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网格技术及其在中国企业信息化中的应用
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信息管理与信息系统 战江 指导教师 胡克瑾
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┊ 【摘要】
┊ 网格是在二十世纪九十年代初出现的一个新概念，它被认为是继互联网和万维网之后的第三
┊ 代互联网技术，其基本思想是将分布在不同地理位置的计算资源，通过高速的互联网组成充分共
┊ 享的资源集成，从而形成一种能够提供高性能计算、管理及服务的资源能力。
┊ 网格技术将企业的各种应用系统加以集成、整合，实现互联网上所有资源的互连互通，实现
┊ 网络虚拟环境下的高性能资源共享和协同工作，从而消除企业存在的内部和外部“信息孤岛”，
┊ 并且进一步改变企业信息化应用环境，催生新的信息化模式，为企业高效率、低成本、更全面的
装 应用信息系统创造了良好条件。
┊ 本论文旨在帮助中国企业经营者们，在面对全球化机遇和挑战时，能充分认识新技术环境下
┊ 企业信息化的方向。本文先介绍了网格的思想及其相关技术，再阐述了企业面临的新的挑战及当
┊ 今信息化所无法解决的问题，最后介绍了以网格技术为基础构建虚拟企业的信息网格。
┊
┊ 【关键词】 网格，企业协同，虚拟企业，企业信息化
订
┊ 【Abstract】
┊ Grid Computing is a new conception that was born in the early 90’s of 20th century, it is recognized
┊ as the third generation of web technology after Internet and World Wild Web, its basic conception is to
┊ integrate the various of resource that are separated at different geography locations as one great
┊ computer that offers high-powered computing, management and services through high speed
线 connections.
┊ With the grid technology all kinds of application system can be integrated and synthesized, all
┊ resources of Internet will connect with each other, and the share of resources and cooperation of work
┊ behind virtual environment will come true soon. Thus the Information Island of enterprise will be
eliminated and the environment of enterprise information construction will be improved, which will
┊
advance the born of new mode and create excellent condition for the high efficiency, low cost and
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comprehensive Information Systems.
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This paper is aimed at helping Chinese business operators, when facing the opportunity and
┊ challenge of Global Integration, could understand the direction that new technology would lead to. This
┊ paper first introduced the thought of Grid and related technology, then expatiated the new challenge the
┊ enterprise faces and the problems that could not be solved by actual technology, and introduced the
┊ content about Enterprise Information Grid that based on Grid technology and Virtual Enterprise.
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┊ 【Keyword】 Grid，Enterprise Synergy，Virtual Organization，Enterprise Information Construction
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共 33 页 第 1 页
2. 毕业设计（论文）报告纸
目录
┊
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1 理论依据································· · 3
································· ·
┊
1.1 背景及意义································ 3
·······························
┊
1.2 研究内容及论文架构···························· 4
···························
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2 文献综述································· · 4
································· ·
┊
2.1 国内外研究现状和发展动态························· 4
························
┊
2.1.1 国内外研究现状···························· 4
···························
┊
2.1.2 发展趋势······························· 6
······························
┊
2.2 参考文献范围······························· 7
······························
┊
3 网格技术的构成与特征··························· · 7
··························· ·
┊
3.1 网格技术概论······························· 7
······························
┊
3.1.1 网格技术的发展背景·························· 7
·························
装
3.1.2 网格技术的基本概念与特征······················· 8
······················
┊
3.2 网格技术与因特网技术的比较························ 9
·······················
┊
3.2.1 网格技术与因特网技术在发展历程方面具有相似处············· 9
············
┊
3.2.2 网格技术与因特网技术的不同功能····················10
···················
┊
3.2.3 网格技术的优势·························· ··11
························· ··
┊
3.3 网格技术的构成基础····························12
···························
订
3.3.1 网格技术的基本结构··························12
·························
┊
3.3.2 基于 Globus 网格技术的核心元素 － 元计算工具箱 ············13
···········
┊
3.4 网格技术的构成内容····························15
···························
┊
3.4.1 网格资源管理·····························15
····························
┊
3.4.2 通信服务·······························16
······························
┊
3.4.3 信息服务·······························17
······························
线
3.4.4 网格技术的其它相关服务························18
·······················
┊
3.4.5 网格技术服务的安全性·························18
························
┊
4 网格技术在企业信息化中的应用························
························20
┊
4.1 中国企业信息化······························20
·····························
┊
4.1.1 中国企业信息化的目标·························20
························
┊
4.1.2 中国企业信息化的现状·························21
