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1、本科毕业论文 (设计)摘要时代的进步，互联网的发展，技术的不断创新使得人们对计算这一概念有了新的认识，云计算是当今信息领域的又一大亮点。云计算就是通过互联网技术将大型数据服务器集合整理到一体，然后根据用户需求给出满足用户的服务。至此，传统的从服务器端到客户端的获取方式变成了从云服务端即云端到客户端，人们获取信息资源的方式发生了改变，信息的分享，互相之间的沟通方式都发生了高效率化的变化。云计算是进行云服务的一个基础，云服务才是真正的服务获取方式。企业单位依照一定的云服务架构平台模式进行云计算服务设施的搭建，通过网络保证各个设施之间的通讯，从而实现云模式化。云计算是互联网及信息发展到一定阶段的必然
2、产物，通过云计算技术，不仅提高了设备的利用率，信息的传达速度，还在一定程度上促进了信息化的发展脚步，从而提高人们服务获取效率。本文先在云计算概念方面给出一个业内普遍的定义，然后分析云计算的特点、分类以及主要的云计算应用，通过典型的云服务架构模型，分析提出一个简易的适合校园云化的模型，其中包括校园办公云化、数字图书馆云化以及校园网络云化，以及分析目前云计算领域的缺陷及解决方案。在此基础上论述云计算技术和云服务能够提供哪些贡献给当今IT 界以及全社会以及对云计算技术的发展展望。关键词：云计算;云服务;云服务结构本科毕业论文 (设计)ABSTRACT Progress of the times,th
3、e Internets development,and technology innovation allows people to calculate a new understanding of the concept,cloud computing is another highlight of the field of information today.Cloud computing is Internet technology to organize large data sets to one server,and then give the user needs to meet
4、 the users service.Thus,the traditional end to the client from the server to get way into the cloud from the cloud to the client side,the way people access to information resources has changed,information sharing,mutual communication between the high efficiency have taken place of the change.Cloud c
5、omputing is a foundation for cloud services,cloud services,service access is the real way.Building enterprises cloud computing architecture platform services in accordance with a certain mode of cloud,through the network to ensure communication between the various facilities in order to achieve the
6、cloud modeling.Cloud computing is the development of the Internet and information products to a certain stage,through the cloud computing technology,not only improve the utilization of equipment,information,communication speed and also to some extent,promoted the development pace of information tech
