移動互聯(lián)網(wǎng)的云計算應(yīng)用研究

孫瑤瑤

(華北水利水電大學(xué)信息工程學(xué)院，河南鄭州 450011)

1 移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

移動互聯(lián)網(wǎng)是結(jié)合移動通信和互聯(lián)網(wǎng)的一種新的網(wǎng)絡(luò)模式，其是以移動網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)，是以網(wǎng)絡(luò)和手機融合的方式作為經(jīng)營模式。移動終端的逐步增長、移動網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化和移動應(yīng)用的不斷豐富推動移動互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展。自2000年移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生，其成為發(fā)展最快、前景最誘人的業(yè)務(wù)之一。

1.1 移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

一方面 Android，IOS，Windows Phone已幾乎完全占領(lǐng)了智能手機的市場，另一方面3G、4G、LET等移動網(wǎng)絡(luò)和WiFi覆蓋技術(shù)的成熟，使得移動互聯(lián)網(wǎng)從2011年的爆發(fā)增長期趨于穩(wěn)步發(fā)展階段。2013年12月4日，我國工業(yè)和信息化部正式向中國移動、中國聯(lián)通、中國電信頒發(fā)了TD－LTE制式的4G牌照，此舉意味著中國正式進入4G時代。

文獻［1］通過對3G和4G網(wǎng)絡(luò)的對比，指出4G網(wǎng)絡(luò)采用的多媒體及娛樂交付拓撲、OFDM技術(shù)和單一的蜂窩核心網(wǎng)通信格局，使得4G系統(tǒng)下信道的最高速率將達100 Mbit·s－1，這個速度已幾乎可以滿足所有無線網(wǎng)用戶的需求。文獻［2］給出了4G環(huán)境下移動旅游電子商務(wù)平臺的總體框架，指出4G網(wǎng)絡(luò)在旅游業(yè)中的應(yīng)用前景。文獻［3］給出移動運營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、終端廠商三大力量主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)鏈，并以此為基礎(chǔ)研究了我國移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶習(xí)慣。從文獻［4～5］描述的移動互聯(lián)網(wǎng)的前景不難看出，其發(fā)展與探索空間仍然很大。縱觀移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其發(fā)展歷程如圖1所示。

圖1 移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

1.2 移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度之快是任何預(yù)測家未曾預(yù)料到的，所以可以預(yù)測其會繼續(xù)創(chuàng)造新的經(jīng)濟神話［6］。目前騰訊的微信、新浪的微博、網(wǎng)易的易信等各種APP應(yīng)用軟件已經(jīng)成為社會公眾的主要社交工具，隨著越來越多的人使用APP應(yīng)用，服務(wù)提供商需要處理的用戶數(shù)據(jù)將海量增長，如何平衡負載又保證好的用戶體驗是提供商亟待解決的問題。云計算的出現(xiàn)使這些問題迎刃而解，服務(wù)提供商將復(fù)雜的計算與數(shù)據(jù)處理交給具有自動平衡負載和超級計算能力的云系統(tǒng)處理，僅將計算結(jié)果和最終的服務(wù)展現(xiàn)給用戶，如此帶來更好的用戶體驗。可見移動云計算是移動互聯(lián)網(wǎng)的大趨所向。

2 云計算概述

2.1 云計算概念

2006年Google的首席執(zhí)行官Eric Emerson Schmidt在搜索引擎大會上提出了云計算概念。2008年3月，IBM與無錫市共建了中國第一個云計算中心，在2009年，Google、IBM、Amazon和Microsoft等世界IT巨頭都建立了自己云計算服務(wù)平臺。如IBM的“藍云計劃”，亞馬遜的AWS(AmazonWeb Services)，微軟的Windows Azure等。我國《國家十二五規(guī)劃綱要》和《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》把云計算列為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)。這對云計算發(fā)展都給予了極大地肯定和推動力。

云計算［7］被稱為IT界的“第三次革命”，其已成為業(yè)界的研究重點，并逐漸滲透到人們的生活中。雖目前對云計算并未有統(tǒng)一的定義，可將其通俗的理解為:云是將大量的計算資源通過虛擬化技術(shù)形成的一個龐大的虛擬資源池，云計算就是基于云的計算模式，其最大的計算特點是將計算過程從用戶終端轉(zhuǎn)移到云端。用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接以按需租用的方式從云端獲取自己所需的數(shù)據(jù)存儲、科學(xué)計算及數(shù)據(jù)庫等服務(wù)。用戶不需要有較高的專業(yè)水平，也不需要對云設(shè)備直接操作，只需通過客戶端直接使用服務(wù)即可。

