王婧，李寰宇，沈華，宋鵬程

（1.西安宇航中學(xué)，陜西西安710025；2.空軍工程大學(xué)，陜西西安710051；3.哈爾濱市利民第二中學(xué)，黑龍江哈爾濱150025）

基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)問題研究*

王婧1，李寰宇2，沈華2，宋鵬程3

（1.西安宇航中學(xué)，陜西西安710025；2.空軍工程大學(xué)，陜西西安710051；3.哈爾濱市利民第二中學(xué)，黑龍江哈爾濱150025）

隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育信息技術(shù)對現(xiàn)代教育而言發(fā)揮著越來越重要的作用。文章對基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)問題開展研究，對云計算網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)所涉及的關(guān)鍵問題進行了深入分析和探討，從平臺建設(shè)的指導(dǎo)思想和原則、云計算學(xué)習(xí)平臺的架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計、云計算平臺的信息安全等方面進行了深入分析和詳細論述，為基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的具體建設(shè)提供了重要的理論依據(jù)。

云計算；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺；信息技術(shù)

一、引言

隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息資源急劇增長，互聯(lián)網(wǎng)正以它無限的容量、廣闊的覆蓋面、交互性和定制化特色迅速地改變我們的工作、生活和學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)這種全新的學(xué)習(xí)方式應(yīng)運而生，它充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)全新的學(xué)習(xí)方式。[1][2]從我國網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的發(fā)展現(xiàn)狀看，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)中主要存在資源分布不均、共享程度低以及網(wǎng)絡(luò)計算方式落后等問題。云計算的出現(xiàn)為有效解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的上述問題提供了技術(shù)基礎(chǔ)?；谠朴嬎慵夹g(shù)構(gòu)建一個統(tǒng)一、開放、靈活的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺不僅能改變傳統(tǒng)的分散式教育信息化模式，還使軟、硬件資源能得到最大程度、最大范圍的共享，教育信息化成本得到降低。[3-6]基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)，存在著諸多關(guān)鍵問題亟待解決，本文將從平臺建設(shè)的指導(dǎo)思想和原則、平臺的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)、平臺的信息安全問題等三個方面進行深入分析和探討。

二、基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)指導(dǎo)思想和原則

大量的成敗案例告訴我們，不論是哪種平臺的建設(shè)，都必須有著明確、正確的建設(shè)指導(dǎo)思想，指導(dǎo)思想幾乎決定著整個平臺系統(tǒng)的建設(shè)成敗。[7-11]建設(shè)基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，首先要研究清楚其所服務(wù)的對象、服務(wù)對象的特點、服務(wù)對象的需求，從而更好地指導(dǎo)平臺建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計。

學(xué)習(xí)平臺的服務(wù)對象首先是學(xué)習(xí)者，由于教與學(xué)的相互關(guān)系，也需要能夠很好地服務(wù)于教育者，但是重點是學(xué)習(xí)者。如何滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求就是指導(dǎo)建設(shè)平臺建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計的首要原則。因此，在研究基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)問題前，首先要研究學(xué)習(xí)領(lǐng)域的先進理論思想，平臺建設(shè)的指導(dǎo)思想也必然要依據(jù)教育理論和學(xué)習(xí)理論來制定。

基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺是一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于多媒體資源的服務(wù)于學(xué)習(xí)需求的平臺，學(xué)習(xí)性和網(wǎng)絡(luò)性是其基本屬性。利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的目的是為了更好地提高素質(zhì)教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力，解決在課堂學(xué)習(xí)中存在的疑惑和問題，培養(yǎng)其創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)能力。因此，用于指導(dǎo)基于云計算的多媒體學(xué)習(xí)平臺的學(xué)習(xí)理論應(yīng)該是多元化的，傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的新興學(xué)習(xí)理論對基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)都具有非常重要的指導(dǎo)意義，諸如行為主義學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論、教育傳播理論、聯(lián)通學(xué)習(xí)理論和微學(xué)習(xí)理論等教育學(xué)習(xí)理論都對基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建設(shè)有指導(dǎo)性作用。[12-14]

其次，對于一個在具體領(lǐng)域中有針對性的專有應(yīng)用平臺而言，需要對其服務(wù)群體進行深入細致的研究，用其受眾的特點和需求來具體指導(dǎo)和規(guī)范平臺的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，才能進一步運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)等具體手段來實現(xiàn)。

基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺是一種網(wǎng)絡(luò)平臺，它具有網(wǎng)絡(luò)的虛擬性、開放性、自主性，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機也具有不同于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)中所測量到的特點，和傳統(tǒng)學(xué)習(xí)者相比，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)者更具有差異性、個體性、自主性和互動性，同時要求學(xué)習(xí)者有一定的知識儲備、積極的學(xué)習(xí)動機和正確的學(xué)習(xí)策略。

