IT前沿技術(shù)講座

計算機前沿技術(shù)講座計算機前沿技術(shù)包括信息安全新技術(shù)信息化新技術(shù)軟件新技術(shù)網(wǎng)絡新技術(shù)計算機新技術(shù)

第一頁，共一百二十五頁。2023/5/6信息安全新技術(shù)主要包括密碼技術(shù)入侵檢測系統(tǒng)信息隱藏技術(shù)身份認證技術(shù)數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)網(wǎng)絡容災和災難恢復網(wǎng)絡安全設計第二頁，共一百二十五頁。2023/5/6信息化新技術(shù)主要涉及電子政務電子商務城市信息化企業(yè)信息化農(nóng)業(yè)信息化服務業(yè)信息化第三頁，共一百二十五頁。2023/5/6軟件新技術(shù)主要關(guān)注嵌入式計算與嵌入式軟件基于構(gòu)件的軟件開發(fā)方法中間件技術(shù)數(shù)據(jù)中心的建設可信網(wǎng)絡計算平臺軟件架構(gòu)設計SOA與RIA技術(shù)軟件產(chǎn)品線技術(shù)

第四頁，共一百二十五頁。2023/5/6網(wǎng)絡新技術(shù)包括寬帶無線與移動通信光通信與智能光網(wǎng)絡家庭網(wǎng)絡與智能終端寬帶多媒體網(wǎng)絡IPv6與下一代網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)

網(wǎng)格計算云計算第五頁，共一百二十五頁。2023/5/6計算機新技術(shù)主要關(guān)注人機接口高性能計算和高性能服務器智能計算磁存儲技術(shù)光存儲技術(shù)中文信息處理與智能人機交互數(shù)字媒體與內(nèi)容管理音視頻編/解碼技術(shù)第六頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)人類使用密碼的歷史幾乎與使用文字的歷史一樣長早期的密碼技術(shù)主要用于軍事和情報部門公元前60年，古羅馬統(tǒng)帥愷撒第一個用當時發(fā)明的愷撒密碼書寫軍事文書希特勒使用“迷”的譯碼機，能產(chǎn)生220億種不同的密鑰組合，一人每分鐘測試一種，則需要4.2萬年才能測試完所有可能的組合。1939年，數(shù)學天才AlanTuring用半年的時間破譯了“迷”在現(xiàn)代密碼學中，根據(jù)加密算法中所使用的加密的密鑰是否相同，人們將加密技術(shù)區(qū)分為對稱加密體制和非對稱加密體制第七頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)信源

加密明文解密密文接收者明文密鑰源密鑰源密鑰密鑰密鑰信道入侵者密碼系統(tǒng)的模型第八頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)對稱加密體制，又稱為私鑰加密、常規(guī)加密技術(shù)，是指信息的發(fā)送方和接收方用同一個密鑰去加密和解密數(shù)據(jù)優(yōu)點：加/解密速度快，適合于對大數(shù)據(jù)量進行加密缺點：密鑰管理困難典型代表：DES(DataEncryptlonStandard)算法第九頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)非對稱密鑰加密體制，又稱公開密鑰加密（簡稱公鑰密碼），它需要使用一對密鑰來分別完成加密和解密操作，一個公開發(fā)布，即公開密鑰；另一個由用戶自己秘密保存，即私用密鑰發(fā)送者用公開密鑰加密，而接收者則用私用密鑰解密公鑰機制靈活，但加密和解密速度卻比對稱密鑰加密慢在非對稱加密體系中，密鑰被分解為一對：任一把可作為公鑰，也可以作為私鑰典型算法：RSA算法第十頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)傳統(tǒng)加密技術(shù)思路：加解密雙方在加解密過程中要使用完全相同的密鑰，密鑰經(jīng)過安全密鑰信道由發(fā)送方傳遞給接收方密碼技術(shù)其實就是一種變換：一組含有參數(shù)k的變換E，對已知明文信息m，通過變換E得到密文c，即c=Ek(m),參數(shù)k稱為密鑰，這個過程稱為加密。從密文c恢復明文m的過程稱之為解密，即：m=Dk(c)。明文明文加密算法解密算法傳輸密文安全信道發(fā)送者和接收者共享密鑰發(fā)送者和接收者共享密鑰傳統(tǒng)加密模型第十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)棋盤密碼建立一張表，使每一個字符對應行列號表4-1棋盤密碼第十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)愷撒密碼令26個字母分別對應于整數(shù)025，a=1,b=2,…….y=25,z=0。愷撒密碼變換實際上是c（m+k）mod26其中m是明文對應的數(shù)據(jù)，k是與明文對應的密文用的參數(shù)，叫密鑰。例：消息datasecurity對應數(shù)據(jù)系列為

4，1，20，1，19，5，3，21，18，9，20，25

當k=5時，得密文系列

9，6，25，6，24，10，8，0，23，14，25，4

對應密文為：

ifyfxjhzwnyd第十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)Vigenere密碼這是一種典型的多表密碼，即一個明文字母可以表示為多個密文字母設密鑰k=k1k2…..kn,明文M=m1m2m3…..mn，加密變換Ek(M)=c1c2…..cn

其中ci(mi+ki)mod26,i=1,2….n

例：消息datasecurity,k=best.