圖2 云計算特點

2.2 云計算的關(guān)鍵技術(shù)

雖不同的云服務(wù)提供商有各自獨特的技術(shù)方案，但其中最基本的技術(shù)可歸納為:

(1)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。云計算采用分布式存儲的方式來保證高可用性和經(jīng)濟性，即將數(shù)據(jù)存放于不同的服務(wù)結(jié)點，同時采用冗余存儲的方式來保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲多個副本。另外，云計算系統(tǒng)在同一時刻有并發(fā)的大量用戶請求，因此高吞吐率和高傳輸率是云計算數(shù)據(jù)存儲技術(shù)必須具有的特性。目前云計算的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)主要有谷歌的GFS(Goog le File Sy stem)［8］和 Hadoop 團隊 的 HDFS(Hadoop Distributed File System)［9－10］，大部分 IT 廠商，例如雅虎、英特爾采用HDFS數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。

(2)虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)具有調(diào)配計算資源的能力，通過虛擬化技術(shù)可以使得物理資源和虛擬資源動態(tài)使用，集中管理，從而提高系統(tǒng)的靈活性、伸縮性和擴展性。云計算環(huán)境下，將大量的計算資源虛擬化為一個資源池，該資源池動態(tài)地為用戶提供所需資源。使得用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)的方式獲取所需資源。目前流行的虛擬化技術(shù)主要有Hypervisor，Vm-Ware ESX，Citrix XenServe等。

3 移動互聯(lián)網(wǎng)的云計算應(yīng)用

3.1 云計算必然應(yīng)用于移動互聯(lián)網(wǎng)

根究移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算的特點可看出，移動云計算模式是必然趨勢。首先，云計算具有強大的計算能力，最終仍需借助各種終端向用戶顯示計算結(jié)果或提供服務(wù)。移動終端本身的便攜性和移動性使其成為當今流行的終端設(shè)備，然而硬件資源有限成為其發(fā)展的瓶頸，云計算無限的計算和存儲能力與移動終端資源的有限性互補。其次，無線網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化與改進和HTML5標準的不斷發(fā)展，云計算在移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有較大的空間。移動云計算服務(wù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 移動云計算服務(wù)架構(gòu)

3.2 目前移動云計算的主要應(yīng)用研究

目前我國移動云計算的研究仍處于初步階段，文獻［11～12］結(jié)合移動云計算的特點闡述了移動云計算應(yīng)用于數(shù)字圖書館的優(yōu)勢，為構(gòu)建移動云圖書館提供理論參考。文獻［13］提出了一種MaaS的移動云圖書館服務(wù)模式，進一步證明云圖書館的可行性與便利性。文獻［14］基于移動云計算和智能終端，提出了校園云架構(gòu)的教學(xué)資源庫，該架構(gòu)可提高資源庫系統(tǒng)的可擴展性，并降低系統(tǒng)構(gòu)建的成本。文獻［15］基于Android系統(tǒng)實現(xiàn)了一套餐飲服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用戶登錄后可開桌、點餐、下單、結(jié)算等，實踐性很強。文獻［16］建立了用戶興趣模型庫，基于Android平臺提出了一個初步的個性化服務(wù)推薦模型，該模型對于提高移動電子商務(wù)服務(wù)質(zhì)量具有良好的支撐。雖以上的研究仍處于理論階段，但為日后各系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了參考。

綜合以上的應(yīng)用研究可看出，移動云計算具有以下特點:(1)低成本。移動云計算將計算與存儲交給云端處理，客戶端只需通過瀏覽器獲取服務(wù)，這對終端性能要求很低。同時，云計算采用按需付費的消費模式，用戶只需要支付自己實際使用資源的費用即可，大幅降低了用戶成本支出。(2)智能均衡負載。移動云計算中硬件的核心支撐技術(shù)即為負載均衡技術(shù)，該技術(shù)將重負載的運算分擔(dān)到多臺節(jié)點設(shè)備上進行并行處理，并將匯總結(jié)果返回給用戶，如此整個系統(tǒng)的處理能力大幅度提高。另外，智能均衡負載可以檢測出流量數(shù)據(jù)包中的任何威脅信息［17］，從而提供有效的安全策略。

