第一篇：高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)

高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)

1.千萬億次計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究

目前，世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)際計(jì)算速度是每秒35萬億次。下一個(gè)挑戰(zhàn)是1Petaflops，即千萬億次計(jì)算。預(yù)計(jì)千萬億次計(jì)算機(jī)將由1萬至100萬個(gè)處理器組成。至于采用何種體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)件技術(shù)，誰將制造出第一個(gè)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在還是一個(gè)懸念。到2005年，美國IBM公司將研制出新型超級(jí)計(jì)算機(jī)“藍(lán)色基因L”(Bluegene /L)。“藍(lán)色基因”是IBM公司在2000年啟動(dòng)的一個(gè)歷時(shí)5年的研制項(xiàng)目，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)5億美元，目的是最終制造出用于生物計(jì)算的千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)。“藍(lán)色基因L”是該項(xiàng)目中的第一個(gè)系統(tǒng)，預(yù)計(jì)峰值計(jì)算速度為360萬億次。藍(lán)色基因的設(shè)計(jì)中沒有采用傳統(tǒng)機(jī)群系統(tǒng)中高功耗的高端處理器，而是采用了低功耗集成芯片。雖然每個(gè)處理器性能并不很高，但是可以通過增加系統(tǒng)中的處理器數(shù)量來達(dá)到較高的峰值計(jì)算能力。藍(lán)色基因L將有6萬多個(gè)節(jié)點(diǎn)，而計(jì)劃中的藍(lán)色基因C處理器個(gè)數(shù)甚至可能達(dá)到100萬個(gè)。

2003年11月，IBM公司發(fā)布了藍(lán)色基因的一個(gè)初步成果－－在一個(gè)不到1立方米的機(jī)箱內(nèi)可容納1024個(gè)處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)。雖然只有目標(biāo)規(guī)模的1/128，但這臺(tái)高密度計(jì)算機(jī)已經(jīng)具有每秒1.4萬億次的計(jì)算能力，在Top500中排名第73位。IBM將這個(gè)計(jì)劃的最終系統(tǒng)定名為藍(lán)色基因P，預(yù)計(jì)要到2006年以后推出。

美國斯坦福大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)Merrimac計(jì)劃也是面向千萬億次計(jì)算的研究之一。該方案嘗試采用專門設(shè)計(jì)的“流式”(streaming)處理器。一個(gè)流式處理器節(jié)點(diǎn)集成了128個(gè)1GHz的浮點(diǎn)處理單元，8192個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以達(dá)到2PetaFlops，而預(yù)計(jì)成本只有2000萬美元。流式技術(shù)的思想來源于游戲機(jī)圖形處理器設(shè)計(jì)。其基本思想是現(xiàn)在集成電路的發(fā)展使計(jì)算邏輯本身的成本大大降低，而真正造成高成本的是數(shù)據(jù)傳送的帶寬。因此應(yīng)該集成更多的計(jì)算單元以便充分利用有限的帶寬。流式結(jié)構(gòu)需要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行專門的改寫和優(yōu)化。

美國NASA支持的HTMT（混合技術(shù)多線程）項(xiàng)目可以說是歷史上最早、最激進(jìn)的千萬億次計(jì)算機(jī)路線。HTMT試圖避開半導(dǎo)體技術(shù)的摩爾定律，采用超導(dǎo)邏輯、光交換、光全息存儲(chǔ)、智能存儲(chǔ)器等各種全新技術(shù)，其采用超導(dǎo)的核心處理單元頻率可達(dá)100GHz，而主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是能夠滿足這樣高速處理器的存儲(chǔ)體系。HTMT最初的策劃始于1995年，原計(jì)劃在2006年左右達(dá)到1PetaFlops，但此計(jì)劃研制費(fèi)用極高，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，目前看來勝出的可能性已不大。

隨著專用集成電路設(shè)計(jì)的普及，為某種應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制也逐漸在高性能計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)重要地位。專用計(jì)算機(jī)可以針對(duì)應(yīng)用算法特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，人而更有效地完成特定的計(jì)算任務(wù)。如日本RIKEN高性能計(jì)算中心研制的分子動(dòng)力學(xué)模擬專用計(jì)算機(jī)MD－GRAPE系列中的MDM峰值速度甚至超過當(dāng)前最快的通用計(jì)算機(jī)－－地球模擬器。而其后續(xù)研制中的用于分析蛋白質(zhì)分子作用的專用機(jī)“蛋白質(zhì)探索者”（Protein Explorer）很可能將成為世界上第一個(gè)千萬億次量級(jí)的系統(tǒng)。

中國目前還沒有自己的千萬億次計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃，相關(guān)研究有可能在“十一五”期間啟動(dòng)。

2.網(wǎng)格和高性能計(jì)算機(jī)

網(wǎng)格(grid)是近年來計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)重要方向，其基本思想是通過因特網(wǎng)進(jìn)行資源共享和協(xié)同工作。目前連接Internet的計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到1億臺(tái)以上，通過因特網(wǎng)可能達(dá)到的聚合計(jì)算潛力是不可估量的。國際上已經(jīng)有Globus等組織為網(wǎng)格環(huán)境制定標(biāo)準(zhǔn)和參考實(shí)現(xiàn)。更多的研究人員和企業(yè)不斷投入到這個(gè)研究熱潮中來。中國的國家高性能計(jì)算環(huán)境，教育科研網(wǎng)格等項(xiàng)目也開始進(jìn)入實(shí)施階段。

網(wǎng)格最原始的設(shè)想是將分散在各地的高性能計(jì)算機(jī)連接起來，形成強(qiáng)大的綜合計(jì)算能力。從這個(gè)角度看，網(wǎng)格技術(shù)有可能成為實(shí)現(xiàn)Petaflops的另一條途徑。但是，用網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)Petaflops仍需要一些關(guān)鍵技術(shù)的突破：一方面，互聯(lián)網(wǎng)連接的速度和帶寬仍有待提高，另一方面，有效的網(wǎng)格體系模型和計(jì)算模型尚待建立。傳統(tǒng)的并行程序模式不能直接在這種分散的環(huán)境中有效使用。如何使科學(xué)計(jì)算高效使用網(wǎng)格的計(jì)算能力是當(dāng)前一個(gè)主要研究方向。中國國家重大科研計(jì)劃“以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的科學(xué)活動(dòng)環(huán)境”就是朝這個(gè)方向的努力。至少在短期內(nèi)，網(wǎng)格計(jì)算還不能取代高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制以滿足應(yīng)用的需求。

與此同時(shí)，網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵－－資源按需共享的思想在其他應(yīng)用領(lǐng)域迅速得到應(yīng)用。具有資源共享、動(dòng)態(tài)交互與集成等特征的數(shù)據(jù)與信息網(wǎng)格，可以為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的開發(fā)和使用平臺(tái)，已經(jīng)開始成為網(wǎng)格技術(shù)研究與發(fā)展的主要方向之一。網(wǎng)格技術(shù)已經(jīng)逐漸和高性能計(jì)算技術(shù)分化開來，形成一個(gè)獨(dú)特的領(lǐng)域。其中計(jì)算網(wǎng)格和為一種廉價(jià)、易得的計(jì)算資源，受到應(yīng)用科學(xué)家及普通用戶的廣泛關(guān)注與試用，向成為高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用門戶方向發(fā)展。

網(wǎng)格化的思想也滲透到高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之中。中國國家智能計(jì)算機(jī)研究中心提出了“網(wǎng)格化計(jì)算機(jī)”的概念，其核心思想是將高性能計(jì)算機(jī)的部件也變?yōu)橐环N網(wǎng)絡(luò)化的資源或稱網(wǎng)格零件，如網(wǎng)格處理器、網(wǎng)格存儲(chǔ)、網(wǎng)格終端、網(wǎng)格路由器等等。這些網(wǎng)格零件可以根據(jù)應(yīng)用的需求動(dòng)態(tài)地組成一個(gè)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)將不僅僅是“計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接起來”，而是要成為真正意義上的“網(wǎng)絡(luò)連接起來的計(jì)算機(jī)”。傳統(tǒng)意義的獨(dú)立的計(jì)算機(jī)將不復(fù)存在。

3.美國的高生產(chǎn)率計(jì)算系統(tǒng)研究計(jì)劃及其影響

就在幾年前，美國的高性能計(jì)算機(jī)界還一度對(duì)機(jī)群/MPP系統(tǒng)過于樂觀，認(rèn)為短期內(nèi)高性能計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)不再需要大的變化。以美國能源部的ASCI計(jì)劃為代表的一系列龐大的機(jī)群系統(tǒng)（包括仍排名第2的ASCI Q）就是這一趨勢(shì)的代表。但是，2002年日本的地球模擬器系統(tǒng)取代美國的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獲得TOP500第一名之后，美國終于認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的機(jī)群/MPP結(jié)構(gòu)并不是HPC體系結(jié)構(gòu)的終結(jié)。美國國防部在2002年啟動(dòng)了高生產(chǎn)率計(jì)算系統(tǒng)（HPCS）計(jì)劃。

HPCS計(jì)劃的主要目標(biāo)是“填補(bǔ)當(dāng)前基于20世紀(jì)80年代后期技術(shù)的高性能計(jì)算和未來量子計(jì)算技術(shù)之間的高端計(jì)算”空白。其研究目標(biāo)已經(jīng)不僅僅是千萬億次系統(tǒng)，而是希望確定未來10年甚至20年的高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。整個(gè)計(jì)劃分三個(gè)階段：第一階段為概念評(píng)估階段，由一些公司和大學(xué)分別提出各自的技術(shù)路線和建議書，到2003年7月該階段已經(jīng)基本完成，CRAY、IBM、SUN正式入選第二階段；第二階段到2006年，為系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)評(píng)估階段，由三家公司分別聯(lián)合學(xué)術(shù)單位進(jìn)行各自關(guān)鍵技術(shù)研究，并研制樣機(jī)；第三階

段到2010年，為研發(fā)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，將制造兩套全規(guī)模的系統(tǒng)。

目前三家公司的方案各有特色，CRAY公司的CASCADE系統(tǒng)仍基于傳統(tǒng)的向量處理機(jī)，重點(diǎn)優(yōu)化全局共享內(nèi)存和互聯(lián)技術(shù)；IBM的PERCS系統(tǒng)以IBM的POWER多核心處理器技術(shù)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地適用應(yīng)用的需求；SUN公司的HERO系統(tǒng)最具特色：基于一種全新的不需要連線和焊接的直接芯片互聯(lián)技術(shù)，可以將多塊芯片“拼”成一個(gè)緊湊的高性能計(jì)算機(jī)。多線程、光互聯(lián)、智能存儲(chǔ)器、新的編程工具等新技術(shù)則同時(shí)出現(xiàn)在幾個(gè)方案中。

HPCS將“高生產(chǎn)率”作為計(jì)劃名稱代表了近年來認(rèn)識(shí)上的一個(gè)變化趨勢(shì)：用峰值計(jì)算能力作為高性能計(jì)算機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)是不充分的。用戶為完成一個(gè)具體的應(yīng)用問題在建模、編程、調(diào)試、優(yōu)化、運(yùn)行、維護(hù)和故障處理等全部周期所耗費(fèi)的總代價(jià)才應(yīng)是最終的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率將需要更多技術(shù)上的創(chuàng)新。

可以說，美國HPCS計(jì)劃的啟動(dòng)標(biāo)志著高性能計(jì)算機(jī)業(yè)一個(gè)新的創(chuàng)新時(shí)代的開始。

三、中國高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

當(dāng)前高性能計(jì)算機(jī)的研制已進(jìn)入發(fā)展的十字路口。一方面，尖端的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制已開始了新一輪探索，正處于各種新思想與新方法產(chǎn)生的活躍期，未來的發(fā)展還充滿了不確定性；另一方面，廉價(jià)的機(jī)群系統(tǒng)帶來的高性能計(jì)算機(jī)普及和“平民化”在促進(jìn)其更廣泛應(yīng)用的同時(shí)，反過來對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了新的要求，即如何從提高生產(chǎn)率，更有效地解決具體問題角度重新思考高性能計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)。包括具有低功耗、高密度、可共享、可重構(gòu)、可定制等特點(diǎn)的系統(tǒng)的研究方興未艾。目前，中國和世界其他國家處在同一個(gè)十字路口，沒有現(xiàn)成的系統(tǒng)可供我們參考、跟蹤和趕超，相反我們?cè)诩夹g(shù)選擇及產(chǎn)業(yè)化方面的努力有可能對(duì)國際高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)走向產(chǎn)生較大的影響。

我國已經(jīng)具備了自行研制國際先進(jìn)水平超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力，并形成了神威、銀河和曙光等幾個(gè)自己的產(chǎn)品系列和研究隊(duì)伍，有進(jìn)行重大技術(shù)創(chuàng)新的條件。但是，目前研制的系統(tǒng)國產(chǎn)化程序并不高，處理器、高速網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵部件還主要依賴進(jìn)口。隨著集成電路生產(chǎn)基地逐漸向中國轉(zhuǎn)移和國產(chǎn)通用CPU技術(shù)的突破，我國實(shí)際上已經(jīng)開始具備了自主生產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)全套部件的潛力。下決心集中力量研制包括國產(chǎn)CPU、外圍芯片在內(nèi)的全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有可能徹底擺脫我國在高性能計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)上受制于人的局面，同時(shí)擴(kuò)大我國科研人員研究與創(chuàng)新的領(lǐng)域和范圍，改變我國高性能計(jì)算機(jī)研究與生產(chǎn)環(huán)境，確立中國在國際高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中新的地位。

我國高性能計(jì)算機(jī)市場(chǎng)已開始進(jìn)入普及和高速發(fā)展期，需求牽引將逐漸表現(xiàn)出對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的拉動(dòng)作用。但是，相對(duì)于發(fā)達(dá)國家，我國高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。大力推廣高性能計(jì)算機(jī)和計(jì)算科學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，其意義絕不僅僅在于高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)自身的發(fā)展。廣泛采用高性能計(jì)算機(jī)和計(jì)算分析方法是一種方法和工具上的飛躍，將可能大大促進(jìn)其他領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)研究進(jìn)展，有助于提升我國的綜合科研實(shí)力。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)同在，未來5－10年將是中國高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)研究開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用發(fā)展至關(guān)重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期。而今明兩年則是進(jìn)行戰(zhàn)略決策的關(guān)鍵。