將M分解為長為4的系列：datasecurity

每一節(jié)利用k=best加密，得密文c=Ek(M)=eelttiunsmlr第十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)4)Vernam加密算法將明文和密鑰都先轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)碼（即用二進制數(shù)來表示明文和密鑰），即M=m1m2…,mi=0或1,i=1,2…

加密過程如下：Ek(M)=c1c2c3...ci(mi+ki)mod2i=1,2,…第十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)5)Hill加密算法基本思路是將l個明文字母通過線性變換將它們轉(zhuǎn)換為k個密文字母。脫密只要做一次逆變換就可以了。密鑰就是變換矩陣本身M=m1m2…,Ek(M)=c1c2c3...C=K*MC1C2…CL=K11K12…..K1LK21K22……K2L…KL1Kl2…….KLLm1m2…mL第十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)6)置換密碼替代與置換概念？例題：明文為：attackpostponeduntiltwoam;密鑰為：

密文：TTNAAPTMTSUOAODWCOIXKNLYPETZ第十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)對稱分組密碼網(wǎng)上銀行系統(tǒng)一般都采用加密傳輸交易信息的措施，使用較為廣泛的是DES數(shù)據(jù)加密標準DES(DataEncryptionStandard)算法，是美國國家標準化局NBS（NationalBureauofStandard)于1976年作為官方的聯(lián)邦標準頒布的，是一種典型的對稱分組密碼算法DES算法每次取明文中的連續(xù)64位（二進制）數(shù)據(jù)，利用64位密鑰（56位有效位，8位是奇偶校驗），經(jīng)過16次循環(huán)的替換和換位，將其轉(zhuǎn)換成64位的數(shù)據(jù)（密文）第十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)DES對稱分組密碼DES密碼系統(tǒng)是電子銀行中廣泛采用的密碼系統(tǒng)。在國內(nèi)，DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡、加油站、高速公路收費站等領(lǐng)域被廣泛采用。用于信用卡持卡人的PIN的加密傳輸，IC卡與POS間的雙向認證、金融交易數(shù)據(jù)包的MAC校驗等DES算法將替換與移位兩種基本的算法巧妙的結(jié)合在一起。替換的目的是制造混亂，是信息塊的輸出位和輸入位沒有明顯的關(guān)系；移位的目的是擴散，擴散的結(jié)果，是試圖將明文位的效應傳播到密文的其他位第十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)DES首先處理原密鑰，把56位的原密鑰變換后產(chǎn)生16個48位子密鑰Ki(I=1，2,…16)，接著處理64位數(shù)據(jù)塊。經(jīng)過初始置換重新排列位置后形成左、右兩個32位的子塊L0和R0，右子塊R0通過膨脹后變?yōu)?8位的塊后與相對應的48位的子密鑰模2加運算后再壓縮為32位的塊，然后再與L0模2加運算形成新的右子塊R1，新的左子塊L1直接由R0得到（不作任何變換），連續(xù)使用不同的字密鑰運算16次，最后把L16和R16左右顛倒后連接，經(jīng)過逆初始置換形成密文DES加密過程使用的子密鑰的次序是：K1---K2---….---K16而解密時使用的子密鑰次序是：K16---K15---….---K1DES是一個單密碼系統(tǒng)。加密和解密可以用同一硬件設備或同一程序來完成第二十頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)逆置換64比特明文塊m1m2…m6464比特明文塊m1m2…m64初始置換L0R0L1=R0R1=

L0f(R0,k1)L2=R1R2=

L1f(R1,k2)L15=R14L16=R15R15=

L14f(R14,k15)R16=

L15f(R15,k16)fk1fk2fk16第二十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)DES算法的安全性對DES安全性的爭論重要包括：DES算法本身、循環(huán)數(shù)目、密鑰長度等的爭論對DES安全最大威脅是窮舉式攻擊美國國家安全局NSA宣布，到1998年不再保證DES標準的可靠性第二十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)3)對稱分組密碼系統(tǒng)的發(fā)展（3DES有四種模型）DES-EEE3：三個不同密鑰，順序使用三次加密算法DES-EDE3：三個不同的密鑰，依次使用加密-解密-加密算法DES-EEE2：K1=K3（兩個不同的密鑰），順序使用三次加密算法DES-EDE2：K1=K3（兩個不同的密鑰）依次使用加密-解密-加密算法EEDK1K2K1ABPC加密過程EEDK1K2K1BACP解密過程三重DES加密和解密過程DES-EDE2是被廣泛采用的一種方案，對明文P，加/解密過程如圖所示加密過程為C=EK1(DK2(EK1(P)))解密過程為P=DK1(EK2(DK1?)))第二十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)3.公開密鑰密碼采用對稱密鑰的主要問題：密鑰的生成、注入、存儲、管理、分發(fā)等很復雜密鑰需求量隨用戶的增加而急劇增加密鑰更換頻繁通信前需要以安全的方式進行密鑰交換密鑰規(guī)模復雜用戶數(shù)n密鑰數(shù)m密鑰數(shù)與用戶數(shù)的關(guān)系第二十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)公鑰密碼思想Diffie和Hellman提出的公鑰密碼系統(tǒng)有兩個不同的密鑰：公開的+秘密的。從公開密鑰很難推斷私人密鑰。持有公鑰的任何人都可以加密消息，但無法解密。只有持有私鑰的人才能解密加密密鑰不等于解密密鑰公開密鑰密碼的核心是數(shù)學中的單向函數(shù)。陷門單向函數(shù)是有一個秘密陷門的特殊單向函數(shù)。它一方向易于計算而反方向卻難于計算。但是如果你知道了那個秘密，你也能很容易在另一個方向計算這個函數(shù)已知x，易于計算出f(x),而已知f(x)，卻難于計算x，然而有了一些秘密消息y，由f(x)就可以很容易算出x兩個大素數(shù)p和q相乘得到乘積n比較容易算出，而從n分解為p和q則十分困難第二十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)公鑰密碼加密/解密過程一般情況下，網(wǎng)絡中的用戶約定一個共同的公開密鑰密碼系統(tǒng)，每個用戶都有自己的公鑰和私鑰，并且所有的共鑰都保存在某個公開的數(shù)據(jù)庫中，任何數(shù)據(jù)都可以訪問此數(shù)據(jù)庫加密協(xié)議如下：Alice從公開數(shù)據(jù)庫中取得Bob的公開密鑰。Alice用的公開密鑰加密他的消息，然后傳送給BobBob用他的私鑰解密Alice的消息加密算法解密算法Bob的公鑰Bob的私鑰密文公鑰密碼模型明文明文第二十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6密碼技術(shù)RSA算法它是一種分組加密算法，明文和密文在0~n-1之間（n是正整數(shù)）。RSA公鑰密碼算法是目前網(wǎng)絡上進行保密通信和數(shù)字簽名的最有效的安全算法之一。RSA算法的安全性是基于數(shù)論中大素數(shù)分解的困難性。RSA需采用足夠大的整數(shù)RSA系統(tǒng)的建立包括如下步驟：選擇兩質(zhì)數(shù)p、q計算n=p*q計算n的歐拉函數(shù)?(n)=(p-1)(q-1)選擇整數(shù)e，使e與?(n)互質(zhì)，且1<e<?(n)計算d，使d*e=1mod?(n)公鑰KU={e,n}公開，私鑰KR={d,n}保密第二十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)認證技術(shù)涉及的主體包括身份認證認證中心數(shù)字證書數(shù)字摘要數(shù)字簽名數(shù)字時間戳第二十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)認證技術(shù)是保證電子商務交易安全的一項重要技術(shù)。主要包括身份認證：用于鑒別用戶身份信息認證：用于保證通信雙方的不可抵賴性以及信息的完整性第二十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)

