論新一代高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

摘要：本文結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用形式與弊端，提出了新一代高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步增強(qiáng)了運(yùn)行的安全性、可靠性，具有重要應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高性能；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 20-0000-02

所謂高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就是奠定在高速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型的基礎(chǔ)上，在策略控制、機(jī)制實(shí)現(xiàn)過程中，提出了能夠體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特征和結(jié)構(gòu)的模型體系，具有開放性、集成性、智能化等優(yōu)勢(shì)；結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r，以宏觀角度為出發(fā)點(diǎn)提出新一代高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，至關(guān)重要。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行面臨的挑戰(zhàn)

1.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量保障需求

在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，只需要對(duì)正文數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，尤其實(shí)時(shí)多媒體技術(shù)投入使用，更多的多媒體系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)流的傳輸作用；但是當(dāng)前使用的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，主要結(jié)合最初設(shè)計(jì)的需求，顯然與當(dāng)前高性能、高效率、高容量的傳輸需求不相符；在連續(xù)媒體流中，對(duì)內(nèi)容、時(shí)間等連續(xù)性提出了較高要求，那么在網(wǎng)絡(luò)中就必須保障多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。那么在未來網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展過程中，增強(qiáng)服務(wù)質(zhì)量保障服務(wù)，具有關(guān)鍵作用。

1.2 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的安全性能需求

當(dāng)前我國使用的因特網(wǎng)，過去主要在科研領(lǐng)域運(yùn)行，因此其安全性能保障不足；隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，因特網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到人們的日常生活、工作中，包括金融、房地產(chǎn)、軍事、電子商務(wù)、交通等方方面面，而各種新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系，對(duì)其安全運(yùn)行提出更高要求。那么在未來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，必須提供高安全、高可靠的系統(tǒng)保障。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，帶寬進(jìn)一步增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)除了給人們帶來諸多方便，其引發(fā)的安全問題也令人深思。在大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一般采取若干網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模式，而這些協(xié)議的設(shè)計(jì)并沒有系統(tǒng)考慮安全性問題，給黑客入侵留下可能性。那么今后因特網(wǎng)的發(fā)展，必須意識(shí)到安全的重要性，否則安全威脅愈演愈烈，將增加網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的復(fù)雜性。

實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)安全問題并不是一個(gè)局部性的問題，而是涉及到整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。例如，采用了完善的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，但是在傳遞密鑰過程中出現(xiàn)漏洞，就會(huì)泄漏密鑰的內(nèi)容，數(shù)據(jù)加密也失去了應(yīng)有的作用。因此，如何構(gòu)建從一端到另一端的網(wǎng)絡(luò)安全體系，也是今后需要思考和研究的問題。

1.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的開放集成需求

隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，其中出現(xiàn)了明顯的異構(gòu)性特征；在網(wǎng)絡(luò)組成中，涉及到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問題，既有固定網(wǎng)，也有移動(dòng)網(wǎng)；而采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)軟件或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)議紛雜不一，再加上各種不同的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)商，將網(wǎng)絡(luò)管理劃分為不同的區(qū)域，因此網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性除了硬件多元化以外，在服務(wù)平臺(tái)、業(yè)務(wù)模型方面也具有不統(tǒng)一性和多樣性；另外，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出更多要求。

2 新一代高效性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究與發(fā)展

2.1 強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量研究與發(fā)展

以我國當(dāng)前應(yīng)用較多的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)、異步傳輸模式或者集成服務(wù)模式中，都增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障的重視程度，采取相關(guān)技術(shù)構(gòu)建集成服務(wù)模式與區(qū)分服務(wù)模式，對(duì)保證技術(shù)進(jìn)一步研究與探討。

在成服務(wù)中，對(duì)三種類型的服務(wù)模型進(jìn)行定義，具體分析為：其一，保障服務(wù)模型。在此提供了一個(gè)性能穩(wěn)定、具有固定特征、可支持端對(duì)端的報(bào)文傳輸；通過該服務(wù)模型的運(yùn)用，為客戶提供了良好的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞服務(wù)，即可確保一定的時(shí)延，也可確保帶寬的充足性，提高傳輸效率；其二，可控載量服務(wù)模型。通過應(yīng)用該模型，在網(wǎng)絡(luò)高負(fù)載或者低負(fù)載的情況下，可以提供近似服務(wù)，并且保障服務(wù)質(zhì)量水平；其三，盡量投遞服務(wù)模型。在該模型中，可較好地增強(qiáng)服務(wù)模型及可控載量服務(wù)模型，保障量化服務(wù)質(zhì)量的參數(shù)水平，它們主要來自網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，提供了分組調(diào)度、信令、接入控制等功能。通過采用集成服務(wù)模式，可以更好地與用戶需求類型匹配，但是這種方法僅能保障“每條數(shù)據(jù)流”的服務(wù)質(zhì)量，如果網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流比較多，那么各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就需要保留大量的流狀態(tài)，給部署工作帶來難度。

