《网络工程规划与设计》第七章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,7,章 新型网络工程技术简介,【,本章要点,】,通过本章的学习，读者了解,3G,网络的标准、,3G,网络的规划设计思想、,3G,网络的应用领域，网格和网格计算的定义、网格的基本功能模块和网格的典型体系结构，并要求熟练使用,Globus,Toolkit3.0,在,Linux,和,Windows,操作系统下的开发操作。,7.1 3G,网络,3G,似乎是一个中国手机消费者早已熟悉的名词。在二十一世纪的最初两年，,3G,代表着耳熟能详，代表着划时代的通讯科技革命，但同时也代表着未来的遥不可及。然而，从,2002,年初开始，日、韩等国家纷纷顺利平滑地完成了由,2.5,到,3G,的过渡，迅速迈入了,3G,时代，创造了从颁发第一张频率证书到在全国范围内建立起覆盖率达,95%,以上的通信网络。,7.1.1 3G,网络概述,3G,标准，国际电信联盟（,ITU,）目前一共确定了全球四大,3G,标准，它们分别是,WCDMA,、,CDMA2000,和,TD-SCDMA,和,WiMAX,。,（,1,）,W-CDMA,（,2,）,CDMA2000,（,4,）,WiMAX,（,3,）,TD-SCDMA,7.1.2,国内外发展现状,1.,试验简况,（,1,）无线网络性能测试。,（,2,）终端测试。,（,3,）互操作测试。,（,4,）业务测试。,（,5,）干扰测试。,（,6,）网管和计费测试。,2.TD-SCDMA,产业发展状况,3.,通信行业标准出台,移动业务和固定业务相比，具有非常良好的业务发展模式，特别是在数据业务发展方面。移动业务的用户在未来几年内是高速增长的态势，在五年内中国移动用户的增长仍然会维持在,4000,万左右的水平。在整个无线和核心网发展的技术路线方面也是非常清晰的。全球,3G,商用的进程，已经进入到稳步发展的阶段，特别是,TDSCDMA,近期飞速的发展。在国内，从政府的角度，也在积极为,3G,整个发展做好相应的规划。,3G,从网络的层面，网络的规划和建设首先需要把握非常强的技术发展趋势，同时应该很好地分析我们国家的网络现状和相应的市场策略，确定相应的业务发展策略，统筹规划整体的业务发展。,7.1.3 3G,网络的规划设计思想,1.,通信类业务,（,1,）基础话音业务,（,2,）视像业务,2.,娱乐类业务,（,1,）音乐、影视的点播业务,（,2,）体育新闻的点播与体育赛事的精彩预告、回顾,（,3,）图片、铃声下载,3.,资讯类业务,（,1,）新闻类资讯,（,2,）财经类资讯,（,3,）便民类资讯,4.,互联网业务,（,1,）电子邮件业务,（,2,）利用互联网监控家居,3G,网络的应用,网格是一种新型的分布式计算技术，是信息社会的网络基础设施，被称为继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。网格的目标是把整个因特网整合成一台巨大的超级虚拟计算机，实现互联网上所有资源的互联互通，完成计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源、专家资源等的知能共享。随着研究的问题越来越复杂以及技术的日益强大有力，今天的科学研究已经强烈地依赖于计算机的应用，包括计算和数据分析等，以及科学家之间的密切合作。单台计算机系统或者简单的文件共享已经不能满足这些应用的需求，而是需要对其它计算机、软件、数据以及其它资源进行直接访问。网络的出现为解决这一问题提供了崭新的途径。,7.2,网格,7.2.1,网格定义及现状,1.,什么是网络（,Grid,）,（,1,）在非集中控制的环境中协同使用资源,网格能够整合各种资源，协调各种使用者，这些资源和使用者可以在不同控制域中；网格还必须解决在这种分布式环境中出现的安全、计费、权限等问题。否则，只能算作本地管理系统而非网格。,（,2,）使用标准的、开放的、通用的协议和接口,网格应用要建立在多功能的协议和界面之上，这些协议和界面要解决认证、授权、资源发现和资源存取等基本问题。否则，只算作一个具体应用系统而非网格。,（,3,）提供非平凡的服务质量,网格允许它的资源被协调使用，以得到多种服务质量，满足不同使用者的需求，如系统响应时间、流通量、有效性、安全性及资源重定位，使得联合系统的功效比其各部分的功效总和要大得多。,2.,网格的研究现状,网格的基本功能模块和三种具体网格体系结构,1.,网格的基本功能模块,7.2.2,网络的典型体系结构,图,7.1,网格系统的基本功能模块示意图,1.,五层结构的划分,图,7.2,五层沙漏结构分层图,图,7.3,五层沙漏结构与,TCP/IP,协议的对比,2.,各层结构的描述,下面对五层的功能特点分别进行描述。