7、nology to improve services for people Efficiency.This concept first presented in the cloud the definition of an industry in general,and then analyze the characteristics of cloud computing,classification and major cloud computing applications,through the typical model cloud service architecture,analy
8、sis present a simple model for the campus of the cloud,Including the Campus Office of cloud,digital library,and the cloud of cloud of the campus network,and the analysis of the current shortcomings of cloud computing and solutions.On this basis,discusses cloud computing and cloud services to provide
9、 what todays IT community and contribute to society and the prospect of cloud computing technology.Keywords:Cloud Computing;Cloud services;Cloud service structure本科毕业论文 (设计)目录第一章 引言.1第二章 云计算.22.1 云计算技术简介.22.2 云计算的基本概念.22.3 云计算的特点.32.4 云计算的分类.52.5 云计算的几大主流应用.62.6 云计算和分布式处理.8第三章 云计算服务应用.10 3.1 云计算实现机制
10、及架构体系.10 3.2 云服务平台架构模型.11 3.3 校园中云应用的结构蓝图.12 3.3.1 校园办公系统“云”模式化.13 3.3.2 数字图书馆“云”模式化.13 3.3.3 校园网络“云”模式化.15 第四章 云服务模型的设计.16 4.1 判断云计算模式的依据.16 4.2 简易校园云服务模式模型.17 4.2 与云服务相关的计算服务.21 第五章 云计算服务结构的安全缺陷及解决方案.23 第六章 云计算及云服务的应用意义.25 第七章 云计算发展展望.26 第八章 结束语.27 参考文献.28 附录.29 致谢.50 本科毕业论文 (设计)1 第一章引言互联网发展至今，一个崭
11、新的云计算时代正渐行渐近。随着 Google、微软、苹果等互联网应用的巨头纷纷推出关于“云”的开发计划，“云”也无形中无所不在了。一个崭新的云计算时代正渐行渐近，几乎所有的知名IT 提供商、互联网提供商，甚至电信运营商都在向云计算技术进军，提供相关的云服务功能。因为云计算超级数据储存能力以及计算能力等使得通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只要通过互联网即可组建一定的云服务平台，从而得到需要的功能。云计算技术的提出，不仅在一定程度上促进了数据存储的技术难题解决，而且解放了用户的硬件容量，将所有的数据集成在服务数据中心，即“云”端，用户发送请求到云端，从云端
12、得到解决方案，从而满足用户需求。云计算技术的不断进步，不仅充分利用了物理服务器的存储空间，更解放了客户端的存储空间，从一定程度上降低了成本，提高了效率。“云”的提出又使得硬件之间的部署关系得以明确，问题解决的针对性也逐步加强，提高了问题解决效率。为了更好地了解云计算和云服务结构，我们先对云计算技术进行一定的说明。如图1-1 所示。图 1-1 云计算是新一代的计算模式第二章云计算2 第二章云计算2.1 云计算技术简介云计算是在 2007年第 3 季度才诞生的新名词，但仅仅过了半年，就已经吸引了各大厂商包括当今IT 巨头的目光。在一个以数据为中心的发展时代中，云计算将是最终也是最有利的发展方向，不
13、断的减少成本，提高信息的存储效率，获取信息的方式越来越便捷，各方面的优势决定了云计算必将发展成为主流的计算模式以及服务模式。各个行业都在“云”方面有了新的发展，如：杀毒行业所提出的云安全，以及服务性软件行业所提出的云服务模式等。2.2 云计算的基本概念图 2-1“云”模型本科毕业论文 (设计)3 到底什么是云计算呢，如图2-1 所示，业界目前至少可以找到100 种解释，并没有一个公认的定义，本论文主要采纳了一个比较有代表性的定义，以作后期分析讨论。云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按照自己的需要获取计算力、存储空间和信息服务。这里提到的资源池也称为
