基于云計(jì)算架構(gòu)的公安情報(bào)信息平臺(tái)建設(shè)研究

吳紹忠, 李 靖

(1.中國(guó)人民公安大學(xué)情報(bào)學(xué)系,北京 100038;2.中國(guó)人民公安大學(xué)涉外警務(wù)系,北京 100038)

1 引言

云計(jì)算(Cloud Computing)是近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索,目前已形成了以 Amazon的 EC2、微軟的 Azure、Google的 GAE為代表的較為成熟的云計(jì)算運(yùn)用。除了企業(yè)界和學(xué)者們,美國(guó)和日本已經(jīng)開始從國(guó)家信息戰(zhàn)略的層面來(lái)關(guān)注和推動(dòng)云計(jì)算。

在一個(gè)理想云計(jì)算模式中,大量的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力分布在海量的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)上,而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中。計(jì)算能力可以像水、電一樣按需購(gòu)買,而且費(fèi)用低廉。當(dāng)用戶提出請(qǐng)求時(shí),云對(duì)信息進(jìn)行聚合和分布處理,然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為客戶提供服務(wù)。用戶只需將電腦、手機(jī)、PDA等終端設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng),便可獲取所需服務(wù)。對(duì)于云計(jì)算,無(wú)論企業(yè)界還是學(xué)術(shù)界對(duì)其前景都非?？春?。可以預(yù)見,云計(jì)算的發(fā)展將會(huì)深刻地改變網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式,而它所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)如果運(yùn)用于公安情報(bào)領(lǐng)域,必然會(huì)對(duì)公安情報(bào)信息平臺(tái)建設(shè)帶來(lái)深刻的影響與變革。

2 云計(jì)算

2.1 云計(jì)算的內(nèi)涵

云計(jì)算從產(chǎn)生以來(lái)就一直受到企業(yè)界、學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,所有人都一致看好它的前景。但是對(duì)于其內(nèi)涵,無(wú)論是研究者還是具體構(gòu)建者,看法卻不盡相同。

維基百科(Wikipedia.com)認(rèn)為云計(jì)算是一種能夠?qū)?dòng)態(tài)伸縮的虛擬化資源通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的方式提供給用戶的計(jì)算模式,用戶不需要知道如何管理那些支持云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施。

Whatis.com認(rèn)為云計(jì)算是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)獲取軟件和服務(wù)的計(jì)算模式,云計(jì)算使得用戶可以獲得使用超級(jí)計(jì)算機(jī)的體驗(yàn),用戶通過(guò)筆記本電腦與手機(jī)上的瘦客戶端接入云中獲取需要的資源。

IBM認(rèn)為云計(jì)算是一種共享的網(wǎng)絡(luò)交付信息服務(wù)的模式,云服務(wù)的使用者看到的只有服務(wù)本身,而不用關(guān)心相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的具體實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)用方式的核心原則是:硬件和軟件都是資源并被封裝為服務(wù),用戶可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)按需地訪問(wèn)和使用。

劉鵬認(rèn)為云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型,它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上,使用戶能夠按需獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。

此外,還有大量關(guān)于云計(jì)算的定義。這些定義雖然角度各異,但仔細(xì)分析,仍有共同之處。首先,云計(jì)算是以虛擬化技術(shù)為依托的;其次,大量的計(jì)算機(jī)連接起來(lái),提供了超強(qiáng)的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力,這些能力是云進(jìn)行服務(wù)的基礎(chǔ);再次,用戶可以按需從云中訂購(gòu)資源;再次,用戶只關(guān)心如何使用云提供的資源,不關(guān)注具體實(shí)現(xiàn)。

2.2 云計(jì)算帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

(1)超強(qiáng)的計(jì)算能力。云由連入網(wǎng)絡(luò)的很多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成,而且可以不斷擴(kuò)展,Google的云已經(jīng)擁有 100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器,Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的云均擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。眾多的服務(wù)器聯(lián)合起來(lái),就能形成超強(qiáng)的計(jì)算能力。

(2)用戶無(wú)需關(guān)注具體實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請(qǐng)求的資源來(lái)自云,而不是固定的有形的實(shí)體。用戶不用考慮具體應(yīng)用在何處、由哪臺(tái)服務(wù)器來(lái)執(zhí)行。只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)連入網(wǎng)絡(luò),就可以提交需求,由云來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的一切,甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。

(3)高可靠性。云使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性,使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。

(4)高擴(kuò)展性。只要用戶需要,各種資源和應(yīng)用可以隨時(shí)添加到服務(wù)中來(lái)。

(5)按需服務(wù)。用戶完全根據(jù)自身情況提出需求,云可以為每一個(gè)用戶量身定制,提供完全差異化的服務(wù)。

(6)價(jià)格低廉。由于采用了特殊容錯(cuò)措施,所以可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成云,大大降低了構(gòu)建云的成本。同時(shí)云的自動(dòng)化集中式管理使大量企業(yè)無(wú)需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本,云的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升,從而使得用戶需要支出的成本大大降低。