························
┊
4.1.3 中国企业在信息化中存在的问题·····················22
····················
┊
4.2 基于网格的企业信息化···························24
··························
┊
4.2.1 网格在企业信息化中的优势与前景····················24
···················
┊
4.2.2 企业信息化的网格构建·························25
························
┊
4.2.3 中国企业的信息网格构建任重道远····················29
···················
┊
5 案例·································· ··
·································· ··30
┊
参考文献···································
···································32
┊
谢辞···································· ·
···································· ·33
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3. 毕业设计（论文）报告纸
1 理论依据
1.1 背景及意义
┊ 网格是在二十世纪九十年代初出现的一个新概念，它被认为是继互联网（Internet）和万维网
┊ （World Wild Web）之后的第三代互联网技术(Great Global Grid)，其基本思想是将分布在不同地
┊ 理位置的计算资源，通过高速的互联网组成充分共享的资源集成，从而形成一种能够提供高性能
┊ 计算、管理及服务的资源能力。
┊ 如同前两代互联网技术一样，网格的潜在应用不仅限于科研和工程方面，它更将直接深入整
┊ 个社会经济活动的方方面面。作为社会经济活动基本单元的企业，如何应对这次由技术革命给生
┊ 产力发展带来的深刻变化，将会对未来企业的生存和发展起到至关重要的作用。如今企业之间的
┊ 竞争越来越激烈，以在制造环节降低成本和企业资源计划（ERP）等手段来提高经济效益己渐露
┊ 疲态，客户需求的多样化、个性化成为大势所趋，客户关系、技术、品牌己成为决定企业命运的
┊ 三大要素，利润的分配正在由提供实物产品的“原子企业”向提供知识产品（服务）的“电子企
┊ 业”转移。
┊ 网格的出现也引发了许多不同的经济现象，我们应该透过现象去抓住事物的本质：技术的进
┊ 步正在塑造着新的企业赢利模式。在网格面前，凭借非竞争性因素建立起来的盈利模式（如在大
装 工业时代形成的稀缺资源占有模式、地区领先模式、原料控制模式等传统模式）将不复存在，取
┊ 而代之地将是以信息技术为主导的产业标准模式、 客户解决方案模式、 速度创新模式等新的模式，
┊ 而且，新的模式可以以更快的速度来为股东创造财富。在这个崇尚随需（On-Demand）的商务新
┊ 时代，固定成本将被取代，各种服务和基础设施都能像水、电、煤气等公用设施一样，只要扭动
┊ 开关，就可以随取即用，再无需巨额的前期投入，也无需支付庞大的维护费用，更没有技术淘汰
┊ 的风险。因为公司总能获得可以自动升级的先进技术。面对如此激烈动荡的变化，企业经营者们
订 应充分利用这一由技术推动生产力迅速提高之机。
┊ 网格也带来了人们思维方式的变化：由竞争转向合作。博弈论作为网络经济学的代表理论，
┊ 在使西方人认识囚徒困境的同时，也使东方人重新反思“大德若缺，大智若愚，大赢若输”的古
┊ 训。人类逐步由自发走向自觉，在生产和生活中，谋求双赢，甚至多赢己经成为主旋律，依靠法
┊ 律制度和行业规定来约束的价格战、倾销等经济现象将随着人们思维方式的改变而自觉减少乃至
┊ 消失。
线 今天，一些领先的企业和机构已经开始了网格的运用。默克（Merk）通过利用网格，使处于
┊ 不同地理区域的技术人员能够在同一个平台下共同开发新产品； 宝马（BMW）使用网格来模拟车
┊ 辆的碰撞；欧洲原子能机构利用网格来处理由粒子对撞机产生的海量数据。不论采用何种应用形
┊ 式，相同的一点是：它们都利用了网络经济时代最先进的技术来提升自己的竞争能力，来构造自
┊ 己新的赢利模式。 这些模式基于竞合的理念， 寻求在竞争中合作， 在合作中创新自己的竞争能力。
┊ 而我国信息化过程中存在严重的资源浪费现象。一方面是花巨资采购的计算机和应用软件得
┊ 不到充分利用，造成计算资源闲置；另一方面是经济发展落后的地区由于资金有限，又无法获得
┊ 必要的资源，阻碍了信息化的进程。同时，由于应用系统之间不能互联互通，缺乏信息的交流和
┊ 共享，存在严重的信息冗余现象。这导致国家花费了大量人力、物力获得的海量数据和信息被孤
┊ 立于所属的部门，不能被广泛地访问和使用。信息孤岛成为我国信息化面临的一大难题。此外，
┊ 我国信息化还存在开发难度高、运行成本高等难题。
┊ 要解决这些难题，除了需要管理体制的变革之外，还有赖于新技术的发展。而网格就是能够
┊ 解决这些问题的新技术。网格凭借其固有的资源共享和协同工作能力，不仅可以实现计算资源的
┊ 最大化共享和应用，避免资源浪费，而且更能降低应用人才的门槛、应用开发难度和应用运行成
本，促进我国信息化质的飞跃并大幅降低我国的信息化成本。在由 3W（World Wide Web）时代
迈进 3G （Great Globe Grid）时代的这个伟大历史机遇面前，对网格及其在企业信息化中应用的研
究是十分必要且紧迫的！
1.2 研究内容及论文架构
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4. 毕业设计（论文）报告纸
论文主要研究的是网格技术及其在中国企业信息化中的应用，它主要包括：
·对网格技术的相关介绍：主要是网格技术的发展背景，比较优势，特征与构成，网格服务及应
用等。
·对企业协同和虚拟企业的研究：主要是企业协同的迫切性，解决的问题，以及虚拟企业的思想
┊ 及特征等。
┊ ·企业信息化的目标、现状：主要是企业信息化的目标和现状，以及现有的企业信息系统在协同
┊ 环境下和虚拟企业中的不足。
┊ ·对虚拟企业信息网格的研究：主要是网格在虚拟企业信息化中的优势与前景，虚拟企业网格的
┊ 构建，以及我国企业尚须做出的努力等。
┊ 大致架构如下：
┊ 首先是摘要、关键词和目录。
┊ 第一章：理论依据。主要是论文的概要，包括背景、意义、研究内容和论文架构等。
┊ 第二章：文献综述。主要是国内外相关研究的现状、发展动态和论文参考文献的范围等。
┊ 第三章：网格技术的构成与特征。主要是网格技术的发展背景、基本概念与特征、比较优势和网
┊ 格技术的构成等。
┊ 第四章：网格技术在企业信息化中的应用。主要是企业目前面临的问题、企业协同、虚拟企业、
┊ 网格技术在其中的应用和中国企业尚须做出的努力等。
装 第五章：案例。主要是介绍在企业协同方面的一个案例。
┊ 最后是参考文献和谢辞。
┊
┊
┊
┊
订 2 文献综述
┊
┊ 2.1 国内外研究现状和发展动态
┊ 2.1.1 国内外研究现状
┊ 目前，由许多大型企业、政府资助的美国阿岗实验室和欧洲数据网格等研究机构，甚至一些
┊ 知识型企业，都已经建立起了网格研究的大型实验床。目前，国际上主要的网格研究计划包括以
线 下几家：
┊ 美国 PACI 支持以加州大学圣地亚哥分校和伊利诺宜大学两个国家超级计算中心牵头的两支
┊ 研究队伍开展网格的研究。项目自 1997 年至 2002 年，经费 3.6 亿美元。参与研究的有美国 100
┊ 多家国家实验室、大学和研究机构。该计划的任务包括建立网格计算和数据资源，开发网格软件
┊ 工具，开展网格应用试验，培养网格人才。作为 PACI 的后继，美国国家科学基金会在 2001 年 8
┊ 月又宣布了 “分布式万亿级设施” （Distributed Terascale Facility-DTF） 的科研项目， 简称 TeraGrid。
┊ 项目为期三年，经费 5300 万美元。在阿冈国家实验室和加州理工学院建立新的网格结点，使网
┊ 格结点数从 PACI 计划的 2 个扩展到 4 个。TeraGrid 提供每秒 14 万亿次的计算能力和 450 万亿字
┊ 节的存储能力， 是世界上第一个从设计开始就面向网格的广域超级计算平台。 2003 年又启动了 “增
┊ 强分布式万亿级设施” （Enhanced Distributed Terascale Facility-EDTF） 项目将延续到 2005 年，其
，
┊ 使命是加强现有的 DTF 软件和硬件，测试大规模应用，为用户提供更为广泛的接入。近日，美国
┊ 国家科学基金会也已经完成了 Cyberinfrastructure 项目可行性报告， 基本上确定了该项目的重要性
┊ 和可行性， 预计在 2005 年正式启动，国家每年投资 6－10 亿美元，网格和超级计算机将是核心部
┊ 分。
英国 e-Science 计划总经费 2.5 亿英镑，是多年来英国政府支持的最大的研究计划。英国政府
对此十分重视， 把它作为改变英国科学研究现状的重大举措。 e-Science 意味着通过全球分布协作，
使用海量数据集合、万亿次级的计算资源和高性能的可视化提高科学研究效率。其第一期计划从
2001 年到 2004 年，经费 1.2 亿英镑。其中 7500 万支持各个领域的网格应用，3500 万支持核心研
究计划，另有 1000 万英镑用于高性能计算机等重要装备采购。网格应用项目称作先导项目，分
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5. 毕业设计（论文）报告纸
布在粒子物理和天文学、生物技术和生物学、医学、自然环境、经济和社会学、工程和物理科学
等领域。核心研究计划主要支持基础中间件开发、e-Science 中心和英国 e-Science 网格建设，促
进技术辐射和国际合作。 第一期核心研究计划建设了伦敦、 剑桥、 牛津、 南安普敦等 13 个 e-Science
中心和伯明翰/瓦威克建模中心、布里斯特尔媒体技术中心等 7 个优势中心，有超过 80 个企业参
┊ 与了核心研究计划，包括 IBM、Sun、Intel、微软，终端用户的 Rolls Royce 和西门子，以及 NAG，
┊ Cybula 这样的中小企业， 他们共计投入资金超过 3000 万英镑。 e-Science 的第二阶段 （2003 年-2006
┊ 年）从 2003 年起开始实施。核心研究计划将突出网格中间件和 e-Science 网格的建设。为了加强
