時(shí)間：2023-09-14 17:27:38
序論：在您撰寫云計(jì)算的技術(shù)體系時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【關(guān)鍵詞】 云計(jì)算 分布式計(jì)算 網(wǎng)格計(jì)算 虛擬化 SOA
一、云計(jì)算的概念
自2006年8月谷歌CEO Eric Schmidt在搜索引擎戰(zhàn)略大會(huì)上提出“云計(jì)算”一詞，使之名聲大噪，到今日，很多組織機(jī)構(gòu)或個(gè)人都從自身角度對(duì)“云計(jì)算”的定義進(jìn)行了闡述，但沒有一個(gè)可以被各方統(tǒng)一接受認(rèn)可的定義。（1）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）：云計(jì)算作為一種模式，提供了便捷的，可隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)訪問配置計(jì)算資源（包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)）共享池的能力，這些資源能夠快速部署，并只需要很少的管理工作或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。（2）維基百科（Wikipedia）：一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備，整個(gè)運(yùn)行方式和電網(wǎng)類似。（3）美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）：云計(jì)算既指在互聯(lián)網(wǎng)上以服務(wù)形式提供的應(yīng)用，也指在數(shù)據(jù)中心里提供這些服務(wù)的硬件和軟件。而這些數(shù)據(jù)中心里的硬件和軟件則被稱為云。
不難看出上述云計(jì)算概念的描述基本來自兩個(gè)角度，即商業(yè)模式或技術(shù)模式。只是有人強(qiáng)調(diào)其“應(yīng)用服務(wù)性”，有人則重視其“技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式”。兩者并無沖突。所以在大多數(shù)情況下，云計(jì)算可被視為一個(gè)劃分范疇的定語，具體所指取決于其所處的語義環(huán)境。
二、云計(jì)算的核心技術(shù)
長(zhǎng)久以來，云計(jì)算的追捧者們一直在強(qiáng)調(diào)云計(jì)算所造就的全新的商業(yè)模式――計(jì)算資源首次以服務(wù)的形式通過互聯(lián)網(wǎng)自助方式銷售給客戶。然而，伴隨“大用戶”“大數(shù)據(jù)”、“大系統(tǒng)”等問題的出現(xiàn)，成就云計(jì)算背后的技術(shù)體系漸漸引起更多人的關(guān)注。
云計(jì)算融合了多種先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)理念，通過系統(tǒng)工程思想將各種技術(shù)不斷重組來解決應(yīng)用時(shí)的具體問題。故在云計(jì)算平臺(tái)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)中，會(huì)發(fā)現(xiàn)多種技術(shù)的影響，但如果我們只關(guān)注部分而忽略整體創(chuàng)新效應(yīng)，則會(huì)出現(xiàn)“只見樹木，不見森林”的情況，不僅有失偏頗，還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)[1]。
2.1 云計(jì)算與并行計(jì)算、分布式計(jì)算
并行計(jì)算（Parallel Computing）是指多個(gè)指令可以同時(shí)被執(zhí)行的計(jì)算模式，通常運(yùn)行在并行計(jì)算機(jī)之上。并行計(jì)算是所有高性能計(jì)算機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)計(jì)算模式，它由串行計(jì)算演變而來，通過軟硬件技術(shù)仿真自然世界中一個(gè)序列中含有眾多同時(shí)發(fā)生的、復(fù)雜且相關(guān)事件的事物狀態(tài)。并行計(jì)算的優(yōu)勢(shì)即為加快計(jì)算速度，為了達(dá)到這個(gè)目的，并行計(jì)算只可能是一個(gè)緊耦合的結(jié)構(gòu)。由于并行計(jì)算的工作原理是將整體問題分割成為多個(gè)可被同時(shí)執(zhí)行的指令，則其計(jì)算速度和可執(zhí)行性都與其任務(wù)的分割方法密不可分，即在設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)相關(guān)任務(wù)進(jìn)行良好的定義，制定具體的執(zhí)行策略，對(duì)于定義之外的任務(wù)，系統(tǒng)將無法處理。這就使得并行計(jì)算模一旦定義完成之后，就只能處理定義類型的任務(wù)――計(jì)算能力強(qiáng)，但處理范圍窄。
分布式計(jì)算（Distributed Computing）的思想與并行計(jì)算類似，但其是利用了更多的不在同一物理地址的計(jì)算資源來解決大規(guī)模的復(fù)雜計(jì)算問題，即將“大”問題分解成為多個(gè)可被同時(shí)處理的“小”問題，之后再將這些“小”問題交由通過網(wǎng)絡(luò)連接起的多個(gè)不在同一物理地址的計(jì)算機(jī)執(zhí)行。其中各個(gè)資源節(jié)點(diǎn)（物理的或邏輯的）既協(xié)同又獨(dú)立，在統(tǒng)一的管理下動(dòng)態(tài)地進(jìn)行任務(wù)和功能分配，并行地運(yùn)行分布的程序。相比之下，分布式計(jì)算模式則是一個(gè)松耦合的結(jié)構(gòu)，在分布式計(jì)算中被分解后的小問題間相對(duì)獨(dú)立，沒有很強(qiáng)的相關(guān)性；而并行計(jì)算中被分解之后的各個(gè)小任務(wù)間是有很強(qiáng)的相關(guān)性的。
云計(jì)算在傳統(tǒng)的分布式計(jì)算模式上有了一個(gè)躍升――計(jì)算資源虛擬化。它在硬件資源底層之上通過虛擬化技術(shù)使得物理上分布式的計(jì)算資源透明化，避免了硬件異構(gòu)可能帶來的隱患，并在邏輯上形成一個(gè)巨大的資源共享池。它不再像傳統(tǒng)分布式計(jì)算的任務(wù)導(dǎo)向型，而在看似無限的資源共享池的基礎(chǔ)上形成需求導(dǎo)向的特點(diǎn)。云計(jì)算的結(jié)構(gòu)雖在本質(zhì)上是大規(guī)模分布式計(jì)算，但由于其又融入了很多并行計(jì)算的思想和技術(shù)（類似MPP大規(guī)模并行處理），才使得云計(jì)算逐步加入到超級(jí)計(jì)算機(jī)的行列中去。
2.2 云計(jì)算與集群計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算
集群計(jì)算（Cluster Computing）通俗來講就是多個(gè)計(jì)算機(jī)或服務(wù)器通過冗余互聯(lián)成為一個(gè)對(duì)用戶而言邏輯上單一的高可用性的系統(tǒng)。集群技術(shù)是一種相對(duì)較新的技術(shù)，通過集群技術(shù)，可以在付出較低成本的情況下獲得在性能、可靠性、靈活性方面的相對(duì)較高的收益。
集群計(jì)算被廣泛的用來進(jìn)行低廉的并行計(jì)算。相比價(jià)格昂貴的中大型機(jī)，集群相對(duì)價(jià)格低廉可用性高，一般為同構(gòu)，易于使用和維護(hù)，且采用集群可以有效實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，極大的提高了其通信量和處理速度，成為實(shí)現(xiàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)之一。
網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）從本質(zhì)上講也是一種分布式計(jì)算模式，通過網(wǎng)絡(luò)將分散的閑置的計(jì)算機(jī)資源連接在一起，形成一個(gè)擁有超強(qiáng)性能的虛擬計(jì)算機(jī)，為用戶提供功能強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，來處理特定的任務(wù)。[1]其工作方式也具有典型的分布式計(jì)算的特點(diǎn)：先將需要超強(qiáng)計(jì)算能力的問題分解為更小的問題，然后將已分解的各個(gè)小部分問題分發(fā)給多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后再將這些計(jì)算機(jī)反饋回來的計(jì)算結(jié)果綜合起來得出最后結(jié)論。網(wǎng)格計(jì)算的典例即是SETI@home.
