基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)問(wèn)題研究

王婧　李寰宇　沈華

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育信息技術(shù)對(duì)現(xiàn)代教育而言發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。文章對(duì)基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)問(wèn)題開(kāi)展研究，對(duì)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入分析和探討，從平臺(tái)建設(shè)的指導(dǎo)思想和原則、云計(jì)算學(xué)習(xí)平臺(tái)的架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)、云計(jì)算平臺(tái)的信息安全等方面進(jìn)行了深入分析和詳細(xì)論述，為基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的具體建設(shè)提供了重要的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)；信息技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）09-0094-03

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)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(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)正以它無(wú)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(yùn)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(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全新的學(xué)習(xí)方式。[1][2]從我國(guó)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(tái)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(jì)算方式落后等問(wèn)題。云計(jì)算的出現(xiàn)為有效解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的上述問(wèn)題提供了技術(shù)基礎(chǔ)?；谠朴?jì)算技術(shù)構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一、開(kāi)放、靈活的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)，存在著諸多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決，本文將從平臺(tái)建設(shè)的指導(dǎo)思想和原則、平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、平臺(tái)的信息安全問(wèn)題等三個(gè)方面進(jìn)行深入分析和探討。

二、基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(tái)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(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)成敗。[7-11]建設(shè)基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，首先要研究清楚其所服務(wù)的對(duì)象、服務(wù)對(duì)象的特點(diǎn)、服務(wù)對(duì)象的需求，從而更好地指導(dǎo)平臺(tái)建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)。

學(xué)習(xí)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)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(diǎn)是學(xué)習(xí)者。如何滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求就是指導(dǎo)建設(shè)平臺(tái)建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)的首要原則。因此，在研究基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)問(wèn)題前，首先要研究學(xué)習(xí)領(lǐng)域的先進(jìn)理論思想，平臺(tái)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(lái)制定。

基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(tái)，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(tái)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(wèn)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(jì)算的多媒體學(xué)習(xí)平臺(tái)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(duì)基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(duì)基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)有指導(dǎo)性作用。[12-14]

其次，對(duì)于一個(gè)在具體領(lǐng)域中有針對(duì)性的專(zhuān)有應(yīng)用平臺(tái)而言，需要對(duì)其服務(wù)群體進(jìn)行深入細(xì)致的研究，用其受眾的特點(diǎn)和需求來(lái)具體指導(dǎo)和規(guī)范平臺(tái)的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，才能進(jìn)一步運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等具體手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)是一種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，它具有網(wǎng)絡(luò)的虛擬性、開(kāi)放性、自主性，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)也具有不同于傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)中所測(cè)量到的特點(diǎn)，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(gè)體性、自主性和互動(dòng)性，同時(shí)要求學(xué)習(xí)者有一定的知識(shí)儲(chǔ)備、積極的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和正確的學(xué)習(xí)策略。

總體上看，云計(jì)算學(xué)習(xí)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象的特點(diǎn)包括時(shí)空分離、自主性學(xué)習(xí)、交互性等特點(diǎn)。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(duì)平臺(tái)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(tái)針對(duì)的是中小學(xué)生，那么其學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)必然與面向成人用戶(hù)的學(xué)習(xí)平臺(tái)在功能和內(nèi)容上有本質(zhì)的不同，因?yàn)橹行W(xué)生這類(lèi)群體思維活躍、反應(yīng)敏捷，依賴(lài)性和模仿性強(qiáng)，注意力不穩(wěn)定、易分散，他們自主性和自控性弱，但是認(rèn)知和理解能力活躍，因此這時(shí)平臺(tái)建設(shè)就必須要充分考慮到學(xué)生的心理發(fā)展特點(diǎn)，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(duì)新的學(xué)習(xí)方式的接受程度和對(duì)新教學(xué)媒體的適應(yīng)性等。因此，面向不同受眾的云計(jì)算學(xué)習(xí)平臺(tái)同樣需要對(duì)不同受眾的實(shí)際情況進(jìn)行分析，用研究分析的結(jié)果對(duì)平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范。

三、基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和具體實(shí)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(duì)應(yīng)的技術(shù)手段和實(shí)現(xiàn)方案也不同。[15-17]因此，在平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)問(wèn)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(duì)應(yīng)的云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)來(lái)制定設(shè)計(jì)方案和構(gòu)建平臺(tái)，選擇供應(yīng)商的依據(jù)是對(duì)學(xué)習(xí)平臺(tái)所服務(wù)對(duì)象的實(shí)際需求和平臺(tái)建設(shè)所具有的實(shí)際實(shí)力條件的論證分析。

云計(jì)算是分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡、熱備份冗余等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(tái)”兩個(gè)方面來(lái)理解，云服務(wù)是指基于底層的基礎(chǔ)設(shè)施而向用戶(hù)提供的可以彈性擴(kuò)展的服務(wù)，云平臺(tái)是指基于硬件的服務(wù)，提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)能力。二者的關(guān)系如同底層基礎(chǔ)和上層建筑，通過(guò)搭建“平臺(tái)”，可以將大量計(jì)算資源集中起來(lái)，協(xié)同工作，對(duì)上層“服務(wù)”的運(yùn)行進(jìn)行支撐，而“服務(wù)”的豐富和擴(kuò)展，又對(duì)底層“平臺(tái)”提出不斷發(fā)展的要求。云平臺(tái)根據(jù)不同的應(yīng)用需求，調(diào)動(dòng)各種軟、硬件資源協(xié)同工作，完成計(jì)算、存儲(chǔ)和溝通任務(wù)?；谠朴?jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的研發(fā)者，作為云服務(wù)提供商的一類(lèi)用戶(hù)，無(wú)需關(guān)注“服務(wù)”和“平臺(tái)”之間的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只要按需來(lái)使用和付費(fèi)即可。