(3)無限存儲能力。移動終端的存儲空間非常有限，用戶通過移動云計算技術(shù)將終端的照片、通訊錄、短信等傳到云端，可大幅減少終端的存儲壓力并讓用戶感覺終端具有無限存儲空間。

(4)靈活性。用戶所有數(shù)據(jù)存儲在云端，僅需一臺終端和網(wǎng)絡(luò)便可隨時隨地對所需資料進行查看、修改等。

(5)認證方式多樣化。移動終端的通信功能容易實現(xiàn)通過SIM卡信息綁定認證、短信認證等認證方式，這些認證方式更簡單、方便且提高了數(shù)據(jù)的安全性。

4 移動云計算環(huán)境下所面臨的問題

隨著4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和云計算應(yīng)用模式的引入，移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進入了一個新時代，在給人們帶來便利的同時，也面臨許多新的問題，其中最受關(guān)注的安全問題也迎來新的挑戰(zhàn)。

移動云計算3要素:云端、移動終端和無線網(wǎng)絡(luò)。主要安全問題有:

(1)云端安全。首先云計算模式下數(shù)據(jù)的所有權(quán)和管理權(quán)具有隔離性。用戶將自己的數(shù)據(jù)委托給云計算服務(wù)商，服務(wù)商具有最高權(quán)限，而云服務(wù)商沒有充足的理由說服用戶相信其數(shù)據(jù)被正確地使用，如數(shù)據(jù)是否被篡改，是否被云服務(wù)商泄露給其競爭者等，用戶對數(shù)據(jù)安全的擔(dān)憂成為其發(fā)展的重要障礙。其次，在云計算平臺中，資源以虛擬化、多用戶租用的模式提供給用戶，這些虛擬資源根據(jù)實際運行時所需來綁定物理資源，也就意味著同一時刻可能有多個用戶訪問相同的物理資源，一旦云計算中的虛擬化軟件存在安全漏洞，用戶的數(shù)據(jù)就可能被非法用戶訪問。

(2)移動終端安全。智能終端的出現(xiàn)帶來了潛在的威脅，如通過操作系統(tǒng)的漏洞竊取用戶隱私信息，利用病毒和惡意代碼進行系統(tǒng)破壞等，另一方面，瀏覽器普遍成為云服務(wù)應(yīng)用的客戶端，目前互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器毫無例外地存在軟件漏洞，這些軟件漏洞加大了終端被攻擊和侵犯的風(fēng)險。

(3)無線網(wǎng)絡(luò)安全。無線網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，由于其是一種發(fā)散性網(wǎng)絡(luò)，所以天生具有不安全性。移動云計算環(huán)境下，數(shù)據(jù)通過無線信道傳輸，這種傳播方式增加了數(shù)據(jù)被截取或非法篡改的可能性。一方面非法用戶可能以假冒身份進入無線網(wǎng)絡(luò)，并進行破壞;另一方面合法用戶在進入網(wǎng)絡(luò)后，也可能訪問其權(quán)限之外的各種互聯(lián)網(wǎng)資源。

移動云計算發(fā)展面臨的問題及解決方案如表1所示。

表1 移動云計算發(fā)展面臨的問題及解決方案

采用混合云模式可以避免了核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存放在服務(wù)商手中，又可享用公有云的經(jīng)濟性和方便性，將成為日后的主流模式;使用加密存儲、虛擬局域網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)中間件、數(shù)據(jù)隔離技術(shù)可有效防止非法訪問并提高數(shù)據(jù)可靠性;采用SIM綁定與短信確認多重認證方式結(jié)合的形式確保用戶身份的合法性。三方密鑰交換(3PAKE)協(xié)議可以有效抵制各種攻擊，改進的3PAKE在移動云計算領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用場景;保障云計算安全僅依靠云計算服務(wù)商和用戶是遠遠不夠的，需要盡快成立高效可靠的第三方監(jiān)管機構(gòu)來協(xié)調(diào)指引;提高云服務(wù)的質(zhì)量和用戶安全意識，提供良好的移動網(wǎng)絡(luò)是促進移動云計算發(fā)展的不可或缺的動力與前提。