2002年圖靈獎得主RSA和MD5的創(chuàng)始人數(shù)字摘要是用來保證信息完整性的一項技術(shù)，是一種單向加密算法數(shù)字摘要，是指通過單向Hash函數(shù)，將需加密的明文“摘要”成一串固定長度的密文，不同的明文摘要成的密文其結(jié)果總是不相同，同樣的明文其摘要必定一致，并且即使知道了摘要也不能反推出明文第三十頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字摘要的使用過程對原文使用Hash算法得到數(shù)字摘要將數(shù)字摘要與原文一起發(fā)送接收方將收到的原文應用單向Hash函數(shù)產(chǎn)生一個新的數(shù)字摘要將新數(shù)字摘要與發(fā)送方數(shù)字摘要進行比較第三十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)與其它加密算法的區(qū)別一般的對稱或非對稱加密算法用于防治信息被篡改數(shù)字摘要技術(shù)用于證明信息的完整性和準確性，主要用于防止原文被篡改第三十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字摘要算法的應用MD5和SHA-1是當前應用最廣泛的二種Hash算法，是各種信息安全體系的基石MD5誕生于1991年，全稱為MessageDigestAlgorithm(信息摘要算法)5，由MIT的計算機安全實驗室和RSA安全公司共同提出。MD5克服了MD4的缺陷，生成128比特的摘要信息串，出現(xiàn)之后迅速成為主流算法SHA誕生于1993年，由美國國家安全局(NSA)設計，也稱安全哈希算法(SecureHashAlgorithm)。SHA(即SHA-0)于1995年被SHA-1取代。SHA-1生成長度為160比特的摘要信息串，是目前的主流應用算法。后來又出現(xiàn)了SHA-224、SHA-256、SHA-384和SHA-512等被統(tǒng)稱為SHA-2系列算法第三十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)MD5和SHA-1應用舉例常見的Unix系統(tǒng)口令以及多數(shù)論壇/社區(qū)系統(tǒng)口令都是經(jīng)MD5處理后保存其摘要信息串互聯(lián)網(wǎng)文件下載的完整性驗證，一般都提供一個MD5的數(shù)字摘要，下載方通過MD5摘要能夠確認所下載的文件與原文件一致，以此來防止文件被篡改MD5和SHA-1還常結(jié)合公鑰技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)建數(shù)字簽名幾乎所有主要的信息安全協(xié)議都使用SHA-1或MD5，包括SSL、TLS、PGP、SSH、S/MIME和IPSec等協(xié)議在中國，MD5和SHA-1也是實際應用中最廣泛的二種數(shù)字簽名算法，包括網(wǎng)上銀行等金融業(yè)務在內(nèi)的很多數(shù)字簽名都采用SHA-1或MD5算法第三十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字簽名(電子簽名)含義指數(shù)據(jù)電文中以電子形式所含、所附用于識別簽名人身份并表明簽名人認可其中內(nèi)容的數(shù)據(jù)數(shù)字簽名建立在公鑰加密體制基礎上，是公鑰加密技術(shù)的另一類應用。它把公鑰加密技術(shù)和數(shù)字摘要結(jié)合起來，形成了實用的數(shù)字簽名技術(shù)作用確認當事人的身份，起到簽名或蓋章的作用鑒別信息自簽發(fā)后到收到為止是否被篡改完善的數(shù)字簽名技術(shù)具備簽字方不能抵賴、他人不能偽造、在公證人面前能夠驗證真?zhèn)蔚哪芰Γ糜陔娮由虅瞻踩罩械脑磋b別、完整性服務、不可否認性服務第三十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字簽名和驗證過程

