陳甜遠(yuǎn)

(解放軍外國(guó)語(yǔ)學(xué)院信息管理中心，河南洛陽(yáng) 471000)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)急需高校培養(yǎng)面向信息化社會(huì)的創(chuàng)新人才，各高校已經(jīng)把教學(xué)資源信息化作為轉(zhuǎn)變教學(xué)理念、更新教學(xué)模式、提高教學(xué)質(zhì)量的重要舉措。但是目前高校資源信息化建設(shè)還存在著只重視初次建設(shè)而忽略二次開(kāi)發(fā)和深入整合、重視建設(shè)而忽略建設(shè)的實(shí)用性等問(wèn)題，導(dǎo)致資源利用率低、資源檢索困難、資源的可持續(xù)發(fā)展不強(qiáng)、資源建設(shè)服務(wù)意識(shí)缺乏以及信息和資源無(wú)法有效共享。云計(jì)算概念的提出，為高校教學(xué)信息化建設(shè)和發(fā)展提供了一種新的模式。雖然，云計(jì)算發(fā)展的時(shí)間不長(zhǎng)，技術(shù)尚不成熟，在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題，但是可以通過(guò)一些科學(xué)、合理的技術(shù)手段不斷改善云計(jì)算，它將對(duì)高校的教學(xué)資源信息化建設(shè)起到重要作用。

一 什么是云計(jì)算

早在上世紀(jì)60年代，麥卡錫就提出了把計(jì)算能力作為一種像水和電一樣的公用事業(yè)提供給用戶的理念，這成為云計(jì)算思想的起源。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬化技術(shù)、SOA、SaaS應(yīng)用等技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算作為一種新興的優(yōu)勢(shì)技術(shù)逐漸被大家所認(rèn)知。通俗的理解是:云計(jì)算的“云”就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源和軟件資源，本地計(jì)算機(jī)只需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī)，將一種公共設(shè)施提供給公眾。“當(dāng)前對(duì)云計(jì)算比較普遍的定義是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源和服務(wù)。因此云計(jì)算有許多優(yōu)點(diǎn):提供服務(wù)渠道的多元性、使用的便捷性、用戶端設(shè)備成本低廉等”。［1］

二 云計(jì)算在高校中的應(yīng)用前景

根據(jù)云計(jì)算的這些特性，它在高校教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域有很多優(yōu)勢(shì)，可以解決高校資源信息化建設(shè)中存在的許多問(wèn)題，有著廣闊的發(fā)展前景。

1.云技術(shù)可以大大降低高校教育資源建設(shè)中的軟硬件成本。只需要基于現(xiàn)有設(shè)備條件，向云服務(wù)提供商“租賃商品”和“購(gòu)買服務(wù)”，就可以花少量的租金獲得完善的硬件環(huán)境，更重要的是不用再考慮產(chǎn)品的更新?lián)Q代，從而解決了教學(xué)資源重復(fù)建設(shè)、維護(hù)成本高的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)用戶端微機(jī)的性能最小化，功能最大化。

2.云技術(shù)更有利于實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息資源的共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用使高校間的教學(xué)資源在一定程度和一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了整合。然而這種資源的共享程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，院校之間教學(xué)資源分布不均，教學(xué)資源更新速度慢的問(wèn)題依然存在。而云計(jì)算的擴(kuò)展性非常強(qiáng)，將云技術(shù)應(yīng)用于高校資源整合，多個(gè)學(xué)校共同加入到一個(gè)“云”中，就可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，減少單個(gè)院校的資金和時(shí)間的投入，實(shí)現(xiàn)真正意義上的資源共享。

3.云計(jì)算虛擬化的特性使教與學(xué)的形式發(fā)生變化。學(xué)生能夠便捷地構(gòu)建自己的學(xué)習(xí)環(huán)境，根據(jù)云服務(wù)的不同類型，自由地選擇自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，依據(jù)個(gè)人興趣構(gòu)建個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。教師也能將教學(xué)資料存儲(chǔ)在“云端”，只要在家通過(guò)聯(lián)網(wǎng)電腦即可進(jìn)行教學(xué)任務(wù)，學(xué)生只要通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的終端，隨時(shí)隨地能夠在線查閱電子教案和教學(xué)視頻，這種移動(dòng)式的方式提高了學(xué)習(xí)的效率。

三 云計(jì)算在高校實(shí)際應(yīng)用中遇到的問(wèn)題

云計(jì)算雖然在高校教學(xué)資源信息化建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，但是由于云計(jì)算技術(shù)發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，在理論和實(shí)際中還存在不少問(wèn)題，這使得云計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，筆者總結(jié)制約云計(jì)算在高校信息化發(fā)展的技術(shù)瓶頸，主要有以下幾個(gè)方面:

1.現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸模式下的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。