3 云計(jì)算架構(gòu)

3.1 云的類型

按照服務(wù)對(duì)象的差異,云計(jì)算可以分為公有云、私有云和混合云。

對(duì)于某些組織而言,無(wú)需自己搭建云計(jì)算環(huán)境,通過(guò)向一個(gè)獨(dú)立的第三方云提供商進(jìn)行付費(fèi)購(gòu)買就可以享受到云所帶來(lái)的服務(wù),因此所使用的云是開放式的。因?yàn)樵撛铺峁┥桃餐瑫r(shí)向其他更多用戶提供云,這些用戶共享這個(gè)云提供商所擁有的云資源。此種類型的云被稱為公有云,因?yàn)榫臀锢韺用娑?不同的用戶其實(shí)在共同使用同一資源。公有云的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)同樣明顯,優(yōu)勢(shì)在于用戶無(wú)需單獨(dú)建云,缺點(diǎn)在于安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

對(duì)于某些對(duì)安全性要求極高的用戶,公用云存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)是它們無(wú)法忍受的,因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)安全問(wèn)題,后果不堪設(shè)想。對(duì)它們而言,私有云是不錯(cuò)的選擇。私有云指的是專門為某個(gè)組織搭建的云環(huán)境,使用者是該組織的成員,并且每個(gè)成員都經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證才可以使用云。如此一來(lái),公有云中由于共享云資源所導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)得到了很好的控制。但相比公有云,私有云也給組織帶來(lái)相應(yīng)的問(wèn)題,首先體現(xiàn)在由于自己組建云,花費(fèi)的成本要明顯高于向第三方租用云;其次私有云的持續(xù)運(yùn)行和維護(hù)會(huì)帶來(lái)資金和人力的巨大開銷。

公有云和私有云各自的優(yōu)缺點(diǎn)都非常鮮明,業(yè)務(wù)特點(diǎn)不同的組織可以根據(jù)自身?xiàng)l件和特點(diǎn)選擇云的形式,但是也有組織對(duì)費(fèi)用和安全都有一定要求,于是就需要在二者之間尋求平衡,而混合云就很好地綜合二者的特點(diǎn)?；旌显埔话阌山M織創(chuàng)建,而管理職責(zé)由組織和公共云提供商分擔(dān),混合云既可以提供公共空間又可以提供私有空間。當(dāng)組織有的服務(wù)不能置于公有云中,同時(shí)不愿支付建設(shè)私有云的成本時(shí),混合云是比較合適的選擇。

3.2 云計(jì)算服務(wù)類型

不同的云計(jì)算提供給用戶的服務(wù)也不同,按照提供服務(wù)的差異,云計(jì)算可以分為基礎(chǔ)設(shè)施云、平臺(tái)云和應(yīng)用云,它們提供服務(wù)的模式分別被稱為軟件即服務(wù)(SaaS,Software as a Service)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS,Platform as a Service)和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS,Infrastructure asa Service)。這三種提供不同服務(wù)形式的云按照其邏輯關(guān)系構(gòu)成了云架構(gòu)的層次結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1 云計(jì)算架構(gòu)層次示意圖

(1)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)。這是云所提供的最為基礎(chǔ)的服務(wù)形式,在這種形式中,用戶從云中獲取的是基礎(chǔ)設(shè)施資源,例如服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。有了這些基礎(chǔ)設(shè)施資源,用戶無(wú)需購(gòu)買、維護(hù)硬件設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)軟件,而是可以直接利用這些基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行自己平臺(tái)和各種信息系統(tǒng)的構(gòu)建?；A(chǔ)設(shè)施向用戶提供了虛擬化的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源。這些資源能夠根據(jù)用戶的需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。相對(duì)于軟件即服務(wù)和平臺(tái)即服務(wù),基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)所提供的服務(wù)都比較偏底層,但使用也更為靈活。

(2)平臺(tái)即服務(wù)。平臺(tái)即服務(wù)提供用戶的既不是各種硬件資源,也不是可以直接使用的軟件,而是一個(gè)整合了基礎(chǔ)資源,可供用戶進(jìn)一步開發(fā)利用的平臺(tái)。因此平臺(tái)服務(wù)面向的并不是普通的終端用戶,而是軟件開發(fā)人員,他們可以充分利用這些開放的資源來(lái)開發(fā)定制化的應(yīng)用。

