淺談云計算在高校教學(xué)資源信息化建設(shè)中的應(yīng)用

陳甜遠

(解放軍外國語學(xué)院信息管理中心，河南洛陽 471000)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會急需高校培養(yǎng)面向信息化社會的創(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)而忽略二次開發(fā)和深入整合、重視建設(shè)而忽略建設(shè)的實用性等問題，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、資源建設(shè)服務(wù)意識缺乏以及信息和資源無法有效共享。云計算概念的提出，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，云計算發(fā)展的時間不長，技術(shù)尚不成熟，在實際應(yīng)用中還存在一些問題，但是可以通過一些科學(xué)、合理的技術(shù)手段不斷改善云計算，它將對高校的教學(xué)資源信息化建設(shè)起到重要作用。

一 什么是云計算

早在上世紀(jì)60年代，麥卡錫就提出了把計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，云計算作為一種新興的優(yōu)勢技術(shù)逐漸被大家所認(rèn)知。通俗的理解是:云計算的“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，本地計算機只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個需求信息，遠端就會有成千上萬的計算機為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計算機，將一種公共設(shè)施提供給公眾。“當(dāng)前對云計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，是通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需資源和服務(wù)。因此云計算有許多優(yōu)點: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 云計算在高校中的應(yīng)用前景

根據(jù)云計算的這些特性，它在高校教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域有很多優(yōu)勢，可以解決高校資源信息化建設(shè)中存在的許多問題，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)、維護成本高的問題，實現(xiàn)用戶端微機的性能最小化，功能最大化。

2.云技術(shù)更有利于實現(xiàn)教學(xué)信息資源的共享。計算機網(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)實現(xiàn)了整合。然而這種資源的共享程度還遠遠不夠，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題依然存在。而云計算的擴展性非常強，將云技術(shù)應(yīng)用于高校資源整合，多個學(xué)校共同加入到一個“云”中，就可以優(yōu)勢互補，減少單個院校的資金和時間的投入，實現(xiàn)真正意義上的資源共享。

3.云計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)個人興趣構(gòu)建個性化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。教師也能將教學(xué)資料存儲在“云端”，只要在家通過聯(lián)網(wǎng)電腦即可進行教學(xué)任務(wù)，學(xué)生只要通過聯(lián)網(wǎng)的終端，隨時隨地能夠在線查閱電子教案和教學(xué)視頻，這種移動式的方式提高了學(xué)習(xí)的效率。

三 云計算在高校實際應(yīng)用中遇到的問題

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

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，問題的核心在于互聯(lián)網(wǎng)核心機制之一傳輸控制協(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，采用超時重傳和捎帶確認(rèn)機制;在流量控制上，采用滑動窗口協(xié)議，對于窗口內(nèi)未經(jīng)確認(rèn)的分組需要重傳?！暗谠朴嬎隳Ｊ较?，用戶需要的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過很多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行傳輸，這將增加傳輸信號內(nèi)的錯誤次數(shù)，導(dǎo)致實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)延時問題成為一大瓶頸”。［2］目前的高校數(shù)據(jù)中心上所運行的業(yè)務(wù)服務(wù)還不是很多，造成的網(wǎng)絡(luò)延時現(xiàn)象還不是很明顯。當(dāng)學(xué)校的數(shù)據(jù)中心云計算實施起來之后，將可能運行著幾十條至更多的服務(wù)，這個時候，如果按照傳統(tǒng)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)進行傳輸，每個數(shù)據(jù)包都要經(jīng)過若干次的拆解、解析、打包過程的話，就很容易造成網(wǎng)絡(luò)的堵塞而延時。

2.虛擬化技術(shù)帶來的瓶頸。

“虛擬化實現(xiàn)了IT資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，是支撐云計算偉大構(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)建云計算平臺，可以提高資源利用率，簡化資源和服務(wù)的管理和維護，從而有效地控制成本。但是它也帶來了一些問題，例如，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)里會在若干臺Web服務(wù)器上層建立負載均衡器，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)器在若干個物理服務(wù)器之間進行動態(tài)遷移，這時負載均衡器所控制的機器有可能有時是Web服務(wù)器，有時是FTP服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)容易因為虛擬化技術(shù)而變得混亂。

