浅谈云计算在高校教学资源信息化建设中的应用

陈甜远

(解放军外国语学院信息管理中心，河南洛阳 471000)

随着网络信息技术的快速发展，社会急需高校培养面向信息化社会的创新人才，各高校已经把教学资源信息化作为转变教学理念、更新教学模式、提高教学质量的重要举措。但是目前高校资源信息化建设还存在着只重视初次建设而忽略二次开发和深入整合、重视建设而忽略建设的实用性等问题，导致资源利用率低、资源检索困难、资源的可持续发展不强、资源建设服务意识缺乏以及信息和资源无法有效共享。云计算概念的提出，为高校教学信息化建设和发展提供了一种新的模式。虽然，云计算发展的时间不长，技术尚不成熟，在实际应用中还存在一些问题，但是可以通过一些科学、合理的技术手段不断改善云计算，它将对高校的教学资源信息化建设起到重要作用。

一 什么是云计算

早在上世纪60年代，麦卡锡就提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公用事业提供给用户的理念，这成为云计算思想的起源。随着网络技术、虚拟化技术、SOA、SaaS应用等技术的发展，云计算作为一种新兴的优势技术逐渐被大家所认知。通俗的理解是:云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源和软件资源，本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，将一种公共设施提供给公众。“当前对云计算比较普遍的定义是指IT基础设施的交付和使用模式，是通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源和服务。因此云计算有许多优点:提供服务渠道的多元性、使用的便捷性、用户端设备成本低廉等”。［1］

二 云计算在高校中的应用前景

根据云计算的这些特性，它在高校教学应用领域有很多优势，可以解决高校资源信息化建设中存在的许多问题，有着广阔的发展前景。

1.云技术可以大大降低高校教育资源建设中的软硬件成本。只需要基于现有设备条件，向云服务提供商“租赁商品”和“购买服务”，就可以花少量的租金获得完善的硬件环境，更重要的是不用再考虑产品的更新换代，从而解决了教学资源重复建设、维护成本高的问题，实现用户端微机的性能最小化，功能最大化。

2.云技术更有利于实现教学信息资源的共享。计算机网络的广泛应用使高校间的教学资源在一定程度和一定范围内实现了整合。然而这种资源的共享程度还远远不够，院校之间教学资源分布不均，教学资源更新速度慢的问题依然存在。而云计算的扩展性非常强，将云技术应用于高校资源整合，多个学校共同加入到一个“云”中，就可以优势互补，减少单个院校的资金和时间的投入，实现真正意义上的资源共享。

3.云计算虚拟化的特性使教与学的形式发生变化。学生能够便捷地构建自己的学习环境，根据云服务的不同类型，自由地选择自己的学习内容和学习方式，依据个人兴趣构建个性化网络学习。教师也能将教学资料存储在“云端”，只要在家通过联网电脑即可进行教学任务，学生只要通过联网的终端，随时随地能够在线查阅电子教案和教学视频，这种移动式的方式提高了学习的效率。

三 云计算在高校实际应用中遇到的问题

云计算虽然在高校教学资源信息化建设中的优势显而易见，但是由于云计算技术发展时间不长，在理论和实际中还存在不少问题，这使得云计算在实际应用中受到限制，笔者总结制约云计算在高校信息化发展的技术瓶颈，主要有以下几个方面:

1.现行网络传输模式下的数据传输瓶颈。

一方面，问题的核心在于互联网核心机制之一传输控制协议(TCP)的工作方式。虽然TCP协议是一种面向连接的可靠的通信协议，在短距离发送相对较少的数据下工作良好。但是TCP协议在拥塞控制上，采用TCP拥塞控制算法;在保证可靠性上，采用超时重传和捎带确认机制;在流量控制上，采用滑动窗口协议，对于窗口内未经确认的分组需要重传。“但在云计算模式下，用户需要的数据需要经过很多网络节点进行传输，这将增加传输信号内的错误次数，导致实际传输速率大大下降，这使得用户在忍受缓慢的数据传输速率或投资购买额外的基础设施上做出抉择。另一方面，传统的网络结构有可能使网络延时问题成为一大瓶颈”。［2］目前的高校数据中心上所运行的业务服务还不是很多，造成的网络延时现象还不是很明显。当学校的数据中心云计算实施起来之后，将可能运行着几十条至更多的服务，这个时候，如果按照传统的网路结构进行传输，每个数据包都要经过若干次的拆解、解析、打包过程的话，就很容易造成网络的堵塞而延时。

2.虚拟化技术带来的瓶颈。

“虚拟化实现了IT资源的逻辑抽象和统一表示，是支撑云计算伟大构想的最重要的技术基石”。［3］高校数据中心采用服务器虚拟化技术构建云计算平台，可以提高资源利用率，简化资源和服务的管理和维护，从而有效地控制成本。但是它也带来了一些问题，例如，在传统网络里会在若干台Web服务器上层建立负载均衡器，可是随着虚拟化技术的应用，数据中心建立和使用虚拟服务器，需要虚拟服务器在若干个物理服务器之间进行动态迁移，这时负载均衡器所控制的机器有可能有时是Web服务器，有时是FTP服务器，网络容易因为虚拟化技术而变得混乱。

