基于云計算的高校數字資源存儲安全分析*

孟慶偉 劉果

1 鄭州師范學院 鄭州 450044

2 河南省實驗學校鄭東小學 鄭州 450044

云計算（Cloud Computing）是當前全球IT界共同關注的熱點。云計算是給終端用戶提供超強的計算能力和海量的虛擬化資源的一種超級計算模式，它能利用虛擬化技術構建虛擬化資源池，動態地組織異構資源，快速部署云端的資源以獲取服務。通過云計算技術，可以將各個高校的資源共享，各個高校也可以大幅提高軟硬件資源的利用率，解決資源分布不均，杜絕資源的浪費，達到效益最大化。云計算屬于分布式系統，虛擬服務器端的數據分布在網絡上各個地方。因此，各高校數據用戶不知道自己數據存儲的實際物理位置，數據的安全性、準確性、系統的容錯能力就顯得非常重要。由此可知，基于云計算的高校數字資源存儲需要更為健全的容錯性能。

1 云計算的概念

云計算是一種基于因特網的超級計算模式，由大量計算機群組成，能夠監控資源的部署和分配情況，實時動態地分配資源。廣義云計算指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。狹義的云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。云計算中的服務根據提供的服務層次可以分為軟件即服務（SaaS）、平臺即服務（PaaS）和基礎設施即服務（IaaS）3個層次。

1）軟件即服務（SaaS）是一種服務觀念的基礎，軟件服務供應商以租賃的概念提供給客戶服務，而非購買。消費者使用應用程序，但并不掌控操作系統、硬件或運作的網絡基礎架構。

2）平臺即服務（PaaS），指消費者掌控運作應用程序的環境（也擁有主機部分掌控權），但并不掌控操作系統、硬件或運作的網絡基礎架構。

3）基礎架構即服務（IaaS），指消費者使用“基礎計算資源”，如處理能力、存儲空間、網絡組件或中間件，消費者能掌控操作系統、存儲空間、已部署的應用程序及網絡組件（如防火墻、負載平衡器等），但并不掌控云基礎架構。

2 云計算技術在高校數字資源存儲上的優勢

各高校是云服務的開發者、提供方，在云計算模式中，將相關的數據存儲在“云”之中。一方面，各高校將計算任務分布在大量的計算機構成的資源池上，通過網絡按需提供可動態伸縮的計算服務；另一方面，各高校也是云計算的使用方、受益者，云中的資源對高校用戶來說可以隨時獲取，隨時擴展，用戶可以在任何時間、任何地點以某種便捷、方便、安全的方式獲得云中的相關的信息或服務。

2.1 云計算以用戶為中心

云服務提供者依靠各種資源（包括服務器、存儲器、CPU等硬件資源和應用軟件、集成開發環境等軟件資源，稱為所謂的“資源池”）為用戶提供按需服務；對用戶而言，這些資源是透明的，無限大的，用戶無需了解內部結構，只關心自己的需求是否得到滿足即可。用戶可以在任何地方通過瀏覽器在“云”的另一端運行程序和數據。他們通過一個統一的接口界面，使用云服務就如同通過互聯網使用本地計算機一樣的方便，只需一臺PC機作為終端就可以登錄到云系統中直接使用其高性能的資源，而且不用擔心機器上是否安裝了應用軟件或擔心是不是最新的版本。用戶也不用投入大量的資金用于配置大型機和購買昂貴的高性能設備，也不需要花費資金來更換陳舊的設備。云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享，實現云計算中“一切皆服務”的理念。

2.2 云計算提供無限的數據存儲空間

云計算為高校數字資源存儲和管理提供了幾乎無限的空間。云計算提供不同服務器間數據資源共享環境，有效擴大高校數字信息資源的共享范圍。各用戶可以把自己的數據放在“云”中，在管理上確保整個云計算中心能夠安全、穩定地運行，并且能夠被有效管理。云計算為客戶提供自助化的資源服務，用戶無需同提供商交互，就可自動得到自助的計算資源能力。

2.3 充分利用資源共享

通過云計算技術，將各個高校的數字信息資源共筑成一個可以充分利用的資源池。云計算提供最安全最可靠的數據存儲中心，不僅能夠確保數據的隱私性，而且確保數據不會受到破壞。云計算將分散在不同服務器上的數據庫統一起來，為用戶提供一站式服務。這樣可以解決各個高校資源分布不均的問題，大幅提高各個高校資源的利用率。

3 云計算的數字化信息資源中心架構

云計算的數字化信息資源中心總體架構以提供用戶基于云的各種服務為主，共包含3個層次：基礎設施即服務IaaS、平臺即服務PaaS、軟件即服務SaaS。結合數字化信息資源建設的業務特點，構建云計算數字化信息資源中心總體架構模型，如圖1所示。這一體系架構模型分3個層次：基礎設施層、應用接口層、用戶接口層。