第二篇：體系結(jié)構(gòu)

一、管道與過濾器

在管道與過濾器風(fēng)格的軟件體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)構(gòu)件,都有一組輸入和輸出，構(gòu)件讀輸入的數(shù)據(jù)流，經(jīng)過內(nèi)部處理，然后產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流。這種風(fēng)格的連接件就像是數(shù)據(jù)流傳輸?shù)墓艿?，將一個(gè)過濾器的輸出傳到另一過濾器的輸入。這種風(fēng)格特別重要的過濾器必須是獨(dú)立的實(shí)體．它不能與其它的過濾器共享數(shù)據(jù)，而且一個(gè)過濾器不知道它上游和下游的標(biāo)識(shí)。一個(gè)管道與過濾器網(wǎng)絡(luò)輸出的正確性并不依賴于過濾器進(jìn)行增量計(jì)算過程的順序。

管道與過濾器風(fēng)格的軟件體系結(jié)構(gòu)具有許多很好的特點(diǎn)：

(1)具有良好的隱蔽性和高內(nèi)聚、低耦合的特點(diǎn)；

(2)允許設(shè)計(jì)者將整個(gè)系統(tǒng)的輸入，輸出行為看成是多個(gè)過濾器的行為的簡(jiǎn)單合成：

(3)支持軟件重用。主要提供適合在兩個(gè)過濾器之間傳送的數(shù)據(jù)，任何兩個(gè)過濾器都可被連接起來；

(4)系統(tǒng)維護(hù)和增強(qiáng)系統(tǒng)性能簡(jiǎn)單：

(5)允許對(duì)一些如吞吐量、死鎖等屬性的分析：

(6)支持并行執(zhí)行

但是，這樣的系統(tǒng)也存在著一些缺陷：

(1)通常導(dǎo)致進(jìn)程成為批處理的結(jié)構(gòu)：

(2)不適合處理交互的應(yīng)用：

(3)因?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸上沒有通用的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)過濾器都增加了解析和合成數(shù)據(jù)的工作，這樣又導(dǎo)致了系統(tǒng)性能下降，并增加了編寫過濾器的復(fù)雜性。(pass理由上已經(jīng)訴過)

二、數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蟮慕M織

這種風(fēng)格建立在數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上，數(shù)據(jù)的表示方法和它們的相應(yīng)操作被封裝在一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型或?qū)ο笾?。這種風(fēng)格的構(gòu)件是一種對(duì)象，或者說是抽象數(shù)據(jù)類型的實(shí)例。對(duì)象是一種被稱作管理者的構(gòu)件，因?yàn)樗?fù)責(zé)保持資源的完整性。對(duì)象是通過函數(shù)和過程的調(diào)用來交互的。

面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)在編程時(shí)有兩大優(yōu)點(diǎn)：

(1)因?yàn)閷?duì)象對(duì)其它對(duì)象隱藏它的表示，所以可以改變一個(gè)對(duì)象的表示，而不影響其它的對(duì)象。

(2)設(shè)計(jì)者可將一些數(shù)據(jù)存取操作的問題分解成一些交互的代理程序的集合。

但是，面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)也存在著一些問題

(1)為了使一個(gè)對(duì)象和另一個(gè)對(duì)象通過過程調(diào)用等方式進(jìn)行交互，必須知道對(duì)象的標(biāo)識(shí)。只要一個(gè)對(duì)象的標(biāo)識(shí)改變了．就必須修改所有其他明確調(diào)用它的對(duì)象。

(2)必須修改所有顯式調(diào)用它的其它對(duì)象，并消除由此帶來的一些副作用。例如，如果A使用了對(duì)象B．c也使用了對(duì)象B，那么，c對(duì)B的使用所造成的對(duì)A的影響可能是料想不到的。（不適合，2個(gè)缺點(diǎn)）

三、基于事件的隱式調(diào)用

基于事件的隱式調(diào)用風(fēng)格的思想:

構(gòu)件不直接調(diào)用一個(gè)過程，而是觸發(fā)或廣播一個(gè)或多個(gè)事件。系統(tǒng)中的其它構(gòu)件中的過程在一個(gè)或多個(gè)事件中注冊(cè)，當(dāng)一個(gè)事件被觸發(fā)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用在這個(gè)事件中注冊(cè)的所有過程，這樣，一個(gè)事件的觸發(fā)就導(dǎo)致了另一模塊中的過程的調(diào)用。

基于事件的隱式調(diào)用風(fēng)格的主要特點(diǎn):

(1)事件的觸發(fā)者并不知道哪些構(gòu)件會(huì)被這些事件影響。這樣不能假定構(gòu)件的處理順序，甚至不知道哪些過程會(huì)被調(diào)用，因此，許多隱式調(diào)用的系統(tǒng)也包含顯式調(diào)用作為構(gòu)件交互的補(bǔ)充形式。

(2)支持重用。在不改變系統(tǒng)中其他接口的情況之下，構(gòu)件可以非常容易的被其他構(gòu)件取代。

基于事件的隱式調(diào)用風(fēng)格的主要缺點(diǎn):

(1)構(gòu)件放棄了自身對(duì)系統(tǒng)計(jì)算的控制。（哪些構(gòu)件響應(yīng)？ 響應(yīng)的順序是怎么樣的？）

(2)共享區(qū)域的數(shù)據(jù)交換。(正確性的驗(yàn)證)（可行但不適合）

四、層次系統(tǒng)

層次系統(tǒng)組織成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，每一層為上層服務(wù)，并作為下層客戶。在一些層次系統(tǒng)中，除了一些精心挑選的輸出函數(shù)外，內(nèi)部的層只對(duì)相鄰的層可見。由于每一層最多只影響兩層，同時(shí)只要給相鄰層提供相同的接口，允許每層用不同的方法實(shí)現(xiàn)，同樣為軟件重用提供了強(qiáng)大的支持。在這一應(yīng)用領(lǐng)域中．每一層提供一個(gè)抽象的功能，作為上層通信的基礎(chǔ)。較低的層次定義低層的交互，最低層通常只定義硬件物理連接。

層次系統(tǒng)有許多可取的屬性：

(1)支持基于抽象程度遞增的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)者可以把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)按遞增的步驟進(jìn)行分解：

(2)支持功能增強(qiáng)，因?yàn)槊恳粚又炼嗪拖噜彽纳舷聦咏换ィ虼斯δ艿母淖冏疃嘤绊懴噜彽纳舷聦樱?/p>

(3)支持重用。

當(dāng)然，層次系統(tǒng)也有其不足之處：

(1)并不是每個(gè)系統(tǒng)都可以很容易地劃分為分層的模式，甚至即使一個(gè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)是層次化的，出于對(duì)系統(tǒng)性能的考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不得不把一些低級(jí)或高級(jí)的功能綜合起來：

(2)很難找到一個(gè)通行的、合適的、正確的層次抽象方法。（可行但有難度）

五、倉庫風(fēng)格

1、黑板系統(tǒng)

黑板系統(tǒng)的傳統(tǒng)應(yīng)用是信號(hào)處理領(lǐng)域，如語音和模式識(shí)別。另一應(yīng)用是松耦合代理數(shù)據(jù)共享存取。黑板系統(tǒng)主要由三部分組成：知識(shí)源、黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制。

2、三層c，s軟件體系結(jié)構(gòu)

C/S軟件體系結(jié)構(gòu)，即client/server(客戶機(jī)/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，是基于資源不對(duì)等，且為實(shí)現(xiàn)共享而提出來的，是20世紀(jì)90年代成熟起來的技術(shù)，c，s結(jié)構(gòu)將應(yīng)用系統(tǒng)一分二，服務(wù)器(后臺(tái))負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理，客戶機(jī)(前臺(tái))完成與用戶的交互任務(wù)。c，s體系結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理能力，模型思想簡(jiǎn)單，容易被人們理解和接受。

但隨著企業(yè)規(guī)模和應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，軟件的復(fù)雜程度不斷提高，傳統(tǒng)的c/s結(jié)構(gòu)存在以下幾個(gè)局限：

(1)c/s只分兩層結(jié)構(gòu)是單一服務(wù)器且以局域網(wǎng)為中心的，所以難以擴(kuò)展至大型企業(yè)廣域網(wǎng)或Internet：

(2)軟、硬件的組合及集成能力有限；

(3)客戶機(jī)的負(fù)荷太重，難以管理大量的客戶機(jī)，系統(tǒng)的性能容易變壞：

(4)數(shù)據(jù)安全性不好。

正是因?yàn)槎觕/s有這么多缺點(diǎn)，因此,三層c/s結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。三層c層結(jié)構(gòu)是將應(yīng)用功能分成表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三個(gè)部分。

三層C/S的解決方案是：對(duì)這三層進(jìn)行明確分割，并在邏輯上使其獨(dú)立。原來的數(shù)據(jù)層作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)獨(dú)立出來，所以，關(guān)鍵是要將表示層和功能層分離成各自獨(dú)立的程序，并且還要使這兩層問的接口簡(jiǎn)潔明了。與傳統(tǒng)的二層結(jié)構(gòu)相比，三層c／s結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(I)允許合理地劃分三層結(jié)構(gòu)的功能，使之在邏輯上保持相對(duì)獨(dú)立性，從而使整個(gè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)更為清晰，能提高系統(tǒng)和軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

(2)允許更靈活有效地選用相應(yīng)的平臺(tái)和硬件系統(tǒng)，使之在處理負(fù)荷能力上與處理特性上分別適應(yīng)于結(jié)構(gòu)清晰的三層；并且這些平臺(tái)和各個(gè)組成部分可以具有良好的可升級(jí)性和開放性。

(3)三層c/s結(jié)構(gòu)中．應(yīng)用的各層可以并行開發(fā)，各層也可以選擇各自最適合的開發(fā)語言。

(4)允許充分利用功能層有效地隔離開表示層與數(shù)據(jù)層，來授權(quán)的用戶難以繞過功能層而利用數(shù)據(jù)庫工具或黑客手段去非法地訪問數(shù)據(jù)層，這就為嚴(yán)格的安全管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；整個(gè)系統(tǒng)的管理層次也更加合理和可控制。

3、B/S軟件體系結(jié)構(gòu)

B/S體系結(jié)構(gòu)．即Browser/Server(瀏覽器／服務(wù))結(jié)構(gòu)，是隨著如Internet的興起，對(duì)c/s體系結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在B/S體系結(jié)構(gòu)下。用戶界面完全通過www瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)．但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)。

B/s體系結(jié)構(gòu)主要是利用不斷成熟的www瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種腳本語言，用通用瀏覽器就實(shí)現(xiàn)了原來需要復(fù)雜的專用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，并節(jié)

約了開發(fā)成本．是一種全新的軟件體系結(jié)構(gòu)?；贐/S體系結(jié)構(gòu)的軟件，系統(tǒng)安裝、修改和維護(hù)全在服務(wù)器端解決。用戶在使用系統(tǒng)時(shí)．僅僅需要1個(gè)瀏覽器就可運(yùn)行全部的模塊，真正達(dá)到了“零客戶端”的功能，很容易在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)升級(jí)。B/s體系結(jié)構(gòu)還提供了異種機(jī)、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù)的聯(lián)機(jī)、聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一服務(wù)的最現(xiàn)實(shí)的開放性基礎(chǔ)。

但是，與c/s體系結(jié)構(gòu)相比，B/s體系結(jié)構(gòu)也有許多不足之處，例如：

(1)早期B，s體系結(jié)構(gòu)缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)頁面的支持能力，(2)B，s體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力差，安全性也難以控制。

(3)采用B／s體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)查詢等響應(yīng)速度上，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地低于C/S體系結(jié)構(gòu)。

(4)B，s體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)提交一般以頁面為單位，數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交互性不強(qiáng)，不利于在線事務(wù)處理(OLTP)應(yīng)用。

想法：

考慮到

第三篇：理論研究：關(guān)于婦聯(lián)工作體系結(jié)構(gòu)的研究

婦聯(lián)是中國最大的婦女組織，有著全國性的自上而下完備的組織系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)很好組織資源，如何在新的社會(huì)結(jié)構(gòu)中更好地利用這一資源是一個(gè)值得思考的問題。

婦聯(lián)系統(tǒng)從全國婦聯(lián)到各省市、區(qū)縣、街鎮(zhèn)、居村婦代，做的基本上都是一樣的事，沒有結(jié)構(gòu)性分工。上級(jí)婦聯(lián)忙于為下級(jí)婦聯(lián)布置工作，下級(jí)婦聯(lián)忙于應(yīng)付上級(jí)婦聯(lián)布置的工作，很難

從本地區(qū)婦女的特殊性出發(fā)來考慮工作，各級(jí)婦聯(lián)干部忙于應(yīng)付上面布置的任務(wù)，成了為工作而工作，而不是為婦女而工作。

一個(gè)龐大的系統(tǒng)，沒有結(jié)構(gòu)性的分工，是很難發(fā)揮最大效益的。本文就婦聯(lián)工作的結(jié)構(gòu)性分工提出個(gè)人的一些思考。

一、省市、區(qū)縣婦聯(lián)工作重點(diǎn)針對(duì)“社會(huì)”

婦聯(lián)工作的結(jié)構(gòu)性分工體現(xiàn)在工作的重點(diǎn)和對(duì)象上，省市、區(qū)縣婦聯(lián)工作對(duì)象沒有具體的“人”，所以工作重點(diǎn)不是“人”而是“社會(huì)”，主要任務(wù)是“改變社會(huì)”。省市和區(qū)縣婦聯(lián)工作的性質(zhì)、方法應(yīng)該是比較一致的，都是從意識(shí)形態(tài)、宏觀層面思考和解決婦女問題，改變婦女的社會(huì)環(huán)境，只是工作范圍不同，省市婦聯(lián)影響省市政府，改變省市的婦女社會(huì)環(huán)境；區(qū)縣婦聯(lián)影響區(qū)縣政府，改變區(qū)縣婦女的社會(huì)環(huán)境。工作方法上的思考：

1、婦聯(lián)向黨和政府提供婦女信息與建議，推動(dòng)政府做婦女項(xiàng)目預(yù)算

男女平等是我國的基本國策，性別平等是政府應(yīng)該做的事。三個(gè)代表體現(xiàn)在婦聯(lián)工作上，婦聯(lián)就應(yīng)該代表婦女的根本利益，所以婦聯(lián)不是站在黨和政府的立場(chǎng)上思考和解決婦女問題，而是站在婦女的立場(chǎng)上與黨和政府溝通婦女問題，這樣才可能成為黨和政府與婦女之間的橋梁，真正地幫助黨和政府工作。

