¿Qué es una red y en qué se diferencia de una red?

Categoría: Computadora/Red >> Internet

Análisis:

Grid

1. El surgimiento de grid

La palabra grid proviene de PowerGrid. "Grid" es similar en forma y espíritu a "power grid". Por un lado, la red informática está entrecruzada, muy parecida a una red eléctrica; por otro lado, la red eléctrica utiliza líneas de alto voltaje para conectar centrales eléctricas repartidas por todo el país para proporcionar a los usuarios un flujo constante de electricidad. Los usuarios solo necesitan enchufar el enchufe y encender el interruptor para usar electricidad. No necesitan preocuparse por de qué central eléctrica se envía la electricidad, ni necesitan saber si se trata de energía hidroeléctrica, térmica o nuclear. El propósito de construir una red es el mismo: su objetivo final es esperar que pueda combinar cientos de millones de computadoras, memorias, equipos valiosos, bases de datos, etc. distribuidos en Internet para formar una supercomputadora virtual con una potencia sin precedentes para satisfacer las necesidades continuas. Las crecientes necesidades informáticas y de almacenamiento hacen del mundo de la información un todo orgánico.

Tabla comparativa de rejilla y rejilla

Red eléctrica: Cuando utilizas una lavadora para lavar la ropa, sólo te importa cuándo se lavará la ropa. No importa si la electricidad que utiliza la lavadora procede de energía hidroeléctrica, de centrales térmicas o de energía nuclear. Todo lo que necesitas hacer es insertar el enchufe en el enchufe.

Grícula: Cuando trabajas frente al ordenador, lo único que te importa es lo que quieres hacer (como un cálculo, diseño, etc.) No importa a qué red esté conectado el ordenador. , puede obtener todo. La potencia informática requerida supera la capacidad de almacenamiento.

Red Eléctrica: Nuestra infraestructura eléctrica actual es la “red eléctrica”. Utiliza estaciones de transmisión, centrales eléctricas, subestaciones, cables, etc. para conectar muchos tipos diferentes de plantas de energía a su hogar.

Grid: La infraestructura anterior se denomina "grid". Tiene como objetivo conectar computadoras, estaciones de trabajo, servidores y otros recursos informáticos y proporcionar los mecanismos de uso necesarios.

Red: La red es obvia: no tienes que preocuparte de dónde ni cómo proviene la electricidad que utilizas.

Grid: Grid también será obvio: no tienes que preocuparte por dónde están los programas informáticos y los datos que utilizas, los servidores intermedios de grid asignarán los recursos informáticos más adecuados para tu trabajo.

Redes: Las redes son comunes: la electricidad está en todas partes. Simplemente conéctelo al enchufe para obtener energía.

Red: La red también será muy común: a través de la toma de red se pueden conectar ordenadores, portátiles, PDA, teléfonos móviles e incluso electrodomésticos en general.

Red eléctrica: La red eléctrica es un equipamiento público: sólo hay que pagar para utilizar la electricidad.

Grid: Grid también intenta servir al público en general: siempre que pagues, puedes disfrutar de los infinitos recursos informáticos y capacidades de almacenamiento de Grid.

Nota: Otra forma de decirlo. grid es como una red enorme con muchas grids en ella. Cada grid es una grid local y cada nodo es una computadora. Este dicho puede haberse originado en China.

2. ¿Qué es exactamente una red?

La red es una tecnología emergente que se desarrolla y cambia constantemente. En la actualidad, existen muchos estudios sobre la grilla en los círculos académicos y empresariales, y los contenidos y nombres de las investigaciones también son diferentes, por lo que la grilla aún no tiene una definición y un posicionamiento de contenido precisos. Por ejemplo, los medios extranjeros suelen utilizar "Internet de próxima generación", "Inter2", "Web de próxima generación", etc. para referirse a tecnologías relacionadas con la red. Sin embargo, "Internet de próxima generación (NGI)" e "Inter2" son los nombres de dos proyectos de investigación científica específicos en los Estados Unidos que se cruzan con los objetivos de la investigación de redes y su contenido y enfoque de investigación son muy diferentes. También se utilizan muchos nombres en el mundo empresarial, incluidos Contents Delivery, Service Delivery, e-service, Real-Time Enterprise Computing (RTEC), Distributed Computing Peer-to-Peer Computing (P2P para abreviar), Web Services (Servicios Web). ), etc. El académico Li Guojie, director del Instituto de Tecnología Informática de la Academia de Ciencias de China, cree que grid es en realidad la tercera ola después de Internet y la Web tradicionales, y puede considerarse la tercera generación de aplicaciones de Internet.

