高级计算机网络讲义汇编.docx

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高级计算机网络讲义汇编

“互联网+”意味着互联网与传统产业的深度融合，用创新进行驱动，创造新的发展机会。

“互联网＋”是两化融合（信息化和工业化高层次深度结合——小编注）的升级版，不仅仅是工业化，而是将互联网作为当前信息化发展的核心特征，提取出来，并与工业，商业，金融业等服务业的全面融合。

这种融合不是简单的叠加。

不是一加一等于二，一定是大于二。

“我想其中关键就是创新。

只有创新才能让这个+真正有价值，有意义。

”

“工业4.0”是应用物联网、智能化等新技术提高制造业水平，将制造业向智能化转型，通过决定生产制造过程等的网络技术，实现实时管理。

它“自下而上”的生产模式革命，不但节约创新技术、成本与时间，还拥有培育新市场的潜力与机会。

在工业4.0时代，未来制造业的商业模式是什么?

就是以解决顾客问题为主.

制造业的企业家们要在制造过程中尽可能多的增加产品附加价值，拓展更多、更丰富的服务，提出更好、更完善的解决方案，满足消费者的个性化需求，走软性制造+个性化定制道路

工业4.0或工业互联网本质上是互联网运动神经系统的萌芽，互联网中枢神经系统也就是云计算中的软件系统控制工业企业的生产设备，家庭的家用设备，办公室的办公设备，通过智能化，3D打印，无线传感等技术使的机械设备成为互联网大脑改造世界的工具。

同时这些智能制造和智能设备也源源不断向互联网大脑反馈大数据数，供互联网中枢神经系统决策使用。

互联网新概念层出不穷，在云计算，物联网，大数据火热之后，工业4.0在2014年受到越来越多的关注，在2015年成为热点之前，我们有必要了解这个新概念究竟是什么含义，它和其他互联网概念间到底是什么关系。

2013年4月，德国政府在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出提出“工业4.0”战略，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。

德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。

该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统—信息物理系统（Cyber-PhysicalSystem）[5]相结合的手段，将制造业向智能化转型。

德国的工业4.0没有明确指出它与互联网有什么关系，但实质上工业4.0依然是互联网进化过程中的一个组成部分，通俗的说，就是无数个行业被互联网浪潮冲击后，互联网开始改造工业制造业了。

我们在2007年发表的互联网进化论论文中提出“互联网将向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统，也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统，也就是是说，互联网正在形成一个互联网大脑”，并绘制了下列互联网未来结构图.

2014年我们曾经用这幅图分析了物联网，云计算，大数据与互联网的关系：

1.物联网是互联网大脑的感觉神经系统，因为物联网重点突出了传感器感知的概念，同时它也具备网络线路传输，信息存储和处理，行业应用接口等功能。

而且也往往与互联网共用服务器，网络线路和应用接口，使人与人（HumantiHuman,H2H），人与物（Humantothing，H2T）、物与物（ThingtoThing,T2T）之间的交流变成可能，最终将使人类社会、信息空间和物理世界（人机物）融为一体

2.云计算是互联网大脑的中枢神经系统，在互联网虚拟大脑的架构中，，互联网虚拟大脑的中枢神经系统是将互联网的核心硬件层，核心软件层和互联网信息层统一起来为互联网各虚拟神经系统提供支持和服务，从定义上看，云计算与互联网虚拟大脑中枢神经系统的特征非常吻合。

在理想状态下，物联网的传感器和互联网的使用者通过网络线路和计算机终端与云计算进行交互，向云计算提供数据，接受云计算提供的服务。

3.大数据是互联网智慧和意识产生的基础，也是互联网梦境时代到来的源泉，随着互联网大脑的日臻成熟，虚拟现实技术开始进入到一个全新的时期，与传统虚拟现实不同，这一全新时期不再是虚拟图像与现实场景的叠加（AR），也不是看到眼前巨幕展现出来的三维立体画面（VR）。

它开始与大数据、人工智能结合得更加紧密，以庞大的数据量为基础，让人工智能服务于虚拟现实技术，使人们在其中获得真实感和交互感，让人类大脑产生错觉，将视觉、听觉、嗅觉、运动等神经感觉与互联网梦境系统相互作用，在清醒的状态下产生梦境感（Realdream），可以形成如下这幅图：

从这幅图中我们也同样可以看出工业4.0或工业互联网本质上是互联网运动神经系统的萌芽，互联网中枢神经系统也就是云计算中的软件系统控制工业企业的生产设备，家庭的家用设备，办公室的办公设备，通过智能化，3D打印，无线传感等技术使的机械设备成为互联网大脑改造世界的工具。

同时这些智能制造和智能设备也源源不断向互联网大脑反馈大数据数，供互联网中枢神经系统决策使用。

总体看，西方企业和理论界不断提出互联网新概念，但相互之间还比较割裂，但实质上，无论是物联网，云计算，大数据，移动互联网还是工业4.0依然是互联网未来发展的一部分。

它们起到不同的作用。

由于中国在互联网领域日趋发达，与中国先进制造业结合，互联网运动神经系统的发育，中国必然会强于德国甚至追赶美国。

目前舆论界宣传的德国工业4.0要甩开中国，工业4.0要取代淘宝和天猫，明显是风牛马不相及的事情，充斥了炒作的嫌疑。

补充材料：

工业互联网的概念与工业4.0类似。

2013年6月，GE提出了工业互联网革命（IndustrialInternetRevolution），伊梅尔特在其演讲中称，一个开放、全球化的网络，将人、数据和机器连接起来。