圖1 基于云計算的數字化信息資源中心架構模型

基礎設施層是其中最底層，為高層提供計算、數據通訊、數據存儲等，即提供IaaS。物理資源主要包括服務提供者提供的物理機、存儲器、通信線路等物理意義上的資源。虛擬資源池是通過不同的技術將相同類型的資源構成同構或相近同構的虛擬資源池。虛擬資源是構建在物理子層之上，利用虛擬技術對硬件資源進行管理，由各類虛擬機組成。在高校中可以是PC機、服務器、工作站、交換機、存儲設備等物理設備共同構成“云”，也可以是當前主流的虛擬機軟件VMware、Virtual PC等。云計算系統中資源共享包括計算資源、存儲資源和網絡資源等。

第二層是應用接口層，提供基于云計算的教育軟件開發環境和公用的Api等。通過資源管理平臺建設中間件主要對虛擬資源層的各種虛擬資源進行管理，包括云資源管理、云數據管理、云安全管理和用戶管理，對用戶及云平臺上的數據進行保管和維護，保證用戶數據資源的安全性及訪問的安全管理和用戶的身份認證、控制權限等。

第三層是用戶接口層，為用戶和云計算應用提供統一的接口規范：傳統的圖形用戶接口和基于Web的接口。客戶端對計算機的硬件要求不高，由于所有運行的軟件運行在云上，云客戶端只需用PC機和瀏覽器就可以快捷方便地訪問云中的資源，從而使用遠超過終端性能上限的高強度計算工作和存儲能力，同時把各高校用戶的數據資源放在云端，不用擔心數據的丟失。

4 基于云計算的高校數字資源容錯性分析

所謂容錯是指在故障存在的情況下計算機系統不失效，仍然能夠正常工作的特性。容錯即Fault Tolerance，確切地說是容故障（Fault），而并非容錯誤（Error）。計算機系統的容錯性是指運行的軟件或硬件中由許多因素導致系統異常，系統出現數據損壞、丟失等異常情況時，能自動恢復達到正常工作的能力。通常可以從系統的可靠性、可用性、可測性等幾個方面來衡量。

云計算是基于SOA的提供公共計算的網絡平臺，各高校用戶通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的虛擬服務端的軟件、計算能力、存儲能力等服務。云計算的安全性由服務提供商來做出承諾，應用交付技術把數據中心的數據和資源以一種合理的方法，平滑地、快速地、安全地給到最終的使用者手中。這就實現了云計算“胖”數據（應用）中心和“瘦”客戶機之間的快速傳輸，體現了云計算的優勢。

云安全技術融合并行處理、未知病毒行為判斷等概念，依靠龐大的網絡服務，實時對網絡進行采集、分析及處理。瑞星、江民科技、卡巴斯基、金山、360安全衛士等都推出了自己的云安全解決方案，為高校數字資源的存儲提供安全保障。云計算能通過行為分析判斷網上的威脅是否屬于惡意行為，把威脅的不同組件關聯起來，更新其威脅數據庫，針對Web威脅提供自動保護，從而保證云計算的高可用性和可靠性。

云計算的數據存儲在不同的存儲區域，降低數據發生危險的機率。云計算中的虛擬服務端可以把用戶的請求分散在云端，這樣數據請求不會因網絡中服務器的計算能力超載而導致用戶的請求被中止。用戶的數據請求總能在云端的不同服務器中找到相匹配的請求，用戶也不用擔心系統的兼容性問題。云計算最大限度地實現了數據容錯。

5 結束語

云計算在高校數字信息資源建設中有著與傳統數據處理和服務不可比擬的優勢，各高校用戶可以不用配置高性能服務器但又享用云計算中提供的無限的存儲空間和運算性能，云安全保證了用戶數據的安全性和健壯性。云計算時代將高校從有限的資源利用和費時費力的軟硬件維護中解放出來，勢必為教育系統的計算應用帶來全新的變革，為不同用戶、不同平臺的用戶提供全方位的云端服務。

[1]王意潔,孫偉東,等.云計算環境下的分布存儲關鍵技術[J].軟件學報,2012(4):962-982.

[2]孟慶偉,劉婷.基于云計算的計算機實驗室建設模型研究[J].智能計算機與應用,2011(4):32-34.

[3]張云飛,關于云計算中的數據匯總和容錯性分析[J].電腦知識與技術,2011(5):1046-1047.

[4]孟慶偉,張玉,等.基于云計算的信息安全研究[J].中國新技術新產品,2012(1):34.