┊ 运行管理，将成立一个网格支持中心，对网络提供统一服务。另外，成立开放中间件基础设施研
┊ 究所，专门从事网格中间件的研究、开发和工程化。
┊ 欧洲数据网格（European DataGrid-EDG）是一个国际性大型研究和技术发展项目，于 2000
┊ 年 12 月由欧盟提供一千万欧元资金启动， 项目完成期限为 3 年。主要针对高能物理应用，解决海
┊ 量数据的分解存贮和处理问题，提供一种突破地理局限，允许分布在世界各地的工作者交互、共
┊ 享数据和设备，共同开展科学研究的合作环境。
┊ 信息产业界的大公司也相继公布了与网格目标一致的研究开发计划。 2002 年 10 月，美国 IBM
┊ 公司宣布投资 100 亿美元实施 e-Business on Demand 计划，网格是该计划的重要组成部分。
┊ 国际上的网格研究主要采用开放源码、公开合作的因特网模式。全球网格论坛（Global Grid
┊ Forum）是目前主要的合作标准化组织，已经成立数十个工作组。网格的国际标准化工作现在正
装 处于酝酿阶段， 已经产生了 100 多个草案文件。 2002-2003 年的一个重要进展是 OGSA/OGSI/ GT3
┊ 的推出，包括 OGSA 体系结构框架、OGSI 协议规范和 GT3 beta 代码。
┊ Globus 是美国阿冈国家实验室开发的网格软件系统，被世界各国网格研究者广泛采用，曾被
┊ 称为事实上的网格标准。为了推动 OGSA 这一网格标准的发展，目前 Globus 团队不再提 Globus
┊ 是标准，而是被广泛使用的 OGSA 参考实现。
┊ 在我国，已经完成的网格研究项目主要有清华大学的先进计算基础设施 ACI（Advanced
订 Computational Infrastructure）和以中科院计算为主的国家高性能计算环境 NHPCE（National High
┊ Performance Computing Environment）。
┊ 在清华 ACI 系统中，清华大学研制的高性能计算机“THNPSC-2”与上海大学研制的高性能
┊ 计算机“自强 2000”通过高速网络连接在一起，此外还连接了 4 个应用结点。除此之外，还开
┊ 发了相应的中间件，可以构成跨地区、跨学科的“虚拟实验室”研究环境。清华 ACI 系统具有一
┊ 套健全的资源管理系统、任务管理系统、用户管理系统及安全服务与监控系统。
线 从 1999 年底到 2001 年初，中科院计算所联合十几家科研单位，承担了 863 重点项目“国
┊ 家高性能计算环境”的研发任务。该项目的目标是建立一个分布式环境下支持异构平台的计算网
┊ 格示范系统，它把我国的 8 个高性能计算中心通过 Internet 连接起来，进行统一的资源管理、信
┊ 息管理和用户管理，并在此基础上开发了多个计算型的网格应用系统，取得了一系列研究成果。
┊ 2002 年 4 月 5 日至 6 日，科技部召开了“网格战略研讨会” ，确认将网格的研究和应用列为
┊ “863 计划”的一个专项，随即成立了专项专家组。863 网格专项投资高达三个亿，主要任务是
┊ 研制面向网格的万亿次级高性能计算机、具有数万亿次聚合计算能力的高性能计算环境；开发具
┊ 有自主知识产权的网格软件；建设科学研究、经济建设、社会发展和国防建设急需的重要应用网
┊ 格；制定若干与网格相关的国家标准，参与制定国际标准，使一批发明专利和软件获得受理和登
┊ 记，形成自主知识产权。
┊ 2002 年底，上海市宣布将投入两个多亿，建设 e-Institute，其中网格是重点，把上海交大、
┊ 复旦、华东理工等多所重点高校用网格整合起来，共享资源，协同教学科研。
┊ 教育部也对网格研究进行大力支持。早在 2000 年，教育部就支持李三立院士进行先进计算
┊ 基础设施 ACI 北京上海试点工程， 取得阶段性成果。 教育部希望百所重点高校拥有千亿次级别的
高性能计算机，以提高科研水平。在这个基础上，建设一个覆盖全国主要高校的网格是水到渠成
的事。
目前我国共拥有五大网格：中国国家网格（China National Grid） 、863 空间信息网格、国家自
然科学基金委（NSFC Grid） 、教育科研网格（China Grid） 、上海信息网格（Shanghai Grid） 。
2.1.2 发展趋势
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6. 毕业设计（论文）报告纸
·标准化趋势
就像 Internet 需要依赖 TCP/IP 协议一样，网格也需要依赖标准协议才能共享和互通。目前，
包括全球网格论坛 GGF（Global Grid Forum） 、对象管理组织 OMG（Object Management Group） 、
寰球网联盟 W3C（World Wide Web Consortium）以及 Globus 项目组在内的诸多团体都试图争夺
┊ 网格标准的制定权。
┊ Globus 项目组在网格协议制定上有很大发言权，因为迄今为止，Globus Toolkit 已经成为事
┊ 实上的网格标准。Globus 由美国 Argonne 国家实验室数学与计算机分部、南加州大学信息科学
┊ 学院和芝加哥大学分布式系统实验室合作开发，并与美国国家计算科学联盟、NASA IPG 项目
┊ （Information Power Grid） 、美国国家先进计算基础设施同盟 NPACI（National Partnership for
┊ Advanced Computational Infrastructure）等建立了伙伴关系。 一些重要的公司， 包括 IBM、 Microsoft、
┊ Compaq、Cray、SGI、Sun、Fujitsu、Hitachi、NEC 等公开宣布支持 Globus Toolkit。目前大多数
┊ 网格项目都是基于 Globus Tookit 所提供的协议及服务建设的，例如美国的物理网格 GriPhyN、欧
┊ 洲的数据网格 DataGrid、荷兰的集群计算机网格 DAS-2、美国能源部的科学网格和 DISCOM 网
┊ 格、美国学术界的 TeraGrid，等等。
┊ 2002 年 2 月，在加拿大多伦多市召开的全球网格论坛 GGF 会议上，Globus 项目组和 IBM 共
┊ 同倡议了一个全新的网格标准 OGSA。 OGSA 叫做开放网格服务体系 （Open Grid Services Architec
┊ -ture） 它把 Globus 标准与以商用为主的 Web Services 的标准结合起来，
， 网格服务统一以 Services
装 的方式对外界提供。OGSA 的诞生，标志着网格已经从学术界的象牙塔延伸到了商业世界中，而
┊ 且从一个封闭的世界走向了开放的环境中。OGSA 从一诞生，就得到业界的广泛支持，像微软、
┊ Platform Computing（一家分布式计算软件公司） V 、A AKI（商用网格解决方案提供商） 、Entropia
┊ （基于 PC 的分布式计算网格技术提供商） 等从一开始就宣传支持 OGSA。 到目前为止， OGSA 已
┊ 经广为接受，几乎所有的业界同仁都认为它就是网格的未来。由于 OGSA 是在 GGF 会议上提出
┊ 来的，GGF 也就顺理成章地成为 OGSA 标准化进程的领头羊。目前，GGF 有 4 个研究组负责与
订 OGSA 相关的标准制定工作：开放网格服务体系结构工作组 OGSA-WG、开放网格服务基础设施
┊ 工作组 OGSI-WG、开放网格服务体系结构安全工作组 OGSA-SEC-WG 和数据库访问和集成服务
┊ 工作组 DAIS-WG。
┊ 2003 年 1 月 13 日，符合 OGSA 规范的 Globus Toolkit 3.0（Alpha）已经在第一届 Globusworld
┊ 会议上发布。这标志着 OGSA 已经从一种理念、一种体系结构，走到付诸实践的阶段了。
┊ ·技术融合趋势
线 在 OGSA 出现之前， 已经出现很多种用于分布式计算的技术和产品。 例如， 1987 年， SUN 公
┊ 司就推出了开放网络计算（Open Network Computing） ，1989 年分别出现了 OSF 的 DCE 和对象
┊ 管理集团 OMG 的 CORBA，1996 年微软推出了 DCOM。这些机制互不兼容，严重到了同一家公
┊ 司的产品都不兼容的程度，例如，从 1997 年开始，微软开始推动基于 XML 的分布式计算（通过
┊ 建构在 HTTP 之上的远程过程调用 RPC 实现） 而这又与 DCOM 的做法相冲突。
， 其实，在 OGSA
┊ 出现之前，各种以填补异构平台之间的差异为己任的网格平台，如 Condor、Legion、Ninf、Globus
┊ 等，也都是各行其道、互不兼容的。
┊ 90 年代末，让人扼腕叹息的混乱局面终于有望结束，因为此时基于 XML 的 WebServices 技
┊ 术开始大行其道。Web Services 之所以能够迅速走红，是因为它在各种异构平台之上构筑了一层
┊ 通用的、与平台无关的信息和服务交换设施，从而屏蔽了互联网中千差万别的差异，使信息和服
┊ 务畅通无阻地在计算机之间流动。Web Services 得到了各大公司的支持，解决方案精彩纷呈，包
┊ 括：IBM 的 WebSphere、微软的.Net、SUN 的 SunOne、Oracle 的 Oracle9i、惠普的 eSpeak 等等。
┊ Globus 项目组看到了 Web Services 的巨大潜力，在 2002 年迅速将 Globus Toolkit 的开发转
┊ 向了 Web Services 平台，试图用 OGSA 在网格世界一统天下。基于 OGSA 之后，网格的一切对
外功能都以网格服务（Grid Service）来体现，并借助一些现成的、与平台无关的技术，如 XML、
SOAP、WSDL、UDDI、WSFL、WSEL 等，来实现这些服务的描述、查找、访问和信息传输等
功能。这样，一切平台及所使用技术的异构性都被屏蔽。用户访问网格服务时，根本就无需关心
该服务是 CORBA 提供的，还是.Net 提供的。
·大型化趋势
共 33 页 第 6 页
7. 毕业设计（论文）报告纸
美国政府单在网格技术的基础研究上， 每年投入的经费就高达 5 亿美元。 美国能源部 DOE 支
持的科学网格（Science Grid）用 622Mbps 的 ESNet 网格连接了能源部的两台超级计算机，网格
计算能力达到每秒 5 万亿次，存储能力达到 1.3 千万亿字节；美国国家科学基金 NSF 支持的
TeraGrid 将连接位于五个不同地方的超级计算机，达到每秒 20 万亿次的计算能力，并能存储和
┊ 处理近 1 千万亿字节的数据。TeraGrid 最大特色是连接网格的专用网络带宽将达到惊人的