一方面，問(wèn)題的核心在于互聯(lián)網(wǎng)核心機(jī)制之一傳輸控制協(xié)議(TCP)的工作方式。雖然TCP協(xié)議是一種面向連接的可靠的通信協(xié)議，在短距離發(fā)送相對(duì)較少的數(shù)據(jù)下工作良好。但是TCP協(xié)議在擁塞控制上，采用TCP擁塞控制算法;在保證可靠性上，采用超時(shí)重傳和捎帶確認(rèn)機(jī)制;在流量控制上，采用滑動(dòng)窗口協(xié)議，對(duì)于窗口內(nèi)未經(jīng)確認(rèn)的分組需要重傳。“但在云計(jì)算模式下，用戶需要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)很多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，這將增加傳輸信號(hào)內(nèi)的錯(cuò)誤次數(shù)，導(dǎo)致實(shí)際傳輸速率大大下降，這使得用戶在忍受緩慢的數(shù)據(jù)傳輸速率或投資購(gòu)買額外的基礎(chǔ)設(shè)施上做出抉擇。另一方面，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有可能使網(wǎng)絡(luò)延時(shí)問(wèn)題成為一大瓶頸”。［2］目前的高校數(shù)據(jù)中心上所運(yùn)行的業(yè)務(wù)服務(wù)還不是很多，造成的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)現(xiàn)象還不是很明顯。當(dāng)學(xué)校的數(shù)據(jù)中心云計(jì)算實(shí)施起來(lái)之后，將可能運(yùn)行著幾十條至更多的服務(wù)，這個(gè)時(shí)候，如果按照傳統(tǒng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸，每個(gè)數(shù)據(jù)包都要經(jīng)過(guò)若干次的拆解、解析、打包過(guò)程的話，就很容易造成網(wǎng)絡(luò)的堵塞而延時(shí)。

2.虛擬化技術(shù)帶來(lái)的瓶頸。

“虛擬化實(shí)現(xiàn)了IT資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，是支撐云計(jì)算偉大構(gòu)想的最重要的技術(shù)基石”。［3］高校數(shù)據(jù)中心采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)，可以提高資源利用率，簡(jiǎn)化資源和服務(wù)的管理和維護(hù)，從而有效地控制成本。但是它也帶來(lái)了一些問(wèn)題，例如，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)里會(huì)在若干臺(tái)Web服務(wù)器上層建立負(fù)載均衡器，可是隨著虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心建立和使用虛擬服務(wù)器，需要虛擬服務(wù)器在若干個(gè)物理服務(wù)器之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移，這時(shí)負(fù)載均衡器所控制的機(jī)器有可能有時(shí)是Web服務(wù)器，有時(shí)是FTP服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)容易因?yàn)樘摂M化技術(shù)而變得混亂。

3.云計(jì)算安全問(wèn)題的瓶頸。

云的服務(wù)安全性問(wèn)題包括數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題和數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題。一方面，在云計(jì)算模式下，用戶數(shù)據(jù)以共享和動(dòng)態(tài)的方式被保存在“云端”，如何保證存放在云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)隱私不被非法利用，用戶利益不被侵犯，不僅需要云安全技術(shù)的改進(jìn)，也需要相關(guān)法律的進(jìn)一步完善。另一方面，云計(jì)算由于其用戶和信息資源的高度集中，容易成為黑客攻擊的目標(biāo)，如果云數(shù)據(jù)中心被入侵，其破壞程度將會(huì)明顯超過(guò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。特別是高校中有些數(shù)據(jù)帶有科研機(jī)密性，一旦被破壞或盜取，將嚴(yán)重影響其學(xué)科發(fā)展和聲譽(yù)。

四 解決云計(jì)算技術(shù)瓶頸的途徑

針對(duì)目前云計(jì)算應(yīng)用中遇到的技術(shù)瓶頸，許多科研部門和專家都提出了自己的解決方法，雖然有些還在探討階段，但畢竟為我們進(jìn)一步完善云計(jì)算技術(shù)、更廣泛地將云計(jì)算應(yīng)用于高校信息化建設(shè)指明了方向。