14、“云”。“云”是一些可以进行自我维护和自我管理的虚拟计算资源，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等。云计算技术是将计算资源集中到一起，然后通过专门的管理软件实现自动管理，不需要人为参与。当用户需要某种服务的时候，用户动态的向服务器申请部分资源，以支持各种应用程序的运转，用户方面无需为繁琐的细节而烦恼，如此使得用户能够更加专注于自己的业务，这样的话，就有利于提高工作效率、降低成本和技术创新，同时也提高了商业经营的敏捷性。在这一理论体系中，云计算的核心理念是资源池，同时这与早些年提出的“网格计算池”的概念又很接近。按照业界的说法，网格计算池是将计算和存储资源虚拟成为一个
15、可以任意组合分配的集合，池的资源可以动态分扩展，分配给用户的处理能力可以动态回收重用。这种模式能够大大提高资源的利用率，提升平台的服务质量。在业界，一个比较统一的说法是“云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算科学概念的商业实现。”由此可以看出，云计算的提出绝不仅仅是一个巧合，是计算机计算发展到一定程度的必然结果，尽管现在的应用主要集中在商业上。2.3 云计算的特点当然，从字面上我们就可以看出来关于云计算的主要特点了。之所以会称之为“云”，是因为云计算技术在某些方面跟现实中云的特征类似，例如：云一般体积都比较大；云的规模可以动态伸缩，可大可小，它的边界是模糊的；云在空中飘
16、忽不定，无法也无需确定它的具体位置，但它确实存在于某处。还有一个称之为“云”的理由，就是云计算的创始之一的亚马逊公司第二章云计算4 将曾经称为网格计算的东西，取了一个新名称“弹性计算云”，并且取得了商业上的成功，由此而使得“云”得以推广。准确的说，云计算是一个比较混合的概念，是多种技术混合演进的结果，其中包括虚拟化、效用计算、将基础设施作为服务IaaS、将平台作为服务 PaaS和将软件作为服务SaaS等等，因此云计算在某些方面就具备上以上所述概念技术的特点。总结起来，云计算具有以下特点：1、超大规模。从目前云计算应用比较前沿的几个IT 企业来看，类似于Google、亚马逊、IBM、微软以及Ya
17、hoo 这样的公司中，应用于“云”的服务器数量就在几十万甚至上百万之多。当然“云”也会给用户带来前所未有的计算能力。2、虚拟化。云服务可以提供给用户在任意位置、使用何种终端获取服务的全方位服务。用户所请求的服务以及资源均来自“云”，而不是一个固定有形的实体。用户在请求资源和服务时，无需了解应用运行的具体位置，只需要一台能接入网络的终端设备就可以，然后就是通过网络服务来获取各种能力超强的服务。3、高可靠性。在使用“云”的服务的过程中，服务器使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施在保障服务的高可靠性，因此有使用云计算比使用本地计算机更加可靠的说法。4、通用性。“云”服务不止一种，用户可以从
18、云计算中可以获得各种应用，同一片“云”可以同时支撑不同的应用运行。5、高可扩展性。就像“云”一样，云规模可大可小，可以动态伸缩。满足用户所需求的应用和用户规模增长的需要。6、按需服务。就像自来水、电和煤气那样的计费模式，用户可以按需购买。7、极其廉价。“云”的各种特点，决定了构造云服务中心的成本的降低以及提供给用户服务的高效化，同时云设施可以建立在电力资源丰富的地区，也是大大的降低能源成本。从总体上说，“云”具有前所未有的性能价格比。8、随时服务。“云”计算的特点就是不管用户的位置、时间，只要有一台能接入云服务端的终端设备，就可以享受到云服务端提供的各种服务。如图 2-2 所示。本科毕业论文
19、(设计)5 图 2-2 云计算的八大优势2.4 云计算的分类按照服务类型，云计算大致可以分为三类：将基础设施作为服务IaaS，将平台作为服务 PaaS和将软件作为服务SaaS。如图 2-3 所示。第二章云计算6 图 2-3 云计算的服务类型分类同时也可以按照云计算提供者与使用者的所属关系为划分标准，可将云计算分为三类：公有云、私有云和混合云。公有云由第三方运行，而且可以把来自许多不同客户的作业在云内的服务器、存储系统和其它基础设施上混合在一起。最终用户不知道运行其作业的同一台服务器、网络或磁盘上还有哪些用户。专用云是处理数据保护和服务级问题的公司的良好选项。专用云是由单个客户所拥有的按需提供基