┊ 40Gbps。TeraGrid 项目始于 2001 年 8 月，由 NSF 投资 5300 万美元，次年 10 月又追加 3500 万
┊ 美元；美国物理网格 GriPhyN（Grid Physics Network）计划建立每秒千万亿次级别的计算平台，
┊ 用于数据密集型计算。
┊ 美国军方正在实施的全球信息网格 GIG（Global Information Grid） ，预计在 2020 年完成。目
┊ 前，GIG 没有专项经费，但美国国防部每年在信息技术上的投资高达 220 亿美元，GIG 的经费
┊ 存在于其中的各种项目中。美国政府电子信息技术协会的一位负责人预测，到 2006 年，GIG 有
┊ 可能成为五角大楼的最大投资项目。
┊ 不单美国政府对网格作了巨大投资，公司也不甘示弱。IBM 在 2001 年 8 月宣布，将投入
┊ 40 多亿美元进行“网格计算创新计划” （Grid Computing Initiative），全面支持网格计算。IBM 这
┊ 一招已经见效，它不仅成为 Globus 的首席合作伙伴，还成为 OGSA 标准的制定者之一。由于掌
┊ 控了制高点，IBM 已经开始笑眯眯地从网格研究中取得回报。它不仅是 DOE 科学网格的主要承
┊ 包商，还得到英国国家网格的青睐。
装 英国政府宣布投资 1 亿英镑，用以研发“英国国家网格” （UK National Grid）。除此之外，欧
┊ 洲还有 DataGrid、 UNICORE、MOL 等网格研究项目正在开展。 其中， DataGrid 涉及到欧盟的 20 几
┊ 个国家，是一种典型的“大科学”应用平台。
┊ 日本 NTT 数据公司联合 Intel、SGI 等，在 2002 年中期开展了为期 6 个月的网格计算试验。
┊ 试验将连接日本家庭、 企业和学术机构的 100 万台 PC，集合处理能力将达到每秒 65 万亿次浮点
┊ 运算。2002 年 11 月，日本产业技术综合研究所网格计算研究中心宣布，在由多台个人电脑通过
订 网络连接组成网格计算环境下，实现了日美之间创纪录的 707Mbps 的数据传输。
┊
┊ 2.2 参考文献范围
┊ 主要来自关于网格技术、企业协同、虚拟企业等书籍、论文、网络资源等相关资料。
┊
┊
线
┊
┊ 3 网格技术的构成与特征
┊
┊ 3.1 网格技术概论
┊ 3.1.1 网格技术的发展背景
┊ 网格技术最初是科学家针对一些科学难题（如高能物理计算等）于 90 年代初提出的新概念。
┊ 欧洲的一批科学家将分布在法国和瑞士等国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。通过这种技术，位于日内瓦的西欧高能物理研究中心的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，而不必花许多钱去另行建立一个巨大的计算机集
┊ 群，他们发现在利用这些资源时就像用电源一样，不必计较这些资源的来源和负载情况，这就是
┊ 网格技术的最初实现。但说到当今世界最“正统”的网格研究还是来源于美国联邦政府过去 10
┊ 年来资助的高性能计算项目。 这类研究使用的名词就是 “网格” （Grid）或“计算网格（Computing
Grid）。这类研究项目的目标是将跨地域的多台高性能计算机、大型数据库、贵重科研设备（电
”
子显微镜、雷达阵列、粒子加速器、天文望远镜等） 、通信设备、可视化设备和各种传感器整合
成一个巨大的超级计算机系统，支持科学计算和科学研究。在这方面具有代表性的研究工作包括
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 ASO Grid 以及欧盟的 Data Grid 等等。
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8. 毕业设计（论文）报告纸
随着这些研究项目的进展，网格技术的发展引起了人们的强烈关注，人们纷纷对网格技术进
行了方方面面的探讨。国际上的媒体把网格看成是未来的互联网技术，常用“下一代 Internet”，
“下一代 Web”等词语来称呼与网格相关的技术。网格技术同样引起了我国科学家的关注。目前，
中科院计算所、国防科大、江南计算所、清华大学等几家在高性能计算方面有较强实力的研究单
┊ 位相继开展了网格技术的研究。中国科学院计算所所长李国杰院士是这方面的研究专家，他认为
┊ 网格实际上是继传统因特网、Web 之后的第三个大浪潮，可以称之为第三代因特网。网格是基于
┊ 如下这些考虑而产生的：
┊ ·许多 CPU 资源很长时间都闲置着；
┊ ·一些现代项目的数据处理需要集中计算；
┊ ·现代个人计算机能在低成本下进行高级处理；
┊ ·几乎每台计算机都可以连到因特网上，在网上访问其它计算机；
┊ ·因特网浏览器允许复杂操作。
┊ 这样可以将大量运行有专门管理软件的计算机相互连接起来，我们就可以建立起计算网格，创建
┊ 一个极其强大的虚拟计算环境，在这个环境之下，每个机构和个人都可以订阅和运行复杂的应用
┊ 程序，充分享用海量信息资源。
┊
┊ 3.1.2 网格技术的基本概念与特征
装 美国计算网格项目的领导人伊安·福斯特曾这样描述： “网格是构筑在互联网上的一组新兴
┊ 技术，它将高速互联网、计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普
┊ 通老百姓提供更多的资源、 功能和服务。互联网主要为人们提供电子邮件、 网页浏览等通信功能，
┊ 而网格的功能则更多更强，它能让人们共享计算、存储和其它资源。 ”所谓其它资源包括通信资
┊ 源、软件资源、信息资源、知识资源等等。
┊ 网格作为一个系统可以分为三个基本层次：资源层、中间件层和应用层。网格资源层是构成
订 网格系统的硬件基础，它包括各种计算资源，如超级计算机、贵重仪器、可视化设备、现有应用
┊ 软件等， 这些计算资源通过网络设备连接起来。 网格资源层仅仅实现了计算资源在物理上的连通，
┊ 但从逻辑上看，这些资源仍然是孤立的，资源共享问题仍然没有得到解决。因此，必须在网格资
┊ 源层的基础上通过网格中间件层来完成广域计算资源的有效共享。网格中间件层是指一系列工具
┊ 和协议软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布、异构特性，向网格应用层提供透明、
┊ 一致的使用接口。网格中间件层也称为网格操作系统（Grid Operating System），它同时需要提供
线 用户编程接口和相应的环境，以支持网格应用的开发。网格应用层是用户需求的具体体现。在网
┊ 格操作系统的支持下，网格用户可以使用其提供的工具或环境开发各种应用系统。能否在网格系
┊ 统上开发应用系统以解决各种大型计算问题是衡量网格系统优劣的关键。最近两年，在美国的高
┊ 性能计算研究领域，网格计算成为非常引人注目的热点。
┊ 网格计算是网格技术的核心，它首先要查清网格里所有可用资源，比如哪些主机可供访问、
┊ 还空置多少处理能力、数据库里可供使用的数据是什么、共享的应用程序是否己准备好、共享主
┊ 机采用何种文件系统等。用户提交的任务要由系统来分配资源并控制其运行，包括要将其分配到
┊ 哪些主机上运行、调用哪些数据、启动何种应用程序、何时开始运行等。这样，网格计算至少需
┊ 要具备三种基本功能：任务管理、任务调度和资源管理。
┊ ·任务管理：用户通过该功能向网格提交任务、为任务指定所需资源、删除任务并监测任务的运
┊ 行状态。
┊ ·任务调度：用户提交的任务由该功能按照任务的类型、所需资源、可用资源等情况安排运行日
┊ 程和策略。
┊ ·资源管理：确定并监测网格资源状况，收集任务运行时的资源占用数据。
网格技术的环境要求不影响网络各结点本地的管理和自主性，不改变原有的操作系统、网络
协议和服务，保证用户和远程结点的安全性，允许远程结点选择加入或退出系统，尽量使用己存
在的标准的技术，以便与已有的应用兼容，并能提供可靠的容错机制。一个理想的网格计算应类
似当前的 Web 服务，可以构建在当前所有硬件和软件平台上，给用户提供完全透明的计算环境。
对用户而言，它把众多同构、异构的资源变成了同构的虚拟计算环境。为此，网格技术或网格计
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9. 毕业设计（论文）报告纸
算的环境设计需要有以下主要特征：
·管理层次确定管理层次体系，管理域按区域层次划分，决定管理信息流的流向；
·通信服务随应用目的的不同提供不同的服务，包括可靠的点对点和不可靠的组播通信，支持各
种通信协议，提供通信链路延迟、带宽和可靠性等指标；
┊ ·信息服务提供方便可靠的机制，获得不断变化的各结点信息和状态；
┊ ·名字服务提供全局统一的名字服务，典型的有国际通用的 X.50 标准或 Internet 上 DNS 标准；
┊ ·文件系统提供一个分布式文件系统机制、全局存储和缓存空间；
┊ ·安全认证应包括登录认证、可信赖、完整性和记账等方面的安全性，这是网格计算的难点，也
┊ 是系统成败的关键；
┊ ·监视系统提供监视系统资源和运行情况的工具；
┊ ·资源管理和调度提供透明的资源调度，高效地利用可利用的资源是系统的核心；
┊ ·资源交易机制为鼓励不同组织或资源拥有者加入系统，应提供一种计算资源的交易机制，允许
┊ 提供资源者获得利益，使系统能动态地取得最好的性价比资源；
┊ ·编程工具必须提供丰富的用户接口和编程环境，提供存储器和一些函数库等；
┊ ·用户图形界面提供直观的用户访问接口，包括方式，使用户可以在任何位置、任何平台上使用
┊ 系统资源。
┊
装 3.2 网格技术与因特网技术的比较
┊ 3.2.1 网格技术与因特网技术在发展历程方面具有相似处
┊ 今天，因特网和万维网已经普及，即使在中国这样的发展中国家，因特网技术的影响也随处
┊ 可见。上网对很多中国人来说已经不是很困难的事情。
┊ 在科学技术发展史上有一个著名的理论，即所谓的“S 曲线”（如图 1）来说明科学技术的发
┊ 展历程。科学家认为，任何科学技术都有一个从诞生，到快速成长、到成熟，到衰亡的过程。今
订 天的高科技，明天也就可能成为传统产业，甚至是低科技含量产业。
┊ 对国民经济和社会发展的影响
┊
成熟度
┊
┊
┊ ·因特网（保守看法）
线
┊
┊
┊
┊
┊ ·因特网（乐观看法）
┊
┊
┊
┊ ·因特网（成长期）
┊ 时间
┊
┊
图 1. 科技发展历程的 S 曲线
┊
因特网、万维网乃至整个信息技术同样也受到 S 曲线的影响。对于因特网的看法，人们近来
有两派观点。一种观点认为，因特网技术和信息技术才刚刚开始快速成长，正是方兴未艾（处在
“乐观看法”阶段）。它们的作用还远远没有发挥出来。不论在技术、在应用、还是在市场方面
都有很多创新的机会。另一种则认为因特网/万维网技术已经接近成熟期 （处在“保守看法”阶段）。
