这些系统与网格有什么区别？" 对这个问题的简要回答是：网格是一种分布式系统，但网格不同于传统的分布式系统。IBM Global Service与EDS是在这个分布式领域最著名的公司。构建分布式系统有三种方法：即传统方法（我们称之为EDS方法）、分布自律系统（Autonomous Decentralized Systems, ADS）方法，网格（grid）方法。ADS通常用于工业控制系统中。网格方法与传统方法的区别见下表： 开放性 需求和技术有一定确定性、封闭性 开放技术、开放系统 通用性 专门领域、专有技术 通用技术 集中性 很可能是统一规划、集中控制一般而言是自然进化、非集中控制 使用模式 常常是终端模式或C/S模式 服务模式为主 标准化 领域标准或行业标准 通用标准（+行业标准） 平台性 应用解决方案 平台或基础设施 1.资源共享，消除资源孤岛：网格能够提供资源共享，它能消除信息孤岛、实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同，计算机网络实现的是一种硬件的连通，而网格能实现应用层面的连通。 2.协同工作：网格第二个特点是协同工作，很多网格结点可以共同处理一个项目 3.通用开放标准，非集中控制，非平凡服务质量：这是Ian Foster最近提出的网格检验标准。网格是基于国际的开放技术标准，这跟以前很多行业、部门或者公司推出的软件产品不一样。 4.动态功能，高度可扩展性：网格可以提供动态的服务，能够适应变化。同时网格并非限制性的，它实现了高度的可扩展性。 2．网格的体系特征 网格之所以能有以上所说的种种优势特征，是由网格的体系结构赋予它的。网格体系结构的主要功能是划分系统基本组件，指定组件的目的与功能，刻画组件之间的相互作用，整合各部分组件。 科研工作者已经提出并实现了若干种合理的网格体系结构。下面介绍目前影响比较广泛的两个网格体系结构：网格计算协议体系结构(Grid Protocol Architecture，GPA)和计算经济网格体系结构(GRACE)模型。 OGSA（Open Grid Services Architecture）被称为是下一代的网格体系结构，它是在原来“五层沙漏结构”的基础上，结合最新的Web Service 技术提出来的。OGSA包括两大关键技术即网格技术和Web Service 技术。 随着网格计算研究的深入，人们越来越发现网格体系结构的重要。网格体系结构是关于如何建造网格的技术，包括对网格基本组成部分和各部分功能的定义和描述，网格各部分相互关系与集成方法的规定，网格有效运行机制的刻画。显然，网格体系结构是网格的骨架和灵魂，是网格最核心的技术，只有建立合理的网格体系结构，才能够设计和建造好网格，才能够使网格有效地发挥作用。 OGSA最突出的思想就是以“服务”为中心。在OGSA框架中，将一切都抽象为服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。Web Service提供了一种基于服务的框架结构，但是，Web Service 面对的一般都是永久服务，而在网格应用环境中，大量的是临时性的短暂服务，比如一个计算任务的执行等。考虑到网格环境的具体特点，OGSA 在原来Web Service 服务概念的基础上，提出了“网格服务（Grid Service）”的概念，用于解决服务发现、动态服务创建、服务生命周期管理等与临时服务有关的问题。 基于网格服务的概念，OGSA 将整个网格看作是“网格服务”的集合，但是这个集合不是一成不变的，是可以扩展的，这反映了网格的动态特性。网格服务通过定义接口来完成不同的功能，服务数据是关于网格服务实例的信息，因此网格服务可以简单地表示为“网格服务＝接口/行为＋服务数据”。 在目前，网格服务提供的接口还比较有限,OGSA 还在不断的完善过程之中，下一步将考虑扩充管理、安全等等方面的内容。 3．网格协议体系结构 Ian Foster于2001年提出了网格计算协议体系结构，认为网格建设的核心是标准化的协议与服务，并与Internet网络协议进行类比(如图1)。该结构主要包括以下五个层次： 构造层(Fabric)：控制局部的资源。由物理或逻辑实体组成，目的是为上层提供共享的资源。常用的物理资源包括计算资源、存储系统、目录、网络资源等；逻辑资源包括分布式文件系统、分布计算池、计算机群等。构造层组件的功能受高层需求影响，基本功能包括资源查询和资源管理的QoS保证。 连接层(Connectivity)：支持便利安全的通信。该层定义了网格中安全通信与认证授权控制的核心协议。资源间的数据交换和授权认证、安全控制都在这一层控制实现。该层组件提供单点登录、代理委托、同本地安全策略的整合和基于用户的信任策略等功能。 资源层(Resource)：共享单一资源。该层建立在连接层的通信和认证协议之上，满足安全会话、资源初始化、资源运行状况监测、资源使用状况统计等需求，通过调用构造层函数来访问和控制局部资源。 汇集层(Collective)：协调各种资源。该层将资源层提交的受控资源汇集在一起，供虚拟组织的应用程序共享和调用。该层组件可以实现各种共享行为，包括目录服务、资源协同、资源监测诊断、数据复制、负荷控制、账户管理等功能。 应用层(Application)：为网格上用户的应用程序层。应用层是在虚拟组织环境中存在的。应用程序通过各层的应用程序编程接口（API）调用相应的服务，再通过服务调动网格上的资源来完成任务。为便于网格应用程序的开发，需要构建支持网格计算的大型函数库。