Grid utiliza Internet para conectar varios recursos distribuidos geográficamente (incluidos recursos informáticos, recursos de almacenamiento, recursos de ancho de banda, recursos de software, recursos de datos, recursos de información, recursos de conocimiento, etc.) en un todo lógico, tal como Una supercomputadora proporciona a los usuarios servicios integrados de información y aplicaciones (computación, almacenamiento, acceso, etc.). Las organizaciones virtuales finalmente logran compartir recursos y trabajar en colaboración en este entorno virtual, eliminando por completo los recursos "isla aislada", la realización más completa de intercambio de información.

3. Características de la tecnología grid y su arquitectura

1. Características de la tecnología Grid

Antes de introducir las características de Grid, primero debemos resolver una pregunta importante: ¿Es Grid un sistema distribuido? Esta pregunta debe responderse porque la gente suele hacer otra pregunta relacionada: "¿Por qué necesitamos la red? Ya existen muchos sistemas (como sistemas de declaración de aduanas, sistemas de reserva de aviones) que logran el máximo intercambio de recursos y colaboración. Funcionan. ¿Cómo funcionan? ¿Los sistemas se diferencian de las redes? "

La respuesta corta a esta pregunta es: Las redes son un sistema distribuido, pero las redes son diferentes de los sistemas distribuidos tradicionales. IBM Global Services y EDS son las empresas más conocidas en este campo distribuido. Hay tres métodos para construir sistemas distribuidos: el método tradicional (lo llamamos método EDS), el método de Sistemas Autónomos Descentralizados (ADS) y el método de red. ADS se utiliza comúnmente en sistemas de control industrial. La diferencia entre el método grid y el método tradicional se muestra en la siguiente tabla:

Características del sistema grid distribuido tradicional

Los requisitos y tecnologías abiertos tienen cierta certeza, las tecnologías abiertas cerradas y sistemas abiertos

Campo especializado universal, tecnología patentada, tecnología general

Es probable que la centralización sea planificación unificada, control centralizado, en términos generales, evolución natural, control no centralizado

El modo de uso suele ser el modo terminal o el modo de servicio C/S.

Estándares de campo estandarizados o estándares de la industria estándares universales (+ estándares de la industria)

Plataforma de solución de aplicación de plataforma o infraestructura

A través de la comparación anterior,

1. Máximo intercambio de recursos y eliminación de islas de recursos: Grid puede proporcionar el máximo intercambio de recursos, puede eliminar islas de información y realizar la interconexión de programas de aplicaciones. Las redes son diferentes de las redes de computadoras. Las redes de computadoras implementan conectividad de hardware, mientras que las redes pueden lograr conectividad a nivel de aplicación.

2. Trabajo colaborativo: la segunda característica del grid es el trabajo colaborativo. Muchos nodos del grid pueden manejar un proyecto al mismo tiempo.

3. Estándar abierto universal, controlado no centralizado. Calidad de servicio no trivial: esta es la prueba de red propuesta recientemente por Ian Foster. Grid se basa en estándares internacionales de tecnología abierta, que es diferente de los productos de software lanzados por muchas industrias, departamentos o empresas en el pasado.

4. Funciones dinámicas y alta escalabilidad: Grid puede proporcionar servicios dinámicos y adaptarse a los cambios. Al mismo tiempo, la red no es restrictiva y logra un alto grado de escalabilidad.

2. Las características del sistema de la red

La razón por la cual la red puede tener las diversas características ventajosas mencionadas anteriormente está dada por la estructura del sistema de red. La función principal de la arquitectura de red es dividir los componentes básicos del sistema, especificar el propósito y la función de los componentes, describir la interacción entre componentes e integrar varios componentes. Los investigadores científicos han propuesto e implementado varias arquitecturas de cuadrícula razonables. A continuación se presentan dos arquitecturas de grid que actualmente tienen un gran impacto: la arquitectura de protocolo de grid (Grid Protocol Architecture, GPA) y el modelo Grid Architecture for Computing Economics (GRACE).