報文發(fā)送方從原文中生成數(shù)字摘要，再用發(fā)送方的私鑰對這個數(shù)字摘要進行加密，形成發(fā)送方數(shù)字簽名發(fā)送方將數(shù)字簽名作為附件與原文一起發(fā)送給接收方接收方用發(fā)送方的公鑰對已收到的加密數(shù)字摘要進行解密接收方對收到的原文用Hash算法得到接收方的數(shù)字摘要將解密后的發(fā)送方數(shù)字摘要與接收方數(shù)字摘要進行對比，進行判斷數(shù)字簽名解決了電子商務信息的完整性鑒別和不可否認性（抵賴性）問題第三十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字簽名與加密過程密鑰對使用差別數(shù)字簽名使用的是發(fā)送方的密鑰對，是發(fā)送方用自己的私鑰對摘要進行加密，接收方用發(fā)送方的公鑰對數(shù)字簽名解密，是一對多的關(guān)系，表明發(fā)送方的任何伙伴都可以驗證數(shù)字簽名的真?zhèn)涡悦荑€加密解密過程使用的是接收方的密鑰對，是發(fā)送方用接收方的公鑰加密，接收方用自己的私鑰解密，是多對一的關(guān)系，表明任何擁有該機構(gòu)公鑰的人都可以向該機構(gòu)發(fā)送密文，但只有該機構(gòu)才能解密，其他人不能解密第三十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)第三十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)第三十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字時間戳在書面合同文件中，日期和簽名均是十分重要的防止被偽造和篡改的關(guān)鍵性內(nèi)容在電子交易中，時間和簽名同等重要。數(shù)字時間戳技術(shù)是數(shù)字簽名技術(shù)一種變種的應用，是由DTS服務機構(gòu)提供的電子商務安全服務項目，專門用于證明信息的發(fā)送時間第四十頁，共一百二十五頁。2023/5/6認證技術(shù)數(shù)字時間戳產(chǎn)生的過程用戶首先將需要時間戳的文件用Hash算法加密得到數(shù)字摘要然后將數(shù)字摘要發(fā)送到專門提供數(shù)字時間戳服務的DTS機構(gòu)DTS機構(gòu)在原數(shù)字摘要上加上收到文件摘要的時間信息，用Hash算法加密得到新的數(shù)字摘要DTS機構(gòu)用自己的私鑰對新的數(shù)字摘要進行加密，產(chǎn)生數(shù)字時間戳發(fā)還給用戶用戶可以將收到的數(shù)字時間戳發(fā)送給自己的商業(yè)伙伴以證明信息的發(fā)送時間數(shù)字時間戳包括三個部分需加時間戳的文件的數(shù)字摘要DTS機構(gòu)收到文件摘要的日期和時間DTS機構(gòu)的數(shù)字簽名第四十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)計算機、通信、多媒體等前沿技術(shù)的高速發(fā)展，使人們對基于互聯(lián)網(wǎng)的各類新型應用充滿渴望與期待以IPv4為基礎的互聯(lián)網(wǎng)絡所固有的缺陷日益凸現(xiàn)，安全保障、服務質(zhì)量與運營管理已成為進一步發(fā)展的瓶頸可擴展、更安全、更大、可信、可管理、高質(zhì)量的下一代互聯(lián)網(wǎng)已成為學術(shù)與產(chǎn)業(yè)界共同的期盼第四十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)規(guī)模劇增與地址匱乏是直觀需求全球共有互聯(lián)網(wǎng)用戶約15億人，平均普及率22%我國的網(wǎng)民達到了3.38億人，普及率為25.5％中國網(wǎng)民占全球網(wǎng)民的22.5％，而中國人均占有IP數(shù)為0.7個第四十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)創(chuàng)新應用涌現(xiàn)是發(fā)展的內(nèi)在動力更多種類信息終端的網(wǎng)絡連接要求有廣泛的地址空間高清晰網(wǎng)絡電視等多媒體應用要求有更高的帶寬質(zhì)量保證分布式存儲等P2P網(wǎng)絡應用要求有端到端的服務質(zhì)量保證生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控等工業(yè)控制要求實時可靠的服務質(zhì)量保證電子購物等網(wǎng)絡服務商業(yè)行為要求可信可管理的安全技術(shù)手段第四十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)高清晰網(wǎng)絡電視等多媒體應用第四十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)采用P2P模型的應用涌現(xiàn)P2P要求端到端的特性專用地址和NAT，隱藏了誰是信息的發(fā)送者P2P要求能夠識別發(fā)送者P2P要求實行實名制PeerPeerClientServer第四十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)工業(yè)控制需要實時可靠的網(wǎng)絡第四十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)網(wǎng)上購物等電子商務服務日益普及在用戶采取的付款方式，選擇“貨到付款”的比例在連續(xù)下降，而“網(wǎng)上支付”的比例在持續(xù)上升電子商務安全體系第四十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)以IPv4為基礎的網(wǎng)絡體系局限凸現(xiàn)第四十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)下一代互聯(lián)網(wǎng)是我們的希望多種接入方式和多種接入終端大范圍移動性網(wǎng)絡的覆蓋大規(guī)模分布式應用開展多網(wǎng)絡業(yè)務的融合語音、實時的多媒體廣泛業(yè)務開展

……第五十頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)下一代互聯(lián)網(wǎng)的新型服務模式

目前的互聯(lián)網(wǎng)未來的互聯(lián)網(wǎng)相對獨立的服務有機統(tǒng)一的服務共性、繁雜的服務個性、恰當?shù)姆諜C械低效的服務智能高效的服務分散斷續(xù)的服務統(tǒng)一連續(xù)的服務人圍著系統(tǒng)轉(zhuǎn)系統(tǒng)圍著人轉(zhuǎn)第五十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

為什么需求下一代互聯(lián)網(wǎng)絡技術(shù)下一代互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢特征更大：IPV6地址空間，接入網(wǎng)絡的終端種類和數(shù)量更多，網(wǎng)絡應用更為廣泛，路由性能改善更快：100M以上的端到端的高性能通訊更安全可信：對象識別，身份認證和網(wǎng)絡授權(quán)，數(shù)據(jù)加密和完整性，可信任的網(wǎng)絡更及時：組播服務，服務質(zhì)量QOS，大規(guī)模實時交互應用更方便：基于移動和無線的豐富應用更可管理：有序的管理，有效的運營，及時的維護更有效：有盈利模型，獲得重大社會效益和經(jīng)濟效益第五十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)Pv6的誕生IETF于1991年開始致力于新協(xié)議的研究工作于1993年發(fā)布了白皮書“IP:NextGeneration(Ipng)WhitePaperSolicitation”,廣泛征求各方意見IETF在綜合各方意見之后，發(fā)布了RFC1726,定義了一整套評估標準IpngArea在RFC1550中對CATNIP,SIPP和TUBA分別作出了細致的研究。最后，IETF建議融合、修改SIPP與TUBA以形成新一代IP協(xié)議的基礎。由此，新一代的IP協(xié)議產(chǎn)生了第五十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)Pv6的優(yōu)勢128位的地址空間：IPv6把地址長度從32位擴展到128位，并賦予了更科學的層次結(jié)構(gòu)簡化的協(xié)議首部,使得網(wǎng)絡層的負擔減輕很多，符合高效的原則集成了認證和加密機制地址自動配置，實現(xiàn)即插即用任播(Anycast)功能,為均衡負載等應用提供更合理的解決手段支持源路由的選徑