由上述網(wǎng)格計(jì)算的定義中不難看出，網(wǎng)格計(jì)算是為了解決需要巨大計(jì)算力才能解決的問題而專門設(shè)立的。在網(wǎng)格計(jì)算中，使用者通常需要先基于某個(gè)網(wǎng)格的框架來構(gòu)建自己的網(wǎng)格系統(tǒng)，如果一個(gè)新的應(yīng)用程序想要使用網(wǎng)格系統(tǒng)，則在進(jìn)行設(shè)計(jì)部署時(shí)，就要考慮網(wǎng)格的基本結(jié)構(gòu)和其所提供的服務(wù)。應(yīng)用開發(fā)者必須要知道如何把基礎(chǔ)設(shè)施的各個(gè)部分組合在一起，考慮編程語言、系統(tǒng)環(huán)境、數(shù)據(jù)管理、任務(wù)的分發(fā)和結(jié)果的打包、安全性和可用性的管理等諸多內(nèi)容。這也就意味著網(wǎng)格計(jì)算更多的是任務(wù)導(dǎo)向型的“專用”計(jì)算模式，這就造成了其應(yīng)用于商業(yè)上的局限性。
云計(jì)算綜合了集群與網(wǎng)格的優(yōu)勢(shì)。利用集群技術(shù)在邏輯上形成云網(wǎng)絡(luò)中的單節(jié)點(diǎn)，而在物理層面通過集群技術(shù)有效的解決了單點(diǎn)失效（Single Point of Failure， SPoF）和負(fù)載均衡的問題，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算“彈性”“透明”的特點(diǎn)。利用網(wǎng)格計(jì)算的概念，云計(jì)算通過大規(guī)模分布式計(jì)算模式集中分散的閑置資源，形成巨大的計(jì)算資源共享池，同時(shí)不需要用戶關(guān)注整個(gè)云系統(tǒng)資源的管理和整合，更多的體現(xiàn) 了其“通用性”。
2.3 云計(jì)算虛擬化
虛擬化技術(shù)（Virtualization）是云計(jì)算理念實(shí)現(xiàn)的核心基礎(chǔ)，是將各種計(jì)算及存儲(chǔ)資源充分整合和高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。從虛擬化理念角度來講，虛擬化是資源的邏輯表示，使它不受物理限制的約束。[3]從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來講，虛擬化將計(jì)算機(jī)資源抽象出來，形成不同的“虛擬層”，向上提供與“真實(shí)的層”相同或類似的功能。虛擬化技術(shù)為一組“類似資源”提供一個(gè)通用的抽象接口集，由此隱藏了大量分布異構(gòu)的底層資源各自屬性和操作的差異性，使計(jì)算資源對(duì)上層應(yīng)用透明，解除了上層應(yīng)用與操作系統(tǒng)和硬件的緊耦合關(guān)系，并通過這個(gè)通用的接口實(shí)現(xiàn)通用統(tǒng)一的方式訪問和維護(hù)計(jì)算資源。
虛擬化技術(shù)分類方式多種多樣，例如按實(shí)現(xiàn)層次來劃分，大抵有硬件虛擬化、操作系統(tǒng)虛擬化、應(yīng)用程序虛擬化，但其實(shí)他們實(shí)現(xiàn)的功能是一樣的，都是在一臺(tái)設(shè)備上虛擬化出多個(gè)操作系統(tǒng)，以達(dá)到資源的最大利用化，只是它們?cè)趯?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)時(shí)所采用的虛擬化層不一樣。所以雖然虛擬化技術(shù)的分類方式很多，卻相對(duì)含糊，故在此不多贅述，只詳細(xì)介紹從被應(yīng)用的領(lǐng)域劃分的實(shí)現(xiàn)云計(jì)算三層基礎(chǔ)服務(wù)的虛擬化技術(shù)。
從本質(zhì)上來講，云計(jì)算提供的服務(wù)實(shí)際上都是虛擬化的服務(wù)。從虛擬化到云計(jì)算的過程，實(shí)現(xiàn)了跨系統(tǒng)的資源動(dòng)態(tài)調(diào)度，將大量的計(jì)算資源組成計(jì)算資源共享池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源供用戶使用，從而最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序、計(jì)算平臺(tái)和硬件資源以服務(wù)的方式通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶，以更加便捷和彈性的模式滿足用戶需求。
2.4 云計(jì)算與SOA
SOA（Service Oriented Architecture）是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)稱。通常我們所說的SOA是一套設(shè)計(jì)和開發(fā)軟件的方法和原則，它將應(yīng)用的不同模塊（即服務(wù)單元）通過一些定義良好的接口和協(xié)議聯(lián)接起來，使各類服務(wù)可以通過統(tǒng)一且通用的方式進(jìn)行交互，形成整體服務(wù)平臺(tái)或系統(tǒng)。從技術(shù)層面上來講，SOA是一種組織和利用可能處于不同所有權(quán)范圍控制下的分散功能的范式[3]，即給定一種標(biāo)準(zhǔn)接口和一個(gè)約束接口的服務(wù)協(xié)議，則任何應(yīng)用滿足該服務(wù)協(xié)議，即可通過給定的標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信和交互，實(shí)現(xiàn)“相互獨(dú)立”的對(duì)接。由于中立的接口定義，通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行交互的功能模塊各自相對(duì)獨(dú)立，任何一方的功能發(fā)生變化，都不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)的松耦合性有效的實(shí)現(xiàn)了功能模塊的復(fù)用性。同時(shí)隨著業(yè)務(wù)應(yīng)用的變化，SOA能夠便捷、快速、低耗的開發(fā)和組裝企業(yè)系統(tǒng)，并有效的解決在分布、異構(gòu)的環(huán)境中數(shù)據(jù)、應(yīng)用和系統(tǒng)集成的問題，大大提高了組織面對(duì)應(yīng)對(duì)外界環(huán)境的敏捷性。
云計(jì)算是SOA思想在系統(tǒng)和硬件層面的延伸。SOA的使用，在本質(zhì)上是一種用于交換系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的消息的企業(yè)信息集成技術(shù)，它更關(guān)心如何使系統(tǒng)集成更有效率，在這方面它更類似于企業(yè)應(yīng)用集成（Enterprise Application Integration，EAI）技術(shù)。不同的是EAI多是在事后打補(bǔ)丁，而SOA是事前預(yù)想的通用解決途徑，它可以達(dá)成企業(yè)架構(gòu)中系統(tǒng)接口的統(tǒng)一，節(jié)約資源，同時(shí)在將來可能發(fā)生集成時(shí)提高速度以及組織的敏捷性。而相對(duì)比，云計(jì)算的重點(diǎn)在于通過資源的重新組合，來滿足不同的服務(wù)需求。在云計(jì)算平臺(tái)中，借鑒SOA服務(wù)導(dǎo)向的思想，可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的“服務(wù)”的模塊化、流程化和松耦合，即可通過通用接口的定義屏蔽底層硬件資源的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)的透明化。除此之外，還可以通過良好的接口定義實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的一致性，從而可以進(jìn)行底層硬件資源和上層應(yīng)用模塊的自由調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的積木化。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 姚宏宇，田溯寧. 云計(jì)算：大數(shù)據(jù)時(shí)代的系統(tǒng)工程[M]. 北京：電子工業(yè)出版社. 2013
關(guān)鍵字：云計(jì)算GFSBigtable數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
中圖分類號(hào)：C37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
0 緒論
云計(jì)算是一種新近提出的計(jì)算模式，是分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展。在各大企業(yè)以及學(xué)術(shù)界的共同推動(dòng)下，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，云計(jì)算融合物聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)。
1 云計(jì)算
1.1對(duì)云的定義
云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。
1.2云計(jì)算的基本原理
通過使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。
1.3云計(jì)算的特點(diǎn)
1.3.1虛擬化
云計(jì)算支持用戶在任 意位置使用各種終端獲取服務(wù)。
1.3.2極其廉價(jià)
“云”的特殊容錯(cuò)措施使得可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云。所以云計(jì)算造價(jià)低廉。
1.3.3高層次的編程模型
用戶通過簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，就可以編寫自己的云計(jì)算程序，在“云”系統(tǒng)上執(zhí)行，滿足自己的需求。
1.3.4高可靠性
“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性。
1.3.5按需服務(wù)
“云”是一個(gè)龐大的資源池，你按需購買；云可以像自來水，電，煤氣那樣計(jì)費(fèi)。
2云計(jì)算的體系架構(gòu)
2.1 核心服務(wù)層
基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)層（PaaS）、軟件即服務(wù)層（SaaS）。
IaaS提供硬件基礎(chǔ)設(shè)施部署服務(wù)，為用戶按需提供實(shí)體或虛擬的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等資源。
PaaS是云計(jì)算應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境，提供應(yīng)用程序部署和管理服務(wù)。
SaaS是基于云計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)所開發(fā)的應(yīng)用程序。
2.2服務(wù)管理層
服務(wù)管理層對(duì)核心服務(wù)層的可用性、可靠性和安全性提供保障。云計(jì)算服務(wù)提供商需和用戶進(jìn)行協(xié)商，并制定服務(wù)水平協(xié)議（SLA），使得雙方對(duì)服務(wù)質(zhì)量的需求達(dá)成一致。
2.3用戶訪問接口層
用戶訪問接口層實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算服務(wù)的泛在訪問，通常包括命令行、web服務(wù)、web門戶等形式。
3云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)
3.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)