婦聯(lián)要成為橋梁，讓黨和政府對(duì)婦女問題有清楚的認(rèn)識(shí)，首先婦聯(lián)要對(duì)婦女的情況熟悉和了解，對(duì)婦女問題有獨(dú)立的思考，并且提出解決問題的方案。所以省市、區(qū)縣婦聯(lián)必須建立自己的研究機(jī)構(gòu)研究婦女問題。婦聯(lián)的婦女研究與大學(xué)的婦女研究不同的是，大學(xué)的婦女研究主要是理論研究，婦聯(lián)的婦女研究主要是行動(dòng)研究。婦聯(lián)可以組織社會(huì)力量一起研究婦女問題，但是不能完全依賴社會(huì)力量的研究，新時(shí)期的婦聯(lián)工作必須理性化，婦聯(lián)工作應(yīng)該建立在科學(xué)的理論研究基礎(chǔ)上，所以婦女研究是婦聯(lián)的一項(xiàng)重要的常規(guī)工作，組建自己的研究機(jī)構(gòu)，可以從組織機(jī)制上保證婦聯(lián)長期的、有計(jì)劃的從事婦女研究。婦聯(lián)要使用專業(yè)的社會(huì)調(diào)查方法，向政府提供婦女真實(shí)的情況和科學(xué)的數(shù)據(jù)，讓政府對(duì)婦女真實(shí)的社會(huì)處境有清醒的意識(shí)，在此基礎(chǔ)上婦聯(lián)確定自己的工作方向和工作重點(diǎn)，形成項(xiàng)目化的行動(dòng)方案。所謂項(xiàng)目化的行動(dòng)方案就是把婦女工作具體化，成為操作層面的工作。這樣?jì)D聯(lián)工作就減少盲目性，因?yàn)樵陧?xiàng)目申請(qǐng)的時(shí)候，從事這項(xiàng)工作的人就要對(duì)整個(gè)事情有一個(gè)具體的思考，你必須說明為什么要立這個(gè)項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目想解決什么問題，用什么具體的方法，需要多長時(shí)間，利用什么資源，資金來源，最后怎么評(píng)估等。有些重大項(xiàng)目必須由政府參與，婦聯(lián)就要督促政府做婦女項(xiàng)目預(yù)算，在資金上保證項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

項(xiàng)目有長期和短期的，如果各省市、區(qū)縣婦聯(lián)很清楚自己有多少項(xiàng)目在運(yùn)轉(zhuǎn)，工作的重點(diǎn)和方向就很明確

2、省市、區(qū)縣婦聯(lián)的活動(dòng)影響社會(huì)輿論環(huán)境

婦聯(lián)是一個(gè)群眾性組織，所以群眾性的活動(dòng)必須搞，而且參與面越大越好。婦聯(lián)活動(dòng)的資金有限，所以不能盲目地搞很多活動(dòng)，省市、區(qū)縣婦聯(lián)每年根據(jù)婦女的實(shí)際情況，配合當(dāng)年的婦聯(lián)工作的重點(diǎn)，精心策劃一、二個(gè)活動(dòng)，活動(dòng)的宣傳力度要大，在社會(huì)上引起反響。為了確?；顒?dòng)具有實(shí)質(zhì)性作用，活動(dòng)過程中盡可能使用專業(yè)化手段和科學(xué)化方法，并且要貼近婦女的現(xiàn)實(shí)生活。具體思考：

a：婦聯(lián)活動(dòng)的目的要具體明確，簡(jiǎn)單易懂。

婦聯(lián)的活動(dòng)是針對(duì)婦女群體的，活動(dòng)的目的一定要具體，不能籠統(tǒng)地說提高婦女地位，活動(dòng)到底要達(dá)到什么目的，越具體，就越具有個(gè)性，活動(dòng)給人的感覺就越鮮活。越明確就越容易吸引相關(guān)人員的參與；活動(dòng)的目的要簡(jiǎn)單，最好用一句話來概括，高速度的社會(huì)中，人們沒有耐心，復(fù)雜的信息很容易被過濾掉，越簡(jiǎn)單的信息越容易流動(dòng)。

b：利用現(xiàn)代化手段組織婦女參與活動(dòng)

婦聯(lián)的活動(dòng)要提高“社會(huì)化”程度，婦聯(lián)雖然有系統(tǒng)的組織網(wǎng)絡(luò)，但是不可否認(rèn)，對(duì)于廣大婦女群體來說，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有其“盲點(diǎn)”，婦聯(lián)活動(dòng)僅僅靠自己的網(wǎng)絡(luò)來組織婦女參與，就很容易造成“圈內(nèi)熱，圈外冷”。所以每年省市、區(qū)縣婦聯(lián)的大型活動(dòng)除了利用自己的組織系統(tǒng)外，還必須充分利用各種現(xiàn)代化的組織手段，尤其要利用大眾媒體，電視、報(bào)刊、雜志、互聯(lián)網(wǎng)等，使婦聯(lián)的活動(dòng)成為“社會(huì)化”活動(dòng)，活動(dòng)的整個(gè)組織過程就成了宣傳過程，從而擴(kuò)大婦聯(lián)的社會(huì)影響，推動(dòng)社會(huì)輿論朝著有利于婦女的方法發(fā)展。

c：把專業(yè)化評(píng)估方法引入婦聯(lián)工作中

搞一個(gè)大型的活動(dòng)需要很多資金和人力的投入，這種投入是否有效是很值得評(píng)估的，否則我們的工作就很容易陷于盲目。婦聯(lián)的工作方法是自己做自己評(píng)估，婦聯(lián)干部在總結(jié)工作時(shí)往往頭頭是道，總結(jié)的時(shí)候總是挑好的說，顯得很有信心，但是婦聯(lián)干部內(nèi)心的成就感并不高，因?yàn)閶D聯(lián)工作的價(jià)值有時(shí)很難體現(xiàn)出來，婦聯(lián)工作的性質(zhì)決定了其工作價(jià)值的模糊性，所以科學(xué)地評(píng)估婦聯(lián)的工作就顯得特別重要。評(píng)估也是一種成本，我們不可能每個(gè)活動(dòng)都做專業(yè)性

評(píng)估，但是省市、區(qū)縣婦聯(lián)重要的大型活動(dòng)應(yīng)該做專業(yè)性評(píng)估，這樣不僅可以科學(xué)地體現(xiàn)婦聯(lián)工作的社會(huì)價(jià)值，也能夠更好地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，提高工作質(zhì)量。

大型活動(dòng)的評(píng)估工作最好請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)來做，專業(yè)機(jī)構(gòu)在整個(gè)活動(dòng)中，分三個(gè)階段即活動(dòng)前、活動(dòng)中、完成后進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，專業(yè)機(jī)構(gòu)做評(píng)估有很多益處，專業(yè)機(jī)構(gòu)使用的是專業(yè)的評(píng)估方法，而且專業(yè)評(píng)估機(jī)構(gòu)與婦聯(lián)沒有利害關(guān)系，就比較容易站在客觀公正的立場(chǎng)上做調(diào)查和評(píng)估，獲得比較真實(shí)的信息，婦聯(lián)可以清楚地了解這項(xiàng)活動(dòng)的影響力及活動(dòng)的目標(biāo)是否達(dá)到；另外專業(yè)機(jī)構(gòu)的調(diào)查本身就是一種活動(dòng)理念的進(jìn)一步宣傳，也是進(jìn)一步擴(kuò)大婦聯(lián)的知名度，塑造婦聯(lián)良好形象的方法。

二、街鎮(zhèn)婦聯(lián)工作重點(diǎn)針對(duì)“婦女”

街鎮(zhèn)婦聯(lián)是社區(qū)基層?jì)D女組織，有具體的工作對(duì)象，所以街鎮(zhèn)婦聯(lián)的工作應(yīng)該圍繞人來做。人與動(dòng)物的區(qū)別是動(dòng)物吃飽了就滿足了，而人吃飽了麻煩就更多了，因?yàn)槿藵M足了基本的物質(zhì)生活后，需要尋找精神的滿足，而精神的滿足是一件復(fù)雜的、個(gè)性化的事。在高速發(fā)展的社會(huì)中，人們覺得有很多的選擇，似乎機(jī)會(huì)很多，但是實(shí)際上真正能夠掌握的機(jī)會(huì)卻又相當(dāng)有限，所以人的欲望很容易被激發(fā)，卻又不容易被滿足，人就容易變得焦慮，這也是現(xiàn)代人普遍感到焦躁不安的原因。讓人們吃飽喝足后，能夠健康快樂地生活，是圍繞“人”做工作的重要落腳點(diǎn)。

現(xiàn)代社會(huì)在強(qiáng)調(diào)個(gè)人權(quán)利，讓個(gè)人獲得了更大的自由空間的同時(shí)，也使人變得孤獨(dú)了，由此又滋生了很多心理問題，因?yàn)槿耸巧鐣?huì)性動(dòng)物，人需要群體，阿德勒認(rèn)為人格的動(dòng)力是社會(huì)動(dòng)機(jī)，所以人一旦離開群體，人的價(jià)值、生命的意義都會(huì)失落，這也是越來越自由、越來越孤獨(dú)的現(xiàn)代社會(huì)抑郁癥不斷上升的心理基礎(chǔ)。如何讓現(xiàn)代人既享受個(gè)人的自由空間，又不感到孤獨(dú)，這就是現(xiàn)代社區(qū)建設(shè)最重要的目標(biāo)，讓人們?cè)谏鐓^(qū)找到群體，找到生命的意義和人生的價(jià)值，婦聯(lián)在社區(qū)的工作是幫助婦女融入群體。

1、建立興趣小組，引導(dǎo)健康生活

物以類聚，人以群分，話不投機(jī)半句多，有相同興趣愛好的人，只要提供機(jī)會(huì)，就很容易走到一起。街鎮(zhèn)婦聯(lián)的工作重點(diǎn)是根據(jù)婦女的特點(diǎn)、興趣和愛好，培養(yǎng)社區(qū)婦女領(lǐng)袖，通過她們?nèi)ソ⒏鞣N興趣小組，如：寵物社、健身組、合唱團(tuán)、模特隊(duì)、手工坊等。婦聯(lián)要幫助社區(qū)婦女領(lǐng)袖協(xié)調(diào)各種關(guān)系、提供活動(dòng)場(chǎng)地，建立志愿者隊(duì)伍，對(duì)各種興趣小組提供專業(yè)指導(dǎo)和幫助，引導(dǎo)各類興趣小組進(jìn)行健康的休閑娛樂活動(dòng)，讓婦女在各種小組中找到自己的樂趣，并獲得群體的溫暖，健康快樂地生活。

2、建立功能性小組，幫助弱勢(shì)群體

婦聯(lián)的維權(quán)功能在社區(qū)是直接面對(duì)婦女，尤其是弱勢(shì)婦女，讓婦女融入群體，包括讓弱勢(shì)婦女不孤獨(dú)，街鎮(zhèn)婦聯(lián)要在社區(qū)建立幫助弱勢(shì)婦女的功能性支持小組，對(duì)特殊困難婦女提供特殊幫助，建立如：?jiǎn)紊砟赣H支持小組、反家暴工作小組、婚姻危機(jī)干預(yù)小組等，這些功能性的小組應(yīng)該提供專業(yè)性幫助，如團(tuán)體心理輔導(dǎo)，法律援助等，主動(dòng)、切實(shí)地維護(hù)婦女的權(quán)益。

三、婦聯(lián)系統(tǒng)的上下極關(guān)系

在婦聯(lián)系統(tǒng)中，上級(jí)婦聯(lián)對(duì)下級(jí)是指導(dǎo)性關(guān)系，所謂指導(dǎo)性關(guān)系，就不是上級(jí)婦聯(lián)為下級(jí)婦聯(lián)布置工作，而是上級(jí)婦聯(lián)要下基層研究婦女工作，對(duì)基層?jì)D聯(lián)工作進(jìn)行宏觀思考和具體指導(dǎo)，所以越是上級(jí)婦聯(lián)干部，就應(yīng)該越有宏觀思維和研究能力，所以省市和區(qū)縣婦聯(lián)干部必須從行政型轉(zhuǎn)向?qū)＜倚?，省市、區(qū)縣婦聯(lián)應(yīng)該有一支專家隊(duì)伍，直接在專業(yè)上為基層?jì)D聯(lián)提供指導(dǎo)和服務(wù)，這樣?jì)D聯(lián)的上下級(jí)關(guān)系才有可能真正成為指導(dǎo)性關(guān)系。

1、宏觀服務(wù)

省市、區(qū)縣婦聯(lián)針對(duì)“社會(huì)”所開展的婦聯(lián)工作，實(shí)際上是為基層?jì)D聯(lián)針對(duì)“婦女”所開展的工作鋪平道路，制造社會(huì)輿論環(huán)境。所以省市、區(qū)縣婦聯(lián)的大型活動(dòng)與基層?jì)D聯(lián)的具體功能小組活動(dòng)相呼應(yīng)，上下聯(lián)動(dòng)，形成一股強(qiáng)大的社會(huì)力量，改變婦女的社會(huì)環(huán)境。

2、專業(yè)指導(dǎo)

一個(gè)高度現(xiàn)代化的社會(huì)，就是一個(gè)高度專業(yè)化的社會(huì)，新時(shí)期的婦聯(lián)工作如果不朝專業(yè)化方法發(fā)展，很容易被其他專業(yè)化機(jī)構(gòu)所替代，所以婦聯(lián)不僅需要有社會(huì)活動(dòng)的人才，還要有各種專業(yè)人才。街鎮(zhèn)婦聯(lián)在社區(qū)建立的各類興趣小組，尤其是幫助弱勢(shì)婦女的功能性支持小組，非常需要各種專業(yè)性指導(dǎo)和幫助，上級(jí)婦聯(lián)對(duì)下級(jí)婦聯(lián)的服務(wù)就體現(xiàn)在直接具體的專業(yè)指導(dǎo)上。上級(jí)婦聯(lián)應(yīng)該有熟悉婚姻家庭和婦女心理的心理咨詢師、從事婦女權(quán)益保障的律師、面向社區(qū)婦女的婦女社會(huì)工作者等專業(yè)人員，這些專業(yè)人員從不同的專業(yè)角度研究婦女工作，把學(xué)到的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到婦聯(lián)工作中，運(yùn)用專業(yè)方法幫助婦女，這些專業(yè)人員直接與社區(qū)婦聯(lián)建立聯(lián)系，指導(dǎo)和幫助社區(qū)婦聯(lián)進(jìn)行專業(yè)化工作。專業(yè)化工作是新時(shí)期婦聯(lián)工作的發(fā)展趨勢(shì)，這些受過專業(yè)訓(xùn)練的專業(yè)工作者是把婦聯(lián)工作向?qū)I(yè)化推進(jìn)的重要力量。