1.在云計(jì)算模式下，我們需要更加順暢的網(wǎng)絡(luò)接入來(lái)保證用戶能夠及時(shí)、穩(wěn)定、安全地使用。針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)接入、傳輸模式以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面的限制，一些公司提出新的技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題，“例如:亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將使用FASP(快速安全協(xié)議)，它解決了TCP協(xié)議在傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)面臨明顯低效率的問(wèn)題。其協(xié)議原理與TCP協(xié)議相反，它發(fā)送數(shù)量少的大數(shù)據(jù)包，并且只有那些確認(rèn)已經(jīng)被丟棄的數(shù)據(jù)包會(huì)被重發(fā)，使得可用帶寬被更有效利用。FASP協(xié)議還可以流量監(jiān)控，通過(guò)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬流量和其他流量事件改變數(shù)據(jù)包大小、速率和發(fā)送順序以處理這種不可預(yù)知性，這種數(shù)據(jù)流的調(diào)節(jié)方式確保了FASP的數(shù)據(jù)能夠在擁塞網(wǎng)絡(luò)的情況下順利通過(guò)。Juniper網(wǎng)絡(luò)公司提出了一種全新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——“層云”，用來(lái)解決云計(jì)算過(guò)程由于傳輸節(jié)點(diǎn)過(guò)多而產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)延遲和虛擬技術(shù)復(fù)雜性?！皩釉啤本褪蔷W(wǎng)絡(luò)傳輸不通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)交換層，而在每一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間都建立出最直接的一對(duì)一通路，不通過(guò)第三個(gè)節(jié)點(diǎn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)核心層，這個(gè)核心層只要有一個(gè)接入接口，就可以接入其他網(wǎng)絡(luò)”。［4］通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加大了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)“全冗余網(wǎng)絡(luò)”，無(wú)論數(shù)據(jù)包怎么發(fā)送，只需要經(jīng)過(guò)兩次拆解、打包的過(guò)程，就使得網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大大降低。同時(shí)，“層云”也解決了虛擬化技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題，無(wú)論虛擬機(jī)如何在物理服務(wù)器上跳躍，都無(wú)需顧及網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生了什么變化，因?yàn)樗械木W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的直接連接，無(wú)論虛擬機(jī)運(yùn)行在哪臺(tái)物理服務(wù)器上，對(duì)于這個(gè)交換中心來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么區(qū)別。

2.“云計(jì)算安全問(wèn)題首要解決的是信用建設(shè)問(wèn)題”。［5］通過(guò)法律制定部門建立健全信息保護(hù)、數(shù)據(jù)安全的相關(guān)法律法規(guī);政府職能部門從政策層面對(duì)云計(jì)算進(jìn)行界定，并通過(guò)通信質(zhì)量、安全等測(cè)試，對(duì)云服務(wù)提供商進(jìn)行資格認(rèn)證，嚴(yán)把行業(yè)準(zhǔn)入門檻;執(zhí)法部門加大對(duì)倒賣侵犯用戶信息隱私的行為的監(jiān)控和打擊力度;還可以借助行業(yè)協(xié)會(huì)的力量，在商業(yè)層面和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的層面采取一些有約束性的舉措，維護(hù)行業(yè)的正常秩序。形成用戶和運(yùn)營(yíng)商的信任環(huán)境，使用戶認(rèn)可并采用云服務(wù)，讓每個(gè)高校在享受云計(jì)算提供的信息資源的同時(shí)也愿意將自己寶貴的信息資源在有安全保障前提下共享給其它院校。對(duì)于“云端”的數(shù)據(jù)安全，許多傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)防范技術(shù)都可以使用，例如我們可以通過(guò)加密等技術(shù)手段來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性，詳細(xì)的設(shè)計(jì)需要針對(duì)具體的云來(lái)制定不同的規(guī)則。還有設(shè)置防火墻，安全策略，安裝殺毒軟件等等。但這些技術(shù)手段只是提高云端的數(shù)據(jù)安全性，并不能完全解決安全問(wèn)題。在用戶使用和共享數(shù)據(jù)過(guò)程中，黑客可能利用各種安全漏洞越過(guò)安全防線獲取或破壞客戶信息。所以對(duì)于數(shù)據(jù)安全性要求比較高的地方，為了防止用戶信息在服務(wù)過(guò)程中被侵犯，建立“私有云”可能是最好的解決辦法。“私有云”是為相互信任的單位之間使用而構(gòu)建的，他們擁有基礎(chǔ)設(shè)施，并可以控制安裝的應(yīng)用程序，并將共享的數(shù)據(jù)部署在防火墻內(nèi)，因而“私有云”可以提供對(duì)數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量最有效的控制。總之，采取什么安全策略，要根據(jù)高校實(shí)際需要和條件來(lái)定。

云計(jì)算為高校教學(xué)資源信息化建設(shè)帶來(lái)飛速發(fā)展的同時(shí)又面臨著一些現(xiàn)實(shí)技術(shù)上的問(wèn)題，這阻礙了云計(jì)算的應(yīng)用推廣。但這項(xiàng)技術(shù)有著光明的前景和重大的意義，需要廣大科研工作者在云計(jì)算研究道路上不斷探索，使之成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，并廣泛應(yīng)用。

［1］唐曉風(fēng).云計(jì)算與高校教育信息化［J］.信息技術(shù)與課程整合，2011，7(5):1180 －1181.

［2］文振邦.云安全成制約云計(jì)算應(yīng)用的瓶頸［EB］.http://tech.cn.yahoo.com/yxk/20100514/30tb.html，2010－5－14.

［3］陳瀅.虛擬化與云計(jì)算［M］.電子工業(yè)出版社，2009:110.

［4］王婷婷.“層云”架構(gòu)有望解決云計(jì)算瓶頸［EB］.http://www.cnii.com.cn/20080623/ca573103.htm，2009－8－11.

［5］原詩(shī)萌.“云時(shí)代”的安全難題:僅靠技術(shù)遠(yuǎn)不夠［EB］.http://scitech.people.com.cn/GB/13620513.html，2010－12－30.