為保證高可靠和經(jīng)濟(jì)性，云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用冗余存儲(chǔ)的方式來保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)主要有GFS和HDFS。
GFS是一個(gè)管理大型分布式數(shù)據(jù)密集型計(jì)算的可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng)。使用廉價(jià)的商用硬件搭建系統(tǒng)并向大量用戶提供容錯(cuò)的高性能的服務(wù)。GFS系統(tǒng)由一個(gè)Master和大量塊服務(wù)器構(gòu)成。Master存放文件系統(tǒng)的所有元數(shù)據(jù)。在GFS文件系統(tǒng)中，采用冗余存儲(chǔ)的方式來保證數(shù)據(jù)的可靠性。為了保證數(shù)據(jù)的一致性，對(duì)于數(shù)據(jù)的所有修改需要在所有的備份上進(jìn)行。GFS與傳統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)的區(qū)別在于將寫操作控制信號(hào)與數(shù)據(jù)流區(qū)分開。
3.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)
BigTable是一個(gè)很龐大的表，它將所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來處理，形成一個(gè)巨大的表格。有很多Google的應(yīng)用程序建立在BigTable之上，基于BigTable模型實(shí)現(xiàn)的Hadoop Hbase也在逐漸發(fā)揮作用。
是一個(gè)稀疏的、多維的和排序的Map，每個(gè)單元格由行關(guān)鍵字、列關(guān)鍵字和時(shí)間戳來進(jìn)行三維定位。在任意時(shí)刻每個(gè)Tablet只被分配到Tablet服務(wù)器。依靠一個(gè)master服務(wù)器監(jiān)視子表server的負(fù)載情況，根據(jù)所有子表服務(wù)器的負(fù)載情況進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移。
4 結(jié)語
云計(jì)算的出現(xiàn)給人們的生活帶來很大的便捷，使用某個(gè)軟件時(shí)無需耗費(fèi)大量的資金進(jìn)行購買，而是利用云上虛擬機(jī)，以租賃的方式進(jìn)行使用。在各大企業(yè)和各大高校的推動(dòng)下，云計(jì)算具有十分廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
[1]張金玉.狄衛(wèi)華基于云平臺(tái)的建設(shè)工程項(xiàng)目招標(biāo)評(píng)標(biāo)模式的探討[期刊論文]-項(xiàng)目管理技術(shù) 2013(5)
[2]張程基于云計(jì)算的荊門煙草信息系統(tǒng)優(yōu)化[期刊論文]-中國(guó)科技信息2013(24)
摘要：文章在研究分析云計(jì)算安全風(fēng)險(xiǎn)和安全技術(shù)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)多層次、多級(jí)別、彈性、跨平臺(tái)和統(tǒng)一用戶接口的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通用云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)。該架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的差異化云安全服務(wù)，其中跨層的云安全管理平臺(tái)可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)維安全情況進(jìn)行跨安全域和跨安全級(jí)別的監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；安全體系架構(gòu)
Abstract: In this paper, we emphasize the necessity of designing a secure cloud computing architecture for mobile Internet. We analyze cloud computing security risks and secure architectures and propose a general secure cloud computing architecture that takes into account the characteristics of mobile Internet. This architecture has a multihierarchy, multilevel, elastic, cross-platform, unified user interface that can provide cloud services with different levels of security. The cross-layer cloud security management platform can be used to monitor the whole system and maintain different security domains and levels.
Key words: mobile internet; cloud computing; secure architecture
由于云計(jì)算特有的優(yōu)點(diǎn)和巨大的商業(yè)前景，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的許多企業(yè)都已提供或準(zhǔn)備提供和自身產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的各種云計(jì)算服務(wù)。云計(jì)算引入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，會(huì)使移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的體系發(fā)生變化，并將帶來許多新的安全問題。為了解決云計(jì)算模式下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)安全問題，必須系統(tǒng)地研究其安全風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建云計(jì)算安全技術(shù)體系。
在研究分析云計(jì)算安全風(fēng)險(xiǎn)和安全技術(shù)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，文章結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的接入方式多樣化、企業(yè)運(yùn)營(yíng)方式多樣化和用戶安全需求多樣化的特點(diǎn)，根據(jù)安全即服務(wù)(SeaaS)的思想綜合設(shè)計(jì)一個(gè)多層次、多級(jí)別、彈性、跨平臺(tái)和統(tǒng)一用戶接口的，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的通用云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)。
1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的
云計(jì)算工作
在2011年1月美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)對(duì)云計(jì)算的定義的草案中[1]，明確指出支持各種標(biāo)準(zhǔn)的接入手段是云計(jì)算的基本特征之一，并將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)納入云計(jì)算技術(shù)的架構(gòu)之下。云計(jì)算與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合后，除了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)本身具有的安全問題外，由于云計(jì)算的虛擬化、多租戶、動(dòng)態(tài)性、開放性與復(fù)雜性等特點(diǎn)，也給移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)引入了一系列新的安全問題，如何分析和抵抗這些新的安全威脅近幾年已成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界焦點(diǎn)問題。
2008年7月，美國(guó)知名市場(chǎng)研究公司Gartner的一份為《云計(jì)算安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》[2]的研究報(bào)告認(rèn)為云計(jì)算服務(wù)存在著七大潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，即特權(quán)用戶的接入、可審查性、數(shù)據(jù)位置、數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)恢復(fù)、調(diào)查支持和長(zhǎng)期生存性。2010年3月云安全聯(lián)盟的研究報(bào)告《云計(jì)算主要安全威脅》[3]指出云計(jì)算服務(wù)的主要威脅主要包括：云計(jì)算服務(wù)的濫用和惡意使用、不安全的接口和應(yīng)用程序編程接口(APIs)、惡意的內(nèi)部攻擊者、共享技術(shù)的弱點(diǎn)、數(shù)據(jù)丟失與泄露和賬號(hào)與服務(wù)劫持等。微軟公司的《Windows Azure安全筆記》[4]從審計(jì)與日志、認(rèn)證、授權(quán)、部署管理、通信、加密、異常管理、輸入與數(shù)據(jù)驗(yàn)證和敏感數(shù)據(jù)這9個(gè)方面分別論述了云計(jì)算服務(wù)的主要安全威脅。加州大學(xué)伯克利分校的研究人員在文獻(xiàn)[5]中認(rèn)為云計(jì)算中安全方面的威脅主要有：可用性以及業(yè)務(wù)連續(xù)性、數(shù)據(jù)鎖定、數(shù)據(jù)的機(jī)密性和相關(guān)審計(jì)、大規(guī)模分布式系統(tǒng)的漏洞和相關(guān)性能的不可預(yù)知性等等。
在文獻(xiàn)[6-8]中指出云計(jì)算中最重要的安全風(fēng)險(xiǎn)主要有：違反服務(wù)等級(jí)協(xié)議，云服務(wù)商提供足夠風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的能力，隱私數(shù)據(jù)的保護(hù)，虛擬化有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，合約風(fēng)險(xiǎn)等。目前，云計(jì)算安全問題已得到越來越多的關(guān)注。著名的信息安全國(guó)際會(huì)議RSA2010將云計(jì)算安全列為焦點(diǎn)問題，通信學(xué)會(huì)理事會(huì)(CCS)從2009年起專門設(shè)置了一個(gè)關(guān)于云計(jì)算安全的研討會(huì)。許多企業(yè)組織、研究團(tuán)體及標(biāo)準(zhǔn)化組織都已啟動(dòng)了相關(guān)研究，安全廠商也已在研究和開發(fā)各類安全云計(jì)算產(chǎn)品[9]。
云計(jì)算服務(wù)模式下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是一種復(fù)雜的、面臨各種安全威脅的系統(tǒng)，因此必須研究和設(shè)計(jì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的云計(jì)算安全技術(shù)來抵抗和防御這些安全威脅，云計(jì)算安全體系結(jié)構(gòu)是其研究基礎(chǔ)和依據(jù)。許多研究人員和來自移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)對(duì)如何設(shè)計(jì)和開發(fā)云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)均展開了相關(guān)研究。