云計(jì)算平臺(tái)可以劃分為以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為主的存儲(chǔ)型云平臺(tái)、以數(shù)據(jù)處理為主的計(jì)算型云平臺(tái)、計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理兼顧的綜合云計(jì)算平臺(tái)三類(lèi)。對(duì)于基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)而言，顯然需要的是一種計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理兼顧的綜合云計(jì)算平臺(tái)。

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(tái)即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三類(lèi)。IaaS是一些硬件、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)的組成，對(duì)于基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的研發(fā)者來(lái)說(shuō)，如果使用IaaS，就相當(dāng)于使用一個(gè)已經(jīng)安裝好操作系統(tǒng)的服務(wù)器，對(duì)于服務(wù)器的硬盤(pán)、內(nèi)存、CPU、帶寬等硬件設(shè)施的擴(kuò)展，都可以通過(guò)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(cè)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(kù)等。而如果使用PaaS，則不需要考慮這些問(wèn)題，只需關(guān)心程序的開(kāi)發(fā)和部署即可，因此在選擇PaaS時(shí)，研發(fā)者只需要考慮所使用的是語(yǔ)言和數(shù)據(jù)庫(kù)即可。SaaS服務(wù)僅提供某一類(lèi)具體應(yīng)用，如辦公自動(dòng)化（OA）、E-mail、Office等，用戶(hù)只需要直接購(gòu)買(mǎi)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。

因此，對(duì)于基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)研究而言，考慮到按需開(kāi)發(fā)和個(gè)性化設(shè)計(jì)，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(gè)性化設(shè)計(jì)的程度更深、后期可擴(kuò)展性更強(qiáng)，則需要選用IaaS。所以基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的研發(fā)者，在架構(gòu)設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)中需要考慮以下四個(gè)方面：①是否提供云服務(wù)器（虛擬機(jī)）；②應(yīng)用程序引擎；③開(kāi)發(fā)環(huán)境和所用語(yǔ)言；④數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)因素也是非常重要的一個(gè)因素。研發(fā)者也必須根據(jù)實(shí)際情況做出選擇?，F(xiàn)有的云計(jì)算平臺(tái)有開(kāi)源的，也有商業(yè)化收費(fèi)的。開(kāi)源的云計(jì)算平臺(tái)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(jì)算平臺(tái)主要包括微軟的Windows Azure、Google的云計(jì)算平臺(tái)、IBM的“藍(lán)云”、Oracle、Vmvare、 Salesforce、Citrix、百度云、阿里云、騰迅云、新浪云、盛大云等?；谠朴?jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)難度和成本花費(fèi)，這兩個(gè)因素直接影響著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

此外，在實(shí)現(xiàn)難易度上，還應(yīng)考慮我國(guó)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。例如，相比Amazon這樣的巨頭國(guó)外云供應(yīng)商而言，國(guó)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(shì)，能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需求，因此在實(shí)際平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中會(huì)帶來(lái)較大便利。

四、基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的信息安全問(wèn)題

在基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的研究中，信息安全問(wèn)題是一個(gè)必須考慮的重要問(wèn)題。[18-20]當(dāng)各種學(xué)習(xí)資源連接到互聯(lián)網(wǎng)上，訪問(wèn)的人會(huì)越來(lái)越多、越來(lái)越雜，不論是學(xué)生還是教師，當(dāng)他們將個(gè)人信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)注冊(cè)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，勢(shì)必要輸入一些如個(gè)人密碼，身份證號(hào)，密碼提示問(wèn)題及答案以及學(xué)習(xí)平臺(tái)中得到個(gè)人學(xué)習(xí)成績(jī)、師生互動(dòng)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(gè)人的其他網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)之間存在某種相似性，若這些信息以未經(jīng)過(guò)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(kù)內(nèi)容被不法分子竊取，將導(dǎo)致這些師生的個(gè)人信息外泄或丟失，進(jìn)而可能造成其個(gè)人財(cái)產(chǎn)的損失和一些不可估量的嚴(yán)重后果。因此，信息安全問(wèn)題也是基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)研究中必須重點(diǎn)考慮的一個(gè)問(wèn)題。

廣義上講，云安全問(wèn)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(gè)方面。根據(jù)美國(guó)Gartner公司的研究結(jié)論，云安全問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：①權(quán)利的管理；②數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)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(wèn)題就是數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。數(shù)據(jù)安全的問(wèn)題是云安全問(wèn)題的核心問(wèn)題，主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、數(shù)據(jù)訪問(wèn)安全。

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

目前，在云計(jì)算研究中，用來(lái)保證數(shù)據(jù)安全性的基本方法一般分為預(yù)防和檢測(cè)兩大類(lèi)。從解決手段上講，解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的安全問(wèn)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(yàn)、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）