省市、區(qū)縣婦聯(lián)比街鎮(zhèn)婦聯(lián)有更多的資源和優(yōu)勢(shì)，為了更好地指導(dǎo)基層?jì)D聯(lián)工作，省市、區(qū)縣婦聯(lián)應(yīng)該建立一些探索性和示范性專業(yè)機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)運(yùn)用專業(yè)方法服務(wù)婦女，讓婦聯(lián)的專業(yè)工作在這里直接面對(duì)婦女提供專業(yè)幫助，同時(shí)發(fā)揮指導(dǎo)基層?jì)D聯(lián)的功能，為基層?jì)D聯(lián)干部提供指導(dǎo)和實(shí)習(xí)的基地。

3、建立交流平臺(tái)

上級(jí)婦聯(lián)對(duì)下級(jí)婦聯(lián)的指導(dǎo)性關(guān)系還應(yīng)該體現(xiàn)在上級(jí)婦聯(lián)為下級(jí)婦聯(lián)提供信息服務(wù)上，現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)信息社會(huì)，上級(jí)婦聯(lián)的特殊地位決定了上級(jí)婦聯(lián)比基層?jì)D聯(lián)有更多的信息和更宏觀的思維，上級(jí)婦聯(lián)應(yīng)該為下級(jí)婦聯(lián)提供信息交流平臺(tái)，在這個(gè)交流平臺(tái)上，上級(jí)婦聯(lián)扮演的是服務(wù)的角色，為基層?jì)D聯(lián)創(chuàng)造交流的機(jī)會(huì)，基層?jì)D聯(lián)是這個(gè)平臺(tái)的主角，她們?cè)谶@個(gè)平臺(tái)上探討婦女問題、交流工作經(jīng)驗(yàn)、提出新的思考等。這個(gè)平臺(tái)的作用是讓社會(huì)的最新婦女信息及時(shí)地傳遞給基層?jì)D聯(lián)，也讓整個(gè)婦聯(lián)系統(tǒng)中最有創(chuàng)意的思想、最先進(jìn)的工作方法得到及時(shí)的宣傳，使婦聯(lián)工作不斷創(chuàng)新。

婦聯(lián)工作的結(jié)構(gòu)性分工是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工程，它首先挑戰(zhàn)我們現(xiàn)有的工作模式，從自上而下的為基層?jì)D聯(lián)布置工作改為自下而上地為基層?jì)D聯(lián)提供服務(wù)，這就需要婦聯(lián)工作中心下移，一切從婦女的實(shí)際出發(fā)，圍繞婦女的實(shí)際需求開展工作，這樣?jì)D聯(lián)工作才有可能真正貼近婦女群眾。其次結(jié)構(gòu)性分工要求上級(jí)婦聯(lián)與基層?jì)D聯(lián)具有不同的工作重點(diǎn)，具有不同的人才結(jié)構(gòu)，婦聯(lián)干部的隊(duì)伍需要調(diào)整，大量的婦聯(lián)干部要從行政型轉(zhuǎn)向?qū)＜倚?，把婦聯(lián)工作向?qū)I(yè)化推進(jìn)，使婦聯(lián)工作跟上現(xiàn)代化的步伐，體現(xiàn)出現(xiàn)代婦聯(lián)新的工作價(jià)值。

第四篇：論文：“天河"高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

國之重器：“天河“高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

趙陽輝1 陳方舟2 溫運(yùn)城3

摘要：繼2010年“天河一號(hào)”首次問鼎全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)之后，“天河二號(hào)“連續(xù)六次蟬聯(lián)全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500冠軍。除令人嘆服的運(yùn)行速度外，“天河”系列高性能計(jì)算機(jī)還擁有中國自主研發(fā)的異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)、高速互連網(wǎng)絡(luò)、新型并行編程模型框架等核心技術(shù)。它的成功是我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域幾代科學(xué)家共同努力的結(jié)果。

目錄 前言 3 中國計(jì)算機(jī)技術(shù)的起步 3

2.1 新中國成立前 3

2.2 新中國成立后 3 中國軍用計(jì)算機(jī)的源起及發(fā)展 4

3.1 中國軍用計(jì)算機(jī)的源起 4

3.2 中國軍用計(jì)算機(jī)的發(fā)展 4 “銀河”億次巨型機(jī)的研制 5

4.1 “銀河”億次巨型機(jī)的研制源起 5

4.2 “銀河”億次巨型機(jī)的誕生 6 “天河”高性能計(jì)算機(jī)的成就及意義 7

5.1 高性能計(jì)算機(jī)研究的意義 7

5.2 “天河”高性能計(jì)算機(jī)的成就 7

5.3 “天河”高性能計(jì)算機(jī)的意義 8 參考文獻(xiàn) 9

1前言

高性能計(jì)算機(jī)（早期稱為巨型機(jī))，又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，是以每秒浮點(diǎn)運(yùn)算速度來衡量的，具有超高運(yùn)算能力和超大存儲(chǔ)容量的超大規(guī)模電子計(jì)算機(jī)。自1960年代以來，美、英、法、德、日等發(fā)達(dá)國家相繼推出系列巨型計(jì)算機(jī)，引領(lǐng)世界計(jì)算機(jī)發(fā)展之方向，在量子力學(xué)、密碼分析、氣象和天氣預(yù)報(bào)、石油和天然氣開采以及軍事等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生巨大社會(huì)效益在1993年開始發(fā)布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500 排行榜中，美國始終占據(jù)最多席位，處于世界濘位。作為一個(gè)為高性能計(jì)算機(jī)提供統(tǒng)計(jì)的組織，TOP500主要針對(duì)高性能計(jì)算機(jī)制造商、用戶以及潛在用戶，通過用Linpack程序?qū)Ω咝阅苡?jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，取前500，最優(yōu)系統(tǒng)進(jìn)行排名，每年發(fā)布兩次，并在 TOP500網(wǎng)站公布。2010年，中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)（簡(jiǎn)稱國防科大）研制的“天河一號(hào)”第一次超越美國，榮登全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜榜首。此后，“天河二號(hào)”連續(xù)六次蟬聯(lián)全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜榜首?！疤旌印毕盗谐?jí)計(jì)算機(jī)的成功，既有深厚的歷史淵源，又有長期的技術(shù)積累，更有時(shí)代迫切需求的強(qiáng)勁動(dòng)力，是中國發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)服務(wù)于國家建設(shè)和國防事業(yè)的重要體現(xiàn)。

2中國計(jì)算機(jī)技術(shù)的起步

2.1新中國成立前

第二次世界大戰(zhàn)全面爆發(fā)前夕，科學(xué)學(xué)的創(chuàng)始人、英國學(xué)者貝爾納指出“科學(xué)與戰(zhàn)爭(zhēng)一直是極其密切地聯(lián)系著的；實(shí)際上，除了19世紀(jì)的某一段期間，我們可以公正地說：大部分重要的技術(shù)和科學(xué)進(jìn)展是海陸軍的需要所直接促成的。” [1] 1946年2月誕生于美國阿伯丁彈道研究實(shí)驗(yàn)室的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC，迫不及待地證明了貝爾納這一見解的正確性。不僅如此，中國計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程也是有力佐證之一。

在ENIAC問世之時(shí)，中國剛結(jié)束抗日戰(zhàn)爭(zhēng)，隨即又進(jìn)人解放戰(zhàn)爭(zhēng)，連年浩大的戰(zhàn)亂令國人無暇顧及計(jì)算機(jī)的研制及考慮其對(duì)武器裝備發(fā)展的影響。

2.2新中國成立后

直到新中國成立不久后爆發(fā)抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)，人朝作戰(zhàn)的中國軍隊(duì)高級(jí)將領(lǐng)深刻認(rèn)識(shí)到武器裝備技術(shù)對(duì)未來戰(zhàn)爭(zhēng)的決定性影響，以及加強(qiáng)軍隊(duì)和國防現(xiàn)代化建設(shè)的迫切性。軍事理論家郭化若將軍多次指出：“在抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)中因?yàn)槲臆姏]有制空權(quán)，而難以達(dá)成戰(zhàn)役的殲滅戰(zhàn)，因?yàn)槲臆姏]有制海權(quán)而不能達(dá)成戰(zhàn)略的殲滅戰(zhàn)。只有搞好我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，提高經(jīng)濟(jì)實(shí)力，搞好我軍的現(xiàn)代化建設(shè)（主要是武器裝備的現(xiàn)代化建設(shè)），提高我軍的作戰(zhàn)能力，我們的國家安全才更有保證?！盵2]受命創(chuàng)辦中國人民解放軍軍事工程學(xué)院（簡(jiǎn)稱哈軍工）的陳賡大將更是一針見血地指出：“技術(shù)兵器確是決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝敗的重要因素?！?/p>

1952年，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所所長華羅庚提出發(fā)展計(jì)算機(jī)。1956年國務(wù)院制定的《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，將計(jì)算機(jī)列為六個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一，采取緊急措施以保證其發(fā)展，并籌建中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所。1958年，中國在蘇聯(lián)幫助下試制出103計(jì)算機(jī)，至此中國“有了“計(jì)算機(jī)。1959年，第一臺(tái)大型通用電子計(jì)算機(jī)104機(jī)研制成功。1965年、1967年中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所（簡(jiǎn)稱中科院計(jì)算所）、華北計(jì)算技術(shù)研究所、華東計(jì)算技術(shù)研究所等相繼自行研制成功系列電子計(jì)算機(jī)，其中 109乙機(jī)（運(yùn)行速度9萬次/秒）和109丙機(jī)（運(yùn)行速度1 L5萬次/秒）為兩彈做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)[3]，它們的應(yīng)用使得中國繼第一顆原子彈裝置核爆成功后不到3年，就成功爆炸第一顆氫彈，研制速度快于美國的7年和蘇聯(lián)的4年。由此可見，計(jì)算技術(shù)的發(fā)展對(duì)于加快國防現(xiàn)代化進(jìn)程的重要性是不言而喻的。

3中國軍用計(jì)算機(jī)的源起及發(fā)展

3.1中國軍用計(jì)算機(jī)的源起

中國軍用計(jì)算機(jī)的研制源于哈軍工。哈軍工系國防科大的前身，創(chuàng)辦于1953年，陳賡大將任第一任院長。

1956年秋，海軍司令部提出研制魚雷快艇指揮儀的任務(wù)，交由哈軍工海軍工程系完成。1957年8月，海軍工程系助教柳克俊呈交《關(guān)于發(fā)展艦用電子計(jì)算機(jī)，研究試制供快艇用的快速電子指揮儀的報(bào)告》，指出：“1956年底，結(jié)合世界電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展情況，已萌生想用電子數(shù)字計(jì)算技術(shù)來解決魚類快艇的問題，經(jīng)過不斷地實(shí)際探索，特建議發(fā)展海軍艦用電子計(jì)算機(jī)。”

3.2中國軍用計(jì)算機(jī)的發(fā)展

1958年9月28日，代號(hào)為“331”的電子計(jì)算機(jī)完成初步考核，結(jié)果顯示其邏輯正確、運(yùn)行正常。這是哈軍工乃至中國第一臺(tái)軍用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)樣機(jī)，盡管它還達(dá)不到生產(chǎn)和裝備部隊(duì)的水平。在1959一1970年間，331機(jī)研制組經(jīng)過晶體管老化篩選，利用v型掃描法和切比雪夫最佳逼近方法，實(shí)現(xiàn)了魚雷快艇指揮儀的晶體管化和小型化，使其終于成為真正意義上的首臺(tái)軍用計(jì)算機(jī)。

1960年代初，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)晶體管化、通用化和生產(chǎn)批量化已成為可能，電子計(jì)算機(jī)進(jìn)人晶體管時(shí)代。此時(shí)，從英國考察歸來的哈軍工電子技術(shù)系成立，主任慈云桂及時(shí)把握這一發(fā)展趨勢(shì)，決定立即下馬已經(jīng)開始的電子管計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，發(fā)展晶體管通用計(jì)算機(jī)。慈云桂就“國內(nèi)有無研制條件”和“國產(chǎn)元器件是否能夠過關(guān)”等問題進(jìn)行了深人的調(diào)查研究，形成論證報(bào)告后上報(bào)國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱國防科工委），得到主管科技工作的國務(wù)院副總理聶榮臻的支持，他指示“盡快用國產(chǎn)晶體管研制通用計(jì)算機(jī)。”在慈云桂主持研制代號(hào)“441B ”的通用晶體管計(jì)算機(jī)的過程中，海軍工程系年輕教員康鵬提出“用國產(chǎn)的參數(shù)不一致的品體管，構(gòu)建出一致的、波形寬度標(biāo)準(zhǔn)的電路”網(wǎng)的辯證思想，解決了信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)問題和觸發(fā)器“一觸即發(fā)”的問題，進(jìn)而發(fā)明隔離阻塞一推拉觸發(fā)器電路，解決441B機(jī)基礎(chǔ)電路的穩(wěn)定性問題，最終用國產(chǎn)半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)出性能穩(wěn)定可靠的品體管計(jì)算機(jī)。1964年8月，441B機(jī)順利通過穩(wěn)定性考核，先后生產(chǎn)100余臺(tái)，廣泛用于國防、經(jīng)濟(jì)及教育等領(lǐng)域。這標(biāo)志著哈軍工的計(jì)算機(jī)技術(shù)已走在國內(nèi)同行前列，并為下一代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。

