APEC IT Forum 特邀报告详细摘要

信息服务网格---第三代Internet

李国杰

中国科学院澳门十大赌场网上注册

 

从上世纪60年代末开始研究计算机分组交换(Packet Switch)技术到今天,Internet已经走过两代历程。第一代是20世纪70—80年代,主要的成就是把分布在世界各地的计算机用TCP/IP协议连接起来,主要的应用是email。第二代是20世纪90年代,主要成就是把成千上万网站上的网页连接起来,主要的应用是Web信息浏览以及电子商务等信息服务。目前正处于从第二代Internet向第三代Internet过渡的转型期。第三代Internet可称为信息服务网格(Information Service Grid),其主要特点是不仅仅计算机和网页而且各种信息资源,包括数据库、软件、各种信息获取设备等都连接成一个整体,整个网络如同一台巨大无比的计算机向每个用户提供一体化的服务。

物质与能量原则上只能分享,一吨水一度电甲使用了乙就不能使用。而信息的最大特点是可以共享,不会因使用同一信息资源的用户多而耗尽。在过去几年的信息化建设中,我们往往忽视了“信息应该共享”这一最本质的应用要求,把信息当成物质与能量一样使用,已造成极大的浪费。第三代Internet要解决的信息共享不是一般的文件交换与信息浏览,而是要把所有个人与单位连接成一虚拟的社会组织(Virtual Organization),实现在动态变化环境下有灵活控制的协作式信息资源共享。信息服务网格与Web最大的区别是一体化,即用户看到的不是数不清的门类繁多的网站,而是单一的入口和单一系统映象。比如一用户打算出去旅游,只要向网格系统一次性输入出游人数、出游地点和时间以及其他特殊要求,不必分别与航空公司、铁路、旅行社、旅馆、气象部门、商店等单位联系,信息服务网格将自动地与各有关部门协调,给用户完整的旅游方案并做好全部预订手续。由于信息资源的需求与供给都在动态变化而且分布在全国甚至世界各地,完成一项用户要求的服务可能要调用北京的超级服务器、上海的某数据库或安装在西安的某台计算机上的软件,因此对服务器的响应时间,网络的带宽,特别是网格管理软件的复杂性与灵活性,对网络上各种设备的互操作性都有很高的要求。目前国外各大公司都在朝着这一方向努力,尽管各公司、各种学术团体采用的术语不同,但追求的目标都是攻克第三代Internet的关键技术。

第三代Internet的基础设施一定是基于IP协议的宽带数字通信网络,分组交换和光纤网络已成为网络通信的两大主流技术。基于IP的分组交换和路由技术已经成为不可阻挡的潮流,目前还只能用电子技术实现分组交换,尽管减少网络层次让IP协议不断下移成为一种趋势,从IP over ATM,到IP over SDH再到IP over DWDM已逐步被用户接受,但目前用光子器件直接实现分组交换还停留在实验室阶段。在今后的一段时期内基于电子技术的分组交换和基于光技术的互连通信的集成融合仍是主要技术方向。目前的路由器越做越复杂但智能化程度低,已成为网络的瓶颈。由于路由器识别通信流和处理拥挤阻塞的能力低。目前通信行业的设备容量利用率(5%--50%)明显低于其他产业部门,网络控制与管理的智能化已成为十分迫切的问题。我国在发展网络技术中有一误区,常常把通信技术等同于网络技术,一个明显的例子是863计划中只有通信主题没有网络主题(或网络与通信主题)。实际上,并行计算机的互连网络(Interconnection network)技术是网络技术的源头,目前网络界很热门的组播(Multicast)和Hot Spot等问题20年前并行计算机学术会议已有大量文献和研究成果。IP技术本质上也是计算机技术,计算机技术在通信领域渗透将在很大程度上影响网络技术发展。

如同电力系统离不开大电站、广电系统离不开电视台一样,Internet的核心设备是服务器。实际上路由器和近来开始流行的软交换机(Soft Switch)本质上也是一种专用的功能服务器。路由器从单总线单CPU到单总线多CPU、多总线多CPU 一直到最近流行的交叉开关(Crossbar),走过的道路与SMP并行计算机走过的道路几乎一样。服务器是高性能计算机的主流产品,90%以上的高性能计算机用于网络服务与事务处理。过去十几年,高性能计算机的研究主要集中在存储系统、推出了CC-NUMACOMA等新技术。随着Internet的发展,服务器的瓶颈不再是CPU和存储器,而是I/O子系统。今后若干年,I/O子系统将成为高性能计算机的主要研究方向。第三代Internet的兴起将改变传统的Client/ServerClient/Cluster结构,形成新的Pervasive/Grid体系结构,客户端是各种各样的上网设备,而连在网上各种服务器将组成单一的逻辑上的(Grid)。澳门十大赌场网上注册国家智能计算机研究开发中心在完成国内最高水平的超级服务器曙光3000研制之后,目前正在着手研制面向网格的超级服务器。这种超级服务器在系统结构与系统软件上将不同于一般的高性能计算机,它的监控与管理将与网格管理系统无缝地集成,支持多种异构系统如IA-32IA-64PowerPC和多种主流操作系统。对高性能计算机研制我国也有一些误区,如过分看重峰值速度,重硬件轻软件,特别是对适合第三代Internet的服务器研制和提高高端服务器产品通用性与市场竞争力的关键技术缺乏足够的重视。高性能服务器是一项带战略性的高技术,不可等闲视之。

第三代Internet的本质特征表现在应用上,而实现信息服务网格应用的关键在网格管理软件。信息服务网格的服务包括文件消息、计算、信息内容、事务处理甚至知识服务等,因此信息服务网格可大致分为计算网格、信息网格与知识网格。网格管理软件实现在操作系统之上,可看成是一种中间件。在网络化应用成为主流的时代,单机操作系统如NTWindows等的地位已经降低,网格管理软件实际上是更高层次的网格操作系统,其核心技术主要是一体化的信息平台(单一系统映象)、语义网站(Semantic Web)、智能代理(Agent)和知识本体(Ontology)技术等。我们的目标是建立网格服务的协议与标准。澳门十大赌场网上注册正在开发这些协议,如GPIPGrid Public Information Protocal)、GSIPGrid System Information Protocal)、GCP(Grid Computing Protocal)等。

在第一代与第二代Internet协议的研究开发中,我国已丧失了机会。我们一定要争取在第三代Internet协议的制定中发挥应有的作用。我国已确定信息化带动工业化的发展战略,走跨越式发展道路。在实现信息化时也要跨越式发展,不要跟在外国人后面一步一步爬行。一方面我们的企业界要大力推进第二代Internet技术,特别是电子政务、电子商务、远程教育等应用,另一方面学术界要大胆创新,积极发展第三代Internet技术,争取早日实现技术跨越,自立于信息化先进国家之林。

 

2001

 

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