,（,1,）构造层,（,2,）连接层,（,3,）资源层,（,4,）汇聚层,（,5,）应用层,3.,开放网格服务体系结构（,Open Grid Services Architecture,OGSA,）,OGSA,包括两大关键技术，即网格技术和,Web Service,技术，它是在五层沙漏结构的基础上，结合,Web Service,技术提出来的，解决了两个重要问题,标准服务接口的定义和协议的识别。以服务为中心是,OGSA,的基本思想，在,OGSA,中一切都是服务。这一结构的意义就在于它将网格从科学和工程计算为中心的学术研究领域，扩展到更广泛的以分布式系统服务集成为主要特征的社会经济活动领域。,（,1,）,OGSA,的基本思想,图,7.4,网格服务示意图,（,2,）,OGSA,的两大支撑技术,网格技术（如,Globus,软件包）和,Web Service,是,OGSA,的两大支撑技术。,Globus,Web Service,（,3,）,OGSA,的服务接口,表,7-1,网格服务的接口,接口,操作,描述,GridService,FindServiceData,查询网格服务实例的各种信息，包括基本的内部信息、大量关于每个接口的信息以及与特定服务有关的信息。,SetTerminationTime,设置并得到网格服务实例的终止时间。,Destroy,终止网格服务实例。,NotificationSource,SubscribeToNotificationTopic,根据感兴趣的消息类型和内容说明，相关事件的通知发送者进行登记。,UnSubscribeToNotificationTopic,取消登记。,NotificationSink,DeliverNotification,异步发送消息。,Registry,RegisterService,网格服务句柄的软状态注册。,UnRegisterService,取消注册的网格服务句柄。,Factory,CreateService,创建新的网格服务实例。,PrimaryKey,FindByPrimaryKey,返回根据特定键值创建的网格服务句柄。,DestroyByPrimaryKey,撤销特定键值创建的网格服务实例。,HandleMap,FindByHandle,返回与网格服务句柄相联系的网格服务实例。,4.Web,服务资源框架（,Web Service Resource Framework,，,WSRF,）,（,1,）,WSRF,的提出,（,2,）,WSRF,的技术规范,名 称,描 述,WS-,ResourceLifeTime,Web,服务资源的析构机制。包括消息交换，它使请求者可以立即地或者通过使用基于时间调度的资源终止机制来销毁,Web,服务资源。,WS-,ResourceProperties,Web,服务资源的定义，以及用于检索、更改和删除,Web,服务资源特性的机制。,WS-,RenewableReferences,定义了,WS-Addressing,端点引用的常规装饰（,a conventional decoration,），该,WS-Addressing,端点引用带有策略信息，用于在端点变为无效的时候重新找回最新版本的端点引用。,WS-,ServiceGroup,连接异构的通过引用的,Web,服务集合的接口。,WS-,BaseFaults,当,Web,服务消息交换中返回错误的时候所使用的基本错误,XML,类型。,表,7-3 OGSI,功能与,WSRF,规范的映射关系,OGSI,WSRF,Grid Service Reference,WS-Addressing Endpoint Reference,Grid Service Handle,WS-Addressing Endpoint Reference,HandleResolver,portType,WS-,RenewableReferences,Service data,defn,&access,WS-,ResourceProperties,GridService,lifetime mgmt,WS-,ResourceLifeCycle,Notification,portTypes,WS-Notification,Factory,portType,Treated as a pattern,ServiceGroup,portTypes,WS-,ServiceGroup,Base fault type,WS-,BaseFaults,融入,Web,服务标准，同时更全面地扩展了现有的,XML,标准，在目前的开发环境下，使其实现更为简单。