20、础设施，该客户控制哪些应用程序在哪里运行。它们拥有服务器、网络和磁盘，并且可以决定允许哪些用户使用基础设施。混合云把公用云模式与专用云模式结合在一起。部分拥有，部分与他人共享，不过是通过一种可控的方式。混合云提供根据需要且在外部预配置的扩展规模的承诺，但增加了确定如何在这些不同环境之间分配应用程序的复杂性。2.5 云计算的几大主流应用本部分主要简单的介绍当今IT 界的主流云计算应用。云计算将软件作为服务SaaS(Software as a Service)如：Salesforce online CRM 将平台作为服务PaaS(Platform as a Service)如：Google App
21、 Engine Microsoft Windows Azure 将基础设施作为服务IaaS(Infrastructure as a Service)如：Amazon EC2/S3 专用通用本科毕业论文 (设计)7 首先不得不先提到Google，作为云计算的先驱者，利用自身在硬件条件优势，庞大的数据中心、搜索引擎的支柱应用，促进云计算迅速发展。现今它当数最大的云计算的使用者。相信现在上网的用户都一定会用过Google 的搜索引擎，也一定享受过它的高速快捷的服务，这一切都基于它分布在全球200 多个地点、超过 100 万台服务器的支撑之上，而这些设施的数量正在不断地迅猛增长。Google 的其它服
22、务如 Google 地图、Gmail、Docs 等也同样在使用了这些基础设施。如今，他们又以企业搜索、应用托管、以及其他更多形式向企业开放了他们的“云”。最近又推出了谷歌应用软件引擎（Google AppEngine，下称GAE），程序设计人员可以编译基于Python 的应用程序，免费使用谷歌的基础设施来进行托管。2007 年 11 月 IBM 推出了“蓝云(Blue Cloud”)计算平台，这是一套即买即用的云计算平台。它的思想是“通过分布式的全球化资源让企业的数据中心能像互联网一样运行”。2009 年 IBM 在 10 个国家投资 3 亿美元建 13 个云计算中心。同时 IBM 与欧盟的
23、17个欧洲组织合作开展名为“RESERVOIR”云计算项目。IBM 也是最早进入中国的云计算服务提供商，其在中文服务方面做得很好。Microsoft(微软)紧跟云计算步伐，目前来看微软的云计算发展最为迅速。于2008 年 10 月推出了 Windows Azure 操作系统。现在 IT 业流行一种说法分布式计算的 PC 时代，创造了微软;集中式计算的“云时代”创造了谷歌。与谷歌试图将所有计算和应用搬到“云”里不同，微软提出“云-端计算”的平衡理念：“云”和终端都将承担一部分计算和应用。Azure(译为“蓝天”)想将全世界数以亿计的Windows 用户桌面和浏览器送入“蓝天”。并且推出与 Azu
24、re 系统相配套的软件即服务产品包括Dynamics CRM Online、ExchangeOnline、Office Communications Online 以及 Share Point Online。每种产品都具有多客户共享版本，Amazon(亚马逊)作为最早进入云计算市场的厂商之一，为尝试进入该领域的其它企业开创了良好的开端。亚马逊的云名为亚马逊网络服务（Amazon Web Services，下称 AWS），亚马逊现在主要是向企业提供的借助网络进行数据访问和存储、计算机处理、信息排队以及数据库管理系统接入式服务。Amazon 使用弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3）为企业提供
25、计算和存储服务。Amazon 仅与云计算相关的业务年收入已达1 亿美元【2】。如图 2-4 所示。第二章云计算8 图 2-4 云计算的提供者2.6 云计算和分布式处理在前文中，主要论述了关于云计算概念以及原理方面的内容，其实云计算从一定程度上只能算是一个新名词而以，其主要实现技术还是通过其他技术，比如：分布式计算、并行计算等技术实现的，从这方面来说，我们可以认为云计算技术可以算得上是一个集合计算技术，但是云计算技术涉及到了服务提供方面的细节，如此又与其他计算技术区别开来，所以有一个概念值得借鉴“云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算科学概念的商业实现”。这里所讲的商业实