微軟云計(jì)算平臺(tái)Windows Azure是微軟于2008年在微軟開發(fā)者大會(huì)上的全新的云計(jì)算平臺(tái)，它基于平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)的思想，向開發(fā)人員提供了一個(gè)在線的基于Windows系列產(chǎn)品的開發(fā)、儲(chǔ)存和服務(wù)代管等服務(wù)的環(huán)境。微軟公司的《Windows Azure安全筆記》[4]從改進(jìn)Web應(yīng)用安全的角度出發(fā)提出了一個(gè)基于應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)安全和主機(jī)安全概念化安全區(qū)域的云計(jì)算安全架構(gòu)。其中應(yīng)用安全關(guān)注應(yīng)用審計(jì)與日志、認(rèn)證、授權(quán)、應(yīng)用部署管理、加密、異常管理、參數(shù)配置、敏感數(shù)據(jù)、會(huì)話管理和驗(yàn)證等問題；網(wǎng)絡(luò)安全保障路由器、防火墻和交換機(jī)等的安全；主機(jī)安全所需要關(guān)注的相關(guān)問題則包括補(bǔ)丁和更新、服務(wù)、協(xié)議、記賬、文件與目錄、共享、端口、注冊(cè)登記和審計(jì)與日志等。
Bell實(shí)驗(yàn)室的研究人員在文獻(xiàn)[10]中提出一種支持資源無縫集成至企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的云計(jì)算安全體系架構(gòu)VSITE，在保持資源的隔離性和安全性的同時(shí)允許云服務(wù)提供商拓展資源為多個(gè)企業(yè)提供服務(wù)。云計(jì)算服務(wù)商提供的資源對(duì)企業(yè)來說就像是內(nèi)部資源，VSITE通過使用VPN、為不同的企業(yè)分配不同的VLAN以及運(yùn)用MAC地址對(duì)企業(yè)進(jìn)行身份編碼等技術(shù)手段來達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。VSITE體系架構(gòu)由云服務(wù)中心、目錄服務(wù)器、云數(shù)據(jù)中心以及監(jiān)控中心等相關(guān)的實(shí)體組成，其監(jiān)控中心設(shè)計(jì)了安全機(jī)制以防止企業(yè)與企業(yè)之間的相互攻擊。VSITE具有可擴(kuò)充性安全性以及高效性。
亞馬遜彈性計(jì)算云(Amazon EC2)是一個(gè)Web服務(wù)，它提供可調(diào)整的云計(jì)算能力。文獻(xiàn)[11]中指出Amazon EC2使用了一個(gè)多級(jí)的安全體系架構(gòu)包括主機(jī)的操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的虛擬實(shí)例/客戶操作系統(tǒng)、防火墻和簽名的API調(diào)用等層次，目標(biāo)是保護(hù)云端的數(shù)據(jù)不被未授權(quán)的系統(tǒng)和用戶攔截，使得Amazon EC2實(shí)例盡可能安全而又不會(huì)犧牲客戶按需配置的彈性。
從服務(wù)模型的角度，云安全聯(lián)盟(CSA)提出了基于3種基本云服務(wù)的層次性及其依賴關(guān)系的安全參考模型[6]，并實(shí)現(xiàn)了從云服務(wù)模型到安全控制模型的映射。該模型的重要特點(diǎn)是供應(yīng)商所在的等級(jí)越低，云服務(wù)用戶所要承擔(dān)的安全能力和管理職責(zé)就越多。
從安全協(xié)同的角度，Jericho Forum從數(shù)據(jù)的物理位置、云相關(guān)技術(shù)和服務(wù)的所有關(guān)系狀態(tài)、應(yīng)用資源和服務(wù)時(shí)的邊界狀態(tài)、云服務(wù)的運(yùn)行和管理者4個(gè)影響安全協(xié)同的維度上分類16種可能的云計(jì)算形態(tài)[12]。不同的云計(jì)算形態(tài)具有不同的協(xié)同性、靈活性及其安全風(fēng)險(xiǎn)特征。云服務(wù)用戶則需要根據(jù)自身的不同業(yè)務(wù)和安全協(xié)同需求選擇最為合適的相關(guān)云計(jì)算形態(tài)。
上述云安全體系結(jié)構(gòu)雖然考慮了云計(jì)算平臺(tái)中主機(jī)系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層以及Web 應(yīng)用層等各層次所存在的安全威脅，形成一種通用框架，但這種云安全體系架構(gòu)沒有結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境來研究云計(jì)算安全體系構(gòu)建及相關(guān)技術(shù)。
2 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的
通用云計(jì)算安全技術(shù)
體系架構(gòu)
2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的通用云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)有以下6個(gè)方面：
?確保移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下的不同用戶的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)
?確保云計(jì)算平臺(tái)虛擬化運(yùn)行環(huán)境的安全
?依據(jù)不同的安全需求，提供定制化的安全服務(wù)
?對(duì)運(yùn)行態(tài)的云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全監(jiān)管
?確保云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施安全、構(gòu)建可信的云服務(wù)
?保障用戶私有數(shù)據(jù)的完整性和機(jī)密性的基礎(chǔ)
2.2 安全體系架構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)合上述設(shè)計(jì)目標(biāo)，考慮移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入方式、企業(yè)運(yùn)營(yíng)方式和用戶安全需求的多樣性，文章設(shè)計(jì)了一個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的通用云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)（如圖1所示），它具有多層次、多級(jí)別、彈性、跨平臺(tái)和統(tǒng)一用戶接口等特點(diǎn)。
與云計(jì)算架構(gòu)中的軟件即服務(wù)(SaaS)、PaaS和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS) 3個(gè)層次相應(yīng)，文章首先設(shè)計(jì)了云安全應(yīng)用服務(wù)資源群，包括隱私數(shù)據(jù)保護(hù)、密文數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證、安全事件預(yù)警和內(nèi)容安全服務(wù)等云安全應(yīng)用服務(wù)。
針對(duì)云計(jì)算虛擬化的特點(diǎn)文章還設(shè)計(jì)了云安全基礎(chǔ)服務(wù)資源群包括虛擬機(jī)安全隔離、虛擬機(jī)安全監(jiān)控、虛擬機(jī)安全遷移和虛擬機(jī)安全鏡像等云安全基礎(chǔ)服務(wù)，運(yùn)用虛擬技術(shù)跨越了不同系統(tǒng)平臺(tái)（如不同的操作系統(tǒng)）。同時(shí)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)中也包含云安全基礎(chǔ)設(shè)施。由于用戶安全需求方面存在著差異，云平臺(tái)應(yīng)具備提供不同安全等級(jí)的云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的能力。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)中的云安全基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)則可以參考移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中云安全基礎(chǔ)設(shè)施已有的相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)還包含一個(gè)統(tǒng)一的云安全管理平臺(tái)，該平臺(tái)包含用戶管理、密鑰管理、授權(quán)認(rèn)證、防火墻、反病毒、安全日志、預(yù)警機(jī)制和審計(jì)管理等子系統(tǒng)。云安全管理平臺(tái)縱貫云安全應(yīng)用服務(wù)、云安全平臺(tái)服務(wù)和云安全基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)所有層次，對(duì)包含不同安全域和具有多個(gè)安全級(jí)別的整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)維安全情況進(jìn)行了跨安全域、跨安全級(jí)別的一系列綜合管理。
體系架構(gòu)考慮了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下云用戶的各種接入方式如2G/3G/4G、Wi-Fi和WiMax等，具有統(tǒng)一的云安全應(yīng)用服務(wù)接口，并提供手機(jī)多媒體服務(wù)、手機(jī)電子郵件、手機(jī)支付、網(wǎng)頁瀏覽和移動(dòng)搜索等服務(wù)，同時(shí)還可以提供隱私數(shù)據(jù)保護(hù)、密文數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證、安全事件預(yù)警和內(nèi)容安全等用戶可以直接定制的安全服務(wù)。
同時(shí)，體系架構(gòu)還考慮了整個(gè)系統(tǒng)參照云安全標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)評(píng)體系的合規(guī)性檢查。云服務(wù)商提供的應(yīng)用軟件在部署前必須由第三方可信測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)地測(cè)試和評(píng)估，以確定其在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)云環(huán)境下的安全風(fēng)險(xiǎn)并設(shè)立其信任等級(jí)，云應(yīng)用服務(wù)提供商不可自行設(shè)定服務(wù)的信任等級(jí)，云用戶就可能預(yù)先避免因定制未經(jīng)第三方可信測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)評(píng)估的安全云應(yīng)用服務(wù)而帶來的損失。云應(yīng)用服務(wù)安全等級(jí)的測(cè)試和評(píng)估也給云服務(wù)提供商帶來準(zhǔn)入規(guī)范，迫使云服務(wù)提供商提高云服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量以及安全意識(shí)。
2.3 關(guān)鍵技術(shù)