為了更好地彌補(bǔ)集成服務(wù)模型的缺陷，更好地在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供簡(jiǎn)單、方便、靈活、可區(qū)分的服務(wù)模式，結(jié)合服務(wù)需求，可以將不同應(yīng)用程序下的數(shù)據(jù)流統(tǒng)一為若干流量類型，其中區(qū)分服務(wù)就是利用用戶的流量類型來處理數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)在不同流量類型中的邏輯服務(wù)區(qū)分；但是采取區(qū)分服務(wù)，只是將大量的復(fù)雜信息投放到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中，完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置，只能相對(duì)保障服務(wù)質(zhì)量；如果對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)流起到絕對(duì)的質(zhì)量保障作用，則需要涉及到更加復(fù)雜的端到端信令服務(wù)，這是今后重要的研究與發(fā)展方向。

2.2 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的全面應(yīng)用

為了更好地保障網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行，各種技術(shù)方法踴躍提出，當(dāng)前人們普遍關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)安全問題集中于以下幾方面：

（1）安全算法。加密技術(shù)是安全算法的主要形式，其中涉及到數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)、存儲(chǔ)加密技術(shù)、密鑰管理等多個(gè)方面；雖然密鑰算法不能代替所有的安全技術(shù)，但是在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中發(fā)揮了不可磨滅的作用。同時(shí)，今后加大研究密碼理論、公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施以及可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也具有重要意義。

（2）網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)與防御技術(shù)在諸多網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)中，防火墻技術(shù)是較為基礎(chǔ)、較為有效的保護(hù)環(huán)節(jié)；在傳統(tǒng)的防火墻技術(shù)中，和入侵檢測(cè)技術(shù)、病毒防護(hù)技術(shù)等有機(jī)融合，共同構(gòu)成了高性能的寬帶體系，發(fā)揮主動(dòng)、智能防護(hù)作用。在今后的防火墻技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合高性能安全路由器的運(yùn)行，由內(nèi)到外發(fā)揮保障作用。而我國當(dāng)前已經(jīng)研制成功了具備防火墻性能的對(duì)稱加密算法，同時(shí)具有密鑰管理功能，是一種高性能的運(yùn)行體系。

（3）安全協(xié)議技術(shù)。加強(qiáng)對(duì)安全協(xié)議的研究，主要涉及到幾下幾點(diǎn)：一方面，對(duì)現(xiàn)有的安全協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，消除安全隱患或者威脅，并進(jìn)一步適應(yīng)高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行；另一方面，設(shè)計(jì)與系統(tǒng)運(yùn)行相匹配的新型安全協(xié)議，滿足未來通信的安全需求。

2.3 構(gòu)建開放性、集成性的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

有關(guān)高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下的分布對(duì)象技術(shù)，其主要研究方向集中以下方面：

（1）對(duì)于高性能分布對(duì)象下的中間件技術(shù)運(yùn)行來說，主要集中于對(duì)體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究，只有提高其性能和可靠性、安全性，才能更好地保障新一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的有序運(yùn)行；以當(dāng)前的大量研究來看，主要集中在改變分布對(duì)象的中間件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。一方面，吸收了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與操作系統(tǒng)中的全新研究成果，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性；另一方面，盡量減少系統(tǒng)維護(hù)的開放性，增強(qiáng)可操作性，減少不必要的性能損失。

（2）在特殊的應(yīng)用環(huán)境下，分布對(duì)象中間件技術(shù)的研究也很重要。在新一代高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，支持實(shí)時(shí)、容錯(cuò)等方面功能，及包括硬件支持也包括軟件支持。尤其以CORBA、容錯(cuò)CORBA為主。隨著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用與完善，進(jìn)一步促進(jìn)嵌入式CORBA以及最小化CORBA的發(fā)展。

（3）有關(guān)分布對(duì)象中間件技術(shù)的應(yīng)用，組件技術(shù)既可以優(yōu)化軟件體系結(jié)構(gòu)，也可以優(yōu)化開發(fā)模型，同時(shí)給軟件市場(chǎng)的發(fā)展帶來影響。當(dāng)前，在OMG組織中提出了CORBA組件，可以與SUN模型兼容。

3 結(jié)束語

總之，新一代高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用，是一項(xiàng)復(fù)雜的、系統(tǒng)性工程，涉及到諸多技術(shù)領(lǐng)域、諸多系統(tǒng)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)用，甚至可以上升到國家科技計(jì)劃領(lǐng)域；實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的融合發(fā)展，加強(qiáng)與各個(gè)領(lǐng)域的深入交流。在全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展的背景下，不能再單純地集中于QOS問題研究或者簡(jiǎn)單的技術(shù)復(fù)制、模仿，而是真正實(shí)現(xiàn)各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)方向的有機(jī)融合，做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、開拓思路，探討高性能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全新研究思路與研究方法。

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