二十世纪后期，在分子生物学、高性能计算、航天、地质气象等学科的快速发展和半导体制造、通信技术、计算机和互连网技术的推动下，出现了网格(Grid，也译作栅格)的概念。网格的目的是希望网络能像用电和打电话那样方便及对用户透明。目前，网格在世界范围内已引起了前所未有的关注和重视，美国、英国、瑞典、澳大利亚、荷兰等发达国家投入了大量的资金开展相关的研究和建设，并取得了阶段性的成果。网格技术逐步显示出巨大的优越性和广阔的应用前景。
1 网格技术
1.1 网格的定义及分类
　　1999年，全球网格研究的领军人物、美国阿岗(Argonne)国家实验室的资深科学家、美国Globus项目的领导人伊安·福斯特(Lan Fostor)在其网格的经典著作《网格：21世纪信息技术" title="信息技术">信息技术基础设施" title="基础设施">基础设施的蓝图》一书中这样描述：“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通百姓提供更多的资源、功能和交互性。互联网主要为人们提供电子邮件、网页浏览等通信功能，而网格具有更多更强的功能，能让人们透明地使用计算、存储等各种资源。”
　　目前，虽然对于网格的定义还没有一个统一的标准，但学术界已达成了基本的共识，即网格就是一个集成的计算与资源环境，或者说是一个计算资源池。可见网格是一个软硬件基础构架，利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一台“虚拟的超级计算机”，实现对因特网上所有资源可靠的、一致的、普遍的访问，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源和知识资源等。
　　网格技术的研究一般可分为：计算网格(Computational Grid)、数据网格(Data Grid)、信息与知识网格(Information and Knowledge Grid)、服务网格与商业网格(Service Grid，Business Grid，Commercial Grid)和其他广义类型。
1.2 网格的特征
　　网格具有三个主要特征：(1)资源共享，动态配置，协同工作，不存在任何集中控制；(2)使用标准、通用、开放的协议和接口；(3)高质量服务，包括响应时间、流量、可用性和安全性。
　　资源共享和动态配置是网格最主要的特征。这里的资源共享不是指文件交换，而是指对他人计算机、软件、数据和其他各种资源的直接访问，并按照一定共享规则，动态地、富有弹性地配置共享关系。因为是动态的，所以共享的时间、权限和资源数量都在不断发生变化。
　　网格中共享的关键不是设备，而是实体的接口与界面，是资源或实体间的互操作。网格强调使用标准、通用、开放的协议和接口，只有这样才能将Internet从通信和信息交互的平台提升到资源共享的平台。
　　高质量的服务和安全性对网格的发展与应用十分重要。在网格环境下，用户既是资源提供者，又是资源使用者。因此需要网格的安全构架透明地对用户进行鉴别，使其拥有在一定时段内访问多个特定站点的权利。
　　此外，应强调的是：网格是基础设施，是通过各种网格整合了计算机、数据、设备和服务等资源的基础设施。网格管理的是广域分布、动态、异构的资源，通过网格中间件层(或称网格操作系统) 屏蔽这些资源的分布、异构特性, 为用户提供一个分布、共享、透明、一致、安全和容错的计算服务环境。
1.3 网格体系结构模型及其发展趋势
　　网格体系结构(Grid Architecture)就是关于如何建造网格的技术，它是网格的骨架和灵魂，是网格最核心的技术。网格体系结构给出了网格的基本组成和功能，描述了网格各组成部分的关系、集成的方式和支持网格有效运转的机制。
　　目前，比较主要的网格体系结构有两个：一个是Foster等早期提出的以协议为中心的五层沙漏结构，如图1所示。它将系统划分为：构造层、连接层、资源层、汇聚层和应用层，主要实现对资源的共享；另一个是在五层沙漏结构的基础上，结合Web Service提出的以服务为中心的开放网格服务" title="网格服务">网格服务体系结构OGSA(Open Grid Service Architecture)，主要实现对服务的共享。从资源到服务，这种抽象将资源、信息、数据等统一起来，不但实现了灵活、一致、动态的共享机制，而且使分布式系统管理有了标准的接口和行为，从而将网格从学术研究领域扩展到更广泛的社会与经济活动领域。

　　网格服务可以表示为“网格服务＝接口/操作＋服务数据”。目前OGSA已提供服务生命周期管理、创建临时服务、注册服务、主键服务、消息发布服务、消息接收服务、句柄映射共7个服务接口。其中服务生命周期管理服务接口是必需的，且每一个服务接口提供了相应的操作。网格服务是通过提供一组相对统一的核心服务接口实现的。
　　OGSA层次结构从下到上依次为：资源层、Web服务层、基于OGSA架构的服务层和网格应用层，如图2所示。其中：(1)资源层：包括物理资源和逻辑资源，物理资源包括存储器、网络、计算机、服务器等其他相关的本地服务。逻辑资源通过虚拟化和聚合物理层的资源提供额外的功能和通用的中间件。(2)Web服务层：在这一层所有网格资源都被建模为服务，OGSA规范定义了网格服务并将其建立在标准Web Service技术之上。(3)基于OGSA架构的服务层：Web服务层及其OGSA扩展为上一层提供了基础设施——基于架构的网格服务。目前，研究人员主要在程序执行、数据服务、核心服务等方面定义了基于网格架构的服务。这些核心网格服务包括服务管理、服务通信、策略服务和安全服务等。(4)网格应用层：随着基于网格结构的服务不断增加，使用一个或多个基于网格架构服务的新网格应用程序将大量出现，从而构成网格应用层。