1969年1l月，鑒于國防科研需要，國防科工委主持召開“遠(yuǎn)望號(hào)”測(cè)量船控制計(jì)算處理中心方案論證會(huì)。哈軍工電子計(jì)算機(jī)系主任慈云桂提議研制百萬次集成電路計(jì)算機(jī)，他提出的利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性來彌補(bǔ)國產(chǎn)小規(guī)模集成電路初期產(chǎn)品缺陷的技術(shù)思路獲得認(rèn)同，從而與華北計(jì)算所分別立項(xiàng)。

1970年哈軍工主體南遷長沙，改名長沙工學(xué)院 1978年6月，中央軍委批淮長沙工學(xué)院重新回到軍隊(duì)序列，改建國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)。在這動(dòng)蕩的8年中，他們克服許多困難，在高速晶體管一晶體管邏輯(transistor-transistor logic, TTL)、集成電路、插件式存儲(chǔ)器、圖形顯示設(shè)備等領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，研制成功代號(hào)為“巧1”的百萬次大型計(jì)算機(jī)[4]，該機(jī)在1980年5月我國首次成功發(fā)射洲際導(dǎo)彈中發(fā)揮了重要作用，進(jìn)而確立了國防科大計(jì)算機(jī)團(tuán)隊(duì)在中國計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的重要地位。

4“銀河”億次巨型機(jī)的研制

4.1“銀河”億次巨型機(jī)的研制源起

1976年，美國第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)Cray一1實(shí)現(xiàn)了1億次/秒的運(yùn)算速度，標(biāo)志著巨型計(jì)算機(jī)時(shí)代的來臨。Cray一1主要用于美國國防部、航天局、能源部及國家安全局等與軍事密切相關(guān)的核心部門。之后，法國、英國、聯(lián)邦德國、日本等國奮起直追，相繼研制出巨型計(jì)算機(jī)。

早在1967年9月，聶榮臻就提議研制更高水平的計(jì)算機(jī)，以滿足發(fā)展尖端武器、增強(qiáng)國防實(shí)力的迫切需要。1972年10月，國防科工委向中央專委建議將巨型計(jì)算機(jī)的研制列人國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目。1974年初，中國科學(xué)院、第四機(jī)械工業(yè)部（簡(jiǎn)稱四機(jī)部）和國防科工委三部門聯(lián)合向國務(wù)院、中央軍委、中央專委提出，組織全國力量開展巨型計(jì)算機(jī)的研制。1975年10月，國防科工委主任張愛萍責(zé)成慈云桂負(fù)責(zé)組織國內(nèi)計(jì)算機(jī)專家調(diào)查小組，就巨型機(jī)需求、國內(nèi)元器件、外設(shè)生產(chǎn)狀況和性價(jià)比等情況進(jìn)行全國調(diào)研，因“文革”影響，工程雖經(jīng)籌劃，未能實(shí)施。

1977年5月，慈云桂組織長沙工學(xué)院再次進(jìn)行全國性調(diào)研，完成億次巨型機(jī)的調(diào)研報(bào)告。1 1月14 日，國防科工委向中央呈報(bào)《關(guān)于研制巨型電子計(jì)算機(jī)事》的請(qǐng)示報(bào)告。隨后，張愛萍親自邀請(qǐng)國內(nèi)專家進(jìn)行方案論證，中科院計(jì)算所、四機(jī)部等單位亦爭(zhēng)相立項(xiàng)。1978年1月29日，國防科工委再次向中央呈交了《關(guān)于安排研制億次計(jì)算機(jī)情況報(bào)告》，著重強(qiáng)調(diào)長沙工學(xué)院計(jì)算機(jī)團(tuán)隊(duì)的立項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。3月4日，鄧小平?jīng)Q定把中國第一臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)的研制任務(wù)交給長沙工學(xué)院，慈云桂擔(dān)任總設(shè)計(jì)師。5月，國防科工委組織召開論證會(huì)，“785”工程任務(wù)正式啟動(dòng)。

4.2“銀河”億次巨型機(jī)的誕生

“785”工程在立項(xiàng)之初，就確立了“跟蹤國外最先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)國內(nèi)一時(shí)無力生產(chǎn)而國外又能買到的元器件和設(shè)備，用自己的智慧和技術(shù)設(shè)計(jì)研制做出中國的巨型機(jī)”的指導(dǎo)思想。在“自力更生與適當(dāng)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合、走發(fā)展具有中國特色的巨型計(jì)算機(jī)新路”的方針指導(dǎo)下，“785”工程團(tuán)隊(duì)吸收了Cray-I的先進(jìn)思想，巨型計(jì)算機(jī)選取了底板走線最短、最有利于信號(hào)高速傳輸?shù)膱A柱形。

研究人員在體系結(jié)構(gòu)、邏輯、元器件、組裝等方面，以中國國情為基礎(chǔ)有所創(chuàng)新；在硬件設(shè)計(jì)上，采用雙向量陣列部件方案，并按照慈云桂、楊曉東等人提出的素?cái)?shù)模存儲(chǔ)體交叉訪問的設(shè)想，解決了總體設(shè)計(jì)難題；在軟件方面，開創(chuàng)了并行算法，并行化程序設(shè)計(jì)，并行操作系統(tǒng)，大型診斷系統(tǒng)和向量化、優(yōu)化的FORTRAN編譯系統(tǒng)，在國內(nèi)首次采用軟件工程化的方法完成了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)任務(wù)；在工程組織和管理方面，建立“垂直”的工程指揮系統(tǒng)[5]，從國防科工委、國防科大到計(jì)算機(jī)系兼研究所、研究室、小組集中統(tǒng)一，縱向管理?！?85”工程在全國范圍內(nèi)，大力協(xié)同高校、研究所、工廠等一系列相關(guān)部門，聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)過五年多的艱苦奮斗，終于在1983年12月研制出中國第一臺(tái) 億次巨型計(jì)算機(jī)，并順利通過國家鑒定，張愛萍親自為其題名“銀河”。天河巨型機(jī)如圖 1所示

“銀河”億次巨型機(jī)成為當(dāng)時(shí)中國運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大、功能最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其主要技術(shù)指標(biāo)“具有國內(nèi)先進(jìn)水平，某些方面達(dá)到了國際先進(jìn)水平”，打破美國對(duì)中國長期的技術(shù)封鎖。中國成為繼美、日、法、英、德之后能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造巨型機(jī)的國家。此后，國防科大相繼推出銀河系1列巨型機(jī)和仿真計(jì)算機(jī)，“成為我國戰(zhàn)略武器研制、航天航空飛行器設(shè)計(jì)、國民經(jīng)濟(jì)的預(yù)測(cè)和決策、能源開發(fā)、天氣預(yù)報(bào)、圖像處理、情報(bào)分析，以及各種科學(xué)研究的強(qiáng)大的計(jì)算工具” [6]。

伴隨著從哈軍工到國防科大的歷史變遷，一支勇于拼搏、獻(xiàn)身國防的工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建立起來。多年來，豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)培養(yǎng)出一大批復(fù)合型創(chuàng)新人才，形成“胸懷祖國、團(tuán)結(jié)協(xié)作，志在高峰，奮勇拼搏”的銀河精神，為中國發(fā)展高性能計(jì)算機(jī)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5“天河”高性能計(jì)算機(jī)的成就及意義

5.1高性能計(jì)算機(jī)研究的意義

高性能計(jì)算機(jī)在科技、經(jīng)濟(jì)、軍事等領(lǐng)域的作用日益顯現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用，它已成為國際競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，在一定程度上代表了國家的綜合實(shí)力。

高性能計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)計(jì)算處理能力有力地推動(dòng)了科技的發(fā)展。在航空航天技術(shù)領(lǐng)域，它能夠協(xié)助專業(yè)技術(shù)人員完成大規(guī)模計(jì)算和飛行器設(shè)計(jì)模擬工作；在石油勘探領(lǐng)域，它能增強(qiáng)物探數(shù)據(jù)處理能力和信息管理能力，提高勘探工作的速度和精確度；在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，它可結(jié)合藥物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算模擬，降低藥物研發(fā)成本，拓寬疾病救治途徑。不僅如此，高性能計(jì)算機(jī)還具有超強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，可全面系統(tǒng)地搜集處理地球、海洋、大氣等環(huán)境的大數(shù)據(jù)，便于人類更好地認(rèn)識(shí)、了解、改善自己的生存空間。

高性能計(jì)算機(jī)已成為推動(dòng)新軍事變革的加速器。早在2007年，美國國防部就提出為期八年的“高性能計(jì)算現(xiàn)代化計(jì)劃”，并投人20億美元用于研制高性能計(jì)算機(jī)，目的就是提高武器裝備、流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)以及空間和海洋環(huán)境特性的建模與仿真技術(shù)。此外，在獲取情報(bào)和分析情報(bào)的過程中，高性能計(jì)算機(jī)利用數(shù)據(jù)流程建模，能夠在浩如煙海的信息流中快速準(zhǔn)確地找到破解密鑰；在戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)及推演方面，超級(jí)計(jì)算機(jī)亦能夠綜合統(tǒng)籌概率論、博弈論、統(tǒng)計(jì)學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等科學(xué)方法，迅速處理和分析相關(guān)參數(shù)，模擬和推演出作戰(zhàn)過程并預(yù)測(cè)出戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)局，形成最優(yōu)作戰(zhàn)方案。

正是由于高性能計(jì)算機(jī)在國家發(fā)展戰(zhàn)略中的重要地位及意義，發(fā)達(dá)國家將其列為涉及國家核心利益高科技產(chǎn)品，實(shí)行技術(shù)禁運(yùn)。因此，中國的高性能計(jì)算機(jī)必須走自主創(chuàng)新的發(fā)展道路。

5.2“天河”高性能計(jì)算機(jī)的成就

2006年，國家科技部將高性能計(jì)算機(jī)作為國家發(fā)展戰(zhàn)略予以實(shí)施，“天河”高性能計(jì)算機(jī)工程正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生的。

在“天河一號(hào)”高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)取得的眾多突破性成就中，最引人注目的是異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)技術(shù)，由于一顆中央處理器（central processing unit, CPU)的峰值計(jì)算處理能力是確定的，構(gòu)建一個(gè)具有超強(qiáng)計(jì)算處理能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常需要使用眾多CPU，待建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總的計(jì)算處理能力就等于單顆CPU的計(jì)算處理能力乘以CPU的總數(shù)。然而，CPU的數(shù)量越多，意味著該系統(tǒng)的硬件規(guī)模越大，故障概率也就越高。當(dāng)CPU的總數(shù)超過一定數(shù)目時(shí)，這個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將會(huì)無法使用或無法實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行速度達(dá)千萬億次/秒以上的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)面臨著這樣一個(gè)嚴(yán)峻問題。

以楊學(xué)軍院士為首的國防科大“天河”工程團(tuán)隊(duì)，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算速度每秒千萬億次以上的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為目標(biāo)，創(chuàng)造性地提出將圖形處理器（graphics processing unit, GPU)與CPU合理組合，構(gòu)成異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)，并通過軟件為GPU 和CPU分配相適應(yīng)的計(jì)算處理任務(wù)。原本為加速圖形處理而設(shè)計(jì)的GPU，雖然不像CPU那樣用于處理各種復(fù)雜計(jì)算任務(wù)，但對(duì)某類特殊的算法卻具有比 CPU高出數(shù)十倍甚至上百倍的處理能力。2007年，“GPU+CPU” 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國際會(huì)議（International Symposium on Computer Architecture, ISCA)上發(fā)表，在學(xué)術(shù)界引起很大反響。然而，要將新的思想成功應(yīng)用于實(shí)踐，則需要付出異常艱辛的努力。2009年3月，當(dāng)異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)首次運(yùn)行使用時(shí)，GPU的實(shí)測(cè)性能僅為其理論峰值的20%左右?！疤旌印惫こ虉F(tuán)隊(duì)為解決此技術(shù)難題奮戰(zhàn)4個(gè)月，終于找到優(yōu)化GPI-I計(jì)算程序這一突破口，GPU計(jì)算效能最終達(dá)到其理論峰值的70%以上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

5.3“天河”高性能計(jì)算機(jī)的意義

“天河一號(hào)”高性能計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新，還體現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。在同行看來，為“天河”系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)既耗費(fèi)精力又難以成功，利用市售的國外商用網(wǎng)絡(luò)就可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各結(jié)點(diǎn)的高速互聯(lián)。但是，“天河”工程團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，唯有創(chuàng)新才能形成自主、自控之優(yōu)勢(shì)。他們自主設(shè)計(jì)的高階路由芯片和高速網(wǎng)絡(luò)接口芯片令“天河一號(hào)”的接口帶寬高于同期市售國外高速互聯(lián)產(chǎn)品。

2013年6月，國防科大完成的“天河二號(hào)”一期 工程采用比“天河一號(hào)”更高性能的CPU和GPIJ，并設(shè)計(jì)研制出更高性能的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。“天河二號(hào)”期工程實(shí)測(cè)速度達(dá)到每秒3.383億億次，比美國計(jì)算處理速度最快的高性能計(jì)算機(jī)“泰坦”（每秒L759億億次）快了將近一倍。天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)如圖 2所示

然而，“天河二號(hào)”一期工程是以美國英特爾公司的處理器芯片為主，自主研制的處理器芯片為輔。20年4月，美國商務(wù)部宣布禁止英特爾公司向中國出售高端處理器芯片，并將國家超級(jí)計(jì)算長沙中心、廣州中心、天津中心和國防科大列人出口管制黑名單。美國的 “芯片禁售令”，促使中國加快自主研制的步伐。“天河”工程團(tuán)隊(duì)正圍繞“天河二號(hào)”系統(tǒng)升級(jí)和新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)研制進(jìn)行攻關(guān)，有望推出基于自主眾核加速器的 “天河二號(hào)”升級(jí)系統(tǒng)，運(yùn)算速度將提升I倍，達(dá)到每秒10億億次，實(shí)現(xiàn)全部元器件國產(chǎn)化。由此可見，自主創(chuàng)新與科技強(qiáng)國是中國趕超并保持高性能計(jì)算機(jī)處于國際領(lǐng)先水平的必要前提。

國之重器，待千錘百煉。“天河”高性能計(jì)算機(jī)集幾代人的艱辛努力和奮勇拼搏，終于攀上國際高性能計(jì)算機(jī)之首。但是，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到，未來中國高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展任重道遠(yuǎn)，只有確立創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，建立自主創(chuàng)新機(jī)制，提高核心技術(shù)的自主創(chuàng)新能力，拓展、深化應(yīng)用領(lǐng)域，方能在愈加激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