26、现就是关于服务提供与服务获取方面的细节技术，从这个角度来说，云计算也算是一个新兴技术。分布式处理计算技术，按照之前学习过的定义：分布式处理技术是使用网络将不同地点、不同功能、不同数据的计算机连接起来，然后在一个统一的管理控制系统下，互相协作完成信息处理任务的集成系统。一般情况下，典型的本科毕业论文 (设计)9 一个应用分布式处理计算技术的系统就是我们的局域网或者广域网连接的计算机系统。在这里，我们主要使用与云计算技术相关的分布式处理计算技术的概念，对于其他方面的概念，暂时不会涉及。云计算技术的应用，也是建立在分布式处理计算技术之上。对于我们获取服务的方式而言，经常会使用到分布式计算技术，即把一
27、个需求很大计算能力才能处理的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给其他许多计算机进行处理，最后再把这些计算结果综合起来得到最终的结果。我们获取服务的方式也是类似，提供一个服务器集群即“云端”，这是我们的计算中心和服务中心，对于云端，不做硬性的划分，任何一台获取服务的主机或服务器在一定阶段也可能转变成云端中的提供服务方，我们的需求通过网络传送到云端，然后由云端的服务器做出响应，根据一定的规则回复我们的需求。我们可以把分布式计算处理服务看成是利用网络上的计算机服务器等的中央处理器的闲置的处理能力来解决我们获取服务的需要。由此我们可以看出分布式计算的特点就是把计算任务分派给网络中其他的多台独立的
28、机器，这样做可以提高我们资源的共享性，平衡我们的计算负荷以及可以找到更适合的信息服务来满足用户需求。第三章云计算服务应用10 第三章云计算服务应用3.1 云计算实现机制及架构体系由于云计算分为Iaas（将基础设施作为服务）、PaaS（将平台作为服务）、SaaS（将软件作为服务）三种类型，不同的厂家提出了不同的解决方案，就目前的发展进度还没有一个统一的技术体系结构，为此，本课题综合不同厂家的方案，参照专家的理论，构造了一个可以供参考的云计算体系结构。如下图所示，该体系结构概括了不同厂家的解决方案的主要特征，每一种方案至少实现了其中的部分功能。从下图中，我们可以看到一个基本完整具有代表性的云计算技
29、术体系结构。主要分为了四层：SOA（Service-Oriented Architecture,面向服务的体系结构）构建层、管理中间件层、资源池层、物理资源层。其中 SOA 构建层将云计算能力封装成标准的Web Service服务，并纳入到SOA 体系进行管理和使用，之间就包括服务接口、服务注册、服务查找、服务访问、服务工作流等。管理中间件层负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务，其中包括了用户管理、任务管理、资源管理以及安全管理四方面。资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等，资源池构建主要是物理
30、资源的集成和管理工作。物理资源层就包括一些常用的实现云计算平台的物理资源，如计算机、内存、网络设施、数据库和软件等。如图3-1 所示。本科毕业论文 (设计)11 图 3-1 云计算技术体系结构3.2 云服务平台架构模型根据上述的体系结构，我们就可以简述一下典型的云计算服务平台的实现机制，如下图所示。在这个典型的云计算服务平台中，我们用户第一步要做的就是通过用户交互接口以 Web Services的方式向应用方提供访问接口需求，用户交互接口获取用户响应。然后从服务目录中用户获得可访问的服务清单，系统管理模块则负责管理和分配所有可用的资源，其中一个核心作用是负载均衡。配置工具则负责在分配的节点上准
31、备任务的运行环境。监视统计模块则负责监视节点的运行状态，完成用户使用节点完成应用的情况统计。管理中间件SOA 构建层资源池服务接口服务注册服务查找服务访问服务工作流用户管理任务管理资源管理安全管理计算资源池存储资源池网络资源池数据资源池软件资源池物理资源计算机存储器网络设施数据库软件身份认证授权访问综合防护安全审计帐号管理用户环境配置用户交互管理使用计费印象部署和管理任务调度任务执行生命期管理负载均衡故障检测故障恢复监视统计第三章云计算服务应用12 其中的执行过程并不复杂，简单来说就是用户从用户交互接口选取并调用一个服务，接着该请求传递给系统管理模块，系统管理模块将为用户分配恰当的资源，最后调
