北邮信息安全课件：容错计算原理与发展历史

本篇课件是关于北京邮电大学计算机科学与技术学院信息安全专业的一门课程——容错计算技术的第1章介绍。主要内容涵盖了容错和避错技术的历史背景与发展，以及它们在信息技术中的重要性。 容错计算原理起源于计算机早期的发展，避错技术追求的是完美系统，通过元器件的老化筛选和严格的生产工艺控制来确保系统的可靠性。另一方面，容错技术则强调系统能够容忍错误，采用多倍冗余、表决机制以及自身的纠错能力。这种设计理念自计算机问世以来不断发展，尤其在电子管到大规模集成电路的技术变迁中，避错设计始终是提升计算机可靠性的关键手段。 美国军用计算机公司在避错技术的发展中起到了重要作用，如NORDEN、EMM、ROLM和MILTOPE公司，他们的产品如PDP-11M和VAX-11M等展示了早期容错计算机的应用。中国从80年代开始自主研发抗恶劣环境的容错计算机，以Von Neumann提出的容错理论为基础，不断推进技术进步，如三模冗余、纠错码理论等，并将其应用到航天、交通、金融等多个领域，成就了如SIFT计算机和表决多处理机这样的成果。 随着容错计算机的普及，进入90年代，通用硬件容错计算机成为研究重点，Stratus公司的FtServer系列便是其中的代表。通用硬件的优势在于成本较低、软件支持丰富，尽管专用容错计算机在某些场景下具有更高的可靠性，但其高昂的成本限制了其市场普及。在学术界，IEEE的容错计算年会（FTCS）和后来的可信计算会议DCS反映了容错技术研究的持续关注。 随着计算机技术的演进，可靠性设计的重要性日益凸显。系统复杂性的增加、用户操作失误的风险以及恶劣环境的影响都促使人们寻求更可靠的解决方案。未来的发展方向包括： 1. 探索兼容商用机的容错设计路径，降低成本，提高适应性。 2. 研究针对恶劣环境的避错技术，强化计算机的抗干扰能力。 3. 结合商业硬件和软件资源，研发高性能、高可靠性的容错计算机，同时考虑扩展性和维护成本。 本章内容详尽地阐述了容错和避错技术在信息安全专业中的核心地位，以及这些技术如何随着时间的推移适应并推动计算机系统的发展和可靠性提升。