對(duì)用戶而言，多用戶私有資源的遠(yuǎn)程集中式管理與計(jì)算環(huán)境的開放性之間構(gòu)成了尖銳的矛盾，主要表現(xiàn)為：用戶資源的私有性和機(jī)密性要求其應(yīng)用環(huán)境相對(duì)固定和穩(wěn)定，而計(jì)算環(huán)境的開放性則會(huì)使私有數(shù)據(jù)面對(duì)來自多方的安全威脅。可以說，云服務(wù)提供商與用戶之間的信任問題是云計(jì)算能否推廣的關(guān)鍵，而數(shù)據(jù)的安全和隱私保護(hù)是云計(jì)算安全中極其重要的問題。解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)涉及支持密文存儲(chǔ)的密文查詢、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證、多租戶環(huán)境下的隱私保護(hù)方法等。
云計(jì)算平臺(tái)要統(tǒng)一調(diào)度、部署計(jì)算資源，實(shí)施硬件資源和虛擬資源的安全管理和訪問控制，因此，確保虛擬化運(yùn)行環(huán)境的安全是云計(jì)算安全的關(guān)鍵。在此安全體系之下，結(jié)合虛擬化技術(shù)，平臺(tái)必須提供虛擬機(jī)安全監(jiān)控、虛擬機(jī)安全遷移、虛擬機(jī)安全隔離以及虛擬機(jī)安全鏡像等核心基礎(chǔ)服務(wù)。各種服務(wù)模式的虛擬機(jī)都存在隔離問題引起的安全風(fēng)險(xiǎn)，這包括：內(nèi)存的越界訪問，不同安全域的虛擬機(jī)控制和管理，虛擬機(jī)之間的協(xié)同工作的權(quán)限控制等。如果云計(jì)算平臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)不同（也可能相同）云用戶租用的不同虛擬機(jī)之間的有效隔離，那么云服務(wù)商則會(huì)無法說服云用戶相信自己提供的服務(wù)是非常安全的。
用戶定制的各種云服務(wù)由虛擬機(jī)中運(yùn)行相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)，因此存在虛擬機(jī)中運(yùn)行的相關(guān)軟件是否按用戶需求運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)問題，例如運(yùn)行的環(huán)境的安全級(jí)別是否符合需求和運(yùn)行的流程是否異常等；虛擬機(jī)運(yùn)行的預(yù)警機(jī)制與安全審計(jì)問題包括安全策略管理、系統(tǒng)日志管理和審計(jì)策略管理等。
云計(jì)算模式下的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是一種多源、異構(gòu)服務(wù)共存的環(huán)境。與此同時(shí)，依據(jù)多租戶的不同安全需求，滿足不同等級(jí)的差異化云安全服務(wù)應(yīng)以訪問控制為手段，進(jìn)行安全服務(wù)定制以及安全自適應(yīng)。
為了支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下云計(jì)算的安全準(zhǔn)入，云計(jì)算安全體系同樣需要針對(duì)運(yùn)行態(tài)云計(jì)算平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、安全測(cè)評(píng)方法以及支持第三方的安全審計(jì)等。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上的云計(jì)算安全監(jiān)管體系一方面負(fù)責(zé)對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容安全監(jiān)管和針對(duì)基于云計(jì)算的安全攻擊的預(yù)警與防護(hù)；另一方面還負(fù)責(zé)對(duì)云服務(wù)提供商對(duì)云服務(wù)安全性的相關(guān)保障措施和執(zhí)行情況進(jìn)行審計(jì)。
3 結(jié)束語
在滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)多種接入方式、多種企業(yè)運(yùn)營(yíng)方式和不同參與者不同的安全需求的基礎(chǔ)上，文章結(jié)合云計(jì)算技術(shù)，根據(jù)SeaaS的思想，設(shè)計(jì)了一個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的通用云計(jì)算安全技術(shù)體系架構(gòu)。整個(gè)體系架構(gòu)提供給用戶云服務(wù)的安全級(jí)別可以適用用戶需求的差異化，還可以無縫融合不同的操作系統(tǒng)和異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系，給不同接入方式終端用戶帶來統(tǒng)一的操作模式。
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[12] Forum j. Cloud Cube Model：Selecting Cloud Formations for Secure Collaboration[EB/OL].(2009-04-30). http：//省略/Jericho/ cloud-cube-model-v1.0.pdf
收稿日期：2012-02-12
作者簡(jiǎn)介
劉建偉，北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院副院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師，中國(guó)密碼學(xué)會(huì)理事，中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員；研究方向?yàn)闊o線通信網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)、信息安全、通信網(wǎng)絡(luò)安全、信道編碼與調(diào)制技術(shù)等；100余篇，出版專著4部。
當(dāng)今的時(shí)代是信息化的時(shí)代，隨著信息化程度的不斷加深，教育行業(yè)也獲得了巨大發(fā)展，具體到教育教學(xué)的技術(shù)方面有了很大程度的提高與進(jìn)步。現(xiàn)在的教育教學(xué)方式打破了傳統(tǒng)的黑板板書的形式，開始以多媒體教學(xué)的現(xiàn)代技術(shù)為主導(dǎo)。“云計(jì)算”這一概念的提出，促進(jìn)了新一代的信息技術(shù)的發(fā)展，而云計(jì)算技術(shù)在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用，有利于現(xiàn)代教育技術(shù)獲得更好的發(fā)展空間與發(fā)展舞臺(tái)，推動(dòng)新的教育方式教育技術(shù)體系的建立，從而更好地服務(wù)于教育教學(xué)。[1]
一、云計(jì)算與現(xiàn)代教育技術(shù)
1.云計(jì)算與現(xiàn)代教育的發(fā)展現(xiàn)狀分析
云計(jì)算是一種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)軟硬件資源與信息數(shù)據(jù)共享的一種方式，并且通過云計(jì)算還可以將數(shù)據(jù)傳送到其他的計(jì)算機(jī)和設(shè)備上。而云計(jì)算的供應(yīng)商在提供業(yè)務(wù)時(shí)，通常使用的都是通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)。這種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用的訪問模式建立瀏覽器的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，服務(wù)器則是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。具體來說，包括以下幾個(gè)方面：第一，現(xiàn)代教育媒體是現(xiàn)代教育技術(shù)中使用的主要工具；第二，媒傳教學(xué)法是教育技術(shù)使用的主要的教育教學(xué)的方法；第三，系統(tǒng)方法教學(xué)設(shè)計(jì)是教育技術(shù)使用的主要用于教學(xué)設(shè)計(jì)的媒介手段。將云計(jì)算技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)結(jié)合，使云計(jì)算技術(shù)更好地為教育服務(wù)，為學(xué)習(xí)者更方便更及時(shí)的提供學(xué)習(xí)資源。[2]
2.云計(jì)算對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的貢獻(xiàn)
云計(jì)算技術(shù)主要包括了分布式并行架構(gòu)和資源虛擬兩種技術(shù)，它促進(jìn)了教育形式與教育理念的轉(zhuǎn)變與發(fā)展，促進(jìn)了教育的創(chuàng)新。而云計(jì)算對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在：第一，對(duì)于學(xué)習(xí)過程的支持；云計(jì)算的使用是將學(xué)習(xí)的過程移到云中，為學(xué)生提供有關(guān)學(xué)習(xí)的各項(xiàng)服務(wù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，可以自由的選擇自己所使用的資源，從而保障學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。第二，對(duì)于學(xué)習(xí)資源的支持；云計(jì)算在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用，促進(jìn)了教育教學(xué)資源價(jià)值最大程度上的體現(xiàn)，從而更好地服務(wù)于教師的教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)。第三，現(xiàn)代教育技術(shù)采用多樣化的技術(shù)模式；每個(gè)國(guó)家的教育現(xiàn)狀不一樣，所具備的客觀條件也不一樣，因此在實(shí)際的教育技術(shù)的使用上也是不一樣的。目前來說，教育技術(shù)的應(yīng)用模式主要有四種，即： 多媒體的方式、 虛擬現(xiàn)實(shí)的方式、常規(guī)的方式和以網(wǎng)絡(luò)的方式等四種類型。第四，全新的現(xiàn)代教育技術(shù)形式的建立與應(yīng)用；現(xiàn)在的教師教學(xué)已經(jīng)不再使用傳統(tǒng)的粉筆書寫，轉(zhuǎn)而以現(xiàn)代多媒體教學(xué)代替，而云計(jì)算在現(xiàn)代教育技術(shù)中的應(yīng)用，推動(dòng)了現(xiàn)代教育技術(shù)新時(shí)代的到來。[3]
二、云計(jì)算與現(xiàn)代教育技術(shù)的變革分析
1.云計(jì)算模式下“教”的變革
現(xiàn)代教育技術(shù)中所提到的“教”主要是指教師與教學(xué)。云計(jì)算模式的使用，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。云計(jì)算的應(yīng)用，有利于確保學(xué)生更充分地使用學(xué)習(xí)資源。除此之外，云內(nèi)的全部教師之間也能相互交流溝通，對(duì)于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚧ハ嗲写鑼W(xué)習(xí)，對(duì)于教學(xué)資源與教學(xué)過程設(shè)計(jì)的整合是非常有利的。云計(jì)算模式下的“教”的變革也改變了教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)性的地位，轉(zhuǎn)而以學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)的教學(xué)模式。
2.云計(jì)算模式下“學(xué)”的變革