工业互联网的目标是升级那些关键的工业领域。

如今在全世界有数百万种机器设备，从简单的电动摩托到高尖端的MRI（核磁共振成像）机器。

有数万种复杂机械的集群，从发电的电厂到运输的飞机。

Openstack 架构解析（学习汇总）

OpenStack是一个 云平台管理的项目，它不是一个软件。

这个项目由几个主要的组件组合起来完成一些具体的工作 。

想要了解 openstack，第一步我们可以观察他的概念图：

 （本图来自互联网）

图片所在博客地址：

原文没有给概念图做太多解释，英语不好的同学表示很受伤，因此我愿意做这个活雷锋：

下面是翻译+解释：

Integration

Presentation

Logic

Resources

Management

整合

表现层

逻辑层（控制层）

资源层

管理层

Identity

Compute API

Orchestration

Compute

Admin API

认证

计算接口

部署

计算

管理员API

Billing

Image API

Scheduling

Volume

Monitoring

计费

映像接口

调度

卷（ 硬盘上的存储区域）

测控

User dashboard

Policy

Network

仪表盘（显示系统各种参数）

策略

Customer portal

Image Register

顾客门户（就是UI）

映像注册表

Logging

日志（很多地方都会有的，可以查错，当系统出错崩溃时，也可以根据日志对系统进行还原）

此图主要回答了openstack为我们提供什么服务，它的功能有哪些，当然概念图只是为我们提供了一个概念，而正如一开始介绍的那样—— OpenStack是一个 云平台管理的项目，它不是一个软件 ， 这个项目由几个主要的组件组合起来完成一些具体的工作。

搞清楚由哪些组件完成这些功能，我们需要借助图 2：

此图为Grizzly的架构图 ， 简述了套件之间是如何运作的 ：

 （本图来自网络）

OpenStack 的 Grizzly版共有7个不同功能套件 ， 分别是 ：

运算套件Nova ：

 openstack中的核心，负责计算和实施一些策略，很多组件都要通过他进行调度（Nova中的nova-api负责所以API的调度，初始化大多数部署，执行部分策略）

对象储存套件Swift ：

 分布式对象存储，功能类似于 hadoop，可是跟hadoop又有很大不同；在openstack中，swift用于存储创建虚拟机的镜像文件

区块储存套件Cinder ：

 配分块存储，给虚拟机增加一个块存储设备（有点类似于移动硬盘）；

网通套件Quantum ：

 通过 API来管理的网络架构系统 ；

身分识别套件Keystone ：

 身份认证功能；

镜像檔管理套件Glance ：

 对镜像文件进行管理；

仪表板套件Horizon ：

 就是一个 UI；

以上是我的一些通俗解释，如果大家觉得不够详尽，可以查阅一下资料：

（快速入手Openstack 技术架构功能解读）

这是对openstack架构的一种解释，但用过XX一下的朋友就肯定会发现，网上流传着好几个不同版本的架构图，几种架构图描述的方式都相差很大，第一眼看上去甚至都不是一个东西……

面对这种情况，我们可以假设他们都是对的，然后找出他们之间的联系，这样我们也可以加深对openstack的理解；

现在我们看一下openstack的逻辑架构：

 （本图来自互联网）

a） 终端用户通过和nova-api对话来与OpenStack Compute交互。

b） OpenStack Compute守护进程之间通过 队列（行为）和数据库（信息） 来交换信息，以执行API请求。

 （交换信息的方式我们以后会讲）

c）  OpenStack Glance基本上是独立的基础架构，OpenStack Compute通过Glance API来和它交互 。

其各个组件的情况如下：

a）   nova-api守护进程是OpenStack Compute的中心。

它为所有API查询（OpenStack API 或 EC2 API）提供端点，初始化绝大多数部署活动（比如运行实例），以及实施一些策略（绝大多数的配额检查）。

因此很多相对于 openstack独立的基础架构是跟nova-api交换信息的，而不是向其他进程那样使用队列和数据库；

b）  nova-compute进程主要是一个创建和终止虚拟机实例的Worker守护进程 。

基本原理很简单：

 从队列中接收行为，然后在更新数据库的状态时，执行一系列的系统命令执行他们 。

c）  nova-volume管理映射到计算机实例的卷的创建、附加和取消 。

这些卷可以来自很多提供商，比如，ISCSI和AoE。

d） Nova-network worker守护进程类似于nova-compute和nova-volume。

它从队列中接收网络任务，然后执行任务以操控网络，比如创建bridging interfaces或改变iptables rules。

e）  Queue提供中心hub，为守护进程传递消息 。

当前用 RabbitMQ 实现。

但是理论上能是python ampqlib支持的任何AMPQ消息队列。

f） SQL database 存储 云基础架构中的绝大多数编译时和运行时 状态 。

当前广泛使用的数据库是sqlite3（仅适合测试和开发工作），MySQL和PostgreSQL。

g） OpenStack Glance，是一个单独的项目，它是一个compute架构中可选的部分，分为三个部分：

glance-api :

 glance-api接受API调用 ;

glance-registry :

   glance-registry负责存储和检索镜像的元数据，实际的Image Blob存