网络发展趋势和新技术

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,第八章 网络发展趋势和新技术,本章主要内容,网络服务,Web Service,和,SOA,二层和三层交换技术,网格技术,Internet,的各种接入技术,Web2.0,技术与概念,多网融合技术,8.1,网络服务,Web Service,从应用角度看，将整个网络可以看成是一个整机。,SOA,（,Service-Oriented Architecture),，即面向服务的架构就是在应用角度提出了解决这个大机器之复杂性所采用的设计原则。,Web,服务是一种实现,SOA,的技术架构，是建立在开放标准和独立于平台的协议基础之上的分布计算单元，它描述了一组可以在网络上通过标准化的,XML,消息传递访问的操作。,它使用,SOAP(Simple Object Access Protocol,，简单对象访问协议,),协议在服务提供者与服务使用者之间进行通信；,通过,WSDL,（,Web Service Description Language,）协议定义服务接口；,使用,UDDI(universal,description,，,discovery and integration,，统一描述、发现和集成,),协议进行注册和查找。,Web Services,是一种基于服务组建的开放软件平台，是面向服务的,Internet,应用，它可以在网络中被描述、发布、查找以及调用。,SOA,体系构架概述,SOA,是一种架构模型，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。,SOA,的关键是“服务”的概念，,W3C,将服务定义为：“服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终结果。最终结果通常会使使用者的状态发生变化，但也可能使提供者的状态改变，或者双方都产生变化”。,SOA,体系构架的三种角色,Service provider(,服务提供者,),：对外提供服务，并且通过注册来发布服务信息；,Service broker(,服务注册,),：提供服务的发布和定位功能；,Service requester(,服务请求者,),：通过服务代理查询所需服务，并通过服务提供者绑定服务。,SOA,的含义,SOA,是指为了解决在,Internet,环境下业务集成的需要，通过连接能完成特定任务的独立功能实体实现的一种软件系统架构。这个定义有下面两点含义：,1),软件系统架构：,SOA,不是一种语言，也不是一种具体的技术而是一种软件系统架构，它尝试给出在特定环境下推荐采用的一种架构，从这个角度上来说，它更像一种模式,(Pattern),。,2)SOA,的使用范围：需求决定同时也限制功能。,SOA,最主要的应用场合在于解决在,Internet,环境下的不同商业应用之间的业务集成问题。,SOA,的三大基本特征,1.,独立的功能实体,SOA,非常强调架构中提供服务的功能实体的完全独立自主的能力,.,SOA,架构中非常强调实体自我管理和恢复能力。,2.,大数据量低频率访问,SOA,系统推荐采用大数据量的方式一次性进行信息交换。,3.,基于文本的消息传递,Internet,中大量异构系统的存在决定了,SOA,系统必须采用基于文本而非二进制的消息传递方式。,HTTP,协议：一个典型的,SOA,实现,HTTP,协议满足,SOA,的特点：,独立的功能实体：作为服务器端的,Web,服务器是绝对不会因为客户端的状况变化而改变。,大数据量低频率访问：对于一个,HTTP,请求来说，客户端与服务器之间访问的边界非常简单：就是一个请求，一个响应，没有任何其它的信息往返。,基于文本的消息传递：所有内容都是以格式化的文本方式传递。,SOA,的概念层次,现有系统和资源层：包含现有的自定义构建的应用程序，如,CRM,、,ERP,程序包，以及基于对象的系统实现、业务智能应用。,服务组件层：由那些负责实现功能和保持公开服务,QOS,的服务组件构成，是企业和业务单元级支持的企业资源的受管理和控制集合，通常基于容器技术，例如实现组件、负载均衡、高可用性和工作量管理等应用服务器。,服务层：这一层提供业务选择，来支持和公开服务。服务可以被发现或者 静态绑定，被调用或者被编排到合成的服务中。,业务流程层：通过配合、编排，服务被绑定成一个流程，从而作为单独的应用程序共同作用。,表示层：提供用户友好的接口和符合应用的表现形式，通常该层已超越了,SOA,讨论。,8.2,交换技术,二层交换技术,三层交换技术,第四层交换技术,二层交换技术,二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备,具体的工作流程如下：,（,1,）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源,MAC,地址，这样它就知道源,MAC,地址的机器是连在哪个端口上的；,（,2,）再去读取包头中的目的,MAC,地址，并在地址表中查找相应的端口；,（,3,）如表中有与这目的,MAC,地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；,（,4,）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的,MAC,地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。,三层交换技术,一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合。,三层交换原理：,假设两个使用,IP,协议的站点,A,、,B,通过第三层交换机进行通信，发送站点,A,在开始发送时，把自己的,IP,地址与,B,站的,IP,地址比较，判断,B,站是否与自己在同一子网内。,若目的站,B,与发送站,A,在同一子网内，则进行二层的转发。,若两个站点不在同一子网内，发送站,A,要向“缺省网关”发出,ARP(,地址解析,),封包，而“缺省网关”的,IP,地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站,A,对“缺省网关”的,IP,地址广播出一个,ARP,请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道,B,站的,MAC,地址，则向发送站,A,回复,B,的,MAC,地址。