网络技术与信息基础设施.ppt

苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,1,第二讲网络技术与信息基础设施,1、计算机网络技术2、互联网技术3、格网技术4、城市信息基础设施,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,2,一、计算机网络技术,模拟信号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,3,数据传输模式单工：数据单向传输（无线电广播）半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机）全双工：数据可同时双向传输（电话）两个方向的信号共享链路带宽：1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,4,传输媒体(介质)磁介质金属导体双绞线、同轴电缆(粗、细)光纤无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,5,双绞线,-典型连接距离100m（LAN）-RJ45插座、插头-优缺点：成本低密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离较短,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,6,屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP),苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,7,地面微波接力,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,8,地球同步卫星,与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球传输延迟时间长,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,9,局域网(LAN)概述覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离25km高传输速率10Mbps1000Mbps低误码率10-810-10采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,10,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,11,LAN典型拓扑结构总线型:所有结点都直接连接到共享信道星型:所有结点都连接到中央结点环型:结点通过点到点链路与相邻结点连接,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,12,网络接口卡NIC负责信号的发送、接收检测介质上有否信号对发送/接收的数据译码，变换成适合于在LAN上传输的信号控制网卡各部件的协调运行CPU(部分网卡有)增强网卡智能化，减少网络传输对主机CPU的依赖，提高传输效率,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,13,网络集线器HUB多端口的中继器功能：在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大端口数：常见的有8，12，16，24口,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,14,网络交换机(Switch),MAC广播域,网络交换机,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,15,路由器(Router)在网络之间转发网络分组能够提供最佳路由,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,16,ATM网与IP网ATM网：电信业多使用IP网：计算机业多使用ATM网与IP网的相同点：分组交换技术不同点：面向连接和面向无连接。比喻：铁路与公路,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,17,按传输介质分类可以将局域网分为同轴电缆局域网、双绞线局域网和光纤局域网。若采用无线电波、微波，则可以称为无线局域网,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,18,LAN的互联本地互联特点：范围有限、主干采用局域网技术，如FDDI、Ethernet互联设备：网桥、交换机、路由器远程互联特点：范围大、主干采用广域连网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、F.R等互联设备：路由器、网关,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,19,网络互联协议TCPIP在计算机网络中，处在两个不同地理位置的计算机上的两个进程相互通信需要通过交换信息来协调他们的动作，并达到同步。TCPIP协议组是互联网实现网络互联的最主要的通信协议，是指两台计算机用来交换信息所使用的一种“公用语言”的规范和约定。网际协议(IP)和传输控制协议(TCP)是网络互联协议中最为重要的两个协议，是确保互联网运行的软件系统,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,20,互联网的应用层协议（1）HTTPHTTP（HypertextTransferProtocol）是超文本传输协议的缩写，负责传输和显示页面的互联网协议。（2）SMTP、POP和IMAP简单邮件传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）和邮局协议POP（PostOfficeProtocol）是负责用客户机服务器模式发送和检索电子邮件的协议。互联网信息访问协议（IMAP）是一种优于POP的新协议,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,21,(3)FTP文件传输协议（FileTransferProtocol）是TCP/IP的组成部分，用于在TCP/IP连接的计算机之间传输文件，采用的是客户机/服务器模式。FTP允许文件从客户机到服务器或从服务器到客户机,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,22,IP地址和域名系统互联网中的地址方案分为两套：IP地址系统和域名地址系统。这两套地址系统是一一对应的关系,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,23,IP地址因特网上的IP地址具有全球唯一性；IP网络中每台主机都必须有一个惟一的IP地址；32位，4个字节，常用点分的十进制标记法：如00001010000000100000000000000001记为10.2.0.1IP地址划分为五类：A-E类，常用的为A、B、C类,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,24,IP地址分类,A类0.0.0.0126.255.255.255B类128.0.0.0191.255.255.255C类192.0.0.0223.255.255.255,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,25,网络标记语言超文本标记语言（HypertextMarkupLanguage，HTML）:提供了一种将同一文档不同部分或不同文档之间的信息联系起来的机制可扩展标记语言（ExtensibleMarkupLanguage，XML）:XML使用一个简单而灵活的标准格式，为基于Web的应用提供了一个描述数据和交换数据的有效手段。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,26,HTML描述了显示全球数据的通用方法XML提供了直接处理全球数据的通用方法,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,27,远程登录Telnet是互联网上一台计算机连接到另一台远程计算机并运行其系统的程序，利用该功能用户可以把自己所使用的计算机变成某一远程主机的远程终端，使用远程计算机来完成一些工作电子公告牌BBS简介,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,28,校园网介绍中国教育科研网（全国最大）截至2003年12月，CERNET主干网传输速率达到2.5Gbps，地区网传输速率达到155Mbps，覆盖全国31个省市近200多座城市，自有光纤20000多公里，独立的国际出口带宽超过800M。CERNET目前有10个地区中心，38个省节点，全国中心设在清华大学。CERNET目前联网大学、教育机构、科研单位超过1300个，用户超过1500万人,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,29,CERNET分四级管理全国网络中心；地区网络中心和地区主结点；省教育科研网；校园网。CERNET全国网络中心设在清华大学,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,30,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,31,苏州科技学院校园网,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,32,格网技术,基本概念是一种在动态的、多机构的虚拟组织（VO）中进行协同地资源共享和问题解决的技术。