32、用配置工具为用户准备运行环境。如图3-2 所示。图 3-2 典型的云计算平台实现机制3.3 校园中云应用的结构蓝图关于云计算在校园中的应用，目前比较流行的就是数字图书馆的建设，还有部分高校正在建立的云级别的校园网和教育管理系统。对校园来说，“云”这一名词还比较陌生，对它的认识也存有异议，按照之前的理论，没有一定规模的基础设施是不能称其为真正意义的“云”。但是，试想在一个最一般的学校，也能在低成本的情况下，迅速形成一个略具规模的数字图书馆、数字校园，提供给本校师生快捷高效的服务，这也正是这一概念能真正在校园中形成气候的优势所在。当然，这一方面比较成功的案例还是有的，CALIS 就是国内最具规模的
33、成熟应用“云服务”模式，首次尝试“云”模式的中山大学，也将成为校园云服务的典范。本科毕业论文 (设计)13 所以，云服务要在校园中如何才能形成规模并发展至关重要。此外，还有校园的管理模式，也需要跟随适应“云”这一概念的发展而发展，至此，我们才能真正的将“云”发展到校园中，促进校园信息的发展。在院校教育的信息化建设中，采用云计算的模式，可以有效的利用、整合现有的硬件资源，降低软硬件成本，在一定的资金和时间条件下加快院校网络的建设及应用。3.3.1 校园办公系统“云”模式化在校园网络中，可以试着建立真正意义上的在线办公系统，即将所有的应用程序和文档文件放在服务器端，用户是需要通过浏览器访问服务器就
34、能实现文档、表格、课件等的编辑修改，编辑完后文件可以直接存放在服务器端。这样的“云”模式下，第一，提高了网络的安全性能，方便了网络管理人员的统一管理；第二，减少了文件的重复存储，节约了空间；第三，节约了成本，注意是对服务器端的性能要求，所以客户端计算机可以很简单，如此就节省了大量的硬件、软件采购成本。同时可以尝试着多个院校联合建设，共同应用。将多个院校现有的硬件资源共同加入到一个“云”中，减少单个院校的资金和时间上的投入，实现了真正意义上的资源共享。从一定程度上促进了校园信息化的发展。3.3.2 数字图书馆“云”模式化中小型图书馆虽然规模较小，但是各项基础设备也是满足起要求，但是，要进入数字图
35、书馆时代，就需要大量的经费和人力的支撑，而中小型图书馆最大的问题就在于技术人员的稀缺，云服务平台则会提供一个弥补这些不足的条件，免除这些顾虑，用很低的成本，直接与数字图书馆时代接轨。一个目前比较成熟的云模式化的电子图书馆是中国高等教育文献保障系统（China Academic Library Information System，简称 CALIS）云服务平台，2008年起，该平台就开始创立，并逐步发展壮大，直到现在，CALIS 已经建立了两级支持共建和共享的云服务中心，同时，也提出了基于“混合云”的本地数字图书馆解决方案。这些云服务中心和成员馆之间彼此协作集成，形成目前的一第三章云计算服务应用
36、14 个全国范围内互联互通的高校数字图书馆服务体系。这也是数字图书馆“云”模式化的一个典型的实例。同时，对于未来CALIS 有了更大的目标，如自动化系统的编目、流通管理、采访管理等，更多的相关技术，都将打破传统物理的图书馆界限，都可以在云平台中实现，而图书馆方面则可以将精力集中在内容质量了，整合更多的服务，向服务型图书馆转型。如图3-3 所示。图 3-3 CALIS 数字图书馆对于高校数字图书馆服务体系而言，云计算的最大价值在于能让CALIS 各类共享域和成员单位快速建立和完善自己的数字图书馆平台，降低数字图书馆系统的管理难度和维护成本，专注于图书馆业务和服务，开展服务创新，方便整合各类云服务
37、，形成学科性、区域性和全国性的协作和共享，大大提高中国高等教育数字图书馆整体服务水平，为用户提供更好的资源的个性化定制和推送服务，提高资源利用率，共同为高校师生提供更优质的资源和服务。一年多来的实践表明，惟有利用云计算，才能在较短时间内，实现服务于全国两千所高校馆及其读者的CALIS 三期建设目标【6】。本科毕业论文 (设计)15 3.3.3 校园网络“云”模式化未来的校园网络是一个信息化的网络，它无处不在的、便捷的上网环境，一个计算和存储集成的数据环境，拥有一个系统接入支持各种智能终端、设施、设备联网的环境。按照这样的设想，未来的智慧校园网络必须拥有三个平台：网络基础设施、云计算平台、物联感