6參考文獻(xiàn)

[1] 貝爾納.D．科學(xué)的社會(huì)功能．陳體芳 譯．北京：商務(wù)印書館，1982：24L

[2] 齊德學(xué)．朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)決策內(nèi)幕．沈陽：遼寧大學(xué)出版社，1991：370

[3] 梁吟藻．回顧過去，展望未來中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所三十年．北京：中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所

[4] 徐祖哲．光明人物：康鵬和中國首臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)．光明日?qǐng)?bào)，2008

[5] 趙陽輝，吳迪．銀河億次巨型計(jì)算機(jī)工程組織管理研究．科技管理研究，2010

[6] 周興銘，趙陽輝．慈云桂與中國銀河機(jī)研究群體的發(fā)展歷程．中國科技史雜志，2005國防科技大學(xué)人文與社會(huì)科學(xué)學(xué)院，長沙，410073中央軍委裝備發(fā)展部檔案館，北京，100094國防科技大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院，長沙，410073

第五篇：局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

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摘要 在這個(gè)“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的時(shí)代，伴隨著有線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，以快捷高效，組網(wǎng)靈活為優(yōu)勢(shì)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講，無線局域網(wǎng)利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計(jì)算機(jī)之間的通信，并為通信的移動(dòng)化、個(gè)性化和多媒體應(yīng)用提供了可能。無線局域網(wǎng)（Wireless local-area network，WLAN）是無線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講，無線局域網(wǎng)就是通過無線信道來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信，并實(shí)現(xiàn)通信的移動(dòng)化、個(gè)性化和寬帶化。通俗地講，無線局域網(wǎng)就是在不采用網(wǎng)線的情況下，提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。

無線局域網(wǎng)是隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型網(wǎng)絡(luò)。本文介紹了無線局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)難點(diǎn)，以及搭建“莞工”無線局域網(wǎng)的需求分析和設(shè)備支持等。

廣闊的應(yīng)用前景、廣泛的市場(chǎng)需求以及技術(shù)上的可實(shí)現(xiàn)性，促進(jìn)了無線局域網(wǎng)技術(shù)的完善和產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)商用化的802.11b網(wǎng)絡(luò)也正在證實(shí)這一點(diǎn)。隨著802.11a網(wǎng)絡(luò)的商用和其他無線局域網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線局域網(wǎng)將迎來發(fā)展的黃金時(shí)期。關(guān)鍵字：無線局域網(wǎng)、通信、局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、802.11b、現(xiàn)狀及前景

目錄

概要.......................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章 無線局域網(wǎng)的發(fā)展歷史.................................................3 1.1 wi-fi(無線局域網(wǎng))的發(fā)展................................................3 第二章．需求分析...........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

2.1 局域網(wǎng)設(shè)計(jì)背景......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2 局域網(wǎng)的功能需求....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第三章．詳細(xì)設(shè)計(jì)...........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.1 設(shè)計(jì)方案描述........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 宿舍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.2.1 整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.2 樓層內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D...............................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.3 宿舍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖...........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3 IP地址分配..........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4 設(shè)備選擇............................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

I

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3.4.1 路由器選擇.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.2 服務(wù)器的選擇...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.3 交換機(jī)的選擇...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.4 線路的選擇.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5設(shè)備配置............................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

3.5.1 配置單.........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.2 路由器配置.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.3 CAMS的配置...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.4 DHCP的安裝與配置.............................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.5 DNS服務(wù)器安裝與配置...........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.6 Internet接入.........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第四章 無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

4.1 組建家庭無線局域網(wǎng)..................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

4.1.1 選擇組網(wǎng)方式...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1.2 硬件安裝.......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1.3 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2 組建辦公無線局域網(wǎng)..................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

4.2.1 組建前的準(zhǔn)備...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2 安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.3 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境...................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

第五章.參考文獻(xiàn)...........................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

II

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第一章 無線局域網(wǎng)的發(fā)展歷史

無線網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用，可以追溯到五十年前的第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)美國陸軍采用無線電信號(hào)做資料的傳輸。他們研發(fā)出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當(dāng)高強(qiáng)度的加密技術(shù)。當(dāng)初美軍和盟軍都廣泛使用這項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)讓許多學(xué)者得到了靈感，在1971年時(shí)，夏威夷大學(xué)（University of Hawaii）的研究員創(chuàng)造了第一個(gè)基于封包式技術(shù)的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)，這被稱作ALOHNET的網(wǎng)絡(luò)，可以算是相當(dāng)早期的無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）。這最早的WLAN包括了7臺(tái)計(jì)算機(jī)，它們采用雙向星型拓?fù)洌╞i-directional star topology）,橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計(jì)算機(jī)放置在瓦胡島（Oahu Island）上。從這時(shí)開始，無線網(wǎng)絡(luò)可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）都仍舊是有線的架構(gòu)，不過近年來無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用卻日漸增加，主要應(yīng)用在學(xué)術(shù)界（像是大學(xué)校園）、醫(yī)療界、制造業(yè)和倉儲(chǔ)業(yè)等，而且相關(guān)的技術(shù)也一直在進(jìn)步，對(duì)企業(yè)而言要轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡(luò)也更加容易、更加便宜了。

1.1 wi-fi(無線局域網(wǎng))的發(fā)展

廣義而言，無線局域網(wǎng)絡(luò)可歸類為光束，高頻無線電波兩大種。經(jīng)光作為傳輸媒介的無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，兩個(gè)端點(diǎn)必須在可以互相看得到的一直線，也就是所謂的 LOS，中間若有阻隔則通訊就會(huì)停擺，相信擁有筆記本電腦的讀者大多都能了解，畢竟IRDA紅外線傳輸已大量內(nèi)建于商用筆記本電腦及PDA等，有鑒于光束 難以穿透大多障礙物，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開始朝著高頻無線電波的方向走，包括窄帶微波。由于源自軍事應(yīng)用的展頻通訊具備高可靠性，高保密性而且不易受到干擾的 特性?，F(xiàn)在已蔚為主流。而wi-fi展頻技術(shù)主要又分為直接序列展頻DSSS，跳頻展頻兩類。

1999年 802.11a定義了一個(gè)在5GHz ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個(gè)在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)11Mbit/s的 物理層。2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應(yīng)用。蘋果公司把自己開發(fā)的802.11標(biāo)準(zhǔn)起名

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叫 AirPort。1999年工業(yè)界成立了Wi-Fi聯(lián)盟，致力解決符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備兼容性問題。802.11標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充。802.11，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)(2Mbit/s 工作在2.4GHz)。802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充(54Mbit/s工作在5GHz)。802.11b，1999年，物理層補(bǔ)充(11Mbit/s工作在2.4GHz)。

802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層(MAC)橋接(MAC Layer Bridging)。802.11d，根據(jù)各國無線電規(guī)定做的調(diào)整。

802.11e，對(duì)服務(wù)等級(jí)(Quality of Service, QS)的支持。802.11f，基站的互連性(Interoperability)。802.11g，物理層補(bǔ)充(54Mbit/s工作在2.4GHz)。

802.11h，無線覆蓋半徑的調(diào)整，室內(nèi)(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz頻段)。

802.11i，安全和鑒權(quán)(Authentification)方面的補(bǔ)充。

802.11n，導(dǎo)入多重輸入輸出(MIMO)技術(shù)，基本上是802.11a的延伸版。除了上面的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，另外有一個(gè)被稱為IEEE802.11b+的技術(shù)，通過PBCC技術(shù)(Packet Binary Convolutional Code)在IEEE802.11b(2.4GHz頻段)基礎(chǔ)上提供22Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實(shí)上并不是一個(gè)IEEE的公開標(biāo)準(zhǔn)，而是一項(xiàng)產(chǎn)權(quán)私有的技術(shù)(產(chǎn)權(quán)屬于美國德州儀器，Texas Instruments)。也有一些被稱為802.11g+的技術(shù),在IEEE802.11g的基礎(chǔ)上提供108Mbit/s的傳輸速率,跟 802.11b+一樣,同樣是非標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),由無線網(wǎng)絡(luò)芯片生產(chǎn)商Atheros所提倡的則為SuperG。

另外值得注意的是，無線局域網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品核心一無線網(wǎng)絡(luò)卡亦有出貨方面的消長。原本占最大比例的接口網(wǎng)絡(luò)卡開始大量消退，取而代之的是迷你PCI接口無線網(wǎng)絡(luò)卡或模塊的崛起。由于許多WLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都以迷你PCI通訊模塊取代以往的內(nèi)建PCMCIA適配卡，因此迷你PCI接口的占有率節(jié)節(jié)上升。不過最新的趨勢(shì)是系統(tǒng)芯片SOC將微處理與無線網(wǎng)絡(luò)卡基頻芯片整合，可大幅省成本，是各廠爭(zhēng)相開發(fā)的新技術(shù)。

盡管我國臺(tái)灣在WLAN產(chǎn)量全球市場(chǎng)占有率達(dá)80%，屬于世界第一，然而根據(jù)研院發(fā)布的數(shù)據(jù)展示，我國臺(tái)灣無線通訊的產(chǎn)值僅達(dá)全球30%，在產(chǎn)量與 產(chǎn)

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值的不對(duì)稱情況下，隨著全球無線產(chǎn)品通路競(jìng)爭(zhēng)的白熱化，生產(chǎn)代工WLAN可以說是賺辛苦錢。我國臺(tái)灣業(yè)者除了進(jìn)一步挑戰(zhàn)高價(jià)值的無線芯片設(shè)計(jì)，自立研發(fā) 無線通訊芯片及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，促進(jìn)其零組件進(jìn)一步國產(chǎn)，更應(yīng)該著眼于高獲利的系統(tǒng)整合與智能加值服務(wù)，而非僅將氣力擺在壓低制造成本，以高品質(zhì)的產(chǎn)品規(guī) 劃出完整解決方案與服務(wù)，走出削價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的循環(huán)，如此WLAN霸業(yè)才有前途。以加值服務(wù)而言，最有商機(jī)的莫守于應(yīng)用wi-fi的公眾無線上網(wǎng)服務(wù)，我國于公元2003年已有超過百處的公眾無線上網(wǎng)熱點(diǎn)，各大電信運(yùn)營商于未來 更將設(shè)置許多公眾無線網(wǎng)絡(luò)，無線寬帶上網(wǎng)計(jì)劃等，看準(zhǔn)全球科技趨勢(shì)，不遺余力地推廣宣導(dǎo)，以促進(jìn)全民無線上網(wǎng)，提升我國無線局域網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

第二章 無線局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

無線局域網(wǎng)使用紅外線和射頻傳輸介質(zhì)，可以提供高達(dá)11Mbps傳輸速度。本文重點(diǎn)介紹IEEE 803.11標(biāo)準(zhǔn)、基本構(gòu)件模塊以及性能參數(shù)(如可移動(dòng)性和安全性)等方面的情況。

同IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)允許用雙絞線和同軸電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸類似，802.11標(biāo)準(zhǔn)通過無線頻率傳輸數(shù)據(jù)，包括用紅外線(IR)以及在未管制的2.4GHz頻段的兩種無線傳輸媒介：跳頻擴(kuò)譜(FH-SS)和直接順序擴(kuò)譜(DS-SS)。擴(kuò)譜是一種在二戰(zhàn)期間發(fā)展起來的調(diào)制技術(shù)，它在無線電頻率的寬頻帶上發(fā)送傳輸信號(hào)。這種技術(shù)對(duì)無線數(shù)據(jù)通信非常理想，因?yàn)樗灰资艿綗o線電噪聲的影響而且?guī)缀醪划a(chǎn)生干擾。跳頻擴(kuò)譜被限制在2Mbps數(shù)據(jù)傳輸率，并建議用在特定的應(yīng)用中，比如某種船舶等。對(duì)于其他所有的無線局域網(wǎng)服務(wù)，直接順序擴(kuò)譜是一個(gè)更好的選擇。最近發(fā)布的IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11b中，允許采用DS-SS的以太網(wǎng)達(dá)到11Mbps數(shù)據(jù)率。

早期的無線局域網(wǎng)技術(shù)都屬于低速應(yīng)用，數(shù)據(jù)率為1Mbps到2Mbps。雖然存在這樣的缺點(diǎn)，但無線所具有的自由度和機(jī)動(dòng)性仍使得這些產(chǎn)品在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用，比如在零售業(yè)和倉庫管理中，流動(dòng)的工作人員使用手持設(shè)備進(jìn)行庫存管理和數(shù)據(jù)采集。后來，醫(yī)院也開始應(yīng)用無線技術(shù)在病床邊傳送病人信息。

接著，在大學(xué)里開始安裝無線網(wǎng)絡(luò)以節(jié)省敷設(shè)電纜的費(fèi)用以及共享Internet接入。早期的無線設(shè)備供應(yīng)商很快意識(shí)到，為了使這項(xiàng)技術(shù)獲得更廣泛的市場(chǎng)認(rèn)同，需要一個(gè)類似以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。他們?cè)?991年聯(lián)合起來，最初是提議，然后利用分布式技術(shù)制訂了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。1997年6月，IEEE發(fā)布了針對(duì)無線局域網(wǎng)的802.11標(biāo)準(zhǔn)。

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顧名思義，無線局域網(wǎng)確實(shí)就像它的名字一樣--具有傳統(tǒng)局域網(wǎng)技術(shù)(如以太網(wǎng)和令牌環(huán))的所有特性和優(yōu)點(diǎn)，卻沒有電線或電纜的限制(圖1)。

圖1

無線局域網(wǎng)用紅外線或者射頻取代雙絞線或光纖作為傳輸媒介。在紅外線和射頻兩者中，無線電信號(hào)因?yàn)楦采w范圍廣且?guī)捀?，因而?yīng)用更加廣泛。目前無線局域網(wǎng)大多使用2.4GHz頻段，這是RF頻譜中唯一在全球保留的非管制應(yīng)用部分。無線網(wǎng)絡(luò)的自由度和機(jī)動(dòng)性使其既可以應(yīng)用于樓宇內(nèi)，也可以用于建筑物之間。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造模塊

與有線網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)部分非常相似，樓宇內(nèi)無線局域網(wǎng)設(shè)備也包括PC插卡、PCI或ISA用戶適配器以及功能類似于有線網(wǎng)絡(luò)集線器的接入點(diǎn)(圖2)。

