网格技术和对等(Peer-to-Peer,简称P2P)技术是当今分布式计算领域的两个研究热点,它们为各种高性能计算应用提供了基础计算架构。网格技术通过网络大规模地集成地理上广泛分布的各种资源,为各种科学研究和工程应用提供强大的计算支持,但在网格环境中节点缺乏自由度,系统的可扩展性不强。而P2P技术与网格不同,它的每一个节点都有平等的地位,能够自由地加入和离开,因此具有较强的可扩展性和鲁棒性,但现有的P2P技术节点缺少安全策略,容易受到恶意攻击,安全性较差。本文提出了一种P2P网格模型,它融合了网格技术和P2P技术的优点,实现了一个低成本、高效、稳定、安全的科学计算架构。本文通过详细介绍如何实现基于P2P网络和网格模型的P2P网格架构,如何对P2P网格进行优化以实现节点负载均衡,以及P2P网格在科学计算和协同应用领域的实例,全面分析P2P网格的实现、优化和应用,并通过多个实验证明该混合式计算架构在计算性能、安全性、可扩展性、鲁棒性等方面相比于传统的P2P结构、网格模型以及相关应用的优势。研究工作取得以下创新成果:(1)利用Globus Toolkit(GT)和Sun Grid Engine(SGE)构建了层次型组合中间件架构的校园网格。GT能够高效快速地在网格节点间传输资源和计算任务,而SGE可以根据节点的负载情况进行自动任务调度。这种架构在计算性能、安全性方面都具有较大的优势,具有一定的新颖性和实用性。(2)实现了一种基于角色和信誉访问摔制的P2P网络模型——R2P,并对它进行改进,提出了SW-R2P模型。SW-R2P模型利用零知识交互式证明算法和Bayesian信誉网实现一种可信小世界P2P网络模型。SW-R2P模型把Bayesian信誉评估测量和小世界P2P网络进行结合,不仅能够保证网络的可信性和安全性,还能够利用拓扑结构提高网络的资源查找性能。(3)实现了基于SW-R2P模型实现的网格架构,把网格的安全、稳定的特点和P2P的可扩展、灵活的特点进行结合,提出了一种新型的科学计算基础架构。它利用P2P网络把所有节点划分成组,并使用中间件软件组织其中部分节点构建成网格。这种层次型的计算架构能够综合利用两种网络模型的优点,具有较强的创新性。它能够利用节点间的交互历史对P2P网格节点的负载情况进行预测,以此影响资源请求节点选择服务节点的过程,有效均衡P2P网格环境的负载,从而能够确保资源利用的高效性,节点服务的可靠性以及整个网络的稳定性。该模型是对P2P网格的一个重要优化。此外,利用本文的研究成果P2P网格,改进原有的层次型校园网格架构,实现一种新型的协同应用框架。大量实验证明,P2P网格能够较大程度地提高校园网格的科学计算性能和协同应用的效率,具有较强的实用性。