OGSA (Arquitectura de servicios de red abierta) se denomina arquitectura de red de próxima generación. Se basa en la "estructura de reloj de arena de cinco capas" original y se combina con la última tecnología de servicios web. OGSA incluye dos tecnologías clave, a saber, la tecnología de red y la tecnología de servicios web.

Con la profundización de la investigación en computación grid, la gente está descubriendo cada vez más la importancia de la arquitectura grid.

La arquitectura de red es una tecnología sobre cómo construir una red, incluida la definición y descripción de los componentes básicos de la red y las funciones de cada parte, las disposiciones de los métodos de interrelación e integración de las distintas partes de la red, y la descripción. del mecanismo de funcionamiento efectivo de la red. Obviamente, la arquitectura de la red es el esqueleto y el alma de la red, y es la tecnología central de la red. Sólo estableciendo una arquitectura de red razonable se puede diseñar y construir bien la red y poder funcionar de manera efectiva.

La idea más destacada de OGSA es el “servicio” como centro. En el marco de OGSA, todo se abstrae en servicios, incluidas computadoras, programas, datos, instrumentos y equipos, etc. Este concepto favorece la gestión y el uso de la red a través de una interfaz estándar unificada. El servicio web proporciona una estructura de marco basada en servicios. Sin embargo, el servicio web generalmente se enfrenta a servicios permanentes, mientras que en un entorno de aplicaciones de red, una gran cantidad de servicios temporales son temporales, como la ejecución de una tarea informática. Teniendo en cuenta las características específicas del entorno de la red, OGSA propuso el concepto de "Servicio de red" basado en el concepto de servicio de servicio web original para resolver problemas relacionados con el descubrimiento de servicios, la creación dinámica de servicios, la gestión del ciclo de vida del servicio, etc.

Basado en el concepto de servicios de red, OGSA considera toda la red como el núcleo de los "servicios de red", pero este núcleo no es estático y puede ampliarse, lo que refleja las características dinámicas de la red. Los servicios de red completan diferentes funciones definiendo interfaces. Los datos del servicio son información sobre instancias del servicio de red, por lo que los servicios de red se pueden expresar simplemente como "servicio de red = interfaz/comportamiento + datos de servicio".

En la actualidad, las interfaces proporcionadas por los servicios de red todavía son relativamente limitadas. OGSA todavía está en el proceso de mejora continua. El siguiente paso será considerar ampliar la gestión, la seguridad y otros aspectos.

3. Arquitectura de protocolo grid

Ian Foster propuso la arquitectura de protocolo de computación grid en 2001, creyendo que el núcleo de la construcción de grid son protocolos y servicios estandarizados, y haciendo una analogía con el protocolo de Internet (Figura 1). La estructura incluye principalmente los siguientes cinco niveles:

Fabric: controla los recursos locales. Compuesto por entidades físicas o lógicas, el propósito es proporcionar la mayor cantidad de recursos compartidos a la capa superior. Los recursos físicos de uso común incluyen recursos informáticos, sistemas de almacenamiento, directorios, recursos de red, etc., los recursos lógicos incluyen sistemas de archivos distribuidos, grupos informáticos distribuidos, grupos de computadoras, etc. Las funciones de los componentes de la capa estructural se ven afectadas por requisitos de alto nivel. Las funciones básicas incluyen la consulta de recursos y la garantía de QoS de la gestión de recursos.

Capa de conectividad (Connectivity): soporta una comunicación cómoda y segura. Esta capa define el protocolo central para la comunicación segura y el control de autenticación y autorización en la red. El intercambio de datos, la autenticación de autorizaciones y el control de seguridad entre recursos se controlan en esta capa. Este componente de capa proporciona funciones como inicio de sesión único, delegación de proxy, integración con políticas de seguridad locales y políticas de confianza basadas en el usuario.

Capa de recursos (Resource): Disfruta de un único recurso. Esta capa se basa en los protocolos de comunicación y autenticación de la capa de conexión para satisfacer las necesidades de sesiones seguras, inicialización de recursos, monitoreo del estado operativo de los recursos, estadísticas de uso de recursos, etc., y acceder y controlar los recursos locales llamando a funciones de la capa de construcción.

Capa de colección (Colectivo): coordina varios recursos. Esta capa reúne los recursos controlados enviados por la capa de recursos para que las aplicaciones de la organización virtual los compartan y llamen. Los componentes de esta capa pueden implementar varios comportamientos de uso compartido, incluidos servicios de directorio, colaboración de recursos, monitoreo y diagnóstico de recursos, replicación de datos, control de carga, administración de cuentas y otras funciones.