,OGSI,中的术语和结构让,Web,服务的标准组织感到困惑，因为,OGSI,错误地认为,Web,服务一定需要很多支撑的构建。,WSRF,通过对消息处理器和状态资源进行分离来消除上述隐患，明确了其目标是允许,Web,服务操作对状态资源进行管理和操纵。,OGSI,中的,Factory,接口提供了较少的可用功能，在,WSRF,中定义了更加通用的,WS-Resource Factory,模式。,OGSI,中的通知接口不支持通常事件系统中要求的和现存的面向消息的中间件所支持的各种功能，,WSRF,中规范弥补了上述的不足，从广义角度来理解通知机制，状态改变通知机制正是建立在常规的,Web,服务的需求之上。,OGSI,规范的规模非常庞大，使读者不能充分理解其内容，以及明确具体任务中所需的组件。在,WSRF,中通过将功能进行分离，使之简化并拓展了组合的伸缩性。,（,3,）,WSRF,的优点及发展,网格计算（,Grid Computing,）的由来是因为这种计算方式像格子一样的体系结构。它试图将过剩的计算能力以及其它闲置的,IT,资源联系起来，以供应给那些在一定时间内需要高性能计算能力的部门。,2002,年,11,月，日本国家高级工业科技研究所从日本向美国发送数据，速度高达,707Mbps,在,1,万公里以上的距离之间以如此高的速度传送数据，这在世界上尚属首次，此次试验就是通过网格系统实现的。简单地讲，网格是把互联网上的众多计算资源整合成一台虚拟的超级计算机，将以,CPU,为主的各种资源“拧成一股绳”，实现各种资源的全面共享。当然，网格并不一定非要跨越国界，也可以构造地区性的网格，如城市网格、企业内部网格、局域网网格，甚至家庭网格等等,网格的根本特征，不是它的规模，而是资源共享。,7.2.3,网格计算,网格技术的逐步成熟，存在几个主要的推动力量，分别是需求、技术和标准三个方面。,（,1,）需求,:,企业要求互联网应用要有非常强健的基础设施，比如可靠性、可伸缩性和安全性等,（,2,）技术,（,3,）标准,7.2.4,网格计算实例,Globus,的体系结构,图,7.5,Globus,的系统结构,1.Globus,剖析,（,1,）网格安全。,（,2,）网格信息获取与分析。,（,3,）网格资源管理。,（,4,）网格远程数据传输。,2.Globus Toolkit,主要功能,（,1,）安全架构,GSI,（,Gird Security Infrastructure,）,包括：,计算网格的通信安全（安全认证和信息私有）,包含多个管理域的分布式安全系统,用户的单一登录,（,2,）信息架构,MDS,（,Metacomputing,Directory Service,）,（,3,）资源管理,RSL,（,Resource Specification Language,）,（,4,）数据管理,GASS,（,Globus,Access to Secondary Storage,）,（,5,）通信,（,6,）错误检测,（,7,）可移植性,3.Globus Toolkit 3.0,（,1,）,Linux,下,Globus,Toolkit 3.0,的安装,系统约定,预备工作,图,7-6 Support Tools,的安装流程,7.2.5,网格的应用,网格技术凭借其独特的计算力联合和分布式计算模式，在学科研究、企业信息处理、电子政务、个人娱乐方面拥有广泛的应用前景。,（,1,）学科研究,（,2,）企业信息处理,（,3,）电子政务,（,4,）个人娱乐,综合练习七,1,、,3G,网络的四大标准？,2,、什么是网格和网格计算？,3,、网格的典型体系结构有哪些？,4,、五层沙漏体系结构功能特点有哪些？,5,、,Globus,Toolkit,主要有哪些功能？,实训七 网格开发工具,Globus,Toolkit3.0,的使用,网格开发工具,Globus,Toolkit3.0,的使用,（,1,）实训目的：了解,Globus,Toolkit3.0,在,Linux,和,Windows,操作系统下的开发操作。,（,2,）实训资源、工具和准备工作：安装,Redhat,Linux8.0,和安装,Windows2000,。,（,3,）实训内容：分别在,Linux,和,Windows,操作系统下安装,Globus,Toolkit3.0,。,（,4,）实训步骤：,按照,7.2.4,节给出的操作示例，进行,Globus,Toolkit3.0,的安装；,写出实训报告。,