第一章 引 言

1.1研究背景

互联网又称作因特网(Internet)，它始建于上世纪60年代，当时采用数据包交换方式和统一标准的信息传输协议TCP/IP，其网状的数据传输方式可以在即使局部设施遭受核打击后整体仍能工作。

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是因特网最基本的协议，是因特网上的“世界语”。正是通过TCP/IP协议的支撑，我们实现了计算机之间的互连，为Internet发展奠定坚实的基础。这个阶段，互联网的典型应用是收发电子邮件、传输文件、发布文字新闻及言论等，我们称之为第一代互联网。

进入20世纪90年代后，欧洲高能物理研究中心(CERN)为了能更好地与全世界的高能物理研究人员开展联合研究，发明了超文本格式，把分布在网上的文件链接在一起。这样用户只要在图形界面上点击鼠标，就能从一个网页跳到另一个网页，不仅可以看到文字信息，还可以欣赏到丰富多彩的图片、声音、动画、影像等多媒体信息。这个阶段的互联网被称作环球网(又叫万维网、WWW或Web)，它用超文本和多媒体技术改造了第一代互联网。被称为第二代互联网。

第二代互联网虽然比第一代互联网先进了许多，但它也暴露出了严重的弱点。一方面，这两代互联网使用的都是IPv4协议，其32位的地址空间只有大约40亿个地址可用，已经有70%被分配完了，而且由于Internet在早期缺乏规划，造成了IP地址分配“贫富不均”的现象。到2005年，IPv4地址将全部分配完毕，将严重制约互联网的发展;另一方面，整个互联网就像一座堆满了书籍、无人整理的图书馆，而用户只能通过手工检索乱七八糟的书目，以求找到自己需要的信息，互联网上的信息未经过有效的规范和整理，使用起来非常不方便。因此，我们现在这个“网络时代”，是可以加个限定词的，叫做“手工作坊式的网络时代”。

针对第二代互联网所暴露的问题，第三代互联网从两个角度来解决:一个角度是发展IPv6，将地址空间由32位扩展到128位，这样，原来有限的IP地址将变得无限丰富，真正让数字化生活变成现实。

IPv6还能够改善端到端的安全性，有利于移动通信的发展，提高服务质量以及减轻系统管理负担。基于IPv6的下一代互联网至少有三种提法: NGI、Internet 2和NGN。

克服第二代互联网所暴露问题的另一个角度是发展网格技术，更好地管理网上的资源，将之虚拟成为一个空前强大的一体化信息系统，在动态变化的网络环境中，共享资源和协同解决问题，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。在这一点上，世界主要国家和地区都把发展网格技术放到了战略高度，纷纷投入巨资，抢占战略制高点。

简单地讲，网格是把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享。当然，我们也可以构造地区性的网格(如中关村科技园区网格)、企事业内部网格、局域网网格、甚至家庭网格和个人网格。网格的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除了资源孤岛。

网格概念的提出给了目前有些混乱的互联网当头一棒，人们对网格的初始印象就集中在一个问题上，那就是“网格是未来的互联网么?”对这个问题的回答是肯定的又是否定的，肯定在于网格对未来互联网的发展有着指导作用，比如其严格的安全性要求和较为完善的体系结构是未来互联网发展的方向，其基于互联网之上的整合也说明了网格和互联网之间密切的关系;否定则在于网格是强调资源的调度和整合，其目标是充分利用空闲资源以获得足够强大的计算能力。

清华大学李三立院士将网格与宽带网络作了比较，他说:“将先进计算基础设施(即网格)与信息高速公路(宽带网络)相比较，可以说，信息高速公路是信息传输和获取的信息基础设施;而先进计算基础设施则是信息处理的信息基础设施。虽然，国内外都有不断把信息高速公路扩充频带宽度、改进路由器性能的计划;但是，国外科学家认为:真正的下一代信息基础设施是先进计算基础设施。它将使以计算机为主体的信息处理发生根本性的变化。

网格计算作为新一代的分布式计算方法，与传统分布式计算的主要区别在于在没

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