基于下一代互聯網技術的信息網格技術探析

摘要:該文首先解釋了信息網格的定義，然后與網格計算技術進行了比較，接著討論了信息網格的發展趨勢、關鍵技術、典型應用，再接著討論了使用信息網格的注意事項，最后論述了應用信息網格技術的意義，對廣大計算機愛好者學習信息網格具有重要的理論和實踐指導意義。

關鍵詞:信息網格;網格計算技術;信息連通;信息表示;元信息

中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)15-3913-03

Owing to Younger Generation Internet Technology Information Net Lattice of the Technology Analyses

ZHANG Zi-Peng， HONGXi-Jiong

(CHINA TELECOM Corporation Limited Zhuhai Branch，Zhuhai 519002，China)

Abstract: The main body of a book definition having made an explanation the information net lattice first， the technology secretly scheming against with net lattice has carried out comparison and then ， has proceed to have discussed that development of information net lattice trend ， key technology ， model apply ， proceed to have discussed the matters needing attention using the information net lattice again， final the significance having discussed the technology applying the information net lattice's ， the net lattice studying information to extensive computer amateur have important theory and carry out guiding significance.

Key words: Information net lattice;The net lattice calculates a technology;The connected Information ;Information expresses; yuan of information

1 什么是信息網格

信息網格是要利用現有的網絡基礎設施、協議規范、Web和數據庫技術，為用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標是創建一種架構在OS和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺和軟件基礎設施。在這個平臺上，信息的處理是分布式、協作和智能化的，用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網格追求的最終目標是能夠做到服務點播和一步到位的服務。信息網格與目前的Web服務的主要不同是一體化。它將分布在全國甚至全世界的計算機、數據、信息、知識(軟件)等組織成一個邏輯整體，各行各業可以在此基礎上運行各自的應用網格。籠統地講，Internet的作用是將各種計算機連結起來，而信息網格是將各種信息資源(內容)連結起來。電力網的模式是信息網格努力的方向和追求的目標。幾乎不會有人在打開電燈的時候考慮電是從哪個電站來的。Internet的情形如何呢?人們獲取信息并不直接從Internet本身獲取，必須告訴電腦去訪問某一個網站，這就好比我們在打開電燈的開關時必須告訴它我們需要某一電站來的電一樣笨拙。信息網格的目標就是讓人們使用網絡資源像用電一樣簡單。

在Internet/Web上，信息資源零散地分布在各個網絡站點。而在信息網格中，資源被統一管理和使用。用戶可以通過網格門戶透明地使用整個網絡資源。他們看到的是一個邏輯門戶上的若干與自己相關的頻道，而不用在成千上萬個網站中搜索自己想要的信息。打一個不太精確的比方，信息網格相當于中央電視臺，而目前的Internet/Web相當于成千上萬個獨立的制作組，各制作組有自己的頻道、互不共享資源，只提供原始數據。

2 信息網格技術與網格計算技術

網格，是構筑在互聯網上的一組新興技術，它將高速互聯網、高性能計算機、大型數據庫、傳感器、遠程設備等融為一體，讓資源共享和協同問題求解能夠在一個動態的、多機構的虛擬結構中進行，為人們提供更多的資源、功能和交互性。互聯網主要為人們提供電子郵件、網頁瀏覽等通信功能，而網格功能則更多更強，能讓人們透明地使用計算、存儲等其他資源。

傳統互聯網實現了計算機硬件的連通，Web實現了網頁的連通，而網格試圖實現互聯網上所有資源的全面連通。它要把整個互聯網整合成一臺巨大的超級計算機，實現計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源的全面共享。網絡發展的新趨勢，就是要將萬維網(World Wide Web)升華為網格(Great Global Grid)。網格就是一個集成的計算與資源環境，或者說是一個計算資源池。網格能夠充分吸納各種計算資源，并將它們轉化成一種隨處可得的、可靠的、標準的同時還是經濟的計算能力。除了各種類型的計算機，這里的計算資源還包括網絡通信能力、數據資料、儀器設備甚至是人等各種相關的資源.基于網格的問題求解就是網格計算。

網格的目標是抽象并量化計算資源，隨時隨地能夠通過網絡“定額”完成“定量”的計算相關的工作。信息網格是網格計算模型的核心組件。它使最終用戶和應用程序可以獲得對任何信息源的安全訪問，不管它在什么地方。這種訪問可以通過內部網、Internet、甚至在一個外部網(extranet)環境中的本地和分布式網絡進行。信息網格提供了對異質文件、數據庫和存儲系統的訪問，并且它支持共享數據以用于處理和大規模的協作。作為網格計算技術的一個分支，信息網格同樣是基于具有基本的網格計算技術，其基礎結構是一致的，各種不同類型的網格不同之處只是在于面向的應用和表現的形式不同。

3 信息網格的發展趨勢

近年來，隨著網絡化和智能化的發展，網格技術已經成為越來越重要的研究方向。許多大公司對網格進行相關的研究開發，如微軟就宣稱，它的.NET技術是一種超越瀏覽器、超越網站的新技術，可通過Internet上所有的計算機、相關設備和服務商協同工作，提供更廣泛和豐富的解決方案，按照人們指定的方式或時間來傳遞信息，其它世界著名的公司如IBM、Sun等，也都相繼推出相關的解決方案。