3.云計算安全問題的瓶頸。

云的服務(wù)安全性問題包括數(shù)據(jù)隱私問題和數(shù)據(jù)安全性問題。一方面，在云計算模式下，用戶數(shù)據(jù)以共享和動態(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，也需要相關(guān)法律的進一步完善。另一方面，云計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，其破壞程度將會明顯超過網(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。

四 解決云計算技術(shù)瓶頸的途徑

針對目前云計算應(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，但畢竟為我們進一步完善云計算技術(shù)、更廣泛地將云計算應(yīng)用于高校信息化建設(shè)指明了方向。

1.在云計算模式下，我們需要更加順暢的網(wǎng)絡(luò)接入來保證用戶能夠及時、穩(wěn)定、安全地使用。針對目前網(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)來解決問題，“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)時就會面臨明顯低效率的問題。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，通過檢測網(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。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”，用來解決云計算過程由于傳輸節(jié)點過多而產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)延遲和虛擬技術(shù)復(fù)雜性。“層云”就是網(wǎng)絡(luò)傳輸不通過網(wǎng)絡(luò)中的各個交換層，而在每一個計算節(jié)點之間都建立出最直接的一對一通路，不通過第三個節(jié)點，整個網(wǎng)絡(luò)形成一個核心層，這個核心層只要有一個接入接口，就可以接入其他網(wǎng)絡(luò)”。［4］通過這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加大了整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了一個“全冗余網(wǎng)絡(luò)”，無論數(shù)據(jù)包怎么發(fā)送，只需要經(jīng)過兩次拆解、打包的過程，就使得網(wǎng)絡(luò)延時大大降低。同時，“層云”也解決了虛擬化技術(shù)帶來的問題，無論虛擬機如何在物理服務(wù)器上跳躍，都無需顧及網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生了什么變化，因為所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都實現(xiàn)了一對一的直接連接，無論虛擬機運行在哪臺物理服務(wù)器上，對于這個交換中心來說沒有什么區(qū)別。

2.“云計算安全問題首要解決的是信用建設(shè)問題”。［5］通過法律制定部門建立健全信息保護、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云計算進行界定，并通過通信質(zhì)量、安全等測試，對云服務(wù)提供商進行資格認(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)會的力量，在商業(yè)層面和市場競爭的層面采取一些有約束性的舉措，維護行業(yè)的正常秩序。形成用戶和運營商的信任環(huán)境，使用戶認(rèn)可并采用云服務(wù)，讓每個高校在享受云計算提供的信息資源的同時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，例如我們可以通過加密等技術(shù)手段來增強數(shù)據(jù)的安全性，詳細的設(shè)計需要針對具體的云來制定不同的規(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題。在用戶使用和共享數(shù)據(jù)過程中，黑客可能利用各種安全漏洞越過安全防線獲取或破壞客戶信息。所以對于數(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)過程中被侵犯，建立“私有云”可能是最好的解決辦法?！八接性啤笔菫橄嗷バ湃蔚膯挝恢g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”可以提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量最有效的控制?？傊?，采取什么安全策略，要根據(jù)高校實際需要和條件來定。

云計算為高校教學(xué)資源信息化建設(shè)帶來飛速發(fā)展的同時又面臨著一些現(xiàn)實技術(shù)上的問題，這阻礙了云計算的應(yīng)用推廣。但這項技術(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算研究道路上不斷探索，使之成為一項成熟的技術(shù)，并廣泛應(yīng)用。

［1］唐曉風(fēng).云計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)有望解決云計算瓶頸［EB］.http://www.cnii.com.cn/20080623/ca573103.htm，2009－8－11.

［5］原詩萌.“云時代”的安全難題:僅靠技術(shù)遠不夠［EB］.http://scitech.people.com.cn/GB/13620513.html，2010－12－30.