(3)軟件即服務(wù)。在這種服務(wù)模式中,云服務(wù)提供商將軟件部署在自己的服務(wù)器上,客戶可以根據(jù)自己實(shí)際需求,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向廠商定購(gòu)所需的應(yīng)用軟件服務(wù),按定購(gòu)的服務(wù)多少和時(shí)間長(zhǎng)短向廠商支付費(fèi)用,并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲得廠商提供的服務(wù)。有了這項(xiàng)服務(wù),組織不必自己開發(fā)軟件,也不必購(gòu)買軟件,而是租用基于 WEB的軟件。云服務(wù)提供商開發(fā)出由組件構(gòu)成的通用軟件包,根據(jù)不同用戶的需求對(duì)功能模塊進(jìn)行組合,形成符合用戶特點(diǎn)、功能各異的軟件,通過(guò)云提供給用戶使用。用戶無(wú)需對(duì)軟件進(jìn)行維護(hù),云服務(wù)提供商會(huì)全權(quán)管理和維護(hù)軟件,并同時(shí)提供軟件的離線操作和本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ),讓用戶隨時(shí)隨地都可以使用其定購(gòu)的軟件和服務(wù)。

4 公安情報(bào)云的構(gòu)建

為了說(shuō)明問(wèn)題方便,本文把運(yùn)用云計(jì)算思想與方法建設(shè)的公安情報(bào)信息平臺(tái)命名為公安情報(bào)云。公安情報(bào)云既有云的共性,也具有自身特點(diǎn)。

4.1 公安情報(bào)云構(gòu)建的原則

(1)情報(bào)云應(yīng)當(dāng)構(gòu)建為私有云。公安情報(bào)工作中有大量涉密內(nèi)容,這些情報(bào)一旦泄露就會(huì)給公安情報(bào)工作造成極大被動(dòng),甚至可能造成無(wú)法挽回的損失,因此公安情報(bào)云對(duì)安全性要求極高,必須不惜一切代價(jià)把風(fēng)險(xiǎn)降到最低。私有云由于是專門建設(shè)的,不存在與無(wú)關(guān)用戶共用資源的問(wèn)題,所以安全性最高,因此公安情報(bào)云必須為私有云,且每一個(gè)登錄的用戶都必須通過(guò)數(shù)字證書進(jìn)行身份認(rèn)證,進(jìn)一步保障情報(bào)云的安全。

(2)情報(bào)云應(yīng)采用平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)的形式。公安情報(bào)云不能僅僅通過(guò)提供基礎(chǔ)設(shè)施,也很難直接提供可用的軟件,以平臺(tái)即服務(wù)的形式來(lái)構(gòu)建是一種比較合理的辦法。根據(jù)公安情報(bào)工作具有的共同特點(diǎn),構(gòu)建一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái),提供公用算法工具,各地可以在此基礎(chǔ)上結(jié)合自身實(shí)際和特點(diǎn)開發(fā)自身的軟件和應(yīng)用,有助于實(shí)現(xiàn)公安情報(bào)云功能的實(shí)戰(zhàn)化和多樣化。

(3)通過(guò)情報(bào)云實(shí)現(xiàn)情報(bào)共享。公安情報(bào)云建成后,所有的情報(bào)線索都保存于云中,通過(guò)應(yīng)用的設(shè)計(jì)就可以很方便地突破警種和地域的限制,實(shí)現(xiàn)情報(bào)的共享。

(4)通過(guò)情報(bào)云實(shí)現(xiàn)資源整合。云計(jì)算的本質(zhì)就是要把一切資源匯集到云中,用戶只需通過(guò)某種設(shè)備接入云中即可。借助于情報(bào)云,各種服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等都能輕易整合到一起,從而大大提高工作效率、降低在購(gòu)買硬件上的投入。

4.2 公安情報(bào)云的總體設(shè)計(jì)

由于是平臺(tái)即服務(wù)的模式,所以公安情報(bào)云要側(cè)重于基礎(chǔ)工具的提供和打造,劃分為四個(gè)部分,如圖2所示。

圖2 公安情報(bào)云(PaaS)架構(gòu)設(shè)計(jì)

公安情報(bào)云利用基礎(chǔ)設(shè)施,形成合理、有效的開發(fā)、運(yùn)行和管理三個(gè)模塊,以這三個(gè)模塊為基礎(chǔ),進(jìn)行公安情報(bào)工作中需要的方法、工具的開發(fā),形成工具模塊。在此平臺(tái)的基礎(chǔ)上,用戶可以根據(jù)提供的基礎(chǔ)工具進(jìn)行應(yīng)用的設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)情報(bào)信息系統(tǒng)的開發(fā)。

5 結(jié)語(yǔ)

云計(jì)算的出現(xiàn)和成熟,為公安情報(bào)信息平臺(tái)建設(shè)提供了新的思路和方法。情報(bào)信息平臺(tái)建設(shè)中遇到的數(shù)據(jù)整合、資源共享等問(wèn)題都可以通過(guò)云計(jì)算獲取很好的解決。但目前相關(guān)研究還不夠深入,為了真正將云計(jì)算的思路和方法應(yīng)用到公安情報(bào)信息平臺(tái)的建設(shè)中,還需要持續(xù)做大量的研究,而且這也是形勢(shì)所需。

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