其中，VO是由某种共享规则定义组成的个体和（或）机构的集合。处理机资源存储资源数据资源网络通信资源特种仪器设备服务资源,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,33,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,34,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,35,网格的起源20世纪60年代，遍布各地的“计算公用基础设施”，它们提供类似电力和电话这样的公用基础服务”。20世纪80年代末，提出了“元计算”（meta-computing）概念。通过联网环境透明地获得和使用的强大的计算资源。90年代末，提出了网格（Grid）概念。一个无缝集成的计算和协同环境。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,36,网格系统实例计算网格系统数据网格系统信息网格系统,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,37,计算网格系统实现跨地域的超级计算能力，支持科学计算。美国国家科学基金会资助的NPACI国家技术网格（NTG）分布万亿次级计算设施（DTF）美国宇航总署的IDG美国能源部的ASCIGrid,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,38,数据网格系统实现大范围管理、访问、使用和分配海量数据。欧洲数据网格（DataGRID）欧洲空间网格（SpaceGRID）,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,39,数据网格示意图,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,40,信息网格系统提供分布、协同、智能化的信息处理。美国军方的全球信息网格（GIG）IBM的“网格计算创新计划”Sun的网格引擎软件,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,41,Grid基础理论海量信息处理语义网格计算分布式Grid计算可信计算环境,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,42,海量信息处理将Grid的各种信息资源形成知识，使可被有效地发现、自动控制、调用和管理,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,43,语义网格计算SemanticWeb+GridComputing知识服务的描述语言和框架研究。基于计算的Agent研究：AutonomousAgent研究：Grid中的实体，如服务提供者和服务调用者是可自我管理系统，可视为AutonomousAgent。InteractingAgent研究：各个自治系统需要建立交互机制，需要研究InteractingAgent理论和技术。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,44,分布式Grid计算大规模的分布式计算：Grid计算是大规模的、动态的和分布式的系统，可协作各部分的计算资源进行并行计算，目的是提供高性能计算。PeertoPeer计算：在Grid环境中的P2P计算是分散计算，比传统“Client-Sever”计算模式具有容错性和高性能等优点。然而，也带来新的挑战：安全性分布式环境下发现资源服务能力高效性、可扩展性和匿名性。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,45,可信计算环境多方面要求的综合。目标是提供可靠性、安全性、保密性和商业完整性(BusinessIntegrity),苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,46,网格体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,47,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,48,代表性的网格原型系统美国的Globus美国的Legion澳大利亚的Nimrod/G欧洲的UNICORE,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,49,Globus的特点面向计算网格具有分层的体系结构核心是Globus元计算工具集（GMT,GlobusMetacomputingToolkit）,GMT提供了较完善的核心服务，已经被很多网格系统采用。Globus是目前最有影响的一个网格系统。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,50,Globus的体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,51,Legion的特点全对象类管理自身的实例用户能够自定义类,优点：能够充分利用面向对象方法带来的优势。缺点：Legion的面向对象特性使得它与传统服务和应用交互时需要转换。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,52,Legion的体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,53,Nimrod/G的特点将经济理论引入网格资源管理和调度，并提出了计算经济性网格体系结构GRACE（GridArchitectureforComputationalEconomy）使用Globus网格中间件服务为科学和工程领域的仿真计算和建模提供了一个一致的方案,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,54,Nimrod/G的体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,55,UNICORE的特点提供了统一的任务调度接口，提供了图形用户界面GUI能分解分布式应用的任务，支持同步/异步执行基于抽象作业概念提出了一个开放体系结构,UNICORE主要面向批处理作业，不支持交互式处理过程。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,56,UNICORE的体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,57,网格系统的组件模型,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,58,网格资源：包括网络上所有分布的，可访问的计算资源。仅仅实现了计算资源在物理上的连通。网格中间件：一系列工具和协议软件。屏蔽网格资源的分布、异构特性，提供透明、一致的接口。网格开发环境和工具：让开发人员开发不同的应用以及用户代理在全局资源中调度计算。网格应用层：是用户需求的具体体现。提供网格入口(gridportals)技术。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,59,网格协议体系结构（GPA）,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,60,网格的同轴模型高性能网络通信资源管理网格服务网格应用,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,61,开放网格服务体系（OGSA)OGSA主要特点是引入了WebService。OGSA定义了一套公共的网格服务（GridService）最小集。OGSA主要描述面向计算资源、存储资源、网络资源、软件资源、数据库等资源提供的服务。OGSA支持动态资源和服务的创建、管理及应用。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,62,OGSA的体系结构,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,63,网格安全技术-目标保密性（Confidentiality）确保信息不被非授权用户访问。完整性（Integrity）确保信息不被未授权用户更改，但对授权用户开放。确定性（Authentication）确保访问它的用户就是它所声明的使用者,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,64,Grid标准化通用的网格体系框架规范化网格服务接口规范化网格处理协议规范化网格基础设施规范化网格应用接口,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,65,研究热点服务网格网格体系结构和网格中间件网格安全网格基础理论网格应用,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,66,前景分析福布斯杂志预测，网格技术将在3、4年后进入迅速发展时期，在2020年网格技术产业年产值将达到20万亿美元。,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,67,需求解决超级计算机解决不了的问题充分利用网络中现有的各种资源帮助网络提供专门服务,苏州科技学院数字城市概论主讲：杨朝辉,68,可能应用领域,银行航空船舶汽车石油,气象电子商务电子政务远程教育生命科学,