38、知系统。作为支撑智慧校园的第二大平台云计算平台，云计算可以把大量的高度虚拟化的计算和存储资源管理起来，组成一个大型资源池，用来统一提供服务。第四章云服务模型的设计16 第四章云服务模型的设计在这一部分中，仅参考所了解的关于云计算方面的知识，提出一个简易的云计算服务模型，从理论的角度上来探讨下云模式。在提出云服务模型之前，我们先要了解下如何判断是否满足云计算技术的标准。4.1 判断云计算模式的依据在这里，我们先提出一个判断是否为云计算技术应用的三个标准，以做参考：第一条：用户所需的服务以及资源都不在客户端而来自网络。这个是一个很根本的判断标准，云计算的提出就是为了优化服务获取方式，而这里的服务主
39、要是信息资源的需求服务，如此就需要网络的支持，用户通过网络获取服务，服务提供方通过网络向用户提供所需的计算力、存储空间以及软件功能和其他的信息服务等。第二条：所提供的服务能力必须具备一定的伸缩能力。这个也是云计算的特点之一，服务器必须在用户请求服务的时候，根据用户的需求程度以及网络通讯状态及时的做出变更调整，自动地动态改变服务节点的数量。当然这方面的要求在当下的信息发展速度下很难圆满的完成，只能做一个理想化的环境下去考虑。第三条：比传统的信息服务模式能提高5 倍以上的性能价格比优势。当然这个只是对云计算服务模式的一个附加条件限制，我们选择使用云计算服务模式，肯定是因为其具有的高效率性才选择的，
40、如果比较传统模式不能提升效率，我们也不会大力推崇其发展。以上的三条标准只是当下一个比较合理的判断标准，在本文用以做后面提出模式的一个判断依据，只是一个理论上的探讨，不一定能适合商业化发展的标准。本科毕业论文 (设计)17 4.2 简易校园云服务模式模型本模型的提出是在一个理想化的环境下才能顺利完成的，至于具体的硬件设备搭建之类的细节问题，暂时不会在此讨论。首先我们还是要根据典型的云计算服务平台构架来发展适合我们需要的模型构架图，如图4-1 所示。图4-1 简易云计算平台实现机制以此为基础上，我们提出一个场景，一个高校环境下的简易云模式分配图，我们参照云计算平台的技术体系结构和与计算平台实现机制
41、，提出该模型的4个主要层次：用户接口层、教育应用层、应用接口层以及基础设施层。具体如图 4-2 所示。第四章云服务模型的设计18 图 4-2 简易云计算服务模型体系架构首先我们要明确的是在该模型中我们要定义的三类角色：用户、建设者以及运营商和提供商。其中具体有：用户：学生、教师、部门人员建设者：信息中心运营商和提供商：网络中心、信息中心、业务部门然后我们要清楚我们的这个理论化的高校云计算技术能给我们带来的服务，应该包括我们上一章讨论过的办公系统管理服务、数字图书馆服务以及校园网网络平台服务，除此之外我们可以开拓虚拟实验室服务以及高性能计算服务中心服务等业务。由于知识有限，只能针对其中的部分进行
42、分析论述。教育应用层应用接口层用户接口层基础设施层图形界面接口（GUI）Web 接口管理程序开发程序虚拟计算环境云化虚拟计算机实验室开发环境公用 API 接口Web 服务虚拟化物理子层物理硬件子层虚拟服务器虚拟存储器虚拟网络服务器高性能计算机存储器网络设备本科毕业论文 (设计)19 首先是办公系统管理服务，各个院校将自己所需的数据存储在云端数据库服务器上，通过统一的数据存储平台进行数据管理和维护，这样可以缓解数据量增大的条件下对各分院硬件条件的需求以及降低了维护成本。除此外，也方便学校统一管理。在理想的情况下，可以实现在线办公，即将所有的应用程序和文档文件放在云服务器端，用户通过我们的接口层进
43、行访问及修改等操作。如图 4-3 所示。图 4-3 云化办公系统还有数字图书馆部分，院校内部可以将自己的物理图书馆实现数字化并提供在线查询借阅服务等操作，然后通过网络与本地的图书馆进行互通、与其他高校的数字图书馆进行资源共享、加入到地域性的电子图书馆系统中，这样可以更方便的获取到各种图书论文信息，不仅补充了院校的图书馆资源，在一定程度上也加大了资源共享，让用户得到更好的图书信息获取服务。如图4-4 所示。第四章云服务模型的设计20 图 4-4 云化图书馆最后一个就是我们经常接触到的校园网络的云模式化。现在的教育网信息资源的发展，无疑也是一种云模式的发展，联合各个高校，成立教育网资源。院校内部，
44、开发一个资源平台，以方便内部用户的需要。对外院校加入到地域性的教育网资源网中，然后地域性的教育网资源互相互通，已至更大的全国性的教育网资源网。这样更加提高资源共享，也方便用户获取服务和多方面获取信息。在具体实现方面，院校可以先在院校内部建立私有云的小型校园网络，可以直接从云服务提供商获得虚拟的基础设施服务，接入到更大的云环境中。其中我们通过建立基础物联网络环境、智能图书馆管理系统环境、校园网络管理系统环境来实现具体的智能化管理。如图4-5 所示。本科毕业论文 (设计)21 图 4-5 云化校园在整个高校云模式中，最重要的基础设施还是网络环境的搭建，不仅包括信息电子网络，还包括物联网络平台，不仅