圖2

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無線局域網(wǎng)收發(fā)器充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)集線器，為無線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信提供連接。同小型或臨時(shí)安裝的有線局域網(wǎng)一樣，無線局域網(wǎng)可以只需用戶適配器就配置成為對(duì)等或其它特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果希望再有額外的功能和范圍，接入點(diǎn)還可以結(jié)為一體充當(dāng)星型拓?fù)涞闹行模瑢?shí)現(xiàn)相當(dāng)于以太網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)橋的功能。

在一座樓內(nèi)，有了無線局域網(wǎng)就可以在移動(dòng)點(diǎn)或固定點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算處理。將PC用戶適配器插卡安裝在筆記本電腦或手持式PC中，用戶就能夠自由移動(dòng)，同時(shí)保持與網(wǎng)絡(luò)的連接。

在臺(tái)式系統(tǒng)中應(yīng)用無線局域網(wǎng)技術(shù)，可以獲得傳統(tǒng)局域網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)的那種非常靈活的組織形式。如圖3所示，圖3

臺(tái)式用戶系統(tǒng)能置于無法鋪設(shè)電纜的地方，而且可根據(jù)需要，隨時(shí)在組織內(nèi)的任何地方重新布置。因此無線技術(shù)非常適合于臨時(shí)性工作小組以及迅速增長的機(jī)構(gòu)中。

與商業(yè)無線電信號(hào)可以在任何天氣情況下從發(fā)射機(jī)接收信號(hào)相同，無線局域網(wǎng)技術(shù)由于采用無線電波從而真正地重新定義了局域網(wǎng)中“局域”的概念。通過無線網(wǎng)

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橋，即使相隔幾公里的建筑物，其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)也可以合成為一個(gè)局域網(wǎng)。當(dāng)在建筑物之間用傳統(tǒng)的銅纜或光纜連接時(shí)，高速公路、湖泊、甚至地方政府都會(huì)成為無法克服的障礙，但無線網(wǎng)橋使這些障礙變得不會(huì)再有什么關(guān)系，它在空中傳輸數(shù)據(jù)，不需要為建立通路申請(qǐng)?jiān)S可。

無線網(wǎng)橋可以出資購買，用一個(gè)下午就可安裝完畢，其成本通常與一個(gè)T1的安裝費(fèi)用相當(dāng)。一旦投資完成，以后就不會(huì)再有費(fèi)用發(fā)生。性能參數(shù)

IEEE 802.11b無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行于2.4GHz頻段，仍然還有帶寬增長的余地。通過使用在802.11b規(guī)范中的一種可選調(diào)制技術(shù)，使現(xiàn)有數(shù)據(jù)率加倍是完全可能的。

為了提高網(wǎng)絡(luò)速度，無線局域網(wǎng)的制造商已從900MHz頻段移向到2.4GHz頻段。這種趨勢(shì)肯定還會(huì)繼續(xù)下去而達(dá)到更廣闊的頻帶，這時(shí)將能夠支持可以用在5GHz的更高帶寬。IEEE已經(jīng)針對(duì)運(yùn)行于5GHz且支持速度高達(dá)54Mbps的設(shè)備發(fā)布了規(guī)范。

一般來說，價(jià)格隨著時(shí)間的推移會(huì)降低，同時(shí)數(shù)據(jù)率則會(huì)增加，5.7GHz頻段肯定能用于下一個(gè)突破性數(shù)據(jù)速率：100Mbps。

802.11標(biāo)準(zhǔn)的有線等同保密性(WEP)選項(xiàng)僅僅是滿足用戶安全需求的第一步，當(dāng)WEP激活時(shí)，每一個(gè)站點(diǎn)(包括用戶和接入點(diǎn))都有四個(gè)密鑰，這些密鑰用于在數(shù)據(jù)通過廣播頻率傳輸之前加密數(shù)據(jù)。如果站點(diǎn)接收到用不正確的密鑰加密的信息包，那么該信息包將會(huì)被丟棄，不再傳送給主機(jī)。

盡管802.11標(biāo)準(zhǔn)提供了很強(qiáng)的加密服務(wù)來確保無線局域網(wǎng)的安全，但是安全密鑰認(rèn)可、廢除以及刷新的方法仍未確定，不過幸好還有幾種密鑰管理結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)最好的方法是使用加密密鑰服務(wù)器對(duì)密鑰集中管理，加密密鑰服務(wù)器可進(jìn)行密鑰的集中生成、密鑰分配以及密鑰輪換等。密鑰服務(wù)器使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠在用戶的層次上，控制用戶鑒定所需的RSA公共/個(gè)人密鑰對(duì)生成。無線接入點(diǎn)

無線局域網(wǎng)最主要的優(yōu)點(diǎn)就是機(jī)動(dòng)性，但是目前沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滿足對(duì)管理信息庫(MIB)中移動(dòng)設(shè)備的跟蹤和管理，這一遺漏將禁止用戶在公共區(qū)域(如一座建筑物的各樓層間)的無線接入點(diǎn)之間漫游。Cisco提出一種用于在一個(gè)IP域(比如一層樓)內(nèi)漫游的機(jī)動(dòng)算法，來解決這一問題，并打算對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以便在更大的IP域內(nèi)(如企業(yè)或校園內(nèi))漫游。

無線接入點(diǎn)可行使網(wǎng)絡(luò)集線器和交換器功能(圖4)。

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圖4

與接入點(diǎn)相連的無線用戶共享無線局域網(wǎng)，這與網(wǎng)絡(luò)集線器的功能類似。但是，接入點(diǎn)還可以跟蹤穿越其服務(wù)區(qū)域用戶的移動(dòng)，并在與之通信后決定是否允許其進(jìn)行信息傳遞。對(duì)于使用這些服務(wù)并從中獲益的網(wǎng)絡(luò)管理員來說，有必要將這些接入點(diǎn)裝配成網(wǎng)絡(luò)集線器和交換器。

一些制造商正在提供易于管理的無線局域網(wǎng)設(shè)備，通過普通的Telnet或SNMP服務(wù)和Web瀏覽器就可以對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。除了連接統(tǒng)計(jì)和計(jì)數(shù)器，接入點(diǎn)還應(yīng)具有其他功能而使其更強(qiáng)大、更易管理，這些功能包括無線接入點(diǎn)及與之相連用戶的映射，以及用戶統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。

接入點(diǎn)也可以通過媒介訪問控制(MAC)和協(xié)議級(jí)訪問清單來控制接入與通過無線局域網(wǎng)的通信數(shù)據(jù)流。配置參數(shù)同接入點(diǎn)代碼圖像可以集中配置管理，便于整個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)都具有一致性。更快、更好、更便宜

隨著產(chǎn)量持續(xù)增加，規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)會(huì)使價(jià)格進(jìn)一步下降。但就算將電纜鋪設(shè)費(fèi)用和人工也加以考慮，要無線用戶適配器的價(jià)格與有線用戶適配器的價(jià)格相當(dāng)還是不太可能的，不過差別會(huì)變得越來越無關(guān)緊要。

有線局域網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步的歷史可以總結(jié)為“更快、更好、更便宜”，而無線局域網(wǎng)也開始在沿著這條路走下去：數(shù)據(jù)率從1Mbps增加到11Mbps、互用性隨著IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的引入成為現(xiàn)實(shí)以及價(jià)格開始大幅度下降。

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無線局域網(wǎng)已經(jīng)重新定義，它意味著可以通過延伸局域網(wǎng)的邊界進(jìn)行連接，形成一種隨需要而變化的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。通過采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和可互用無線產(chǎn)品，局域網(wǎng)可以利用有線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到難以想象的規(guī)模。它僅需傳統(tǒng)廣域技術(shù)投資的一部分，就可實(shí)現(xiàn)高速互連。在無線世界，用戶不僅可以在校園，而且還可在城市內(nèi)漫游，同時(shí)保持與外部網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)以及Internet的高速連接。

局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與廣域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別，廣域網(wǎng)使用的是點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)主機(jī)之間通過很多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。而局域網(wǎng)則使用廣播信道，即所有的主機(jī)都連接到同一傳輸媒體上，各主機(jī)對(duì)傳輸媒體的控制和使用采用多路訪問信道及隨機(jī)訪問信道機(jī)制。

1980年2月成立IEEE802委員會(huì)（IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers INC，即電器和電子工程師協(xié)會(huì)）。該委員會(huì)制定了一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。目前許多802標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。

由于局域網(wǎng)不需要路由選擇，因此它并不需要網(wǎng)絡(luò)層，而只需要最低的兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。

按IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，又將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：介質(zhì)訪問控制子層（MAC-Media Access Control）和邏輯鏈路子層LLC(Logical Link Control)。

因此，在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中，局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)由物理層、介質(zhì)訪問控制子層（MAC-Media Access Control）和邏輯鏈路子層LLC(Logical Link Control)組成。

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圖4-4 局域網(wǎng)的802參考模型與ISO/RM的對(duì)比

局域網(wǎng)的鏈路層有兩種不同的數(shù)據(jù)單元：LLC PDU和MAC幀。

圖4-5 LLC PDU和MAC幀的關(guān)系

（1）物理層

物理層的主要作用是確保二進(jìn)制位信號(hào)的正確傳輸，包括位流的正確傳送與正確接收。局域網(wǎng)物理層制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要有如下一些內(nèi)容：

? 局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)與傳輸距離

? 物理接口的機(jī)械特性、電氣特性、性能特性和規(guī)程特性特性

? 傳輸信號(hào)的編碼方案，局域網(wǎng)常用的編碼方案有：曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼、非歸零碼、4B/5B碼、8B/6T和8B/10B等。? 錯(cuò)誤校驗(yàn)碼以及同步信號(hào)的產(chǎn)生與刪除

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? 傳輸速率 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ? 信令方式

（2）LLC子層（邏輯鏈路控制）

LLC也是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)功能子層。LLC在MAC子層的支持下向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)?？蛇\(yùn)行于所有802 局域網(wǎng)和城域網(wǎng)協(xié)議之上的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，被稱為邏輯鏈路控制LLC。

LLC子層與傳輸介質(zhì)無關(guān)，它獨(dú)立于介質(zhì)訪問控制方法，隱藏了各種802網(wǎng)絡(luò)之間的差別，向網(wǎng)絡(luò)層提供一個(gè)統(tǒng)一的格式和接口。

LLC子層的功能包括：數(shù)據(jù)幀的組裝與拆卸、幀的收發(fā)、差錯(cuò)控制、數(shù)據(jù)流控制和發(fā)送順序控制等功能并為網(wǎng)絡(luò)層提供兩種類型的服務(wù)，面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)。

一個(gè)主機(jī)當(dāng)中可能有多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行，它們可能同時(shí)與其他主機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信。因此，在一個(gè)主機(jī)的LLC子層上應(yīng)設(shè)多個(gè)服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)，以便向多個(gè)進(jìn)程提供服務(wù)，這些服務(wù)訪問點(diǎn)共享數(shù)據(jù)鏈路。

圖4-6 多個(gè)SAP復(fù)用一條數(shù)據(jù)鏈路

因此，在局域網(wǎng)的進(jìn)程通信時(shí)，需要以下兩種地址：

(3)MAC地址 即主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)地址或物理地址，這由MAC幀負(fù)責(zé)傳送；(4)SAP地址 即進(jìn)程在某一個(gè)主機(jī)中的地址，也就是LLC子層上面的服務(wù)訪問點(diǎn)SAP，這由LLC幀負(fù)責(zé)傳送。

因此，LAN中的尋址分成兩步

根據(jù)MAC地址找到目的站點(diǎn)

根據(jù)SAP地址找到該站點(diǎn)中的相應(yīng)進(jìn)程

LLC提供的服務(wù)：4種操作類型

LLC1：不確認(rèn)的無連接服務(wù)，適用于廣播、組播通信，周期性數(shù)據(jù)采集

LLC2：面向連接服務(wù)，適用于長文件傳輸

LLC3：帶確認(rèn)的無連接服務(wù)，適用于傳送可靠性和實(shí)時(shí)性都要求的信息，如告警信息

LLC4：高速傳送服務(wù)，適用于MAN

LLC的幀結(jié)構(gòu)

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圖4-7 LLC的幀結(jié)構(gòu)

I/G： 0--單個(gè)SAP地址--組地址（全1為廣播地址）C/R： 0--命令幀--響應(yīng)幀

控制字段：信息幀和監(jiān)督幀與HDLC的擴(kuò)展字段相同（2B）

無編號(hào)幀與HDLC的相同（1B）

（3）MAC子層（介質(zhì)訪問控制）

MAC是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)功能子層。MAC構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的下半部，它直接與物理層相鄰。它的主要功能是進(jìn)行合理的信道分配，解決信道競(jìng)爭(zhēng)問題。它在支持LLC子層中，完成介質(zhì)訪問控制功能，為競(jìng)爭(zhēng)的用戶分配信道使用權(quán)，并具有管理多鏈路的功能。

MAC子層為不同的物理介質(zhì)定義了介質(zhì)訪問控制標(biāo)準(zhǔn)。目前，IEEE802已規(guī)定的介質(zhì)訪問控制標(biāo)準(zhǔn)有著名的帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）、令牌環(huán)（Token-Ring）和令牌總線(Token-Bus)等。

MAC地址：物理地址(或硬件地址)的劃分

MAC地址用來區(qū)別一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)，相當(dāng)于一臺(tái)主機(jī)的唯一標(biāo)識(shí)符，通常被燒制在網(wǎng)卡中。網(wǎng)卡從網(wǎng)上每收到一個(gè)MAC幀，首先檢查其硬件地址，若與本卡的MAC地址相同，則接收，否則就丟棄。

MAC地址字段可以采用兩種形式之一： 6B 全球范圍，2B 單位范圍。但6B最常用，即MAC地址采用6字節(jié)，共48位。

為了保證MAC地址不會(huì)重復(fù)，由IEEE作為MAC地址的法定管理機(jī)構(gòu)，它負(fù)責(zé)將地址字段的前3個(gè)字節(jié)（高24位）統(tǒng)一分配給廠商，而低24位則由廠商分配。

圖4-8 6B、2B結(jié)構(gòu)的MAC地址結(jié)構(gòu)