現(xiàn)代教育教學(xué)中的“學(xué)”主要是指環(huán)境、學(xué)生和學(xué)習(xí)的過程三個(gè)方面的內(nèi)容。其中，學(xué)生作為學(xué)習(xí)這項(xiàng)活動(dòng)的執(zhí)行者，決定了學(xué)習(xí)環(huán)境的選擇，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中占據(jù)著主體性的位置。而云計(jì)算的應(yīng)用，則是為了確保學(xué)生在充分享受學(xué)習(xí)資源的同時(shí)，還可以將自己的資源分享給大家一起使用學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生之間相互交流，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)也方便學(xué)生之間的互動(dòng)。[4]
3.云計(jì)算模式下教授者、學(xué)習(xí)者和管理者的“角色與地位”的變革
將云計(jì)算應(yīng)用到現(xiàn)代教育技術(shù)之中，從根本上改變了傳統(tǒng)的教授者、學(xué)習(xí)者與管理者三者的角色定位。教師由以前教學(xué)過程中的主導(dǎo)者變成了現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)者與學(xué)習(xí)過程中的指導(dǎo)者，教師通過對(duì)云平臺(tái)的使用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率與質(zhì)量。教師在云中處于管理者的地位，主要工作紀(jì)實(shí)及時(shí)地更新與維護(hù)云中的數(shù)據(jù)，以確保學(xué)生的正常使用。云計(jì)算的應(yīng)用從根本上改變了學(xué)生、教師和教育中的工作人員在現(xiàn)代教育技術(shù)中的角色和地位，三者之間的關(guān)系互相協(xié)調(diào)與配合，呈現(xiàn)出“你中有我，我中有你”的親密合作的格局形式，共同構(gòu)建著現(xiàn)代教育技術(shù)的新模式與新理念。[5]
摘要：文章提出了運(yùn)用軟件無線電、有線及無線高速網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等技術(shù)等3項(xiàng)新技術(shù)相結(jié)合的全新的無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)想、框架及應(yīng)用模式，一改傳統(tǒng)無線電監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)思想和模式，為新一代的無線電監(jiān)管技術(shù)及體系的發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞：軟件無線電；無線電監(jiān)測(cè)；云計(jì)算
Abstract: This paper describes a new radio monitoring system that is different to traditional radio monitoring systems. In this paper, the architecture and application model are discussed. The radio monitoring system combines software-defined radio (SDR), wired and wireless high-speed network, and cloud computing technologies. It is a reference for new-generation radio monitoring technology and system development.
Key words: software-defined radio(DSR); radio monitoring; cloud computing
隨著無線電通信應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加。無線電監(jiān)管工作的有效性直接影響著無線電頻譜資源的有效使用、民用日常通信需求的保障、國(guó)家機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至在戰(zhàn)時(shí)環(huán)境下會(huì)決定軍隊(duì)及國(guó)家的安危，因此世界各國(guó)都非常重視無線電監(jiān)管工作。當(dāng)代無線通信的復(fù)雜性和設(shè)備的廣泛性對(duì)監(jiān)管工作的有效性提出了更高的要求，因此各國(guó)都建有自己的監(jiān)管機(jī)構(gòu)和技術(shù)體系，如：美國(guó)設(shè)有一個(gè)監(jiān)控中心、13個(gè)監(jiān)測(cè)站；中國(guó)設(shè)立中央、省、地市3級(jí)管理和監(jiān)測(cè)建制機(jī)構(gòu)，并建有短波、衛(wèi)星、超短波3張監(jiān)測(cè)網(wǎng)，部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)有多個(gè)遙控監(jiān)測(cè)站[1]。小到一場(chǎng)考試、中到舉辦一場(chǎng)活動(dòng)的（如北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等）保障、大到國(guó)家安全保衛(wèi)均納入無線電監(jiān)管行為中。
當(dāng)前用于無線電監(jiān)管的主要設(shè)備有掃頻儀、寬頻接收機(jī)、定向天線等（衛(wèi)星監(jiān)測(cè)除外），主要對(duì)無線電發(fā)射的基本參數(shù)，如對(duì)頻率、電平、示向度、仰角、測(cè)向質(zhì)量等系統(tǒng)地進(jìn)行測(cè)量、傳輸；調(diào)查、記錄有關(guān)干擾源、背景噪聲等電磁環(huán)境情況；判明并解決干擾問題；保護(hù)合法無線電臺(tái)站用戶的權(quán)益；查處非法無線電臺(tái)站的干擾等。這樣的傳統(tǒng)模式鑒于歷史傳承及技術(shù)發(fā)展水平的限制，目前通常只記錄結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是監(jiān)測(cè)到的某個(gè)信號(hào)的原始數(shù)據(jù)，如果一個(gè)信號(hào)從此消失，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)卻無法對(duì)其進(jìn)行解碼時(shí)，則會(huì)存在無法回溯等不利情況的發(fā)生。
目前，有基于軟件無線電的無線電監(jiān)測(cè)模式[2-3]，也有基于遙測(cè)站類型的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管體系，但它們均基于“結(jié)果”的應(yīng)用模式。如圖1所示，如果能在現(xiàn)場(chǎng)采集被監(jiān)測(cè)信號(hào)的“原始樣子”，再把該信號(hào)數(shù)據(jù)直接送到監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)，并使用大型計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析，甚至可以在任何需要時(shí)對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次、三次分析，就能夠徹底解決傳統(tǒng)模式中受限于設(shè)備、不可回溯等重要缺陷，使無線電監(jiān)管體系上升到一個(gè)前所未有的高度。這種設(shè)想目前在全球范圍內(nèi)仍是一個(gè)空白。
隨著高性能的軟件無線電接收機(jī)、越來越廣泛和高速的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、能提供強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)的誕生，這種全新的監(jiān)管模式將逐漸成為一種可能。傳統(tǒng)無線電監(jiān)測(cè)模式和設(shè)想的云無線電監(jiān)測(cè)模式對(duì)比如表1所示。
1 監(jiān)測(cè)模式架構(gòu)設(shè)想
基于上述設(shè)想可以看出：使用高性能的軟件無線電接收機(jī)可以得到目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的完整采樣，通過超高速互聯(lián)網(wǎng)可以將將信號(hào)的原始采樣數(shù)據(jù)送往強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)，這樣以來原始采樣數(shù)據(jù)就能夠完全存儲(chǔ)，并利用軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析。無線電監(jiān)控將會(huì)實(shí)現(xiàn)從“分散的結(jié)果樣本”到“原始的數(shù)字底片”+“強(qiáng)大的后期分析”的質(zhì)的跨越。
在信號(hào)處理上，傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測(cè)是讀取監(jiān)測(cè)儀器的處理結(jié)果而不是得到信號(hào)的原始信息，新模式獲取的是信號(hào)的原始采樣結(jié)果。這好比數(shù)碼相機(jī)是輸出一張已經(jīng)在相機(jī)內(nèi)部處理和壓縮過的JPG圖片，還是一張RAW圖像之間的區(qū)別。很顯然，獲取到最原始的信息則會(huì)更有利于后期的處理，并且能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
全系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、云存儲(chǔ)、云計(jì)算構(gòu)成，其中主要的分析處理由云計(jì)算中心完成，包括不明信號(hào)發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測(cè)定位、測(cè)量信號(hào)的頻率、場(chǎng)強(qiáng)、帶寬、調(diào)制方式、發(fā)射源位置、頻譜圖等信號(hào)特征數(shù)據(jù)分析。根系結(jié)束后可將結(jié)果即時(shí)傳送到相關(guān)機(jī)構(gòu)或者人員，以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，如圖2所示。
1.1 基于軟件無線電的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
傳感器
軟件無線的電定義為：一個(gè)無線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對(duì)信號(hào)的所有的、必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號(hào)處理器中的軟件來完成。采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來定義可以實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能，包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等。軟件無線電的主要特征是將天線接收到的信號(hào)盡早地完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，之后主要依靠軟件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理和應(yīng)用[4-7]。軟件無線電接收機(jī)具有很高的靈活性、大動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、快速掃描（如：1 GHz/S）、高精度等性能，不僅可以作為通用接收機(jī)、更可以作為高速搜索接收機(jī)和測(cè)量接收機(jī)等，如圖3所示。