…….第五十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀I(lǐng)Pv6的一些誤解IPv6的唯一驅(qū)動力是地址空間不足不需要全新的IPv6，只要對IPv4進行擴充就足夠NAT技術(shù)已較好的解決了地址空間不足的問題，如P2P應用的問題已經(jīng)可以通過UDP穿越等方法得到解決，BT等已經(jīng)可以在NAT后面連接

IPv6的優(yōu)勢不明顯第五十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀主要進展歷程1992，美國總統(tǒng)克林頓提出“信息高速公路”計劃，不僅推動了互聯(lián)網(wǎng)本身，也為提出下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計劃奠定了基礎1995，NSF支持的下一代互聯(lián)網(wǎng)NGI計劃，建立了NGI的主干網(wǎng)vBNS1998，UCAID成立，提出Internet2計劃，建立了Internet2的主干網(wǎng)Abilene1998，亞太地區(qū)高速網(wǎng)絡計劃APAN2001，歐共體的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計劃，建立了它的主干網(wǎng)GEANT2002，提出建立全球高速互聯(lián)網(wǎng)GTRN2003年1月DoD宣布全面向IPV6過渡，2008年完成2005年7月美國政府決定2008年6月過渡到IPV6第五十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃近期目標（2002-2005）在改進和提高現(xiàn)有網(wǎng)絡和大力推廣應用的同時，建成中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程，推動下一代互聯(lián)網(wǎng)的科學技術(shù)進步攻克下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)重大應用，初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化中遠期目標（2006-2010）建成全球最大規(guī)模的下一代互聯(lián)網(wǎng)絡，大力推廣下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大應用形成中國下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，在世界上占有重要地位，提高綜合國力第五十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代互聯(lián)網(wǎng)的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀CNGI示范工程近期工作重點建設中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng)絡平臺開展下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵網(wǎng)絡技術(shù)試驗和重大應用示范重點研究互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議、標準、傳輸、組播等關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)移動接入和漫游服務建立網(wǎng)絡安全體系研究制定計費模式試驗中間件等各種應用支撐技術(shù)開展視頻、移動、P2P、網(wǎng)格等重大應用示范在下一代互聯(lián)網(wǎng)平臺上研究話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務的融合開展下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設備和軟件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，促進推廣應用積極組織參加相關(guān)國際組織，開展國際合作第五十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題下一代互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵網(wǎng)絡設備/軟件商業(yè)網(wǎng)/重大商業(yè)應用第五十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的研究熱點下一代路由協(xié)議研究與試驗大規(guī)模組播服務研究與試驗下一代互聯(lián)網(wǎng)的域名技術(shù)研究網(wǎng)絡過渡研究與試驗IPv6QOS帶寬保障技術(shù)

……第六十頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題光網(wǎng)絡技術(shù)研究熱點DWDM(密集波分復用)技術(shù)

超長途DWDM傳輸技術(shù)智能交換光網(wǎng)技術(shù)

(ROADM可重構(gòu)的光分插復用）單波道超高速傳輸技術(shù)(40Gb/s)……第六十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題可信網(wǎng)絡管理技術(shù)研究熱點可信下一代互聯(lián)網(wǎng)的模型構(gòu)建可信網(wǎng)絡管理技術(shù)可信網(wǎng)絡的傳輸技術(shù)密鑰交換加密傳輸可控路由安全、可控接入技術(shù)對象識別身份認證訪問授權(quán)第六十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題P2P

技術(shù)研究熱點結(jié)構(gòu)化P2P覆蓋網(wǎng)絡P2P任務分發(fā)技術(shù)P2P路由機制技術(shù)P2P抗擾動技術(shù)

