网络发展

对网络技术的认识及发展趋势

一、网络技术简介

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整

体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信

息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型

数据库、网络、传感器等。

当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造

地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征

并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。

网络技术具有很大的应用潜力，能同时调动数百万台计算机完成某一个计算任务，能汇

集数千科学家之力共同完成同一项科学试验，还可以让分布在各地的人们在虚拟环境中实现

面对面交流。

二、网络的关键技术

网络的关键技术有网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视

化工具。网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型

存储设备、数据库等。宽带网络系统是在网络计算环境中，提供高性能通信的必要手段。资

源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具根据当

前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率。网络计算主要是

科学计算，它往往伴随着海量数据。如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究

人员摆脱理解数据的困难。这需要开发能在网络计算中传输和读取，并提供友好用户界面的

可视化工具。

三、网络技术的研究现状

网络计算通常着眼于大型应用项目，按照Globus技术，大型应用项目应由许多组织协

同完成，它们形成一个虚拟组织，各组织拥有的计算资源在虚拟组织里共享，协同完成项目。

对于共享而言，有价值的不是设备本身而是实体的接口或界面。

从技术角度看，共享是资源或实体间的互操作。Globus技术设定，网络环境下的互操

作意味着需要开发一套通用协议，用于描述消息的格式和消息交换的规则。在协议之上则需

要开发一系列服务，这与建立在TCP/IP（传输控制协议/网际协议）上的万维网服务原理相

同。在服务中先定义应用编程接口，基于这些接口再构建软件开发工具。

Globus网络计算协议建立在网际协议之上，以网际协议中的通信、路由、名字解析等

功能为基础。Globus协议分为构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层五层。每层都有

各自的服务、应用编程接口和软件开发工具、上层协议调用下层协议的服务。网络内的全局

应用都需通过协议提供的服务调用操作系统。

目前，Globus体系结构已为一些大型网络所采用。研究人员已经在天气预报、高能物

理实验、航空器研究等领域开发了一些基于Globus网络计算的应用程序。虽然这些应用仍

属试验性质，但它证明了网络计算可以完成不少超级计算机难以胜任的大型应用任务。可以

预见，网络技术将很快掀起下一波互联网浪潮。面对即将到来的第三代互联网应用，很多发

达国家都投入了大量研究资金，希望能抓住机遇，掌握未来的命运。

四、网络技术的应用领域

网络技术的应用领域很广，主要有以下几方面。

1、分布式超级计算分布式超级计算将分布在不同地点的超级计算机用高速网络连接起

来，并用网络中间件软件粘合起来，形成比单台超级计算机强大得多的计算平台。

2、分布式仪器系统分布式仪器系统使用网络管理分布在各地的贵重仪器系统，提供

远程访问仪器设备的手段，提高仪器的利用率，方便用户的使用。

3、数据密集型计算并行计算技术往往是由一些计算密集型应用推动的，特别是一些

带有巨大挑战性质的应用，大大促进了对高性能并行体系结构、编程环境、大规模可视化等

领域的研究。数据密集型计算的应用比计算密集型的应用多得多，它对应的数据网络更侧重

于数据的存储、传输和处理，计算网络则更侧重于计算能力的提高。在这个领域独占鳌头的

项目是欧洲核子中心开展的数据网络（DataGrid）项目，其目标是处理2005年建成的大型

强子对撞机源源不断产生的PB/s量级实验数据。