3.云计算安全问题的瓶颈。

云的服务安全性问题包括数据隐私问题和数据安全性问题。一方面，在云计算模式下，用户数据以共享和动态的方式被保存在“云端”，如何保证存放在云服务提供商的数据隐私不被非法利用，用户利益不被侵犯，不仅需要云安全技术的改进，也需要相关法律的进一步完善。另一方面，云计算由于其用户和信息资源的高度集中，容易成为黑客攻击的目标，如果云数据中心被入侵，其破坏程度将会明显超过网络应用环境。特别是高校中有些数据带有科研机密性，一旦被破坏或盗取，将严重影响其学科发展和声誉。

四 解决云计算技术瓶颈的途径

针对目前云计算应用中遇到的技术瓶颈，许多科研部门和专家都提出了自己的解决方法，虽然有些还在探讨阶段，但毕竟为我们进一步完善云计算技术、更广泛地将云计算应用于高校信息化建设指明了方向。

1.在云计算模式下，我们需要更加顺畅的网络接入来保证用户能够及时、稳定、安全地使用。针对目前网络接入、传输模式以及网络结构方面的限制，一些公司提出新的技术来解决问题，“例如:亚马逊网络服务将使用FASP(快速安全协议)，它解决了TCP协议在传输大量数据时就会面临明显低效率的问题。其协议原理与TCP协议相反，它发送数量少的大数据包，并且只有那些确认已经被丢弃的数据包会被重发，使得可用带宽被更有效利用。FASP协议还可以流量监控，通过检测网络带宽流量和其他流量事件改变数据包大小、速率和发送顺序以处理这种不可预知性，这种数据流的调节方式确保了FASP的数据能够在拥塞网络的情况下顺利通过。Juniper网络公司提出了一种全新的网络结构——“层云”，用来解决云计算过程由于传输节点过多而产生的网络延迟和虚拟技术复杂性。“层云”就是网络传输不通过网络中的各个交换层，而在每一个计算节点之间都建立出最直接的一对一通路，不通过第三个节点，整个网络形成一个核心层，这个核心层只要有一个接入接口，就可以接入其他网络”。［4］通过这种网络结构加大了整个网络的稳定性，实现了一个“全冗余网络”，无论数据包怎么发送，只需要经过两次拆解、打包的过程，就使得网络延时大大降低。同时，“层云”也解决了虚拟化技术带来的问题，无论虚拟机如何在物理服务器上跳跃，都无需顾及网络中发生了什么变化，因为所有的网络节点都实现了一对一的直接连接，无论虚拟机运行在哪台物理服务器上，对于这个交换中心来说没有什么区别。

2.“云计算安全问题首要解决的是信用建设问题”。［5］通过法律制定部门建立健全信息保护、数据安全的相关法律法规;政府职能部门从政策层面对云计算进行界定，并通过通信质量、安全等测试，对云服务提供商进行资格认证，严把行业准入门槛;执法部门加大对倒卖侵犯用户信息隐私的行为的监控和打击力度;还可以借助行业协会的力量，在商业层面和市场竞争的层面采取一些有约束性的举措，维护行业的正常秩序。形成用户和运营商的信任环境，使用户认可并采用云服务，让每个高校在享受云计算提供的信息资源的同时也愿意将自己宝贵的信息资源在有安全保障前提下共享给其它院校。对于“云端”的数据安全，许多传统的网络防范技术都可以使用，例如我们可以通过加密等技术手段来增强数据的安全性，详细的设计需要针对具体的云来制定不同的规则。还有设置防火墙，安全策略，安装杀毒软件等等。但这些技术手段只是提高云端的数据安全性，并不能完全解决安全问题。在用户使用和共享数据过程中，黑客可能利用各种安全漏洞越过安全防线获取或破坏客户信息。所以对于数据安全性要求比较高的地方，为了防止用户信息在服务过程中被侵犯，建立“私有云”可能是最好的解决办法。“私有云”是为相互信任的单位之间使用而构建的，他们拥有基础设施，并可以控制安装的应用程序，并将共享的数据部署在防火墙内，因而“私有云”可以提供对数据、安全性和服务质量最有效的控制。总之，采取什么安全策略，要根据高校实际需要和条件来定。

云计算为高校教学资源信息化建设带来飞速发展的同时又面临着一些现实技术上的问题，这阻碍了云计算的应用推广。但这项技术有着光明的前景和重大的意义，需要广大科研工作者在云计算研究道路上不断探索，使之成为一项成熟的技术，并广泛应用。

［1］唐晓风.云计算与高校教育信息化［J］.信息技术与课程整合，2011，7(5):1180 －1181.

［2］文振邦.云安全成制约云计算应用的瓶颈［EB］.http://tech.cn.yahoo.com/yxk/20100514/30tb.html，2010－5－14.

［3］陈滢.虚拟化与云计算［M］.电子工业出版社，2009:110.

［4］王婷婷.“层云”架构有望解决云计算瓶颈［EB］.http://www.cnii.com.cn/20080623/ca573103.htm，2009－8－11.

［5］原诗萌.“云时代”的安全难题:仅靠技术远不够［EB］.http://scitech.people.com.cn/GB/13620513.html，2010－12－30.