李春曉

摘要：由于在遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上應(yīng)用傳統(tǒng)教育模式具有數(shù)據(jù)不完整、數(shù)據(jù)恢復(fù)難、私密性差等不足，本課題把云計(jì)算方法應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上，提出一種基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，該平臺(tái)能有效整合教學(xué)信息資源，大幅度提高教育資源利用率。通過分析研究云計(jì)算和遠(yuǎn)程教育平特性，實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)。實(shí)踐證明，該平臺(tái)在教學(xué)質(zhì)量、資源共享、降低教育成本和靈活性方面與傳統(tǒng)教育相比都有很大的進(jìn)步。可以說，云計(jì)算高效率的運(yùn)算處理能力和強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力在遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上得到了充分的體現(xiàn)，使我國(guó)的遠(yuǎn)程教育水平整體上有所提升。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和普及，教育模式發(fā)生了翻天覆地的變化，遠(yuǎn)程教育已逐漸成為教學(xué)中一種必不可少的教學(xué)方式，越來越多的人們開始選擇遠(yuǎn)程教育作為學(xué)習(xí)一種主要手段。但是，由于我國(guó)地域遼闊，人口眾多，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源分布不平衡，遠(yuǎn)程教育發(fā)展和推廣并不是很完善，實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)程教育平臺(tái)不可避免的會(huì)暴漏出這樣或那樣的問題，這就需要去完善和更新。云計(jì)算概念的出現(xiàn)最早是在二零零七年，高效的運(yùn)算能和無(wú)限的存儲(chǔ)能力是云計(jì)算技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，所以，自從云計(jì)算提出后越來越多的人對(duì)它進(jìn)行研究。本課題就是對(duì)云計(jì)算應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上優(yōu)勢(shì)及可行性進(jìn)行研究，通過綜合論證，提出將云計(jì)算應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上，借助其高效的運(yùn)算能力和無(wú)限的存儲(chǔ)能力能很好解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的不足[1]。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，融入云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，在提高教學(xué)質(zhì)量、共享教育資源、降低教育成本、靈活授課等方面都有很大程度的進(jìn)步，更有利于遠(yuǎn)程教育的大規(guī)模推廣。

1 基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)主要五大模塊： 系統(tǒng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)的安全可靠。模塊化的設(shè)計(jì)理念，使整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)清晰，層次分明。

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

目前，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)速度還不夠理想，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器難以承受集中式訪問，開展遠(yuǎn)程教育的學(xué)校通常在校外建有多臺(tái)學(xué)習(xí)中心分流服務(wù)器，大多采用B/S模式，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在學(xué)校本部建中央學(xué)習(xí)中心服務(wù)器，其他學(xué)習(xí)中心也各自建教學(xué)資源服務(wù)器，所有系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器上都存儲(chǔ)著學(xué)習(xí)資源，包括文檔資源和視頻資源，供用戶自由使用。目前，系統(tǒng)應(yīng)用效果來看，這種運(yùn)行模式有兩個(gè)明顯不足[2]： （1）教育系統(tǒng)上學(xué)習(xí)資源多體積龐大，目前我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)速度對(duì)這種大數(shù)據(jù)量的資源傳輸還不夠理想，所以平臺(tái)上有些服務(wù)器上資源由于網(wǎng)絡(luò)傳輸原因沒有與其他服務(wù)器同步，這就造成一些服務(wù)器上學(xué)習(xí)資源不完整、或不是最新資料，學(xué)習(xí)者往往不能及時(shí)學(xué)到最新知識(shí)； （2）這種組合模式下學(xué)生需要多次注冊(cè)，服務(wù)器之間的賬號(hào)不共享，也就是這個(gè)服務(wù)器上注冊(cè)的賬號(hào)不能學(xué)習(xí)和下載那個(gè)服務(wù)器上的資源，學(xué)生換一個(gè)服務(wù)器學(xué)習(xí)就要重新注冊(cè)一次，顯得非常麻煩。本文所提出的新教育平臺(tái)充分利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，把每個(gè)中心服務(wù)器上的資源統(tǒng)一存放到“云”上，遠(yuǎn)程教育平臺(tái)提供自動(dòng)搜索和智能選擇最佳路徑傳輸數(shù)據(jù)功能，服務(wù)器之間可以互為備用，能夠相互切換，一旦一個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障，平臺(tái)系統(tǒng)能自動(dòng)切換到另一臺(tái)最近的服務(wù)器上，并且用戶感覺不到這一過程，這樣設(shè)計(jì)使學(xué)生不用再使用不同服務(wù)器時(shí)多次注冊(cè)，一次注冊(cè)平臺(tái)上全部服務(wù)器資源都能使用，最大程度的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源共享；同時(shí)也使整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的可靠性得到很大提高。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，邏輯結(jié)構(gòu)清晰明了。由于云計(jì)算的融入使系統(tǒng)的服務(wù)能力顯著提高，并且可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況自由調(diào)整系統(tǒng)的使用方法和界面，有很強(qiáng)的靈活性和實(shí)用性。