……P2P網(wǎng)絡第六十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

下一代網(wǎng)絡的核心技術(shù)問題移動通信和無線接入技術(shù)研究熱點WiMAX技術(shù)（802.16e）

802．16e的目標是一種移動寬帶無線接入技術(shù)，包括：支持車速移動120km／h；可以提供寬帶接入幾十Mbit／s；覆蓋范圍一般在幾公里之內(nèi)3G3G具有無處不在（連續(xù)覆蓋）、移動性等特點，且善于提供全業(yè)務（話音和數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)速率較高UWB(一種超高速的短距無線接入技術(shù),UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)每秒數(shù)百兆至數(shù)吉比特的數(shù)據(jù)傳輸速率)ZIGBEE(家庭電器控制、工業(yè)應用等領(lǐng)域得到應用)……第六十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)應用熱點互聯(lián)網(wǎng)新應用：大規(guī)模點到點的多媒體通信新型移動式多媒體個人用信息終端，可實現(xiàn)全網(wǎng)漫游實現(xiàn)端到端的高性能傳輸具有安全服務和網(wǎng)絡計費功能無線/移動應用：智能交通與定位應用基于IPv6，結(jié)合GPS，實現(xiàn)城市智能交通管理基于IPv6建立家庭網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程家電控制定位應用第六十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)應用熱點計算網(wǎng)格和數(shù)據(jù)網(wǎng)格：大規(guī)?？茖W計算與協(xié)同服務高能物理網(wǎng)格、虛擬天文臺、生物網(wǎng)格、地學網(wǎng)格、化學信息網(wǎng)格信息服務網(wǎng)格大規(guī)模視頻會議、高清晰度電視基于組播的多點多路視頻會議，支持遠程教育和遠程醫(yī)療等綜合應用基于組播的高清晰度電視，分辨率達到HDTV指標流媒體業(yè)務與應用第六十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)應用熱點環(huán)境監(jiān)測、地震監(jiān)測基于IPv6實現(xiàn)大氣、水文、水質(zhì)等環(huán)境參數(shù)傳感器聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測體系的規(guī)劃部署，實時采集數(shù)據(jù)遠程教育、數(shù)字圖書館、遠程醫(yī)療基于組播視頻會議的遠程授課和師生交流圖書館資源的海量數(shù)據(jù)存儲、管理和檢索安全、可靠地傳輸醫(yī)學圖象和視頻，實現(xiàn)遠程協(xié)同診斷基于IPv6的各種人體傳感器聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)人體健康監(jiān)測第六十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)應用熱點P2P網(wǎng)絡應用系統(tǒng)網(wǎng)絡存儲OceanstoreP2P流媒體系統(tǒng)CoolstreamingP2P互聯(lián)網(wǎng)IP電話系統(tǒng)SkypeP2PWeb服務協(xié)作應用P2P即時通信系統(tǒng)IM第六十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)研究動態(tài)

Ad-hocWiFi無線網(wǎng)絡環(huán)境第六十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景下一代互聯(lián)網(wǎng)研究動態(tài)-------WSN大鴨島生物監(jiān)測開始時間：2002年春遠端利用Mote形成的網(wǎng)絡觀察動物的棲息地環(huán)境Mote可以通過環(huán)境光線、溫度……等變化的傳感器節(jié)點，藉由形成的無線傳感器網(wǎng)絡可以遠端觀察環(huán)境，并且長時間搜集環(huán)境的變化資料第七十頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景基于IPv6的傳感器網(wǎng)應用領(lǐng)域傳感器和電子標簽結(jié)點將信息連接到全球網(wǎng)絡第七十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景WSN的豐富內(nèi)涵將充分挖掘目前：PC+信息門戶+瀏覽未來：各種接入設備+多媒體+人性化界面味覺/嗅覺/觸覺/全息立體影象多媒體、各種傳感器、各種人性化界面將成為未來互聯(lián)網(wǎng)的表現(xiàn)形式VIDEOAUDIODATAVIDEO/AUDIO/DATA第七十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景隨著人體變成聯(lián)機在線，數(shù)字醫(yī)學將要浮現(xiàn)新傳感器—視頻吞咽丸電池,光源,和視頻照相機影像傳輸下一步—聯(lián)機在線

無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸關(guān)鍵代謝和物理變量

個人醫(yī)學

結(jié)合遺傳密碼數(shù)字影像人體數(shù)據(jù)流第七十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景各種互聯(lián)網(wǎng)設備的有機整合，將會為用戶帶來全新的應用體驗！目前：PC+少量掌上設備未來：手機PDATV投影儀辦公設備家用電器……第七十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景IPv6無線家庭網(wǎng)絡第七十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景高清晰度IPTV的應用普及高清晰IPTV示意系統(tǒng)第七十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景汽車內(nèi)嵌入式IPv6互聯(lián)網(wǎng)~70個計算機

3個子網(wǎng):多媒體網(wǎng)(車內(nèi)音響，導航系統(tǒng))身體網(wǎng)絡（燈光，窗）控制網(wǎng)絡（發(fā)動機，剎車）多引導第七十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6IPV6與下一代互聯(lián)網(wǎng)

美好與廣闊的應用前景未來的網(wǎng)格技術(shù)-Grid和其它重要技術(shù)相融合（P2P、Webservice、CSCW、Internet2）第七十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算(CloudComputing)云計算，分布式計算技術(shù)的一種，其最基本的概念，是透過網(wǎng)絡將龐大的程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項技術(shù)，網(wǎng)絡服務提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網(wǎng)絡服務最簡單云計算技術(shù)已經(jīng)隨處可見：搜尋引擎、網(wǎng)絡信箱第七十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-概念狹義云計算IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源(硬件、平臺、軟件)提供資源的網(wǎng)絡被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用IT基礎設施