它们即将被更先进的技术取代。持后一种观点学者认为比因特网更先进的技术就是网格技术。由
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于有因特网和万维网的铺垫，网格的实用和普及用不了因特网所花的三、四十年时间。2000 年 5
月，世界上第一家网格创业公司在加州圣地亚哥成立，说明把网格技术产业化、商业化只是时间
上的问题。
在我们将网格与因特网进行比较之前，首先要明确一点，即网格并不是要抛弃和完全取代因
┊ 特网，它将建筑在因特网的基础之上，不过比当前的因特网性能更高、功能更强、应用更广。在
┊ 网格技术真正普及之后，人们可能还是会说“上网” ，但这个“网”将是建筑在因特网之上的网
┊ 格。但这并不是忽略网格技术和贬低网格技术的地位，也并不是认为它不过是因特网的一种新名
┊ 词而已。下面一条国外媒体的报道很能说明问题。
┊ 2000 年 8 月，英国《泰晤时报》发表了一篇标题为“取代因特网的竞赛”的专题报道。这篇
┊ 报道的副标题是： “巨大的财富正等着构造出网格的人。但是，英国是否会再次失去机会呢?”文
┊ 章提到了英国在历史上曾失去了计算机和因特网两个机会，让给了美国。计算机的很多发明人和
┊ 先驱都是英国人，包括巴贝奇和图灵。万维网的发明人伯纳尔斯·李也是英国人。1990 年，伯纳
┊ 尔斯·李在欧洲粒子物理研究所（CERN）工作时为了高能物理研究的需要发明了万维网。他曾
┊ 与几个英国的风险投资商谈过，希望他们能将他的发明产品化、商业化。但是，这些投资商认为
┊ 伯纳尔斯· 李发明的万维网技术不够先进， 拒绝给他投资。 可是令英国商人想不到的是四年以后，
┊ 美国网景公司推出了万维网产品，顿时风靡全世界，取得了举世瞩目的成就。
┊ 现在， 同样是欧洲粒子物理研究所， 它正在计划建立一个新型而巨大的粒子对撞机， 预计 2005
装 年完成。它所产生的数据量将是现在的一千倍，用当前的因特网技术无法对付。因此，美国和欧
┊ 洲的科学家们设想构造一种叫作网格的新型信息技术基础设施，它可以帮助科学家们自动地处
┊ 理、组织、传输和管理这些数据，供欧美与欧洲粒子物理研究所有关系的 500 多家大学和研究机
┊ 构使用。问题的关键是，与万维网一样，原来为科研服务的网格很快就会联上公司，于是会产生
┊ 大量网格技术公司，各自发明一套利用网格这个基础设施提供信息服务从而取得商业上巨大成功
┊ 的技术。与因特网技术的发展历程一样，如果哪个国家能把握这机会，那么这个国家信息业的发
订 展将突飞猛进。当初拒绝为伯纳尔斯·李投资的英国风险投资商也加入了英国科学家的行列，呼
┊ 吁政府一定要重视网格技术，早日投资、早日加入，不要让下一个网景公司再落入美国手里。据
┊ 悉，英国政府已决定投资 1 亿英镑于网格研究项目。
┊ 与英国政府的优柔寡断相比，美国政府就果断多了，十年前就开始投资网格技术，累计用于
┊ 网格技术的基础研究经费已近五亿美元。美国军方更为积极。美国国防部己在规划实施一个宏大
┊ 的网格计划，即“全球信息网格” （Global Information Grid），预计在 2020 年完成。作为这个计划
线 的一部分，美国海军和海军陆战队已先期启动一个 160 亿美元的八年项目，包括系统的研制、建
┊ 设、维护和升级。
┊
┊ 3.2.2 网格技术与因特网技术的不同功能
┊ 因特网在许多方面根本无法与网格技术相比。美国工程院院士戈登·贝尔首先将网格技术应
┊ 用在天气预报方面。今天，人们己经可以从互联网上获得天气预报，这是因为气象局事先将天气
┊ 预报的信息放到了网上。有了网格，人们只需要把天气预报的问题（比如北京地区后天的天气）
┊ 提交给网格，网格会自动地把所有北京的天气预报从不同地方汇总后给用户。这些来自不同地方
┊ 的预报在一定程度上可以补偿天气问题固有的混沌性。如果天气预报的信息还没有被计算出来，
┊ 网格会自动从卫星、多普勒雷达、北京地区的气象传感器等数据源搜集实时数据，加上气象局的
┊ 历史数据库，送给高性能计算机，得出北京地区后天的天气预报的信息。
┊ 目前，网上最流行的通信方式是电子邮件。而要使用它，寄信人必须知道收信人详细而精确
┊ 的电子邮件地址。比如，要给某人写信，必须在电脑里键入如 xx@263.net 之类的电子邮件地址。
┊ 事实上，这只是： “给某人送一封电子邮件。
”但并不需要关心收信人在哪里。能不能只键入“某
人”呢?有了网格，就可以实现。网格有一个全局的管家软件，叫作网格资源目录，它可以无须
发信人提供收信人的精确的地址即可将信件发给收信人。网格可以自动地管理这些信息，并把需
要的信息送到需要的地方。
网格技术具有一体化的特征。如果说因特网把全球的电脑联为一体的话，网格则进一步把全
球这些电脑上的信息和知识孤岛联为一体。可以作一个比方，将网格与中央电视台比较。目前的
因特网和万维网相当于把电视台拆散成几万个独立的制作组（网络站点） ，各制作组有自己的频
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道、互不分享资源，而且只提供原始数据（不是制作好的节目） 。每个制作组只能用自己的小资
源（性能很差） ，经费有限，结果质量就会很差。人们上网的另一大目的是获取信息。在雅虎网
站上有一个链接，指向联在因特网上的很多照相机和摄像机。它们把千里万里之外世界各地的景
观实时地呈现在我们面前。但是，照目前的技术水平，人们还不能够遥控这些摄像机。现在已经
┊ 有一些研究。几年前，南加州大学就做过一个叫作“远程花园”的科研项目，利用机器人技术和
┊ 网络技术让人们从远处通过因特网操纵照相机， 观看一个花园的景象。但是，功能和效果都很差。
┊ 如果网上有 1000 人同时想操纵这台远程照相机，那么因特网也就无能为力了。另外，因特网还
┊ 不能够把数台摄像机的图像合成为一个三维立体图像。
┊ 网格技术具有信息集成的功能。假设一个旅行者要了解从湖北武汉的某个学校到北京中关村
┊ 的某个研究院的路径。可以找网上地图服务，只要输入始发地和目的地的地址，网络就会告诉从
┊ 哪里拐弯、走多远上哪里高速公路、走多远从那里下高速公路、然后走哪条道最后到研究院，一
┊ 共有多少里程，需要多少时间等等。但问题随即出现，北京正在进行着一个叫作“中关村科技园
┊ 区”的十年工程，其中建筑施工不断，道路和街名不断改变，交通经常会出现意外的堵塞等等，
┊ 交通信息总是处在不断的变化之中。因特网上的静态信息不能满足要求。如果照着网络给出的指
┊ 路意见行车的话，可能一出去就走到了最塞车的地方。而网格技术则可解决这个问题。它可以将
┊ 城市的城建信息、从交通路口照相机获得的实时路况信息、交通部门的道路信息等等联为一体，
┊ 实时更新，再根据旅行者的要求算出最佳路线，传到旅行者的汽车电脑中。这也是一般的网站无
装 法做到的。
┊ 网格技术具有个性化和专门化服务的功能。例如某国外商家想在中国设厂，他目前可能需要
┊ 查看中国各个高新产业园区的网站，找出最适合的地方。他还可能需要看看西部各省的网站，因
┊ 为他知道我国正在进行“西部大开发” 。这要花他很多时间，而且收获恐怕很少，因为他不知道
┊ 这些网站的名字，就是找到了网站也看不到所需的信息，这些信息还在另外一些部门的电脑中，
┊ 还没有来得及放在网站上。但有了网格之后，厂商只需把问题交给网格，各省市政府部门也只需
订 把信息提交给网格。网格则会自动地组织这些信息，从问题找到匹配的应答信息。网格的这种用
┊ 途有点像一个办得很好的中央电视台。 信息用户不是人工地去查找每个省市的信息，而是选择“经
┊ 济频道”的“高新技术园区”栏目。他知道这里有他需要的信息。网格与电视的一个根本不同是
┊ 网格更灵活，不像电视需要定时顺序广播。网格则有“超文本”特性，它可以把前天、昨天、今
┊ 天播出的节目全部利用起来。信息用户不会有“过了时间看不到”的问题。
┊
线 3.2.3 网格技术的优势
┊ 因特网己经很普及了，但随着人们的对因特网的依赖性越来越大的同时，人们还是觉得因特
┊ 网有着很多的缺陷和不足。 最重要的缺陷有两个：第一，因特网实际上是一个庞大的信息垃圾山。
┊ 人们不断地向上面发布信息。结果使得网络上包含很多重复、过时、零散、混乱的信息，信息用
┊ 户特别是那些专业研究人士很难找到与研究本专业领域所需要的信息。万维网试图用某些简单办
┊ 法将信息组织起来，让人们更方便地获得信息，从而增加信息的价值。但结果是网络上的无用信
┊ 息是越来越多，信息资源的管理越来越混乱，大量有用信息被淹没在更庞大的垃圾信息里面了；
┊ 第二个缺陷是，因特网就像一个只有神经细胞的低等生物，它没有大脑，也就没有一个统一管理
┊ 整个网络的神经网络中枢。整个网络体系是零散和被动反应的。信息网络的管理功能十分低下。
┊ 网格和因特网相比有什么优势呢？简单讲，网格是高性能计算机、信息源、因特网三种技术
┊ 的有机组合和发展，它与因特网相比具有高性能、一体化、知识生产、资源共享等技术优点。如
┊ 果将网格和人做一个对比， 高性能计算机就是大脑和重要器官，因特网相当于骨骼和血管、神经、
┊ 淋巴等等信道，数据源就像五官，提供各种养料和信息，而客户端的各种微机、工作站、信息家
┊ 电设备、移动设备等等就相当于肌肉和皮肤。
网格的高性能表现在四个方面：第一，网格的互联网络比因特网具有更大的带宽，欧美的网
格计划都使用更高速度的主干网。第二，网格上将有更多高性能计算机，因此网格的计算速度、
数据处理速度可以大幅度提高。第三，网格的体系结构使它比因特网更有效地利用这些资源。比
如，网格将采用一种所谓的“广域缓存技术” ，它自动地把用户最需要的信息放在离用户最近的
服务器上。假如武汉的用户要查找奥运会的信息，他绝大部分时间将访问武汉的服务器，尽管这
些信息是由中央电视台发布在北京的服务器上。 第四，网格将促进更多、更大的网上社区的出现。
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这些相互联结的社区最终构成一个庞大的网格社区，把地球上所有公民联为一体。根据网络的麦
特考夫定律，网格的价值与网格用户数的平方成正比。
如果说高性能只是反映了网格和因特网数量上的区别，那么网格的知识与信息生产特性就反
映了质的区别。因特网本身不创造或生产知识。人们都是先把信息或者是知识用其它方式生产出
┊ 来以后，再“放到网上” ，供用户查找。网格则能根据用户的要求自动地生产知识。前面谈到的
┊ 天气预报就是知识生产的一个例子。在知识生产的过程中，高性能计算机将起到关键的作用。它
┊ 把从数据源（传感器、贵重设备、数据库、信息库等等）得到的原始数据，运行特定的程序加工
┊ 成信息和知识。网格可以自动地找到高性能计算机、程序软件和数据源。一个网格有多台分布在
┊ 全国各地的高性能计算机，称为网格结点。人们也把高性能计算机所在的计算中心、数据中心、