1. 2 業(yè)務(wù)處理模塊設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)層、服務(wù)層和應(yīng)用層組成，共分5個(gè)模塊，包括：數(shù)據(jù)處理，監(jiān)控、處理流程、決策、基礎(chǔ)模塊等。其中基礎(chǔ)層平臺(tái)系統(tǒng)的資源庫(kù)，要求通過硬件、軟件、虛擬等多種技術(shù)來確?；A(chǔ)資源庫(kù)的可靠和穩(wěn)定?；A(chǔ)層為服務(wù)器和應(yīng)用層提供基礎(chǔ)支持，如，提供計(jì)算處理能力和存儲(chǔ)功能，可以說基礎(chǔ)層好比平臺(tái)系統(tǒng)的能源庫(kù)。由于系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理模塊在應(yīng)用層，所以平臺(tái)系統(tǒng)的核心當(dāng)屬應(yīng)用層，業(yè)務(wù)處理模塊又繼續(xù)細(xì)化成：綜合監(jiān)管、權(quán)限分配、業(yè)務(wù)處理流程、系統(tǒng)自動(dòng)簽到、文件處理、信息采集、搜索等子模塊。應(yīng)用層主要為學(xué)生或其他程序提供交互接口。服務(wù)層包括平臺(tái)系統(tǒng)的各種服務(wù)功能，如，文件傳輸服務(wù)、數(shù)據(jù)查詢服務(wù)等，下一節(jié)將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)核心模塊的設(shè)計(jì)。

1.3 核心模塊設(shè)計(jì)

上一節(jié)已經(jīng)提到，遠(yuǎn)程教育的核心模塊又分：綜合監(jiān)管、權(quán)限管控、業(yè)務(wù)處理流程、系統(tǒng)自動(dòng)簽到、文件處理、信息采集、搜索等子模塊。系統(tǒng)模塊如圖2所示，每個(gè)模塊與租戶為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，每個(gè)模塊由相應(yīng)的租用者標(biāo)示符啟動(dòng)，標(biāo)識(shí)符利用元數(shù)據(jù)通道到達(dá)各個(gè)模塊，各模塊結(jié)合元數(shù)據(jù)功能區(qū)訪問所需資源。綜合監(jiān)控主要功能是SaaS服務(wù)者安裝平臺(tái)系統(tǒng)，并為用戶配置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，分配用戶權(quán)限。權(quán)限管控模塊有三種方法辨別租戶：SaaS服務(wù)及應(yīng)用相關(guān)人員，依據(jù)他們身份標(biāo)識(shí)符，通過系統(tǒng)分配給的相應(yīng)權(quán)力去對(duì)指定文件的訪問。為了更好、高效方便的為不同用戶提供服務(wù)，SaaS使用應(yīng)該滿足各種工作流程需求。工作流程模塊的配置工具只支持部門或平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)部的工作流程，其他暫不支持。系統(tǒng)自動(dòng)簽到模塊式通過簽名技術(shù)和水印識(shí)別手段實(shí)現(xiàn)的。文件處理模塊主要功能是增減或轉(zhuǎn)移服務(wù)器上的文檔，這些文檔在數(shù)據(jù)庫(kù)中都存儲(chǔ)在一張表中，不同租戶之間他們是相互獨(dú)立的。也可以自動(dòng)管理一些特定電子文件，例如，清理到期文件或臨時(shí)文件，激活相關(guān)文檔等。搜索模塊的主要功能是通過采集提取文件中的相關(guān)信息，讓用戶享受到更好的查詢服務(wù)。利用此功能學(xué)生可以在教育平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)里自由搜索所需相關(guān)資料。

