第二章 网络及其计算-b

网络及其计算1本节学习要求理解TCP/IP协议，域名管理与服务，Internet、Intranet的基本概念了解WWW技术理解网络计算的基本概念了解几种网络计算形式的特点2Internet技术Internet的定义从Internet的结构角度看，它是一个使用路由器将分布在世界各地的、数以千万计的规模不一的计算机网络互联起来的大型网际网;从Internet使用者角度看，Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上，而形成的一个全球范围的信息资源网。

3Internet技术Internet的逻辑结构4Internet技术Internet的组成部分：通信线路是Internet的基础设施，它将Internet中的路由器与主机连接起来;路由器是Internet中最重要的设备之一，它将Internet中的各个局域网或广域网连接起来;主机是Internet中不可缺少的成员，它是信息资源与服务的载体；信息资源是用户最关心的问题，它影响到Internet受欢迎的程度。

5Internet技术Internet的通信协议TCP/IP协议TCP/IP协议是Internet中计算机之间通信所必须共同遵循的一种通信规定；TCP/IP协议的主要特点是：提供了重传确认与流量控制机制；提供了端到端连接的控制功能；适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。

6Internet技术IP地址IP地址是Internet地址的一种表示形式；IP地址由网络号与主机号两部分组成，网络号标识一个逻辑网络，主机号标识网络中一台主机；一台Internet主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址是全网唯一的。7Internet技术IP地址的分类8Internet技术域名机制Internet的域名结构是由TCP/IP协议集的域名系统（DNS）定义的；域名系统也与IP地址的结构一样，采用的是典型的层次结构；域名系统将整个Internet划分为多个顶级域，并为每个顶级域规定了通用的顶级域名；网络信息中心（NIC）将顶级域的管理权授予指定的管理机构；各个管理机构再为它们所管理的域分配二级域名，并将二级域名的管理权授予其下属的管理机构；这样就形成了层次结构的域名体系。9Internet技术顶级域名分配10Internet技术WWW服务WWW又称为万维网，简称为Web,是Internet技术发展中的一个重要的里程碑；WWW系统的结构采用了客户/服务器模式；信息资源以web页的形式存储在WWW服务器中，用户通过WWW客户端浏览器程序浏览图、文、声并茂的Web页内容；通过Web页中的链接，用户可以方便地访问位于其他WWW服务器中的Web页，或是其他类型的网络信息资源。

11Internet技术电子邮件服务电子邮件协议：在电子邮件程序向邮件服务器中发送邮件时，使用的是简单邮件传输协议SMTP；在电子邮件程序从邮件服务器中读取邮件时，可以使用邮局协议POP3或Internet消息访问协议IMAP，它取决于邮件服务器支持的协议类型。12Internet技术基本的Internet接入方法ISP的作用Internet服务提供者（ISP）是用户接入Internet的入口点。13Internet技术通过局域网接入Internet通过局域网接入Internet是指用户局域网使用路由器，通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet；数据通信网有很多种类型，例如DDN、ISDN、X.25与帧中继等，它们由电信部门运营与管理；采用局域网接入方式时，用户花费在租用线路上的费用比较昂贵，用户端通常是有一定规模的局域网，例如企业网或校园网。

14Internet技术通过局域网接入Internet的结构15Internet技术通过电话网接入Internet通过电话网接入Internet是指用户计算机使用调制解调器，通过电话网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet；电话网是为传输模拟信号而设计的，计算机中的数字信号无法直接在普通电话线上传输，因此需要使用调制解调器；ISP能提供的电话中继线数目，关系到与ISP建立连接的成功率。16Internet技术通过电话网接入Internet的结构17Intranet技术Intranet的基本结构Intranet可以看做由4个部分组成：服务器、客户机、物理网与防火墙。18Intranet技术实际的Intranet结构19网络计算的模式网络计算（networkcomputing)：

是指以网络为中心的计算（network-centriccomputing),或者是基于网络的计算（network-basedcomputing),它是把计算功能和负荷合理地分配到联网的计算机上。网络计算模式：

完成网络上的一个计算任务或应用服务所占用和使用共享资源的方式。集中式计算模式分布式计算模式Web计算模式20集中式计算模式主机/终端系统 简称为主机系统，是20世纪60年代后期形成的以一台计算机（大、中、小型机）为中心的多用户系统。在该系统下，用户通过终端（显示器＋键盘）与主机相连，在主机操作系统的管理下共享主机的硬件资源，包括CPU、内外存、输入输出设备等。21集中式计算模式主机/终端系统的主要缺点：主机负担过重，所有的计算、存储都集中在主机上，一旦主机出故障，系统将全面瘫痪。扩充不易。当用户量不断增加时，必须更换主机，否则服务质量就要受到影响。系统的购置、安装、维护费用较高，不易普及。22集中式计算模式工作站/文件服务器系统：

20世纪80年代初，随着局域网的兴起，联网的计算机被分成两类：一类成为服务器，专门为网络上的其他用户提供共享文件（或数据），因此被称为文件服务器；它负责网络通信，安装有网络操作系统；另一类计算机成为工作站，它可访问文件服务器中的数据和文件，而本地工作站的资源不被其他工作站或服务器共享。网络上传递的只是文件，计算任务在工作站上完成。23分布式计算模式客户/服务器计算结构（简称C/S结构）

客户/服务器计算结构是由客户机、服务器构成的一种网络计算环境，它把应用程序所要完成的任务分派到客户机和服务器上共同完成。 一部分与用户业务有关的处理交给工作站（客户机－Client)完成，如用户交互界面，输入数据的前期检查；而成批的、集中的大量信息处理任务交给服务器完成，如大型数据库查询、数据分析等。