總體上看，云計算學(xué)習(xí)平臺的服務(wù)對象的特點包括時空分離、自主性學(xué)習(xí)、交互性等特點。此外不同年齡段的學(xué)習(xí)者所呈現(xiàn)出的不同群體特征對平臺建設(shè)具有很大的影響。例如，如果建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺針對的是中小學(xué)生，那么其學(xué)習(xí)平臺建設(shè)必然與面向成人用戶的學(xué)習(xí)平臺在功能和內(nèi)容上有本質(zhì)的不同，因為中小學(xué)生這類群體思維活躍、反應(yīng)敏捷，依賴性和模仿性強，注意力不穩(wěn)定、易分散，他們自主性和自控性弱，但是認知和理解能力活躍，因此這時平臺建設(shè)就必須要充分考慮到學(xué)生的心理發(fā)展特點，既要考慮學(xué)生的智力因素，也要充分考慮到學(xué)生的非智力因素，如考慮其對新的學(xué)習(xí)方式的接受程度和對新教學(xué)媒體的適應(yīng)性等。因此，面向不同受眾的云計算學(xué)習(xí)平臺同樣需要對不同受眾的實際情況進行分析，用研究分析的結(jié)果對平臺建設(shè)進行指導(dǎo)和規(guī)范。

三、基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)

基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的架構(gòu)設(shè)計和具體實現(xiàn)取決于其采用的云服務(wù)層次以及選擇的云服務(wù)提供商，不同的提供商所能提供的服務(wù)層次不同，各自具體所對應(yīng)的技術(shù)手段和實現(xiàn)方案也不同。[15-17]因此，在平臺的架構(gòu)設(shè)計和設(shè)計實現(xiàn)問題上，最重要的是選定云服務(wù)的層次和云服務(wù)提供商，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)云服務(wù)提供商對應(yīng)的云平臺實現(xiàn)技術(shù)來制定設(shè)計方案和構(gòu)建平臺，選擇供應(yīng)商的依據(jù)是對學(xué)習(xí)平臺所服務(wù)對象的實際需求和平臺建設(shè)所具有的實際實力條件的論證分析。

云計算是分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡、熱備份冗余等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，應(yīng)該從“服務(wù)”和“平臺”兩個方面來理解，云服務(wù)是指基于底層的基礎(chǔ)設(shè)施而向用戶提供的可以彈性擴展的服務(wù)，云平臺是指基于硬件的服務(wù)，提供計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲能力。二者的關(guān)系如同底層基礎(chǔ)和上層建筑，通過搭建“平臺”，可以將大量計算資源集中起來，協(xié)同工作，對上層“服務(wù)”的運行進行支撐，而“服務(wù)”的豐富和擴展，又對底層“平臺”提出不斷發(fā)展的要求。云平臺根據(jù)不同的應(yīng)用需求，調(diào)動各種軟、硬件資源協(xié)同工作，完成計算、存儲和溝通任務(wù)?；谠朴嬎愕木W(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的研發(fā)者，作為云服務(wù)提供商的一類用戶，無需關(guān)注“服務(wù)”和“平臺”之間的實現(xiàn)細節(jié)，只要按需來使用和付費即可。

云計算平臺可以劃分為以數(shù)據(jù)存儲為主的存儲型云平臺、以數(shù)據(jù)處理為主的計算型云平臺、計算和數(shù)據(jù)存儲處理兼顧的綜合云計算平臺三類。對于基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺而言，顯然需要的是一種計算和數(shù)據(jù)存儲處理兼顧的綜合云計算平臺。

在云服務(wù)方面，服務(wù)層次分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三類。IaaS是一些硬件、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)的組成，對于基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的研發(fā)者來說，如果使用IaaS，就相當(dāng)于使用一個已經(jīng)安裝好操作系統(tǒng)的服務(wù)器，對于服務(wù)器的硬盤、內(nèi)存、CPU、帶寬等硬件設(shè)施的擴展，都可以通過云服務(wù)供應(yīng)商提供的服務(wù)直接設(shè)置，不需要考慮備份、遷移和測試等工作。但是需要考慮安裝和配置程序的環(huán)境，如安裝IIS、Tomcat、數(shù)據(jù)庫等。而如果使用PaaS，則不需要考慮這些問題，只需關(guān)心程序的開發(fā)和部署即可，因此在選擇PaaS時，研發(fā)者只需要考慮所使用的是語言和數(shù)據(jù)庫即可。SaaS服務(wù)僅提供某一類具體應(yīng)用，如辦公自動化（OA）、E-mail、Office等，用戶只需要直接購買服務(wù)即可使用，不需要自己研發(fā)和安裝。具體服務(wù)層次可以用圖1表示。

圖1 云服務(wù)的不同層次

因此，對于基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺研究而言，考慮到按需開發(fā)和個性化設(shè)計，研發(fā)者至少需要選擇PaaS，如果需要自主控制的范圍更廣、個性化設(shè)計的程度更深、后期可擴展性更強，則需要選用IaaS。所以基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的研發(fā)者，在架構(gòu)設(shè)計和具體實現(xiàn)中需要考慮以下四個方面：①是否提供云服務(wù)器（虛擬機）；②應(yīng)用程序引擎；③開發(fā)環(huán)境和所用語言；④數(shù)據(jù)庫支持。這些方面，不同的云服務(wù)提供商所采用的技術(shù)是不同的。