第八十頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-概念廣義云計算指服務的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務云是可以自我維護和管理的虛擬計算資源，包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云計算將計算資源集中起來，并由軟件實現(xiàn)自動管理。應用提供者無需為細節(jié)而煩惱，能更專注于自己的業(yè)務，有利于創(chuàng)新和降低成本第八十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-概念云計算是并行計算、分布式計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)云計算是虛擬化、效用計算、IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)等概念混合演進并躍升的結(jié)果第八十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-基本原理云計算是一種新興的共享基礎架構(gòu)的方法，將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種IT服務云計算的基本原理：通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)類似從單臺發(fā)電機模式轉(zhuǎn)向電廠集中供電的模式，云計算包含這樣的一種思想，把力量聯(lián)合起來，給其中的每一個成員使用第八十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-發(fā)展路線并行計算集群計算網(wǎng)格計算云計算第八十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-特點(1)超大規(guī)模：企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺服務器。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力(2)虛擬化：云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務(3)高可靠性：云使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠(4)通用性：云計算不針對特定應用，在云的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應用，同一個云可以同時支撐不同的應用運行第八十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-特點(續(xù))(5)高可擴展性：云的規(guī)?？梢詣討B(tài)伸縮，滿足應用和用戶規(guī)模增長的需要(6)按需服務：云是一個龐大資源池，按需購買；云可以象水、電、煤氣那樣計費(7)極其廉價：云的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節(jié)點來構(gòu)成云，云的自動化集中式管理使大量企業(yè)無需負擔日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，云的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢(8)潛在的危險性：云計算服務提供計算服務+存儲服務。云計算服務壟斷在私人機構(gòu)手中商業(yè)用戶使用私人機構(gòu)提供的云計算服務，不可避免地讓這些私人機構(gòu)以數(shù)據(jù)的重要性挾制整個社會云計算中的數(shù)據(jù)對于數(shù)據(jù)所有者以外的其他用戶云計算用戶是保密的，但對于提供云計算的商業(yè)機構(gòu)而言確實毫無秘密可言第八十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-發(fā)展歷史2007.10，谷歌與IBM開始在美國大學校園，推廣云計算的計劃，希望能降低分布式計算技術(shù)在學術(shù)研究方面的成本，并為這些大學提供相關(guān)的軟硬件設備及技術(shù)支持2008.1.30，谷歌宣布在臺灣引導云計算學術(shù)計劃，將與臺灣臺大、交大等學校合作，將這種先進的大規(guī)模、快速計算技術(shù)推廣到校園2008.7.29，雅虎、惠普和英特爾宣布涵蓋美國、德國和新加坡的聯(lián)合研究計劃，推出云計算研究測試床，推進云計算2008.8.3，美國專利商標局網(wǎng)站信息顯示，戴爾正在申請云計算商標，稱云計算是在數(shù)據(jù)中心和巨型規(guī)模的計算環(huán)境中，為他人提供計算機硬件定制制造2010.3.5，Novell與云安全聯(lián)盟共同宣布一項供應商中立計劃，名為可信任云計算計劃第八十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-服務方式InfoWorld網(wǎng)站同數(shù)十家公司、分析家和IT用戶討論出了云計算的幾大形式：

1.SAAS（軟件即服務）

此類云計算通過瀏覽器把程序傳給用戶。在用戶看來，省去服務器和軟件授權(quán)開支；從供應商來看，只需維持一個程序，減少成本。S是迄今為止這類服務最為出名的公司。SAAS在人力資源管理程序和ERP中比較常用

2.實用計算主意早就有了，但直到最近才在A、Sun、IBM和其它提供存儲服務和虛擬服務器的公司中新生。這種云計算是為IT行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數(shù)據(jù)中心使得其能夠把內(nèi)存、I/O設備、存儲和計算能力集中起來成為一個虛擬的資源池來為整個網(wǎng)絡提供服務

3.網(wǎng)絡服務

同SAAS關(guān)系密切，網(wǎng)絡服務提供者們能夠提供API讓開發(fā)者能夠開發(fā)更多基于互聯(lián)網(wǎng)的應用，而不是提供單機程序

第八十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-服務方式式

4.平臺即服務

PAAS云計算把開發(fā)環(huán)境作為一種服務來提供。你可以使用中間商的設備來開發(fā)自己的程序并通過互聯(lián)網(wǎng)和其服務器傳到用戶手中

5.MSP（管理服務提供商）

最古老的云計算運用之一。這種應用更多的是面向IT行業(yè)而不是終端用戶，常用于郵件病毒掃描、程序監(jiān)控等等

6.商業(yè)服務平臺

SAAS和MSP的混合應用，該類云計算為用戶和提供商間的互動提供了一個平臺。比如用戶個人開支管理系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的設置來管理其開支并協(xié)調(diào)其訂購的各種服務

7.互聯(lián)網(wǎng)整合

將互聯(lián)網(wǎng)上提供類似服務的公司整合起來，以便用戶能夠更方便的比較和選擇自己的服務供應商第八十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-四個顯著特點

云計算提供最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，用戶不用再擔心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩云計算對用戶端的設備要求最低，使用起來最方便云計算可以輕松實現(xiàn)不同設備間的數(shù)據(jù)與應用共享云計算為我們使用網(wǎng)絡提供幾乎無限多的可能第九十頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-三個特征可使用的無限的計算資源，從而消除了云計算用戶預防不測的需要消除了云計算用戶的前期投資，從而使得公司以小規(guī)模啟動，僅在需要增加時增加硬件資源可支付短期內(nèi)所使用的計算資源(如處理器的使用小時數(shù)和存儲使用的天數(shù))以及可以根據(jù)需要停止使用，從而通過在不需要時不再使用機器和存儲來節(jié)省資金第九十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-十個障礙服務的可用性數(shù)據(jù)鎖定數(shù)據(jù)保密性和可審計性數(shù)據(jù)傳輸瓶頸性能不可預測性伸縮性存儲大型分布式系統(tǒng)中的瑕疵迅速伸縮聲譽命運共享軟件許可證第九十二頁，共一百二十五頁。2023/5/6云計算-體系結(jié)構(gòu)云計算平臺是一個強大的云網(wǎng)絡，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡計算和服務，可利用虛擬化技術(shù)擴展每一個服務器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結(jié)合起來，提供超級計算和存儲能力第九十三頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算市場IDC對08年服務器市場的預測：08年，全球服務器產(chǎn)業(yè)預計以接近9%的速度發(fā)展，HPC產(chǎn)業(yè)預計的發(fā)展速度將會超過12%在中國，HPC市場的發(fā)展速度將會超過20%HPC市場既是一個傳統(tǒng)的市場，又是一個新興的、高速發(fā)展的市場高：定位高端用戶標桿項目，影響力大平民化趨勢快速發(fā)展第九十四頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算市場一些廠商的表現(xiàn)例如：Intel國家的政策自主創(chuàng)新………技術(shù)的發(fā)展CPU多核化的趨勢多進程、多線程并行化的趨勢其他并行計算機上的廣泛應用高端下移