24分布式计算模式工作站/文件服务器系统与客户/服务器结构的区别应用程序操作系统通信协议通信协议操作系统局域网文件整个文件工作站文件服务器应用1操作系统通信协议通信协议操作系统应用2局域网数据库所需记录客户机服务器25分布式计算结构分布性：数据的分布及计算的分布数据分布:数据分散存储在网络上的不同计算机中；计算分布:把计算任务分配到网络上不同的计算机上进行；具有可靠性、可扩展性、可用性和并行处理方面的优势。26分布式计算模式27Web计算模式浏览器/Web服务器结构(B/S)通信协议:HTTP(HyperTextTransferProtocol,超文本传输协议）HTML(HyperTextMarkupLanguage,超文本标记语言）28网络计算的基本特征基于Internet的网络信息系统是一个不断成长的“生态”系统，“可成长性”成为Internet环境下网络计算的基本特征。系统的可成长是指系统在一定条件下具有“可代谢性”和“可生长性”。系统的可代谢性是指系统的组成部分可以更新；系统的可生长性是指系统的组成部分可以不断增加。29具有可成长性的计算系统例子1.面向对象的应用系统:接口；封装；2.基于层次结构的网络系统:上层通过下层构件的标准接口请求服务；3.基于客户/服务器模型的分布式应用系统: 将数据管理逻辑与应用及表现逻辑分开；4.基于WWW技术的Internet信息系统: HTTP服务器；HTML浏览器；30设计可成长性网络计算系统的原则可继承性原则：系统的组成成分之间具有较好的兼容性和可重用性；可替换性原则：系统的组成成分局部性好，升级或移植的成本低，对系统其他成分的影响小；可扩展性原则：具有动态组合与配置能力31设计可成长性网络计算系统的技术途径层次化：将与环境相关的部分和与环境无关的部分置于不同的层次；将与领域相关和领域无关的成分置于不同的层次；构件化：系统的每一层次应该由若干可重用、易替换的构件组成；局部化：系统的层次之间应接口清晰，各层次之间、构件之间的关联完全通过标准接口，不应涉及实现细节和其他环境因素。标准化：采用标准，特别是采用被广泛接受的工业标准对于系统构件的可重用性、可移植性和互操作性具有重要的基础性作用。32网络计算的形式网络计算：把网络连接起来的各种自治资源和系统组合起来，以实现资源共享、协同工作和联合计算，为各种用户提供基于网络的各类综合性服务。企业计算网格计算对等计算普及计算33企业计算以实现大型组织内部和组织之间的信息共享和协同工作为主要需求而形成的网络计算技术，其核心是Client/Server计算模型和相关的中间件技术。面向对象的中间件技术：Sun公司的EJB/J2EE、Microsoft公司的COM+/DNA和OMG提出的CORBA/OMA面向Web的企业计算解决方案：W3C提出的WebService技术体系，Microsoft公司推出的.NET技术，Sun公司推出的SUNONE架构。34网格计算－让计算能力“公用化”网格计算（GridComputing):建立大规模计算和数据处理的通用基础支撑结构，将网络上的各种高性能计算机、服务器、个人计算机、信息系统、海量数据存储和处理系统、应用模拟系统、虚拟现实系统、仪器设备和信息获取设备（如传感器）集成在一起，为各种应用开发提供底层技术支撑，将Internet变为一个功能强大、无处不在的计算设施。35网格计算网格计算的目标是资源共享和分布协同工作。为了达到多种类型的分布资源共享和协作，网格计算技术必须解决多个层次的资源共享和合作技术，指定网格的标准。网格是基础设施，是各种网络计算机、数据、设备、服务等资源的基础设施。使用户象使用电力一样，可以简便地得到网络提供的各种服务。36网格计算美国自然科学基金于1997年底实施的“分布式网络”研究项目，支持重大科学与工程计算，为用户提供到桌面上的虚拟高性能计算环境。美国国家航空和宇宙航行局的Informationpower网格：使人们使用计算资源和信息资源就像使用电力网提供的电力资源一样方便快捷。我国科技部在“九五”就开展了国家高性能计算环境（网格）建设和关键技术的研究。37网格计算“网格计算”与“高性能计算机”的关系：高性能计算机是网络计算环境结构的节点和重要组成部分；其必须支持网格计算环境。网格计算技术的目的是结合高性能计算技术和网络计算技术，将高性能计算机的能力释放出去，构造一个公共的高性能处理和海量信息存储的计算基础设施，使各类用户和应用能够共享资源。38对等计算－倡导“平等”共享对等计算（Peer-to-Peer,P2P):P2P系统由若干互联协作的计算机构成，且至少有如下特征之一：系统依存边缘化（非中央处理器）设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同时扮演服务器与客户机的角色；系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或实际的群体。P2P将网络计算模式从集中式引向分布式。39普及计算－计算无所不在强调人与计算环境的紧密联系，使计算机和网络更有效地融入人们的生活，让人们在任何时间、任何地点都能方便地获得网络计算机提供的各种服务。包括两个方面：自然的人机交互和网络计算。“‘人的精力’（userattention)是最宝贵的资源，应该让它集中在用户要完成的任务上，而不是管理、配置硬件和软件资源上”。“以数据为中心的网络”：以适应让计算机本身变成不可见（invisiblecomputing)的要求。将计算机技术的发展由技术驱动转为由用户需求驱动。40网络计算的目标广泛共享、有效聚合、充分释放广泛共享：通过各种方法、技术和策略将网络上的各种资源供网络上的众多用户共享、使用；有效聚合：将网络上的巨大资源通过协同工作连接集成起来，以产生巨大的综合效能，联合完成应用任务；