否则三层交换模块根据路由信息向,B,站广播一个,ARP,请求，,B,站得到此,ARP,请求后向三层交换模块回复其,MAC,地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站,A,，同时将,B,站的,MAC,地址发送到二层交换引擎的,MAC,地址表中。,纯硬件的三层技术,技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强,采用,ASIC,芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新,基于软件的三层交换机技术,技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。,采用,CPU,用软件的方式查找路由表,第四层交换技术,第四层交换机是采用第四层交换技术而开发出来的交换机产品，它工作于,OSI,RM,模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。,第四层交换机支持的协议是各种各样的，如,HTTP,，,FTP,、,Telnet,、,SSL,等。,在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚,IP,地址（,VIP,），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（,DNS,）中存储的每个应用服务器地址是,VIP,，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的,VIP,连接请求（例如一个,TCPSYN,包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的,VIP,用实际服务器的,IP,取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。,8.3,网格技术（,grid,）,网格是科学家针对当今的一些科学难题于,90,年代初提出的新概念。,它将分布在不同地理位置的计算资源包括,CPU,、存储器、数据库等，通过高速的互联网组成充分共享的资源集成，从而提供一种高性能计算、管理及服务的资源能力。人们用这些资源就像用电源一样，不必计较这些资源的来源和负载情况。,通过网格计算技术，位于日内瓦的西欧高能物理研究中心工作人员，在网上操作，就可以把任务交给位于法国里昂的计算机集群上去完成，而不必花许多钱去建立一个巨大的计算机集群。,五层沙漏结构,五层结构之所以形如沙漏，是由各部分协议数量的分布不均匀引起的。考虑到核心的移植、升级的方便性，核心部分的协议数量相对比较少,(,例如,Internet,上的,TCP,和,HTTP),，对于其最核心的部分，要实现上层协议（沙漏的顶层）向核心协议的映射，同时实现核心协议向下层协议（沙漏的底层）的映射。按照定义，核心协议的数量不能太多，这样核心协议就成了一个协议层次结构的瓶颈。在五层结构中，资源层和连接层共同组成这一核心的瓶颈部分，它促进了单独的资源共享。,开放网格服务结构,开放网格服务结构,OGSA,是,Global Grid Forum4,的重要标准建议,是目前最新也最有影响力的一种网格体系结构，被称为是下一代的网格结构。,OGSA,的目的就是要将,Grid,的一些功能，更确切地说是,Globus,的一些功能融合到,Web Service,这个框架中。,OGSA,是面向服务的结构，将所有事务都表示成一个,Grid,服务，计算资源、存储资源、网络、程序、数据等都是服务，所有的服务都联系对应的接口。,网格核心技术,高性能调度技术：在网格系统中，大量的应用共享网格的各种资源，如何使得这些应用获得最大的性能，这就是调度所要解决的问题。,资源管理技术：资源管理的关键问题是为用户有效地分配资源。,网格安全技术：网格计算环境对安全的要求比,Internet,的安全要求更为复杂。,8.4,Internet,的各种接入方式,基于传统电信网的有线接入；,ADSL,接入,ISDN,接入,基于有线电视网（,Cable Modem,）接入；,以太网接入；,无线接入技术；,光纤接入技术,PPPoE,技术,1998,年,Redback,网络公司联合,UUNET,公司和,RouterWare,软件公司开发了以太网上点对点协议,PPPoE,（,PPP over Ethernet,）技术。,1999,年,2,月被,IETF,接收，以,RFC2516,发布。,PPPoE,提供通过接入设备把以太网的多个主机连接到远程访问设备的功能，为提供商和电信运营商提供用可靠和熟悉的技术来加速部署高速互联网业务。它使服务提供商在通过数字用户线、电缆调制解调器或无线连接等方式，提供支持多用户的宽带接入服务时更加简便易行。,PPPoE,协议栈,（,a,）以态网上的,PPPoE,协议栈,(b)ATM,网上的,PPPoE,协议栈,图,8-6,PPPoE,协议栈,ADSL,接入技术,DSL,（数字用户线路，,Digital Subscriber Line,）是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术，它包括,HDSL,、,SDSL,、,VDSL,、,ADSL,和,RADSL,等，一般称之为,xDSL,。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。其中,ADSL,（非对称数字用户环路）是最具前景及竞争力的一种。,电话铜线理论上有接近,2MHz,的带宽，,ADSL,使用了其高频带作为数据通道在电话线上产生了三个信息通道一个为标准电话服务的通道，一个速率为,32Kbps-1.0Mbps,的上行通道，一个速率为,512bps-8Mbps,的下行通道，这三个通道可以同时工作。,ADSL,采用了多种复用技术和调制技术。,ADSL,一般采用频分多路复用或回波消除技术。,ADSL,是目前国际上用来对现有电话网络进行宽带改造的一种通信方式。是接入技术中最常用的一种，由美国,Bellcore,在,1989,年首先提出。,ADSL,是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。,ADSL,接入,Internet,示意图,ADSL,技术的特点,（,1,）具有很高的传输速率 下行速率可达,8Mb/s,，上行速率,1Mb/s,，为普通拨号,Modem,的百倍以上，与普通拨号,Modem,的最高,56K,