┊ 信息中心等称为网格结点。为了便于使用，网格不应该像因特网那样，提供几百万个网站，让信
┊ 息用户去费尽心思搜索合适的网站。 在逻辑上，网格应该就像一台机器。 这个特性叫作“一体化”，
┊ 它还有一个更正规化的名称，叫作“单一系统映象（Single System Image），也就是将所有的网
”
┊ 格上的资源都映像成一个单一的计算机系统，在网格上进行操作就像在一台计算机上进行操作一
┊ 样。
┊ 等到网格技术成熟时，信息用户将可以使用很多不同类型的网格终端设备上网，获取信息和
┊ 知识、获取电子商务和计算等等服务，就像用户今天用电一样简单、方便。网格的硬件和软件技
┊ 术将能够把所有计算资源和信息资源联为一体，透明而且高效率地提供各种服务。
装
┊ 3.3 网格技术的构成基础
┊ 3.3.1 网格技术的基本结构
┊ 在西方发达国家，对网格技术研究最多是美国的科学家，他们相继提出了各种理论体系，并
┊ 且根据这些理论建立了一系列的实验模型和项目。比如 Globus，Globe，NetSolve 等项目。其中尤
┊ 以 Globus 项目最著名，研究进展最迅速，技术体系最完整。
订 Globus 是美国 Argonne 国家实验室的研发项目，全美有 12 所大学和研究机构参与了该项目。
┊ Globus 对资源管理、安全、信息服务及数据管理等网格计算的关键理论进行研究，开发能在各种
┊ 平台上运行的网格计算工具软件（Toolkit） ，帮助规划和组建大型的网格试验平台，开发适合大型
┊ 网格系统运行的大型应用程序。 Toolkit 是 Globus 最重要的成果，其第一版在 1999 年推出。Toolkit
┊ 源码开放，任何人都可以从其网站上下载源代码。目前，Globus 的技术已在 NASA 网格（NASA
┊ IPG）、欧洲数据网格（Data Grid） 、美国国家技术网格（NTG）等 8 个项目中得到应用。通常，
线 网格计算着眼于大型应用项目，按照 Globus 的观点，大型应用项目应该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。
┊ 以对一家新建工厂进行的可行性分析为例。企业将自身的历史数据交付共享，财务顾问公司
┊ 将自己的财务分析/预测系统交付共享， 决策咨询公司也将自已的假设性分析系统交付共享。 如此
┊ 一来，参加可行性分析的各方形成了一个虚拟组织，所有资源由各方共享，大家可在全球不同的
┊ 地点共同工作， 最后完成任务。 按照这种理念， 虚拟组织需要的是一个非常富有弹性的共享关系。
┊ 共享的时间、共享的权限、资源的数量都会不断发生变化。
┊ 按 Globus 的定义，所有用于共享的实体都是资源，计算机、存储器、数据、软件等是资源，
┊ 分布式文件系统、缓冲池等也是资源。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。从技术的角度看，共享是资源或实体间的互操作，比如用甲计算机的 What-If 分析程序调
┊ 用乙计算机的数据库。Globus 认为，网络环境下的互操作意味着需要开发一套通用协议，用它来
┊ 描述消息的格式和消息交换的规则。在协议之上，需要开发一系列服务，这与建立在 TCP/IP 协
┊ 议上的 Web 服务原理相同。在服务中要定义 API，基于这些 API 再构建软件开发工具。
┊ Globus 的网格计算协议建立在互联网协议之上，以互联网协议中的通信、路由、名字解析等
功能为基础。Globus 的协议分为五层：构造层、连接层、资源层、汇集层和应用层。每层都有自
已的服务、API，上层协议调用下层协议的服务。网格内的全局应用都通过协议提供的服务调用
操作系统（如图 2） 。
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13. 毕业设计（论文）报告纸
网格协议 互联网协议
应用层
┊ 应用层
┊ 汇集层
┊
┊
┊ 资源层 传输层
┊
┊
┊ 连接层 互联层
┊
┊
┊ 构造层 连接层
┊
┊ 图 2. Globus 协议结构机器与互联网的关系
装
┊ ·构造层（Fabric）它的功能是向上提供网格中可供共享的资源，它们是物理或逻辑实体。
┊ 常用的资源包括处理能力、存储系统、目录、网格资源、分布式文件系统、分布式计算机池、计
┊ 算机集群等。Toolkit 中相应组件负责侦测可用的软硬件资源的特性、当前负荷、状态等信息，并
┊ 将其打包供上层协议调用。
┊ ·连接层（Connectivity）它是网格中网络事务处理通信与授权控制的核心协议。构造层提交
订 的各种资源间的数据交换都在这一层的控制下实现。各资源间的授权验证、安全控制也在这里实
┊ 现。 Toolkit 中，
在 相应组件采用基于公钥的网格安全基础协议 （GSI） 在此协议中提供一次登录、
。
┊ 委托授权、局域安全方案整合、基于用户的信任关系等功能。资源间的数据交换通过传输、路由
┊ 及名字解析实现。
┊ ·资源层（Resource）这一层的作用是对单个资源实施控制，与可用资源进行安全握手、对
┊ 资源做初始化、监测资源运行状况、统计与付费有关的资源使用数据。在 Toolkit 中有一系列组件
线 用来实现资源注册、资源分配和资源监视。Toolkit 还在这一层定义了客户端的 C，Java 的 API 和
┊ SDK。
┊ ·汇集层（Collective）这层的作用是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、调用。为了对来自应用的共享进行管理和控制，汇集层提供目录服务、资源分配、
┊ 日程安排、资源代理、资源监测诊断、网格启动、负荷控制、账户管理等多种功能。
┊ ·应用层（Applications）这层是网格上用户的应用程序。应用程序通过各层的 API 调用相应
┊ 的服务，再通过服务调用网格上的资源来完成任务。应用程序的开发涉及大量库函数。为便于网
┊ 格应用程序的开发，需要构建支持网格计算的库函数。
┊
┊ 3.3.2 基于 Globus 网格技术的核心元素 － 元计算工具箱
┊ Globus 的核心元素是 Globus 元计算工具箱，这种元计算工具箱定义了网格计算的基本服务和所需
┊ 要的功能。工具箱的设计遵循以下原则：
┊ 1．工具箱由一系列的服务组件组成，这些组件执行网格的基本服务，比如安全服务，资源
┊ 定位服务，资源管理，通信等。网格技术的服务内容如表 3 所示。
由于网格技术自身所具有的特点，它所支持的应用和程序设计模式的范围必须足够大，至少
应包括现有的程序设计模式。因此，基于 Globus 的网格计算不是提供统一的编程模式，而是提供
了一个服务包，通过这个服务包，开发者们能根据需要选择特定服务来满足他们的要求。因为每
种服务都互相区别，而且都各自定义了自己的接口，所以它们能以不断递增的方式被结合到应用
程序中去。
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14. 毕业设计（论文）报告纸
服务 名称 描述
资源管理 GRAM 资源定位和处理管理
通信 NEXUS 统一投递和多重投递服务
安全 GSI 认证和相关安全服务
┊ 信息服务 MDS 分布式访问结构化状态信息
┊ 健康和状态管理 HBM 监控系统的运行状况
┊ 远程访问 GASS 通过并行和串行接口访问远程数据
┊ 执行管理 GEM 执行的构建，缓冲和定位
┊
┊ 表 3. 工具箱的构成组件
┊
┊ 2．将本地服务（一个简单的工具存放处）与全局服务（在本地服务基础上构建的更复杂的
┊ 服务）工具箱相区别。网格技术需要大范围的服务，同时有不同种类的异构系统（不同种类网络
┊ 协议，不同种类的网络硬件平台等）高度支持这些服务，另外在这些服务中定义新的服务时候不
┊ 改变其基本底层结构。按照这种原则建立的结构（比如 Internet 协议）采用了一种类似沙漏的分
┊ 层结构（图 4）
。一个简单的定义好了的接口（在沙漏的颈部）提供了一个统一的访问方式，高端
┊ 的全局服务通过接口去访问底层服务的不同实现方式。高端的全局服务就定义在这些接口的基础
装 之上。如果要访问网格，本地接点要提供的仅仅是沙漏颈部所定义的服务，而且新的服务在不修
┊ 改本地服务的前提之下可以不断地增加。
┊ TCP，FTP，HTTP等协议 资源代理，资源协作定位器
MPI，C++，HPC++
┊ PAWS ，CORBA语言
┊
┊
订
┊
┊
Internet GRAM Nexus
┊
协议 协议 协议
┊
┊
线
┊
┊
┊
以太网，光纤，ATM 网 Condor，LS F，NQE， IP 消息传递，共享内存，ATM
┊ LoadLeveler，EAS Y-LL
┊
┊ 图 4. 沙漏型的统一访问接口
┊
┊ 3．接口是被定义成与系统异构性相协调的，而不是将该系统异构性隐藏起来，这种机制称
┊ 为接口半透明化。半透明的接口应提供一种结构化的机制：通过这种机制，工具与应用能发现和
┊ 控制底层系统的各个方面。这种半透明的机制在执行时候具有明显优势，因为如果高端服务的一
┊ 个实现方式能理解用来存放接口的底层服务的特征，那么高端服务有能力控制底层服务的特定行
┊ 为，同时高端服务的行为也能适应底层服务行为。
┊ 4．信息服务是工具箱的一种完整组合。网格本身处在不断地变化中，在利用资源和资源可
获得性方面也处在不断的变动之中。计算机或网络可能被毁坏、老的组件废除、新的系统增加进
来、系统中的软、硬件不断地更新和修改。在开发网格应用时，试图开发出通用的标准配置肯定
是不可靠也是不可能的。 与其开发这种标准的配置， 还不如由网格应用自动发现执行环境的特征，
然后由网格来调整系统各个方面或在网格应用执行时调整自身的行为以适应执行环境，这样一来
网格应用就会非常高效。网格的这些发现，配置和调整行为能生效的一个基本条件是网格必须处
在一个富信息环境（Information-rich Environment）中，这种富信息环境提供了一种通用和统一的
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15. 毕业设计（论文）报告纸
访问信息的方式，这些信息都是关于网格及其底层组件状态的信息。在 Globus 工具箱中，有一种
称为元计算目录服务的组件提供这种功能。
5．工具箱使用的标准无论对工具箱的接口还是对工具箱的实现来说都必须是可靠的。从事
网格技术的科学家们早就设想网格技术必须支持一系列重要应用，这些应用必须有多用途分布式
┊ 网络化计算机应用技术构成，如：CORBA，DCE，DCOM，Web 技术。与 Intemet 有关团体和其
┊ 它组织在许多领域发展了与网格技术相关的标准化接口、 协议、服务， 这些标准或是官方制定的，