在該方案設(shè)計(jì)中，單運(yùn)用軟件無線電的這些固有特性還是不夠的，重要的是需要將模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后的數(shù)據(jù)直接送往云計(jì)算平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)采集到的原始信息數(shù)據(jù)“原封不動(dòng)”地被中心獲取到，而不是已經(jīng)被現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備“處理過”的結(jié)果。
在傳統(tǒng)的軟件無線電接收機(jī)的A/D級(jí)后增加了網(wǎng)絡(luò)通信模塊，直接將A/D后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊發(fā)送到承載網(wǎng)絡(luò)上。另外，網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感需要能接受控制中心的按需監(jiān)測(cè)需求，諸如智能波束天線的指向、監(jiān)測(cè)頻段帶寬、數(shù)據(jù)傳送上級(jí)站等全系統(tǒng)控制參數(shù)，如圖4中所示。
一個(gè)能輸出原始信號(hào)采樣信息、監(jiān)測(cè)參數(shù)受控的軟件無線電接收機(jī)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，這就是我們需要的無線電監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)傳感器。我們可以將它放置在我們想要放置的地方，同時(shí)接受中心的控制進(jìn)行檢測(cè)，并為監(jiān)測(cè)中心“如實(shí)”地送回了監(jiān)測(cè)目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)原始信號(hào)的完整采樣信息，從而被稱為監(jiān)測(cè)體系中的“千里眼”。
1.2 承載監(jiān)管系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸
鏈路
要將實(shí)時(shí)高速的監(jiān)測(cè)原始結(jié)果數(shù)據(jù)送到云端，需要有高速可靠的網(wǎng)絡(luò)承載整個(gè)監(jiān)測(cè)體系中各個(gè)模塊的互連任務(wù)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過四十多年的發(fā)展，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間、區(qū)域間的互聯(lián)從起初的很困難到廣域、城域網(wǎng)的廣泛，接入方式和接口形式從起初的五花八門到現(xiàn)在以以太網(wǎng)為主，速度從幾K提升到10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s、10 Gbit/s、并將步入40/100 Gbit/s[8]，無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有了高速的發(fā)展，速度在802.11 n上已經(jīng)能達(dá)到300 Mbit/s并且開始展望600 Mbit/s，可以預(yù)期在不久的將來無線局域網(wǎng)將會(huì)有更高的接入速度，如圖5中所示。
目前主流的千兆以太網(wǎng)和802.11n 300 Mbit/s無線局域網(wǎng)的實(shí)際有效傳輸?shù)膸挒?00 Mbit/s以及80 Mbit/s左右。使用無線網(wǎng)絡(luò)足夠本地局域范圍內(nèi)的幾路軟件無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳感器無線連接，而到了有線千兆網(wǎng)絡(luò)后足以承載多達(dá)數(shù)十路匯聚后的傳輸任務(wù)。
1.3 監(jiān)管體系云計(jì)算平臺(tái)
云計(jì)算，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。云計(jì)算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)[9-10]。
本方案設(shè)計(jì)中云計(jì)算承擔(dān)著全監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)管控、高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)分析等主要功能，在整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中大量的軟件無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳感器會(huì)生成大量的監(jiān)測(cè)原始信號(hào)采樣信息送往云計(jì)算中心，由一個(gè)控制中心加若干個(gè)云計(jì)算節(jié)點(diǎn)來完成整大負(fù)荷計(jì)算及分析任務(wù)。
其中，海量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)保存可能會(huì)成為系統(tǒng)最大的瓶頸。隨著中央處理器(CPU)及周邊芯片組和高速大容量存儲(chǔ)器件的發(fā)展，新一代的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫容量可以達(dá)到TB級(jí)、吞吐速度可以達(dá)到每秒GB級(jí)，高于傳統(tǒng)磁盤陣列幾個(gè)數(shù)量級(jí)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來完成高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，并根據(jù)需要直接在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行高速分析，最后將有效的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到實(shí)體磁盤存儲(chǔ)陣列，如圖6所示。
1.4 監(jiān)管控制系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)分析軟件群
由一個(gè)或多個(gè)云計(jì)算節(jié)點(diǎn)擔(dān)負(fù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)分析任務(wù)，可以采用由市級(jí)計(jì)算中心擔(dān)負(fù)，或省、市兩級(jí)計(jì)算中心擔(dān)負(fù)，甚至國(guó)家、省、市3級(jí)計(jì)算中心聯(lián)合擔(dān)負(fù)的組合方式。
全網(wǎng)監(jiān)測(cè)工作受控并協(xié)調(diào)于監(jiān)測(cè)控制中心的系統(tǒng)控制軟件，各個(gè)分節(jié)點(diǎn)可以分開承擔(dān)不同區(qū)域的無線電監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳感器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算工作，也可以擔(dān)負(fù)前期實(shí)時(shí)分析或后續(xù)分析等不同階段的分析任務(wù)等。
監(jiān)測(cè)分析軟件群需具備可加載、組件化、可組裝等特性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)無線電信號(hào)的全方位、多角度分析。組件需包含：用于數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集軟件；基于頻譜掃描、頻譜分析、頻率活動(dòng)特性分析等各種基帶信號(hào)分析軟件；用于基礎(chǔ)信號(hào)處理的降噪處理軟件、數(shù)字變頻軟件等；用于信號(hào)解調(diào)的調(diào)制模式識(shí)別軟件、各種模式解調(diào)插件等；用于結(jié)果信號(hào)的降噪處理軟件、信號(hào)變換軟件等；同時(shí)需要有用于結(jié)果記錄及分析統(tǒng)計(jì)的后續(xù)結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件等；基于分析結(jié)果應(yīng)用的結(jié)果通信、分發(fā)、指令指揮等軟件[11-12]。
全套的軟件架構(gòu)和通信、監(jiān)測(cè)傳感器構(gòu)成了完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2監(jiān)測(cè)應(yīng)用模式格局
在實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)傳感器、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算平臺(tái)的無線電監(jiān)管體系網(wǎng)絡(luò)后，無線電監(jiān)測(cè)工作將會(huì)一改依賴于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備多點(diǎn)布設(shè)困難、設(shè)備投入大、受“結(jié)論”限制等困惑。我們可以將一個(gè)或多個(gè)軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)傳感器放置在有利于進(jìn)行監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)，進(jìn)而可以通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)到的原始信號(hào)數(shù)據(jù)送回監(jiān)測(cè)中心，并依托中心強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算平臺(tái)對(duì)原始信號(hào)完整采樣信息進(jìn)行綜合分析并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。
2.1 局部保障應(yīng)用模式
傳統(tǒng)的局部小范圍保障，如考場(chǎng)監(jiān)測(cè)、小型活動(dòng)保障等，基本采用無線電移動(dòng)監(jiān)測(cè)車作為臨時(shí)中心、多個(gè)監(jiān)測(cè)人員使用便攜監(jiān)測(cè)設(shè)備配合的方式來完成，這種模式的缺點(diǎn)是顯而易見的，如：移動(dòng)監(jiān)測(cè)車因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)安排原因可能無法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的最佳位置；監(jiān)測(cè)工作主要依靠人員的臨場(chǎng)判斷完成，如考試一類的活動(dòng)往往于多場(chǎng)地之間同時(shí)開展，監(jiān)測(cè)車、檢測(cè)設(shè)備以及監(jiān)測(cè)人員等卻難以滿足保障需求等等。
在本設(shè)計(jì)方案中，可采用多個(gè)無人值守網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器合理布置在現(xiàn)場(chǎng)合適的位置，如房頂?shù)哪硯讉€(gè)有利監(jiān)測(cè)的角落等，移動(dòng)監(jiān)測(cè)車可以停留在，擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器的通信橋接和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的初級(jí)處理。甚至可以無需移動(dòng)監(jiān)測(cè)車，而將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器的通信直接匯聚到現(xiàn)場(chǎng)的某個(gè)互聯(lián)接入點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)中心的聯(lián)網(wǎng)工作?，F(xiàn)場(chǎng)處置人員可以由相關(guān)部門執(zhí)法人員去完成。一方面監(jiān)測(cè)工作質(zhì)量可以得到有效保障，另一方面可以節(jié)省大量的人力和物力，使資源消耗降到最低。