預計在今后5年內，我國的信息網格將初步建成Cs7中科的解決方案。利用網格技術實現信息的共享、管理和信息服務的系統稱為信息網格。與信息網格相關的研究包括數據網格和企業信息平臺等，我國的“863”和“973”計劃已經啟動國家的網格技術研究，以中國科學院計算所為牽頭單位，聯合國內其它大學正在開發網格操作系統，著手建立我國的國家高性能計算環境和國家信息網格系統，分布在全國5個城市的國家高性能計算中心的超級計算機已經初步實現統一的資源目錄管理。院計算所的網格研究項目稱為“織女星網格”(Vega Grid)，目前研究的內容包括以下幾個方面:

在服務器方面，主要工作是研制下一代曙光高性能計算機“曙光4000”和“曙光5000”，它們將是面向網格的超級服務器，它的監控與管理將與網格管理系統無縫集成，支持多種異構系統和多種主流操作系統。

在系統軟件方面，目前正在研究開發一個名為GCP的網格計算協議棧以及有效支持GCP的織女星網格操作系統。在應用方面，主要研究內容包括稱為“一體化智能信息處理平臺”的信息網格平臺軟件。信息網格的研究重點為信息網格的體系結構、信息表示和元信息、信息連通和一致性、信息網格的智能化特性以及安全技術川。智能主體、信息表示、知識表示、自動推理等技術將在信息網格應用于數字圖書館的研究中發揮重要作用。

4 信息網格關鍵技術

目前信息網絡研究的重點是體系結構、信息表示和元信息、信息連通的一致性、安全技術等。

4.1 體系結構

現在的信息網格體系結構基本上采用分層結構(如圖1)，包括:

1) 底層的信息存儲、表示、對外發布;

2) 呈現給用戶的各層應用程序邏輯實現和集成;

3) 中間層的數據存儲、接口界面、通信機制等方面。

4.2 信息表示和元信息

信息的表示體現在兩個方面:其一是將信息存儲于數據庫或其他存儲介質中的表示;其二是將其呈現給用戶時的界面表示。

元信息抽象化了數據對象的描述，使得各種信息可以通過元素屬性與值之間的關系來表達。我們將這種元信息叫做數據表示的中間層。一般來說，數據的表示可以建立多個中間層，在各個應用程序邏輯層中都有相應的數據中間層。

XML技術作為Internet信息交換的標準技術是信息表示和元信息的主要實現工具。

4.3 信息連通和一致性

信息的連通性是相對于信息“孤島”而言的。信息“孤島”是指將信息簡單地堆積在一起，要尋找它們往往只能通過搜索程序或固定的渠道;而信息的連通性是把有一定關系的數據從邏輯上連接在一起，在不考慮安全限制的前提下，從一個信息源可以到達連通的其他任何信息源。雖然這些信息可能存儲在不同的位置，但對訪問者來說，它們就像是存儲在同一位置，訪問者不必關心它們的實際存儲位置。

信息的一致性表示了信息連通后數據的正確性和有效性，是信息網格在信息集成中必須解決的問題。

4.4 安全技術

信息網格要解決的一個關鍵問題是信息共享的安全控制。信息網格可以跨越多企業、多系統或個人，它們對安全控制的需求和采用的安全策略可能完全不同，因此信息網格的安全控制機制應該通用的，全局的安全策略需要與本地的安全策略協調和交互，既要滿足全局控制的需要，又可以滿足用戶自主控制的需求。信息網格的這些特點及其指導思想決定了信息網絡的安全控制比一般的信息系統的安全控制復雜的多。信息網絡的安全控制主要包括了身份認證機制、信息訪問控制機制和審計機制。

5 信息網格技術應用需注意的幾個問題

5.1 資源建設特色化

基于信息網格的信息服務在網格環境下，由于信息的高度綜合和集成，任何重復建設都是毫無意義的，只能造成巨大的浪費。故資源建設要進行合理的配置和相互的協調。按照統籌規劃、特色建設的思路，建設特色鮮明的專題數據庫、重點學科數據庫和通用數據庫。

5.2 網絡通信寬帶化

信息網格所關心的問題不再是文件交換，而是直接訪問計算機、軟件、數據和其他資源，通過網絡連接分布式資源，通過遠程存取實現信息資源的真正共享。因而，要想充分利用其虛擬高速的計算能力，確保數據快速傳輸的高速網絡是必不可少的。

5.3 服務協議標準化

網格要整合很多異構的資源和不同的信息系統，就需要依賴公共標準。標準是網格應用的成功關鍵，構建網格需要對標準協議和服務進行定義。OGSI和OGSA是目前關于網格的標準。我們所要研究的則是如何把信息網格應用的標準和網格標準更好地結合起來，從而使信息網格技術應用在網格環境下發揮更好的作用。

5.4 系統保障安全化

網格環境下數據安全保障尤為重要。網格應用的最大難題是系統的安全性。由于網格的節點位于不同地域，節點之間如何安全地共享數據資源，如何保證共享數據的完整性是要著重解決的問題。網格安全主要包括網格系統安全、數據傳輸安全、信息存儲安全等。在構建完善的安全機制的同時，還要避免安全驗證耗費過多的系統資源。

6 結論

信息網格作為Internet的第三次浪潮，在世界各國引起了前所未有的關注和注視。信息網格的實現，必將為解決復雜系統問題的綜合集成技術打下堅實的基礎。

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