1.4 數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)

1.4.1 數(shù)據(jù)的安全性需求 基于云計(jì)算方法的遠(yuǎn)程教育教育平臺(tái)，使用后臺(tái)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)管理，學(xué)校不再自己人工管理； 整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)也都是由專業(yè)的服務(wù)商完成，學(xué)習(xí)不再自己維護(hù)管理； 云計(jì)算的使用離不開互聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生所有的請(qǐng)求發(fā)送和數(shù)據(jù)傳輸都通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，所以數(shù)據(jù)在傳輸過程的安全很難得到保障。遠(yuǎn)程教育平臺(tái)對(duì)安全性的要求雖不比商業(yè)系統(tǒng)，特別是金融系統(tǒng)的高，但是教師、學(xué)生個(gè)人信息，考題，特別是敏感性的考題答案，教學(xué)文檔等保密性數(shù)據(jù)，也不能隨意對(duì)外公開。這就需要在設(shè)計(jì)新的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)時(shí)，務(wù)必使敏感數(shù)據(jù)的安全可靠性得到保障[3]。

1. 4. 2 教育平臺(tái)上數(shù)據(jù)隔離方式 隔離方式通常有3 種。第一種是數(shù)據(jù)庫(kù)隔離，就是用戶之間保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)立性，一個(gè)賬戶對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，這種隔離方案隔離最徹底，數(shù)據(jù)安全性也最高，唯一的缺點(diǎn)資金投入太大。第二種是數(shù)據(jù)模式隔離、庫(kù)共享，整個(gè)教育平臺(tái)上只用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)賬戶都擁有一個(gè)獨(dú)立的模式； 為每個(gè)用戶提供抽象的邏輯數(shù)據(jù)隔離，并不是實(shí)際的物理隔離； 并且一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠支持多個(gè)用戶，這樣有效降低了系統(tǒng)成本，由于抽象隔離，邏輯關(guān)系相對(duì)復(fù)雜，所以管理難度大。第三種是數(shù)據(jù)模式和庫(kù)都共享，整個(gè)教育平臺(tái)只有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，一種數(shù)據(jù)模式，在有隔離需求的業(yè)務(wù)表上加標(biāo)示符（使用者ID）來達(dá)到隔離數(shù)據(jù)的目的；這樣是數(shù)據(jù)庫(kù)的共享程度達(dá)到最高，系統(tǒng)成本最低，但隔離不夠徹底；缺點(diǎn)是會(huì)增加系統(tǒng)開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，開發(fā)者安全可靠性方面的代碼量會(huì)增加很多，平臺(tái)上數(shù)據(jù)還容易丟失。綜合考慮系統(tǒng)成本和安全性，本文數(shù)據(jù)隔離時(shí)采用第二種隔離方案，成本相對(duì)較低，安全性又能達(dá)到要求，比較符合我國(guó)對(duì)遠(yuǎn)程教育的要求[4]。

2 結(jié)語(yǔ)

本課題詳細(xì)分析了云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上的理論依據(jù)并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難度進(jìn)行評(píng)估。通過深入研究設(shè)計(jì)出了一個(gè)全新的實(shí)現(xiàn)方案，該方案充分繼承傳統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)又加以創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了一套符合現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育最新需求的教育系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)教育系統(tǒng)相比在教育服務(wù)能力、共享學(xué)習(xí)資源、靈活性等很多方面都有很大的提高，非常符合我國(guó)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的需求。

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