Capa de aplicación (Application): Es la capa de aplicación para los usuarios del grid. La capa de aplicación existe en un entorno de organización virtual. La aplicación llama a los servicios correspondientes a través de la interfaz de programación de aplicaciones (API) de cada capa y luego moviliza los recursos en la red a través de los servicios para completar la tarea. Para facilitar el desarrollo de aplicaciones grid, es necesario construir una gran biblioteca de funciones que admita la computación grid.

4. Aplicación de las redes hoy en día

Las más utilizadas en el país y en el extranjero pueden ser las redes informáticas en algunas grandes universidades (para lograr el máximo intercambio de recursos informáticos). Son recursos informáticos: en pocas palabras, es potencia informática, CPU.

El máximo uso compartido de recursos informáticos es el máximo uso compartido de la CPU informática). Las personas conectan computadoras en un clúster (también conocido como sala de computadoras, generalmente con docenas de computadoras que ejecutan Linux) a una red local. Esto es como conectar estas docenas de computadoras a una supercomputadora y, por supuesto, la potencia informática ha mejorado enormemente. Este tipo de red informática local se utiliza principalmente en algunos estudios de investigación científica. Por ejemplo, las ciencias biológicas. Cuando los investigadores de ciencias biológicas necesitan recursos informáticos de alto rendimiento para ayudarlos a analizar los resultados de los experimentos, envían estos programas de experimentos analíticos a Grid, y Grid devuelve los resultados a estos investigadores a través de cálculos. El resultado del cálculo puede ser algunas imágenes (renderizado) o algunos datos. Estos cálculos suelen tardar varios meses si se ejecutan en una sola PC (computadora personal, computadora personal). Sin embargo, se pueden completar en uno o dos días en una cuadrícula. Esta es una de las ventajas más intuitivas de la tecnología grid. Por supuesto, hay algunos mainframes grandes (super-mainframes) que también tienen sólidas capacidades informáticas (como el IBM Deepblue, a menudo mencionado, que derrotó al maestro humano de Go Kasparov), pero dichos hosts son demasiado caros y la implementación (implementación) es a menudo inconveniente. El sitio web de SETI@Home (SETI@Home, un proyecto de computación distribuida, busca información de inteligencia extraterrestre a través de computadoras en Internet y la aplicación exitosa de grid en computación distribuida. Ver: equn/info/fd01) afirma que el mundo de IBM ASCI White, la computadora más potente del mundo, puede alcanzar 12 teraflops, pero cuesta 100 millones de dólares estadounidenses, pero SETI@HOME sólo utilizó 500.000 dólares estadounidenses para lograr 15 teraflops.

Otra aplicación importante del grid pueden ser las organizaciones virtuales (Virtual Organizations). Este tipo de organización virtual suele estar dirigida a un proyecto específico o a un tipo específico de investigadores. Aquí se puede lograr un intercambio integral de recursos informáticos, recursos de almacenamiento, recursos de datos, recursos de información, recursos de conocimiento y recursos de expertos. Por ejemplo, el Grupo de Investigación de la Ceremonia de Apertura de los Juegos Olímpicos de China 2008 puede utilizar cuadrículas para formar una organización virtual. En esta organización virtual, cualquier miembro tiene derecho a acceder a los recursos compartidos de la organización (como mapas del lugar de la ceremonia de apertura, fondos de la ceremonia de apertura, lista del programa de la ceremonia de apertura) sin importar dónde se encuentre y puede comunicarse con una organización virtual en otro lugar; comunicar. Esta organización virtual es como reunir todos los recursos, información y personal de la ceremonia inaugural de los Juegos Olímpicos en un espacio virtual, permitiendo a las personas concentrarse en los temas del proyecto de la ceremonia inaugural sin tener que considerar otros temas. Según un ejemplo, el proyecto DAME, una colaboración entre la Universidad de Leeds, la Universidad de Oxford, la Universidad de York y la Universidad de Sheffield, está dedicado a la investigación y aplicación de organizaciones virtuales. La arquitectura DAME se utiliza en White Rose Computational Grid (WRCG) construida conjuntamente por estas cuatro universidades para la rápida detección y reparación de fallas de aeronaves.