移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在云計算環(huán)境下將迎來爆發(fā)式增長，一些新經(jīng)濟模式和增長點也將應(yīng)運而生。目前的移動云計算尚處于初步發(fā)展階段，隨著4G網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展與優(yōu)化，移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)的無縫融合，可預(yù)見一切需要信息處理的領(lǐng)域均可應(yīng)用移動云計算技術(shù)使其“移動化”，比如當前人們已將旅游作為一種生活放松方式，利用移動云計算技術(shù)構(gòu)建智能、方便的移動云旅游系統(tǒng)，用戶可隨時隨地預(yù)定、修改旅游計劃。

5 結(jié)束語

移動云計算帶來信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式改變的同時，其發(fā)展所面臨的問題也成為當前信息產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點，有效解決云計算在移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的安全隱患是促進移動云計算發(fā)展的催化劑。

［1］張云龍.3G和4G網(wǎng)絡(luò)的對比［J］.電子測試，2013(10):72－73.

［2］王虹.基于4G環(huán)境下圖書館移動信息服務(wù)研究［J］.西安郵電大學(xué)學(xué)報，2014，19(4):121 －124.

［3］張洪普.移動互聯(lián)網(wǎng)時代中國移動用戶訪問內(nèi)容精準營銷研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2012.

［4］劉遠飛.淺談4G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展［J］.消費電子，2014(8):82.

［5］彭歡.移動互聯(lián)網(wǎng)使用與滿足研究［D］.長沙:湖南師范大學(xué)，2012.

［6］胡世良.移動互聯(lián)網(wǎng):贏在下一個十年的起點［M］.北京:人民郵電出版社，2011.

［7］于茜，張媛媛.淺談云計算技術(shù)的發(fā)展研究［J］.電腦知識與技術(shù)，2013，9(16):3701 －3703.

［8］Ghemawat S，Gobioff H，Leung P T.The google f ile system［C］.New York:Proceedings of the 19 th ACM Symposium on Operating Systems Principles，2003.

［9］Apache.Hadoop［EB/OL］.(2009 －03 －06)［2014 －05 －11］http://hadoop.ap ache.org/.

［10］Yahoo.Yahoo!Hadoop tutorial［EB/OL］.(2009－02－27)［2014 －05 － 11］http://public.yahoo.com/gogate/hadoop－ tutorial/star－ ttutoria.l htm.l.

［11］廖智博.移動云計算技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2013，23(20):6 －8.

［12］張瑩，俞天巖.圖書館應(yīng)用移動云計算技術(shù)的探討［J］.沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，29(6):80－82.

［13］秦曉珠，張興旺，李晨暉.移動云計算環(huán)境下的數(shù)字圖書館云服務(wù)模式構(gòu)建研究［J］.情報理論與實踐，2012，35(5):90－93.

［14］劉曉樂.計算機云計算及其實現(xiàn)技術(shù)分析［J］.電子科技，2009，22(12):100 －102.

［15］王石玉.云計算在企業(yè)信息化的應(yīng)用［J］.電子科技，2012，25(10):142 －144.

［16］汪星荷，劉紹華，俞俊生.移動云計算中基于LBS的個性化服務(wù)推薦模型［J］.數(shù)學(xué)的實踐與認識，2013，43(2):157－161.

［17］中國軟件網(wǎng).云計算最大的競爭力在于負載均衡［EB/OL］.(2012－10－05)［2014－05－11］http://www.soft6.com.

［18］陳全，鄧倩妮.云計算及其關(guān)鍵技術(shù)［J］.計算機應(yīng)用，2009，29(9):2562 －2567.

［19］李紅嬌，魏為民，田秀霞，等.可信計算技術(shù)在云計算安全中的應(yīng)用［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報，2013(1):83－86.

［20］柴文光，周寧.網(wǎng)絡(luò)信息安全防范與Web數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的整合研究［J］.情報理論與實踐，2009(3):97－101.

［21］馮久凌.個人云系統(tǒng)移動終端數(shù)據(jù)同步的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2013.

［22］王鵬，黃華峰，曹珂.云計算:中國未來的IT戰(zhàn)略［M］.北京:人民郵電出版社，2010.