除了技術(shù)因素外，經(jīng)濟因素也是非常重要的一個因素。研發(fā)者也必須根據(jù)實際情況做出選擇?，F(xiàn)有的云計算平臺有開源的，也有商業(yè)化收費的。開源的云計算平臺主要包括：Abiquo公司的AbiCloud、Apache的Hadoop、加利福尼亞大學(xué)的Eucalyptus以及MongoDB、Nimbus等。商業(yè)化的云計算平臺主要包括微軟的Windows Azure、Google的云計算平臺、IBM的“藍云”、Oracle、Vmvare、Salesforce、Citrix、百度云、阿里云、騰迅云、新浪云、盛大云等。基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺研究中，應(yīng)該結(jié)合自身需求綜合考慮不同服務(wù)商所提供服務(wù)下的系統(tǒng)實現(xiàn)難度和成本花費，這兩個因素直接影響著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的整體規(guī)劃和設(shè)計實現(xiàn)。

此外，在實現(xiàn)難易度上，還應(yīng)考慮我國實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如，相比Amazon這樣的巨頭國外云供應(yīng)商而言，國內(nèi)供應(yīng)商盡管在技術(shù)上還有差距，但是在政策支持、網(wǎng)絡(luò)速度和技術(shù)培訓(xùn)支持等方面具有明顯優(yōu)勢，能夠更好地滿足用戶的實際需求，因此在實際平臺設(shè)計實現(xiàn)中會帶來較大便利。

四、基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的信息安全問題

在基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的研究中，信息安全問題是一個必須考慮的重要問題。[18-20]當(dāng)各種學(xué)習(xí)資源連接到互聯(lián)網(wǎng)上，訪問的人會越來越多、越來越雜，不論是學(xué)生還是教師，當(dāng)他們將個人信息通過網(wǎng)絡(luò)平臺注冊到數(shù)據(jù)庫中，勢必要輸入一些如個人密碼，身份證號，密碼提示問題及答案以及學(xué)習(xí)平臺中得到個人學(xué)習(xí)成績、師生互動交流的通信信息等非常重要的內(nèi)容，這些信息往往與其個人的其他網(wǎng)絡(luò)賬號之間存在某種相似性，若這些信息以未經(jīng)過任何加密處理的明文形式存放到數(shù)據(jù)表中，在信息安全方面必然存在極大的隱患，一旦數(shù)據(jù)庫內(nèi)容被不法分子竊取，將導(dǎo)致這些師生的個人信息外泄或丟失，進而可能造成其個人財產(chǎn)的損失和一些不可估量的嚴重后果。因此，信息安全問題也是基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺研究中必須重點考慮的一個問題。

廣義上講，云安全問題涉及數(shù)據(jù)安全、服務(wù)安全、政府監(jiān)管、法律法規(guī)等多個方面。根據(jù)美國Gartner公司的研究結(jié)論，云安全問題包括以下幾個方面：①權(quán)利的管理；②數(shù)據(jù)信息的存儲位置；③數(shù)據(jù)的隔離性；④數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)；⑤法律規(guī)范性；⑥提供服務(wù)性的延續(xù)性。狹義上講，云安全問題就是數(shù)據(jù)安全問題。數(shù)據(jù)安全的問題是云安全問題的核心問題，主要包括數(shù)據(jù)存儲安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、數(shù)據(jù)訪問安全。

根據(jù)云計算層次結(jié)構(gòu)與云計算存在的安全風(fēng)險，在云計算系統(tǒng)架構(gòu)中每一層的安全問題是不同的，具體而言包括物理層安全問題、核心層安全問題、通信層安全問題、數(shù)據(jù)層安全問題、基礎(chǔ)層安全問題、平臺層安全問題、軟件層安全問題等幾個層面，在不同層面可能存在的云數(shù)據(jù)安全問題有些相似，有些則不同。在基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺研究中，需要根據(jù)不同的系統(tǒng)架構(gòu)，考慮各個層面的安全設(shè)計?？傮w而言，在基于云計算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的研究中，關(guān)于數(shù)據(jù)安全的目標主要包括三個——保密性、完整性和可用性。需要重點注意的安全威脅包括非法用戶竊取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)遭到惡意篡改或刪除、數(shù)據(jù)存儲發(fā)生意外以及共享服務(wù)帶來的潛在安全隱患等幾大方面。

目前，在云計算研究中，用來保證數(shù)據(jù)安全性的基本方法一般分為預(yù)防和檢測兩大類。從解決手段上講，解決數(shù)據(jù)存儲方面的安全問題主要可以采用數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)備份、災(zāi)難恢復(fù)等安全技術(shù)。

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（編輯：王天鵬）

G434

A

1673-8454（2017）09-0094-03

全國教育信息技術(shù)研究課題“基于云計算的多媒體學(xué)習(xí)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究”（144442192）。