现在国内国外运用得最多的可能是在一些大型院校的计算网格（实现计算资源的共享。 什么是计算资源： 简单来说就是计算能力，CPU。计算资源共享就是CPU计算的共享）。人们把一个集群(cluster, 也就是常说的机房，通常有几十台操作系统为Linux的计算机)的计算机连成一个局域型网格。这样就好像把这几十台电脑连成了一台超级计算机，计算能力当然大大提高了。 这种局域计算网格主要运用于一些科研的研究。比如说生物科学。当生物科学的研究员需要高性能的计算资源来帮助他们分析试验的结果时，他们就把这些分析试验的程序提交（submit）给网格，网格通过计算再把结果返回给这些研究员。计算结果可能是一些图像（rendering）也可能是一些数据。 这些计算如果在单一PC（Personal computer, 个人计算机）上运行的话，往往会花费几个月的时间，然而在网格中运行一，两天也就完成了。这就是网格技术最直观的优点之一。 当然现在有一些大型主机（super-mainframe）也有很强的计算能力（比如常说的IBM deepblue，打败人类围棋大师Kasparov那位），但是这种主机太昂贵，而且配置(deploy)往往不方便，是名副其实的重量级（heavyweight）计算。SETI@Home （SETI@Home‘s，一个分布式计算的项目，通过互联网络上的计算机搜索地球外智慧讯息，网格在分布式计算的成功运用。 参见：http://www./info/fd01.htm）的网站指出，世界上最强大的计算机IBM 的 ASCI White，可以实现12万亿次的浮点运算，但是花费了1亿千万美元；然而SETI@HOME 只用了50万美元却实现了15万亿次浮点运算。 网格另外一个显著的运用可能就是虚拟组织（Virtual Organisations）。这种虚拟组织往往是针对与某一个特定的项目，或者是某一类特定研究人员。 在这里面可以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。比如说中国2008年奥运会开幕式研究组就可以运用网格组成一个虚拟组织。在这个虚拟组织里，任何成员不管在哪个地方都可以有权访问组织的共享资源（如开幕式场地图纸，开幕式资金，开幕式节目单）；而且可以和另一地方的虚拟组织成员进行交流。这个虚拟组织就像把所有奥运会开幕式的资源，信息，以及人员集中到了一个虚拟的空间，让人们集中精力研讨开幕式项目的问题，而不必考虑其他的问题。 据个实例，由英国利兹大学，牛津大学，约克大学和谢菲尔德大学合作的DAME项目就是致力于研究和运用虚拟组织。DAME架构在这四个大学合建的白玫瑰网格White Rose Computational Grid (WRCG)上，运用于对飞机故障的快速检测和维修。 计算机（Computer)、通讯（Communication)和消费类电子产品（Consumer Electrics)。3C融合即利用数字信息技术激活其中任何一个环节，通过某种协议使3C的三个方面实现信息资源的共享和互联互通，从而满足人们在任何时间、任何地点通过信息关联应用来方便自己的生活。 3C融合的数字家庭是奇妙的，这是一个电脑、家电和网络完全互联互通的世界，在这个家庭中，所有的电脑、电器和网络，都可以联通，并忠实体现主人的意志：我们可以在回家的路上对空调发出指令，我们可以在做饭的时候用冰箱看电视，我们可以用电视打电话……一切你能想像的奇妙事情，都有可能通过3C融合成为现实，这就是3C融合的魅力。IT老大比尔?盖茨曾经在《未来之路》书中就作了相关的3C应用描述，打那时起，我们对3C融合就充满了殷切期待。可喜的是，到今天3C融合终于初露端倪。 现在，3C产业进行融合的脉络已经清晰可见，通讯、IT、家电都在从各自的角度趋向3C融合，数字家庭中心的多媒体电脑、可上网的电视、可拍照的手机、可打电话的PDA，这些数字融合产品已经越来越受到老百姓的关注。那么，目前我们的数字家庭怎么来实现3C融合？要想搞清这个问题，我们需要了解3C融合该如何发展进化。就发展趋势而言，3C融合并非一蹴而就，而是随着技术进步，呈现两大发展阶段：初级阶段的互连互通和高级阶段的高度智能一体化。 