45、是有线网络，还包括无线网络技术。网络技术的发展将是直接促成此模式能否完成利用的关键因素。云计算即服务，在这里我们可以理解为一种分布式服务。实现分布式服务采用虚拟化手段，将服务与具体的硬件设备分离。对用户来说仅仅意识到服务，了解自己的服务需求即可，而无需意识在哪一台服务器或主机上运行的服务。4.2 与云服务相关的计算服务前文已经提到过，“云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算科学概念的商业实现。”其实云计算的出现可以看成一种必然现象，在并行计算、分布式计算以及网格计算等诸多技术发展的基础上，取出其中有利于提高服务获取效率的技术，综合发展起来，从而形成现有的云计算技术。第四
46、章云服务模型的设计22 云计算技术的应用，也是建立在这些基础计算之上。对于我们获取服务的方式而言，经常会使用到分布式计算技术，即把一个需求很大计算能力才能处理的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给其他许多计算机进行处理，最后再把这些计算结果综合起来得到最终的结果。我们获取服务的方式也是类似，提供一个服务器集群即“云端”，这是我们的计算中心和服务中心，对于云端，不做硬性的划分，任何一台获取服务的主机或服务器在一定阶段也可能转变成云端中的提供服务方，我们的需求通过网络传送到云端，然后由云端的服务器做出响应，根据一定的规则回复我们的需求。我们可以把分布式计算处理服务看成是利用网络上的计算机服务
47、器等的中央处理器的闲置的处理能力来解决我们获取服务的需要。由此我们可以看出分布式计算的特点就是把计算任务分派给网络中其他的多台独立的机器，这样做可以提高我们资源的共享性，平衡我们的计算负荷以及可以找到更适合的信息服务来满足用户需求。对于如此巨大的服务需求信息时，网络数据传输能力又是一个云计算技术的瓶颈问题，为此，我们使用网络方面的相关技术进行负载协调，在这里主要会用到负载均衡，其意思就是将我们的工作任务即负载进行平衡，然后分摊到多个主机服务器上进行执行，这里主要是关于我们网络传输数据方面的解决方案，我们使用这种方式来提高我们的服务信息传输效率，负载均衡主要提供了一个扩展网络设备和服务器的带宽、
48、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性的能力。本科毕业论文 (设计)23 第五章云计算服务结构的安全缺陷及解决方案从 2007年第三个季度提出云计算这一概念一直到现在，云的发展就不曾停歇过，不仅国内外各大商家争相竞逐发展相关产品技术，学术界上也有很多前沿针对云计算理论的会议召开，探讨云计算在当今社会的发展情况以及未来的一个前景。当云计算方面的理论越来越发达的时候，人们也越来越关注于云计算所存在的缺陷不足，并在此基础上不断补充加强。云计算最大风险之一来源于其性质：因为云计算的数据开源性，允许数据被传送和保存在几乎任何地方，因此使用云计算服务的企业或者个人都不得不考虑数据的隐私
49、性这个敏感问题。对此，人们持有2 种不同截然相反的态度，一者认为，采用云计算模式会增强安全性，因为通过云服务端的高度集成，安全专家以及专业化安全服务团队进行服务端的安全管理，从而避免了个人由于不专业导致漏洞而被黑客利用的情况，而另一种更接近现实的观点是，作为集中管理的云计算服务器中心必将成为黑客攻击的重点目标，并且由于云服务端系统的巨大规模以及前所未有的开放性和复杂性，服务器的安全面临着比以往更为严峻的考验，对个人普通用户来说，其安全风险不但没减少反而增大了。由此云计算的安全面临严峻的挑战。针对云计算可能出现的问题和缺陷，很多组织开始着手研究云计算安全服务，并初步提出了很多种解决方案，目前应用
50、较为广泛的有：建立以数据安全和隐私保护为主要目标的云安全技术框架，建立以安全目标验证、安全服务等级评测为核心的云计算安全标准及其测试体系，建立可控的云计算安全监管体系。应用这些方案从一定程度上保证了云计算的安全性。同时，各大商家和组织同时也提出了一些在与计算安全方面的关键技术，并着手研究，其中包括：可信访问控制、密文检索与处理、数据存在与可使用性证明、数据隐私保护、虚拟安全技术、云资源访问控制、可信云计算。从而进一步保证云计算的安全性，同时在一定程度上也促进了云计算的发展。云计算是当今 IT 信息化发展十分迅速的新兴产业，具有广阔的发展前景，但是同时面临的安全技术挑战也是空前的，需要 IT 领