地址類型標(biāo)識(shí)：地址字段的第一字節(jié)的最低位I/G 0--單個(gè)站地址

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1--組地址

地址范圍標(biāo)識(shí)：地址字段的第一字節(jié)的最低第二位U/L 0--局部管理--全局管理

IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802委員會(huì)于1984前后年公布了五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1-IEEE802.5，最新的千兆以太網(wǎng)技術(shù)目前也已標(biāo)準(zhǔn)化。

IEEE802.1 —局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

IEEE802.2 —邏輯鏈路控制 LLC

IEEE802.3—CSMA/CD訪問方法和物理層規(guī)范，主要包括如下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

IEEE802.3 — CSMA/CD介質(zhì)訪問控制標(biāo)準(zhǔn)和物理層規(guī)范：定義了四種不同介質(zhì)10Mbps以太網(wǎng)規(guī)范 ：10BASE2、10BASE5、10BASET、10BASEF

IEEE802.3u — 100Mbps快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已合并到802.3中

IEEE802.3z — 光纖介質(zhì)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

IEEE802.3ab — 傳輸距離為100米的5類無屏蔽雙絞線介質(zhì)千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

IEEE802.4—Token Passing BUS（令牌總線）

IEEE802.5—Token Ring（令牌環(huán)）訪問方法和物理層規(guī)范

IEEE802.6—城域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范

IEEE802.7—寬帶技術(shù)咨詢和物理層課題與建議實(shí)施

IEEE802.8—光纖技術(shù)咨詢和物理層課題

IEEE802.9—綜合聲音／數(shù)據(jù)服務(wù)的訪問方法和物理層規(guī)范

IEEE802.10 —安全與加密訪問方法和物理層規(guī)范

IEEE802.11 —無線局域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范，包括：

IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11c 和IEEE802.11q標(biāo)準(zhǔn)。

IEEE802.12 —100VG-AnyLAN快速局域網(wǎng)訪問方法和物理層規(guī)范

商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

圖4-9 IEEE802各分委員會(huì)結(jié)構(gòu)關(guān)系與局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)圖

第三章 無線局域網(wǎng)的安全探討

隨著WLAN(無線局域網(wǎng))技術(shù)的快速發(fā)展，WLAN市場(chǎng)、服務(wù)和應(yīng)用的增長速度非常驚人，各級(jí)組織在選用WLAN產(chǎn)品時(shí)如何使用安全技術(shù)手段來保護(hù)WLAN中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)——特別是敏感的、重要的數(shù)據(jù)的安全，是值得考慮的非常重要的問題，必須確保數(shù)據(jù)不外泄和數(shù)據(jù)的完整性。

通常網(wǎng)絡(luò)的安全性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是訪問控制，它用于保證敏感數(shù)據(jù)只能由授權(quán)用戶進(jìn)行訪問；另一個(gè)是數(shù)據(jù)加密，它用于保證傳送的數(shù)據(jù)只被所期望的用戶所接收和理解。無線局域網(wǎng)相對(duì)于有線局域網(wǎng)所增加的安全問題主要是由于其采用了電磁波作為載體來傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，其他方面的安全問題兩者是相同的。

商丘工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4．1 WLAN的訪問控制技術(shù)

（1）服務(wù)集標(biāo)識(shí)SSID(Service Set Identifier)匹配

通過對(duì)多個(gè)無線AP設(shè)置不同的SSID標(biāo)識(shí)字符串(最多32個(gè)字符)，并要求無線工作站出示正確的SSID才能訪問AP，這樣就可以允許不同群組的用戶接入，并對(duì)資源訪問的權(quán)限進(jìn)行區(qū)別限制。但是SSID只是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，所有使用該無線網(wǎng)絡(luò)的人都知道該SSID，很容易泄漏；而且如果配置AP向外廣播其SSID，那么安全程度還將下降，因?yàn)槿魏稳硕伎梢酝ㄟ^工具或Windows XP自帶的無線網(wǎng)卡掃描功能就可以得到當(dāng)前區(qū)域內(nèi)廣播的SSID。所以，使用SSID只能提供較低級(jí)別的安全防護(hù)。

（2）物理地址(MAC，Media Access Control)過濾

由于每個(gè)無線工作站的網(wǎng)卡都有唯一的類似于以太網(wǎng)的48位的物理地址，因此可以在AP中手工維護(hù)一組允許訪問的MAC地址列表，實(shí)現(xiàn)基于物理地址的過濾。如果各級(jí)組織中的AP數(shù)量很多，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)各級(jí)組織所有AP的無線網(wǎng)卡MAC地址統(tǒng)一認(rèn)證，現(xiàn)在有的AP產(chǎn)品支持無線網(wǎng)卡MAC地址的集中RADIUS認(rèn)證。物理地址過濾的方法要求AP中的MAC地址列表必須及時(shí)更新，因此此方法維護(hù)不便、可擴(kuò)展性差；而且MAC地址還可以通過工具軟件或修改注冊(cè)表偽造，因此這也是較低級(jí)別的訪問控制方法。

（3）端口訪問控制技術(shù)(IEEE 802.1x)和可擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議(EAP)由于以上兩種訪問控制技術(shù)的可靠性、靈活性、可擴(kuò)展性都不是很好，802.1x協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，802.1x定義了基于端口的網(wǎng)絡(luò)接入控制協(xié)議(Port Based Network Access Control)，其主要目是為了解決無線局域網(wǎng)用戶的接入認(rèn)證問題，802.1x架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是集中式、可擴(kuò)展，雙向用戶驗(yàn)證。有線局域網(wǎng)通過固定線路連接組建，計(jì)算機(jī)終端通過網(wǎng)線接入固定位置物理端口，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)接入，這些固定位置的物理端口構(gòu)成有線局域網(wǎng)的封閉物理空間。但是，由于無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)空間具有開放性和終端可移動(dòng)性，所以很難通過網(wǎng)絡(luò)物理空間來界定終端是否屬于該網(wǎng)絡(luò)，因此，如何通過端口認(rèn)證來防止非法的移動(dòng)終端接入本單位的無線網(wǎng)絡(luò)就成為一項(xiàng)非常現(xiàn)實(shí)的問題。

IEEE 802.1x提供了一個(gè)可靠的用戶認(rèn)證和密鑰分發(fā)的框架，可以控制用戶只有在認(rèn)證通過以后才能連接到網(wǎng)絡(luò)。但I(xiàn)EEE 802.1x本身并不提供實(shí)際的認(rèn)證機(jī)制，需要和擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議

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EAP(Extensible Authentication Protocol)配合來實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證和密鑰分發(fā)。EAP允許無線終端使用不同的認(rèn)證類型，與后臺(tái)的認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行通訊，如遠(yuǎn)程認(rèn)證撥號(hào)用戶服務(wù)器(RADIUS)交互。EAP的類型有EAP-TLS、EAP-TTLS、EAP-MD5、PEAP等類型，EAP-TLS是現(xiàn)在普遍使用的，因?yàn)樗俏ㄒ槐籌ETF(因特網(wǎng)工程任務(wù)組)接受的類型。當(dāng)無線工作站與無線AP關(guān)聯(lián)后，是否可以使用AP的受控端口要取決于802.1x的認(rèn)證結(jié)果，如果通過非受控端口發(fā)送的認(rèn)證請(qǐng)求通過了驗(yàn)證，則AP為無線工作站打開受控端口，否則一直關(guān)閉受控端口，用戶將不能上網(wǎng)。認(rèn)證過程如圖1所示。

4．2 WLAN的數(shù)據(jù)加密技術(shù)

（1）WEP(Wired Equivalent Privacy)有線等效保密協(xié)議

為了保證數(shù)據(jù)能安全地通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸而制定的一個(gè)加密標(biāo)準(zhǔn)，使用了共享秘鑰RC4加密算法，只有在用戶的加密密鑰與AP的密鑰相同時(shí)才能獲準(zhǔn)存取網(wǎng)絡(luò)的資源，從而防止非授權(quán)用戶的監(jiān)聽以及非法用戶的訪問。密鑰長度最初為40位(5個(gè)字符)，后來增加到128位(13個(gè)字符)，有些設(shè)備可以支持152位加密。

WEP標(biāo)準(zhǔn)在保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全方面存在固有缺陷，例如一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有用戶都共享同一個(gè)密鑰，一個(gè)用戶丟失或者泄漏密鑰將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不安全。另外，WEP加密有自身的安全缺陷，有許多公開可用的工具能夠從互聯(lián)網(wǎng)上免費(fèi)下載，用于入侵不安全網(wǎng)絡(luò)。而且黑客有可能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，然后利用這些工具來破解密鑰，截取網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包，或非法訪問網(wǎng)絡(luò)。

（2）WPA保護(hù)訪問(Wi-Fi Protected Access)技術(shù)

WEP存在的缺陷不能滿足市場(chǎng)的需要，而最新的IEEE 802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)被不斷推遲，Wi-Fi聯(lián)盟適時(shí)推出了WPA技術(shù)，作為臨時(shí)代替WEP的無線安全標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，為IEEE 802.11無線局域網(wǎng)提供較強(qiáng)大的安全性能。WPA實(shí)際上是IEEE 802.11i的一個(gè)子集，其核心就是

IEEE 802.1x和TKIP。

新一代的加密技術(shù)TKIP，與WEP一樣基于RC4加密算法，但對(duì)現(xiàn)有的WEP進(jìn)行了改進(jìn)，使用了動(dòng)態(tài)會(huì)話密鑰。TKIP引入了48位初始化向量(IV)和IV順序規(guī)則(IV Sequencing Rules)、每包密鑰構(gòu)建(Per-Packet Key Construction)、Michael消息完整性代碼(Message Integrity Code，MIC)以及密鑰重獲/分發(fā)4個(gè)新算法，極大提高了無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密安全強(qiáng)度。

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WPA之所以比WEP更可靠，就是因?yàn)樗倪M(jìn)了WEP的加密算法。由于WEP密鑰分配是靜態(tài)的，黑客可以通過攔截和分析加密的數(shù)據(jù)，在很短的時(shí)間內(nèi)就能破解密鑰。而在使用WPA時(shí)，系統(tǒng)頻繁地更新主密鑰，確保每一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)分組使用不同的密鑰加密，即使截獲很多的數(shù)據(jù)，破解起來也非常地困難。

（3）WLAN驗(yàn)證與安全標(biāo)準(zhǔn)—IEEE 802.11i 為了進(jìn)一步加強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性和保證不同廠家之間無線安全技術(shù)的兼容，IEEE802.11工作組于2004年6月正式批準(zhǔn)了IEEE 802.11i安全標(biāo)準(zhǔn)，從長遠(yuǎn)角度考慮解決IEEE 802.11無線局域網(wǎng)的安全問題。IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)主要包含的加密技術(shù)是TKIP(Temporal Key ntegrity Protocol)和AES(Advanced Encryption Standard)，以及認(rèn)證協(xié)議IEEE 802.1x。定義了強(qiáng)壯安全網(wǎng)絡(luò)RSN(Robust Security Network)的概念，并且針對(duì)WEP加

密機(jī)制的各種缺陷做了多方面的改進(jìn)。

IEEE 802.11i規(guī)范了802.1x認(rèn)證和密鑰管理方式，在數(shù)據(jù)加密方面，定義了TKIP(Tem-poral Key Integrity Protocol)、CCMP(Counter-Mode/CBC2 MAC Protocol)和WRAP(Wireless Ro2bust Authenticated Protocol)三種加密機(jī)制。其中TKIP可以通過在現(xiàn)有的設(shè)備上升級(jí)固件和驅(qū)動(dòng)程序的方法實(shí)現(xiàn)，達(dá)到提高WLAN安全的目的。CCMP機(jī)制基于AES(Advanced Encryption Standard)加密算法和CCM(Counter2Mode/CBC2MAC)認(rèn)證方式，使得WLAN的安全程度大大提高，是實(shí)現(xiàn)RSN的強(qiáng)制性要求。AES是一種對(duì)稱的塊加密技術(shù)，有128/192/256位不同加密位數(shù)，提供比WEP/TKIP中RC4算法更高的加密性能，但由于AES對(duì)硬件要求比較高，因此CCMP無法通過在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)實(shí)現(xiàn)。

（4）虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)是指在一個(gè)公共IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上通過隧道以及加密技術(shù)保證專用數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)安全。它不屬于802.11標(biāo)準(zhǔn)定義，是以另外一種強(qiáng)大的加密方法來保證傳輸安全的技術(shù)，可以和其它的無線安全技術(shù)一起使用。VPN協(xié)議包括二層的PPTP/L2TP協(xié)議和三層的IPSec協(xié)議，IPSec用于保護(hù)IP數(shù)據(jù)包或上層數(shù)據(jù)，IPSec采用諸如數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DES)和168位三重?cái)?shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(3DES)以及其它數(shù)據(jù)包鑒權(quán)算法來進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，并使用數(shù)字證書來驗(yàn)證公鑰，VPN在客戶端與各級(jí)組織之間架起一條動(dòng)態(tài)加密的隧道，并支持用戶身份驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)高級(jí)別的安全。VPN支持中央安全管理，不足之處是需要在客戶機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密和解密，增加了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，另外要求在AP后面配備VPN集中器，從而提高了成本。無

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線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)用VPN技術(shù)加密后再用無線加密技術(shù)加密，就好像雙重門鎖，提高了可靠

性。

以上便是，伴隨WLAN一路發(fā)展而來的幾種安全機(jī)制，目前相對(duì)來說，比較完善、正在使用的是基于IEEE 802.11的WLAN安全機(jī)制，WEP提供了大部分的安全服務(wù)，在無線客戶端與AP進(jìn)行通信時(shí)，保護(hù)鏈路層數(shù)據(jù)，也就是說，WEP只能提供無線連接部分的安全性，而不提供端對(duì)端的安全性，即AP與有線主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信不受WEP保護(hù)。

無線局域網(wǎng)目前正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，而無線局域網(wǎng)的安全問題 也是業(yè)界尤為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。只有在現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)安全框架基礎(chǔ)上，運(yùn)用相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)搭建一個(gè)增強(qiáng)的、有足夠安全性的無線局域網(wǎng)，才能推動(dòng)無線局域網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，尤其是在企業(yè)、機(jī)關(guān)等重要部門中的使用。也只有這樣，無線局域網(wǎng)才能安全順利地與其他有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)乃至3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，并發(fā)揮其巨大的潛力。