┊ 或因长期使用已事实上被大家作为标准接受。这些标准化的接口、协议、服务对与发展网格技术
┊ 来说同样具有很大的价值，所以说在发展网格技术的时候不是抛弃这些标准，而是力求在保留这
┊ 些标准的同时发展出更适合网格技术的标准出来。
┊
┊ 3.4 网格技术的构成内容
┊ 3.4.1 网格资源管理
┊ 在网格技术中，网格上各种资源的管理处在相当重要的地位。在网格技术方面，Globus 是一
┊ 种层次化的结构体系，这种结构化体系由两层构成：高端全局服务和作为底层核心的本地服务。
┊ 在这个结构化体系的底层，Globus 资源定位管理器（Resource Allocation Manager GRAM）提供资
┊ 源管理的本地组件。每个定位管理器（GRAM）在相同的特定站点定位策略下负责一个资源集的
┊ 操作，而特定站点定位策略则由本地资源管理系统来执行。因此，一个网格的建立通常包括许多
装 资源定位管理器，每个资源定位管理器负责管理一个特定的本地资源集。
┊ Globus 资源管理器提供访问本地资源管理系统的标准化网格接口。因此，网格技术工具和应
┊ 用资源程序能根据标准 API（应程序编程接口）表达资源定位和处理管理需求的同时，单个的站
┊ 点并不受限于资源管理工具的选择。GRAM 能与若干个不同的本地资源管理工具结合起来操作，
┊ 如网络排序环境 （NQE）在 GRAM 的 API 中，
。 一种称为扩展的资源规范语言 （Resource Specification
┊ Language，RSL）来定义资源管理需求，资源规范语言在网格服务中的地位至关重要。
订
┊ 专门化 RS L
┊
代理
┊
┊ RS L
┊
线
┊
网格应用 信息服务
┊
┊
┊
┊
┊ 协作定位器
┊
┊ 简单底层RS L
┊
┊
GRAM GRAM GRAM
┊
┊ LS F EAS Y-LL NQE
┊
图 5. 网格通用资源管理结构模式
GRAM 服务提供了建立全局资源管理策略的大致范围（图 5） 。基于 GRAM，Globus 定义了
一个通用资源管理结构模式。RSL 作为资源需求表述的通用符号贯穿于整个结构体系。高端应用
根据 RSL 来表述资源需求。不同种类的资源代理（Broker）通过将抽象的 RSL 表述式转换成更明
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16. 毕业设计（论文）报告纸
确的需求来实现特定领域的资源发现和选择策略，直到特定的资源被标识出来。比如一个应用程
序可能需要明确以浮点运算来衡量计算能力计算机的需求。一个高端的代理可以将其需求限定在
一种具体类型的计算机（如 IBM 的 RS6000） ，同时另一种代理可以明确标识该 RS6000 系列机型
能满足该需求。
┊ 资源定位过程的最后一步是将 RSL 分解成一组单独的资源定位需求集， 然后将这每个需求分
┊ 发到合适 GRAM。在高端计算领域的这方面，协作定位（Co-allocate）资源是非常重要的，只有
┊ 这样才能保证并发应用一个特定的资源集能同时被不同的网格所应用。 Globus 工程中， 在 一个资
┊ 源协作定位器（Resoarce co-allocator）负责提供如下服务：将 RSL 分解成小块，将这些小块分发
┊ 给 GRAM， 然后调整这些返回值。 不用共同定位器负责解决资源集管理和定位过程中的不同问题。
┊ Globus 中有两个定位服务，第一个定义一种简单的共同定位的原子语义。但是这种协作定位起有
┊ 一个缺陷，即如果任何一种资源因为某些原因导致不可用，则整个协作定位将失效。实践证明这
┊ 个策略在很多情况下都是不灵活的。基于这种经验，Globus 工程中的科学家们实现了第二种协作
┊ 定位器， 这个协作定位器允许该提交的 RSL 表达式的组件能够被修改，直到一个应用和代理能完
┊ 成其提交的操作。
┊
┊ 用户要求运行
┊ 一个包含10万个 能提供100G浮点运算能力
DIS 专用代理
装 实体的分布式 以及100G存储空间的超级计算
┊ 交互运算仿真 机 信息服务
┊
用户要求包括 数据研究
┊ 一万个单独实
……
专用代理
┊ 验 超级计算机
┊ 的数据研究 资源代理
订 用户要求创建 合作环境 ……
一个包括X,Y,Z “80个节点在Argonne
┊ 专用资源代
三维的虚拟空间 Argonne
┊ 理 256个节点在CIT
┊ 300个节点在NCSA”
同步协作 NCSA”
┊ 定位器
┊
线 “在80个节点上运行程序 ” “在256个节点上运行 程序” “在300个节点上运行程序 ”
┊ 序” 序” 序”
┊ Argonne
┊ 资源管理器 CIT资源管理 NCS A资源管理
┊ 理
┊
┊ 图 6. 网格资源管理中不同代理的作用
┊
┊ 图 6 所示 Globus 资源管理结构视图显示了不同的资源代理响应不同的资源需求。 值得注意的
┊ 是，采用 Globus 资源管理结构的结果是资源和计算管理服务以层次结构的方式执行的。 基于一个
┊ 本地资源集，单个的 GRAM 支持 Globus 任务（任务由一组进程集组成）的创建和管理。一个网
┊ 格计算是由一个全局服务创建的， 这个计算包括一个或多个任务，每个任务都是一个 GRAM 的针
┊ 对需求创立的，并由 GRAM 执行管理函数来管理。
┊
3.4.2 通信服务
Globus 工具箱中的通信服务是由 Nexus 通信库来提供的，沙漏形的统一访问接口。Nexus 定
义了一组相互关联的底层通信 API，这些 API 支持编程语言的范围很广泛，比如在 C/C++中的远
程过程调用，并行应用环境，协作运算环境中的数据库更新等。Nexus 通信服务在 Globus 模块中
得到广泛应用。
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17. 毕业设计（论文）报告纸
网格技术应用的通信需求是各种各样的，范围从点到点的消息传递到不可靠多播通信。许多
应用，比如定点信息传送需同时应用几种通信模式。现阶段 Internet 的协议是不能满这方面的需
求的， Internet 协议对资源的开销在特定环境下要求过高过专， 比如在并行运算环境下，基于 TCP
协议的模型在许多交互中是不可靠的，而且 Internet 的协议接口在网络底端的行为方面没有提供
┊ 很多的控制。 传统高端实现的计算通信接口也没提供网格技术应用所需要通信机制， 因此，Globus
┊ 工程的科学家们定义另一种通信接口。
┊ 设计这种接口的目的是支持网格环境中所必须具备的大范围底层通信协议和方法，除此之外
┊ 还提供针对高端通信需求和底层协议操作映像的高度控制性。Globus 工程的科学家们称之为
┊ Nexus。
┊ Nexus 中的通信是建立在两个基本的抽象概念之上的，绑定通信开始点到通信结束点的通信
┊ 联接（图 7） ，适用到开始点远程服务请求（RSR，Remote Service Request）所启动的通信操作。
┊ 异步的远程过程调用将数据从开始点传到相应结束点。然后通过在进程中调用函数将数据结合到
┊ 结束点的进程中去。一个结束点可以绑定多个开始点，一个开始点也能绑定多个结束点，这样就
┊ 允许构建复杂的通信结构。
┊ 0 1 2
┊
┊ 结束点 开始点
装 点
点
┊
开始点 结束点
┊
┊ 点 点
开始点
┊
┊ 点
订
┊ 图 7. Nexus 通信机制
┊
┊ 通信链接/RSR 通信模型能够映像成许多不同的通信方法，每个通信都有许多不同运行特点。
┊ 通信方法不仅包括通信协议，而且包括通信的其它方面。如安全、可靠性、服务的质量、信息内
┊ 容的压缩等，通过开始点和结束点的相关属性，一个应用能控制网格中的各种通信方式。
线 底层方法的高层选择与配置只有在须作出智能决策的信息随时可靠才是有用的，在 Globus
┊ 项目中， MDS 维持大量的关于底层通信服务和协议的动态信息，包括网格链接，服务支持或网络
┊ 带宽等。 应用、 工具和高端库能使用这些信息来标识可用的方法和针对一定目的选择适合的方法。
┊ 在高端管理底层通信方法有许多用途， 比如建立在 Nexus 顶层的 MPI 的实现不能选择另外的
┊ 底层协议 （比如 IP 和共享内存） 因为这些协议是基于网格拓朴和输送者与接受者的相对位置的。
，
┊ Nexus 描述了 Globus 怎样使用半透明接口来允许应用管理而不是像传统的 Internet 网去将各
┊ 种网络的异构性或隐藏起来，或干脆对这种异构性视而不见。一个应用或高端库能够描述所有基
┊ 于单一平台 API 的操作；由此产生的程序能够很方便地在不同计算机平台和网络上高速运行。这
┊ 种具有扩展性的 Nexus 与其它 Globus 服务一样，隐藏了网络的异构性。 不过在某些严格的执行环
┊ 境下，底层服务的属性同样能够被发现出来。高端库或应用不仅能调整其行为适应网格的环境状
┊ 态，而且能够利用一定的 API 去管理高端行为的执行。
┊
┊ 3.4.3 信息服务
┊ 网格环境的动态特性意味着工具箱组件，编程工具，以及应用必须能够调整它们的行为以适
应系统结构与状态的变化。Globus 的元计算目录服务（Metacomputing Directory Service，MDS）
就是提供这种适应能力的。MDS 主要是提供一种富信息（Information- rich）环境，在这种富信息
环境中， 网格总是能获得系统组件各方面的信息， MDS 贮存了有关网格结构类型， 操作系统版本、
计算机上的内存大小，网络带宽，可用的通信协议，以及 IF 地址映像等信息，并使这些信息随时
保持着可用状态。
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18. 毕业设计（论文）报告纸
MDS 提供一套工具和 API 以用来发现、发布和访问关于网格的状态和结构的信息。 Globus 与
中其它的组件一样，官方拟定和事实已生效的标准在 MDS 中得到广泛使用。在这种情况之下，
网格技术讨论中的标准就是关于数据表达以及由 LDAP（Lightweight Directory Access Protocal），
即简化目录访问协议所定义的 API 函数库，这两者提供了统一的，可扩展的关于网格组件的信息
┊ 表示方法。LDAP 定义了一种被称为目录信息树的分层树状结构的名字空间；LDAP 被设计为一
┊ 种分布式的服务：即任意一个子树可以与不同的服务器相关联起来。因此，支持 MDS 的本地服
┊ 务毫无疑问就是一个 LDAP 服务器再加上用来为 LDAP 服务器收集和提供关于那个站点资源状态
┊ 和结构信息的一系列工具。全局 MDS 服务就是所有这些服务器的集合。
┊ 一个富信息环境并不仅仅是一种信息命名和传播信息的机制，这种环境还需要一些代理，这
┊ 些代理产生有用的信息以及访问和使用这些有用信息的组件。 Globus 中，