目前3C融合尚处于初级阶段。按照不同的运作模式，今天的数字家庭大致可以分为三大区域：以桌面电脑为中心的“电脑互连区域”、由家庭视听娱乐设备组成的“家用电器广播区域”和以笔记本电脑为中心的“移动设备区域”。其中，电脑互连区域包含LCD显示器、数码相机、MP3播放器、打印机、数码摄录机等依赖于电脑的电子设备，家用电器区域则包含电视机、音响设备、DVD播放机／录像机、电视游戏机等家庭视听娱乐设备，而移动设备区域则主要包括笔记本电脑、掌上电脑（PDA）、手机等便携类产品。从目前的状况来看，在各个区域内部不同的电子设备处于高度协作关系，但各个区域间，尤其是家用电器与其他两个区域之间几乎不产生任何应用关联。 目前，数字家庭中的各设备之间的连接似乎不够方便：繁琐的线路、千奇百怪的接口、五花八门的文件格式，尽管它们可以实现协作但预先的准备过程同样令人感到不太愉快，距离我们心目中的“数字家庭”仍然相差甚远。因此，3C融合的第一步就是要打破这种格局，实现数字家庭3大区域之间的互连互通。可行的手段就是通过标准化的智能型无线技术，实现这些设备的无缝互连。无线宽带作为数字家庭各产品的统一无线连接标准，就责无旁贷地担负起数字家庭网络化建设的重任。 802.11g无线技术和宽带Internet接入技术的成熟，可以让越来越的3C产品摆脱网线束缚，通过无线宽带网络紧密地联系在一起，大大加快3C融合的步伐。802.11技术又称Wi-Fi，是WECA（无线以太网兼容联盟）推动的无线局域网标准。802.11g是成熟的Wi-Fi标准之一，速率达到了54M/S，主要用于局域网无线互连。使用IP及IPv6网络协议，可无缝接入IP局域网和因特网。 802.11g无线技术的灵活性和方便性，加上宽带网络大信息流量、高传送速度、强稳定可靠、费用低廉等特点，能够让无线宽带技术迅速得到用户认同，实现数字家庭互连互通，完成3C融合。目前，专注于3C融合市场的海信数码已经选定了“无线宽带”作为进军3C融合市场的突破口，并推出了第一款无线宽带电脑——海信智佳H8848。 作为3C融合的信息管理中心、数据存储中心和网络接入中心，海信智佳H8848为家庭提供了一个实用完整的数字家庭应用方案，在国内第一次为家用电脑配备了“USB无线网卡+无线路由器”，用户可以彻底摆脱线路和空间的羁绊，通过社区局域网或ADSL，在家中任意位置接入宽带Internet，而且可以支持最多15台电脑同时宽带上网。 其表现为技术上趋向一致：网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖；业务层上互相渗透和交叉；应用层上趋向使用统一的IP协议；在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇；行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。 三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。这就是所谓的三网融合。 三网融合三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。这就是所谓的三网融合。 三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。IP优化光网络就是新一代电信网的基础，是我们所说的三网融合的结合点。 数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。 光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。 软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。 最重要的是统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。 但是，如果按传统的办法处理三网融合将是一个长期而艰巨的过程，如何绕过传统的三网来达到融合的目的，那就是寻找通信体制革命的这条路，我们必须把握技术的发展趋势，结合我国实际情况，选择我们自己的发展道路。 我们的实际情况是数据通信与发达国家相比起步晚，传统的数据通信业务规模不大，比起发达国家的多协议、多业务的包袱要小得多，因此，可以尽快转向以IP为基础的新体制，在光缆上采用IP优化光网络，建设宽带IP网，加速我国Internet网的发展，使之与我国传统的通信网长期并存，既节省开支又充分利用现有的网络资源。
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来自： brutus33 > 《Technology》