　　由于满足不同的具体商业需求的网格结构不同，所以网格构架(Grid Framework)的选择主要依据要解决的商业问题，这直接影响网格的整体设计方案。网格体系结构设计的主要内容包括：安全模型、资源管理、负载管理、信息服务、数据共享和网格拓扑等几部分。它可以采用各种成熟的开发工具(如Globus Toolkit等)开发。
　　近年来，在IBM、HP、微软、ORACLE等公司的参与和推动下，新版OGSA将Grid和Web Service相结合进行服务网格研究和开发，不仅解决了网格应用的基础平台问题，还极大推动了网格技术的研究和应用，促进网格技术从计算和数据网格向服务网格产业化迁移。服务网格的研究正在成为网格研究的热点。
2 网格军事应用
　　随着网格技术的发展、完善，其在军事领域也得到了高度重视，如同计算机和互联网的应用促使机械化作战向信息化作战改变一样，网格技术的应用也会对未来作战方式产生深远影响。美国已经基于网格技术开始实施全球信息网格GIG(Global Information Grid)项目，还提出了全新的未来的战争样式——网络中心战NCW(Network Centric Warfare)。
2.1 军事需求背景与网络中心战
　　在经过多年的局部战争，特别是911后的“阿富汗反恐战争”和“伊拉克自由行动”的实践之后，美军认识到现有的各种军事信息系统存在着信息孤岛现象，在互联、互通、互操作方面存在许多问题。尤其是在日益重要的联合作战环境中，现有的战略指挥与控制系统、战术指挥与控制系统及其信息技术基础设施已经越来越不能满足分布在全球的作战及部队对于信息优势的需求。美军在《2020年联合构想》中阐述了对信息优势和决策优势的需求，强调了“全谱优势”。这就要求未来的信息系统具有无缝连接、以网络为中心、分布式的系统构成和快速决策的功能。网格技术的出现和发展给这一目标的实现提供了强有力基础与支持。
　　NCW是以美军全球信息网格为基础，以网格技术、卫星技术、无线宽带通信技术、无人武器系统、计算机处理芯片技术、纳米技术、软件技术等为技术支撑，为最终获得“全谱优势”的美军的未来主要作战样式。“网络中心战”理念是在1997年由美国海军提出的，2003年第一次在政府国防政策报告《国防报告》中明确阐述：网络化战略就是利用正在兴起的信息技术和理念，为美军提供无缝隙、安全、宽频的链接和通用性手段，通过使用信息技术和创新性的“网络中心战”概念，联合各军种，采取各种行动，以达成目标。美国国防部先进概念和技术中心在其出版物《网络中心战》中定义“网络中心战”是关于人和组织的理念，它基于全新思维方式——网络中心思想之上，并把这一理念用于军事行动中。
　　“网络中心战”以战斗力为核心，通过把各作战单元有效地连接起来，并结网行事而提高战斗力。战法强调：作战重心将由传统平台转向网络；作战节奏明显加快；信息即是战斗力；作战单元网络化可产生高效的协同；可使指挥员以更多手段捕捉战机，指挥作战；增加了作战的灵活性和适应性。
　　美国作为网络中心战的倡导者和实施者，其网络中心战的研究具有典型代表性。美国国防部目前正在大力推进网络中心战的研究、开发、测试和评估工作，主要项目有：联合战术无线系统(JTRS)、全球信息网格带宽扩展(GIG-BE)项目、基于IPv6协议的全球信息网格(2.0版)、联合战术无线系统(JTRS)、空军Link 16、海军协同作战能力项目(CEC)、联合无人战斗机系统(J-UCAS)项目等。
2.2 全球信息网格
　　全球信息网格的思想由国防部主管信息办公室(DoD CIO)1999年9月22日的“全球信息网格”备忘录支持，并确认了该项目的需求。GIG可描述为全球互连的、端对端的信息能力、相关过程和用于收集、处理、存储、散布并根据作战单元、决策人员和支持人员的要求来管理信息的人员的集合。其体系结构是建立在网格技术和IPv6协议上的全维、立体、多频谱、多节点的网格构架，可以分为基础、通信、计算、全球应用和使用人员五个层次。它可以在正确的时间将正确的信息以正确的形式传递到正确的接收者手中，同时压制敌方同样的能力，将信息获取能力最大限度地转化为决策能力和作战能力。
　　GIG本质上是将国防有关部门和单位转变为以网络为中心的组织，实现水平汇聚(Horizontal Fusion)，为网络中心战提供基础平台。要实现以网络为中心，就必需做到：使用IPv6协议、信息安全和加密、信息只处理一次、并行传送、应用鼓励数据发现、以数据为中心、服务质量高等。
　　在网络中心环境中，GIG采用了如图3所示的网络中心的数据方法(Net-Centric Data Strategy)进行数据管理，目标是使数据可视、可访问、可理解、可信和一致。网络中心的数据方法主要内容包括：(1)确保使用中数据的可视、可访问、可理解、可信和一致；(2)所有的数据用元数据(metadata)进行标识，保证环境中用户可以发现；(3)除安全、规则限制外，用户访问的数据都放入共享空间；(4)组织战争和商业等领域共同感兴趣的数据。