………高性能計算的市場正處于發(fā)展階段第九十五頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器曙光和高性能計算1993.10曙光一號16個處理器，每秒6.4億次1995.5曙光100036個節(jié)點機，每秒25.6億次1998.12曙光2000I68個節(jié)點機，每秒200億次2000.1曙光2000II164個CPU，每秒1117億次中國第一個SMP集群第九十六頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器曙光和高性能計算2001.10曙光3000每秒4032億次SUMA標準誕生2003.3曙光4000L644個CPU，每秒3萬億次2004.6曙光4000A2560顆CPU，每秒10萬億次名列世界第十，成為除美日以外第一個進入世界“top500”前10名的國家第九十七頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器曙光和高性能計算曙光5000A中國登峰造極的最高性能的計算機系統(tǒng)運算速度超過百萬億次的曙光5000，將使中國成為美國之后第二個能生產(chǎn)百萬億次超級計算機的國家曙光5000共采用3萬顆CPU核，峰值230萬億次，Linpack效率超過70%曙光5000計算能力超過曙光4000A十多倍，而體積、功耗與曙光4000A相同，代表了中國高性能計算機發(fā)展的最高水平第九十八頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算---并行計算并行計算(ParallelComputing）高端計算(High-endParallelComputing)高性能計算(HighPerformanceComputing)超級計算(SuperComputing)計算科學與傳統(tǒng)的兩種科學，即理論科學和實驗科學，并列被認為是人類認識自然的三大支柱，他們彼此相輔相成地推動科學發(fā)展與社會進步。在許多情況下，或者是理論模型復雜甚至理論尚未建立，或者實驗費用昂貴甚至無法進行時，計算就成了求解問題的唯一或主要的手段第九十九頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算--應用需求第一百頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算人類對計算及性能的要求是無止境的從系統(tǒng)的角度：集成系統(tǒng)資源，以滿足不斷增長的對性能和功能的要求從應用的角度：適當分解應用，以實現(xiàn)更大規(guī)?；蚋氈碌挠嬎銌栴}:科學和工程問題的數(shù)值模擬與仿真計算密集數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡密集三種混合第一百零一頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機由多個計算單元組成，運算速度快、存儲容量大、可靠性高的計算機系統(tǒng)也稱為：巨型計算機、超級計算機目前任何高性能計算和超級計算都離不開使用并行技術(shù)，所以高性能計算機肯定是并行計算機第一百零二頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--其發(fā)展歷程可以簡單地分為兩個時代專用時代包括向量機、MPP、SGINUMA，SUNSMP、神威、銀河、曙光1000“專用”，是指它們的組成部件是專門設計的，它們的CPU板，內(nèi)存板，I/O板，操作系統(tǒng)，甚至I/O系統(tǒng)，不能在其它系統(tǒng)中使用的普及時代價格下降，應用門檻降低，應用開始普及。兩個技術(shù)趨勢起到重要作用商品化趨勢使得大量生產(chǎn)的商品部件接近高性能計算機專有部件標準化趨勢使得這些部件之間能夠集成一個系統(tǒng)中，其中X86處理器、以太網(wǎng)、內(nèi)存部件、Linux都起到?jīng)Q定性作用機群系統(tǒng)是高性能計算機的一種，它的技術(shù)基礎和工業(yè)基礎都是商品化和標準化第一百零三頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--系統(tǒng)架構(gòu)并行向量機SMPDSM（NUMA）MPP，節(jié)點可以是單處理器的節(jié)點，也可以是SMP，DSMClusterConstellation第一百零四頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--制造廠商CraySGIIBM曙光銀河神威第一百零五頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--并行計算機系統(tǒng)類型Flynn分類SISD,SIMD,MIMD,MISD結(jié)構(gòu)模型PVP,SMP,MPP,DSM,COW訪存模型UMA,NUMA,COMA,CC-NUMA,NORMA第一百零六頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--并行計算機分類Flynn分類

Flynn(1972)提出指令流、數(shù)據(jù)流和多倍性概念，把不同的計算機分為四大類：SISD（Single-InstructionSingle-Data）SIMD（Single-InstructionMulti-Data）MISD（Multi-InstructionSingle-Data）MIMD（Multi-InstructionMulti-Data）現(xiàn)代高性能計算機都屬于MIMD。MIMD從結(jié)構(gòu)上和訪存方式上，又可以分為結(jié)構(gòu)模型：PVP,SMP,MPP,DSM,COW訪存模型：UMA,NUMA,COMA,CC-NUMA,NORMA第一百零七頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--結(jié)構(gòu)模型第一百零八頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--對稱多處理機系統(tǒng)(SMP)對稱式共享存儲:任意處理器可直接訪問任意內(nèi)存地址,且訪問延遲、帶寬、機率都是等價的;系統(tǒng)是對稱的微處理器:一般少于64個處理器不能太多,總線和交叉開關(guān)一旦作成難于擴展例子:IBMR50,SGIPowerChallenge,SUNEnterprise,曙光一號第一百零九頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--大規(guī)模并行計算機系統(tǒng)(MPP)物理和邏輯上均是分布內(nèi)存能擴展至成百上千個處理器采用高通信帶寬和低延遲的互聯(lián)網(wǎng)絡(專門設計和定制的)一種異步的MIMD機器；程序系由多個進程組成，每個都有其私有地址空間，進程間采用傳遞消息相互作用代表:CRAYT3E(2048),ASCIRed(3072),IBMSP2,曙光1000第一百一十頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--機群系統(tǒng)(Cluster)每個節(jié)點都是一個完整的計算機各個節(jié)點通過高性能網(wǎng)絡相互連接網(wǎng)絡接口和I/O總線松耦合連接每個節(jié)點有完整的操作系統(tǒng)曙光2000、3000、4000,ASCIBlueMountain第一百一十一頁，共一百二十五頁。2023/5/6高性能計算和高性能服務器高性能計算機--訪存模型UMA:NORMA:NUMA:多處理機（單地址空間共享存儲器）UMA:UniformMemoryAccessNUMA:Nonuniform