在 所有这些角色分布在
┊ 每个系统组件中，隐藏在各个应用程序中，每个 Globus 服务负责产生信息，服务的用户可找到有
┊ 用的信息，并使用这些信息来提高服务的灵活性及执行能力。例如，每个本地资源管理含有一个
┊ GRAM 报告器的组件，这个组件用来收集产生和发布关于它所管理资源的类型及可用性等等，资
┊ 源代理则利用这些信息来发现资源。
┊
┊ 3.4.4 网格技术的其它相关服务
┊ 其它相关网格服务包括：运行状态监测、远程文件访问，及可执行管理等。
装 在 Globus 中有一种所谓的“心跳监测服务（Heart Beat Monitor，HBM）。HBM 服务提供了一
”
┊ 种很简单的机制， 这种机制负责监测系统中各个进程的状态。 HBM 结构包括一个客户端接口以及
┊ 一套数据收集 API 函数。客户端接口允许一个进程登记到 HBM 服务，HBM 服务就可以接收到该
┊ 进程的“心跳” （Heartbeat）。如果一个“心跳”没有被 HBM 收到，HBM 服务将试图弄清楚该进
┊ 程是否出了问题；或者是不是底层网络或计算机失灵。数据收集 API 允许另外一个进程去获取已
┊ 登记进程的信息；当要执行一系列缺陷检测，或缺陷恢复的时候将会使用到这些信息。在 Globus
订 中，HBM 机制也被用来监测 Globus 核心服务的状态，比如 GRAM 与 MDS 的相关状态。
┊ Glubus 中，“全局访问二级存储子系统（Global Access to Secondary Storage，GASS），负责
”
┊ 提供对远程文件访问的功能，这个系统允许程序使用 C 语言的 I/O 库去打开、读写位于远程计算
┊ 机上的文件，同时不需要改变执行读写功能的程序代码，文件打开准备读。一般在电脑他们被打
┊ 开时就被拷到一个本地文件缓存中去，这样做是为准备接下来的读操作，也防止了对同一个文件
┊ 多次重复获取的操作的出现。引用计数参数用来决定文件是否可以从文件缓存中删除。文件为写
线 而打开时一般在本地被创建，被关闭的时候就拷到程序所指定的地方。GASS 同时允许文件为在
┊ 远程被添加而打开，而这种情况数据要被写就会添加到文件的结尾，不经过缓冲。这种模式在日
┊ 志文件的操作时十分有用。
┊ “Globus 可执行管理服务（GEM，Globus Executable Management）”主要是提供在异构环境
┊ 下的可执行性程序的创建、本地化及标识。GEM 提供一种常用机制，这种机制将网格中的计算
┊ 机的特征与可执行程序或库函数的运行时的需求相匹配。 这些机制将其它 Globus 服务联起来执行
┊ 一系列的分布式代码管理策略。
┊
┊ 3.4.5 网格技术服务的安全性
┊ 网格技术的安全包括认证、授权、保密及其它有关课题。诸如公共密钥之类密码学算法是大
┊ 多数安全系统的基石。但是在动态的复杂网格环境中，要满足各种各样的安全需要对于现有的密
┊ 码算法来说是一个巨大的挑战，因为在网格环境之中包含了大量而又动态的用户和资源集，而且
┊ 用户与资源之间的关系也总是处在一种不断变化之中。
┊ 最初的 Globus 工具箱的安全结构体系主要集中在一个问题之上，即认证，所谓认证就是一个
网格对象标识另一个对象身份的过程。认证也是其它安全服务的基础。
网格技术的认证方案主要解决两个方面的问题。第一个问题是必须支持本地异构性（Local
Heteogeneity）。网格资源都是在许多不同的实体中操作的，每个实体定义一个不同的管理域。每
个域都有它自己的认证与授权的要求。因此，必须具有不同的安全方案、机制、策略。比如一次
性口令，Kerbos 以及安全外壳。第二个问题是，网格技术安全方案必须支持 N-way（一种多路复
用的技术）安全环境。在传统客户/服务器的环境中，认证仅包括单个客户与单个的服务器。而与
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19. 毕业设计（论文）报告纸
之相反，网格技术中必须能做到在执行的过程中启动进程，而且在执行进程中动态地释放资源。
这些进程将使用各种通信方式和机制，如单播和组播。同时，这些进程形成一个单一的、完全互
联的逻辑实体，尽管底层的通信联接在应用执行的过程中会动态地创建与删除。一个安全解决方
案必须能在计算机的两个进程之间建立起安全的联系，这是网格技术安全方案的基本要求。
┊ 一个在设计安全体系结构时非常重要的而且又往往容易忽视的步骤是定义安全策略，所谓安
┊ 全策略也就是精确定义系统在安全方面必须考虑的问题。安全策略标识网格系统中哪些组件需要
┊ 重点保护，它们必须防范什么情况的出现，以及定义基于抽象算法的安全操作，Globus 中的安全
┊ 策略必须支持所谓 N-way 安全环境及本地异构性。安全策略明确说明一个用户必须验证每次运
┊ 算，在该次运算中产生了一个安全证书，该安全证书允许基于用户的资源需求来产生相应的运算
┊ 进程。 通过在每一个资源中将用户的 Globus 身份映像到本地用户身份， 本地的异构性就被屏蔽掉
┊ 了。
┊ 在 Globus 中，安全策略是用一个称为“Globus 安全底层结构（GSI Globus Security Instrastruc
┊ -ture）”的组件来负责实现的。和其它 Globus：组件一样，GSI 有一个模块化的设计方案。在该设
┊ 计方案中，底层负责管理本地异构性的本地服务，建立在本地服务基础之上的是各种全局服务。
┊ 本地安全服务实现一个安全网关（图 8） ，这个安全网关在一个特定的站点将己被认证的 Globus
┊ 的信任状映像到己存在于系统中的本地信任状，比如本地用户名和密码。这种方法的好处就是，
┊ 网格不需要将帐号分组，如此就可以保证本地帐号与安全审计机制的完整性。
装
┊ 信任状 用户
┊
┊
┊ 用户代理
┊
订
┊
Globus信任状
┊ 状
┊
┊
┊ 站点1 站点2
线 1 GRAM 2
GRAM
┊
┊
┊
GS I 用户进程 用户进程 GS I
┊ 程 程
┊
┊ 用户进程 用户进程
证书 程 程 证书
┊
┊ 用户进程 用户进程
┊ 公用密钥 程 程 公用密钥
┊
┊
被验证的进程间通信
┊
┊ 信
图 8. Globus 安全底层结构
GSI 的内部设计十分强调标准在定义网格服务与工具箱时所起的重要作用。设计 GSI 主要是
解决几个问题即： 支持不同的本地机制和 N-way 安全环境，而这两个问题在现有的安全系统中比
如 Internet 中都没有被支持。尽管如此，GSI 与其它系统的可操作性得到了很大增强，增强操作
性是通过基于通用安全服务（Generic Secuiry service，GSS）的标准来编码实现的，GSS 标准定
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义了一系列关于如何获得安全证书数字签名，相互认证（客户/服务器） ，以及加密解密的相关程
序与 API。 GSS 独立于任何特定的安全系统，而且覆盖于不同的安全方法之上。为了提高互操作
性，GSS 标准定义 GSS 的功能必须在公用密钥等现有安全策略之上的基础上执行。GSS 也定义
了一种协商机制，这种协商机制允许两个相互操作组件之间可以选择一种相互认可的安全机制代
┊ 替现有的安全认证方法来进行相互间的认证。
┊ 网格技术的 GSI 支持两种安全机制， 两者都能通过 GSS 接口进行访问。第一种是明码密码系
┊ 统，这种密码系统在 Unix 操作系统中的远程登录时使用的最广泛。明码系统具有很大的优势，它
┊ 很容易开发调试，而且在各个国家中使用都没有知识产权的法律限制，这点很符合网格技术的本
┊ 质要求；第二种机制是使用公用密钥加密系统，这种加密系统是定义在安全套接字层（Secure
┊ Socket Layer，SSL）上的认证协议。这种系统的优势在于其强大的安全性及不同协议如 LDAP，
┊ Http 之间的互操作性。在 Globus 环境下，由于 GSS 支持协商机制，因此它能允许 Globus 同时支
┊ 持上述两种安全机制。网格技术的 GSI 支持两种安全机制，两者都能通过 GSS 接口进行访问。
┊
┊
┊
┊
┊ 4 网格技术在企业信息化中的应用
装
┊ 4.1 中国企业信息化
┊ 4.1.1 中国企业信息化的目标
┊ 在基本实现国有企业改革脱困三年目标后，国家经贸委进一步提出了推进“制度创新、管理
┊ 创新和技术创新”的企业工作目标。而企业借助信息技术加快技术创新、管理创新和制度创新，
┊ 正在作为实现“以信息化带动工业化”战略的切入点。那么技术创新、管理创新和制度创新的方
订 向和定位到底是什么呢？
┊ ·技术创新的目标是什么：提高核心竞争力还是合作能力？
┊ “应用信息技术，提高企业核心竞争力”是一种很普遍的提法。但这个口号有一定误导性，
┊ 它并不适合所有企业，特别是 IT 以外的传统企业。
┊ 信息化对于一般企业来说，真正提高的，不是核心竞争力，而是协同竞争力，准确说是合作
┊ 能力。非网络时代与网络时代，对企业来说最大的不同，是从竞争主导过渡到合作主导。合作主
线 导追求的赢利点在于网络效应，它是一种合作效应，而非竞争效应。
┊ 核心竞争力是企业自身独有的能力， 合作能力则是企业之间建立关系的能力。 事实正是如此，
┊ 我国现在有 16000 家大型企业，仅有 10%左右初步建设了信息化网络， 20%的企业只有少量的计
有
┊ 算机，仅仅用于财务和字处理方面。轻视网络，说明企业在建立技术基础设施时，并没把提高合
┊ 作能力当回事儿。
┊ 国家最早引进 CIMS 系统，投入了大量人力、物力和财力，效果很不理想。90 年代初，大批
┊ 企业投资数十万甚至数百万元上三维 CAD 系统，取得的效果微乎其微，反而成为企业的包袱。原
┊ 因有许多，但不可忽视的一点是，我们片面强调用信息化提高核心竞争力，但事实上核心竞争力
┊ 的关键不在这儿，它误导人们忽视了真正产生核心竞争力的地方，并且使人们对信息技术产生反
┊ 感。
┊ 如果我们继续把技术创新的目标定位在提高核心竞争力方向上，一个负面作用是，一旦企业
┊ 觉得信息技术与本行业核心竞争力无关，就会连带将提高合作能力的可能也无意中丢掉了。许多
┊ 企业家说，没有电脑网络，照样赚钱。指的其实就是核心竞争力。我们应当从他缺乏合作意识方
┊ 面批评他，而不宜从提高核心竞争力方面强求他。
实际情况是，核心竞争力主要还是要靠行业自身能力解决，信息技术对核心竞争力只起辅助
作用；信息技术真正可以发挥主导作用的，是企业将自己的核心能力外包出去，将别人的核心能
力外包进来的能力。
因此结论是，技术创新的目标应定位于：以提高合作能力为主，提高核心竞争力为辅。
·管理创新的目标是什么：提高资本效率还是增进社会资本？
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