圖7、圖8分別為局部臨時(shí)保障區(qū)域系統(tǒng)工作原理示意圖和現(xiàn)場(chǎng)布置圖，其中假設(shè)現(xiàn)場(chǎng)不允許或不方便使用有線連接，這時(shí)則可以使用高速無線網(wǎng)橋來橋接各個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器和移動(dòng)監(jiān)測(cè)車之間的信號(hào)通信。
2.2 區(qū)域監(jiān)測(cè)應(yīng)用模式
在區(qū)域中的合適位置設(shè)置多個(gè)相對(duì)固定的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器，可以對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行日常不間斷監(jiān)測(cè)，也會(huì)使某些臨時(shí)任務(wù)變得更為簡(jiǎn)單、有效。包括：日常無線電波監(jiān)聽、測(cè)量、測(cè)向和定位、電臺(tái)識(shí)別、干擾識(shí)別、電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)等；驗(yàn)證正常的無線電臺(tái)站的技術(shù)參數(shù)和操作特性，確定是否遵守執(zhí)照核定的項(xiàng)目；監(jiān)測(cè)有關(guān)頻譜的占用情況，進(jìn)行有關(guān)頻率、發(fā)射功率、天線增益、調(diào)制類型、占用帶寬、信道載荷和占用度、場(chǎng)強(qiáng)等的測(cè)量，進(jìn)行有關(guān)的信號(hào)與系統(tǒng)分析等。在以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中處理、軟件為主的模式下這一切功能需求的實(shí)現(xiàn)將會(huì)得到有效支撐。如圖9所示，在地級(jí)市臺(tái)州市范圍內(nèi)的幾個(gè)制高點(diǎn)部署無線電監(jiān)測(cè)傳感器，在市無線電管理中心即可實(shí)現(xiàn)全市范圍內(nèi)無線電監(jiān)測(cè)。
2.3 應(yīng)用展望
監(jiān)測(cè)區(qū)域的大小和網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的I/O指標(biāo)和計(jì)算中心的處理能力成比例關(guān)系，當(dāng)需要將這種模式布置到更大的范圍時(shí)，可以預(yù)見的是需要有大量的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測(cè)傳感器、覆蓋更為廣泛的互聯(lián)接入服務(wù)、更為龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、更為強(qiáng)大的計(jì)算能力以及更高效的無線電監(jiān)控算法和龐大的軟件系統(tǒng)。
3結(jié)束語
隨著無線電應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加，基于目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)完整采樣、并將原始采樣數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)、以軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析，都將會(huì)給無線電監(jiān)管工作帶來質(zhì)的改變。這種全新的監(jiān)管模式隨著高性能的軟件無線電接收機(jī)、超高傳輸速度的網(wǎng)絡(luò)、能提供強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)的誕生將逐漸成為一種可能。
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收稿日期：2012-03-28
關(guān)鍵詞 軟件無線電 無線電監(jiān)測(cè) 云計(jì)算
1 概述
無線電應(yīng)用日益廣泛、電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度在持續(xù)不斷地增加，如果能得到目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)完整采樣，并將原始采樣數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)，以軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析，將會(huì)給無線電監(jiān)管工作帶來質(zhì)的改變。
這種全新的監(jiān)管模式隨著高性能的軟件無線電接收機(jī)、遍及超高傳輸速度的網(wǎng)絡(luò)、能提供強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)的誕生將逐漸成為一種可能。
1.1 無線電監(jiān)管
無線電管理的核心目標(biāo)是在全國(guó)或全世界的無線電通信和其他無線電業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)以最合理、最公平、最有效和最經(jīng)濟(jì)的方式地使用、利用或保護(hù)有限的無線電頻譜/衛(wèi)星軌道資源，使得各種無線電通信網(wǎng)和各無線電臺(tái)站能夠經(jīng)濟(jì)、有效地在各種無線電環(huán)境下不受干擾地正常工作，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)服務(wù)，保障人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，提高人們的物質(zhì)和精神的生活水平，推動(dòng)國(guó)家社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
無線電監(jiān)測(cè)包括日常的電波監(jiān)聽、測(cè)量、測(cè)向和定位、電臺(tái)識(shí)別和干擾查找，其主要任務(wù)是通過識(shí)別發(fā)射信號(hào)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和操作特性，查找和驗(yàn)證未授權(quán)的無線電發(fā)射機(jī)或無線電臺(tái)站，確保符合或遵守國(guó)家無線電管理有關(guān)規(guī)定；調(diào)查、記錄有關(guān)干擾源、背景噪聲等電磁環(huán)境情況，判明并解決干擾問題，保護(hù)合法無線電臺(tái)站用戶的權(quán)益，查處非法無線電臺(tái)站的干擾等。小到一場(chǎng)考試、中到一場(chǎng)大型活動(dòng)（如：北京奧運(yùn)、上海世博）保障、大到國(guó)家安全保衛(wèi)。
當(dāng)代無線通信的復(fù)雜性和設(shè)備的廣泛性對(duì)監(jiān)管工作的有效性提出了極高的要求，因此各國(guó)都建有自己的監(jiān)管機(jī)構(gòu)和技術(shù)體系，如：美國(guó)設(shè)有一個(gè)監(jiān)控中心、全國(guó)設(shè)有13個(gè)監(jiān)測(cè)站；我國(guó)設(shè)國(guó)家、省、地市三級(jí)管理和監(jiān)測(cè)建制機(jī)構(gòu)，并設(shè)有短波、衛(wèi)星、超短波三張監(jiān)測(cè)網(wǎng)，部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)有多個(gè)遙控監(jiān)測(cè)站。
除衛(wèi)星監(jiān)測(cè)之外，主要設(shè)別有掃頻儀、寬頻接收機(jī)、定向天線等，主要對(duì)無線電發(fā)射的基本參數(shù)，如頻率、電平、示向度、仰角、測(cè)向質(zhì)量等系統(tǒng)地進(jìn)行測(cè)量、傳輸。鑒于歷史延承及技術(shù)發(fā)展水平的限制，目前通常最后只記錄結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是監(jiān)測(cè)到的某個(gè)信號(hào)的原始數(shù)據(jù)，如果一個(gè)信號(hào)從此消失，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法解碼時(shí)，存在無法回溯等不利情況的發(fā)生。
1.2 軟件無線電技術(shù)
軟件無線電論壇（SDR Forum）（非盈利的推動(dòng)軟件無線電技術(shù)發(fā)展的國(guó)際組織）給出的軟件無線電的定義：“一個(gè)無線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對(duì)信號(hào)的所有的必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號(hào)處理器中的軟件來完成”。就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來定義實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等。即整個(gè)無線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來實(shí)現(xiàn)。
SDR被認(rèn)為僅具有中頻可編程數(shù)字接入能力。發(fā)展歷史無線電的技術(shù)演化過程是：由模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；由分立器件發(fā)展到集成器件；由小規(guī)模集成到超大規(guī)模集成器件；由固定集成器件到可編程器件；由單模式、單波段、單功能發(fā)展到多模式、多波段、多功能；由各自獨(dú)立的專用硬件的實(shí)現(xiàn)發(fā)展到利用通用的硬件平臺(tái)和個(gè)性的編程軟件的實(shí)現(xiàn)。
軟件無線電的主要特征的盡可能靠近天線、盡可能寬帶高速的完成接收到的信號(hào)的數(shù)字化，之后主要依靠軟件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處和應(yīng)用。
澳大利亞萬瑞（WinRadio）公司就有系列的采用SDR結(jié)構(gòu)體系無線電接收機(jī)產(chǎn)品，其中WR-G39DDC模塊覆蓋HF/VHF/UHF/SHF 20KHz～ 3.5GHz寬頻軟件接收機(jī)，帶有兩個(gè)可同時(shí)工作的獨(dú)立的DDC信道，每個(gè)信道的瞬時(shí)帶寬達(dá)4MHz，可用于錄音或其它數(shù)字化處理，接收機(jī)還提供16 MHz寬的實(shí)時(shí)頻譜分析儀。具有很高的靈活性、大動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、快速掃描、高精度等性能，不僅可以作為監(jiān)測(cè)接收機(jī)，也可以作為快速搜索（1GHz/s超快搜索速度）接收機(jī)和測(cè)量接收機(jī)?？刹捎肬SB接口可方便地連接到任何IBM兼容PC機(jī)，一臺(tái)可以控制多個(gè)接收機(jī)組成多信道系統(tǒng)。
1.3 高速互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理念框架體系基本源于美國(guó)軍隊(duì)在1968年開始組建的阿帕網(wǎng)（ARPNET），就在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)原型誕生后的70年代，一系列沿用至今、在今后得到巨大發(fā)展的技術(shù)一一誕生，如：TCP/IP協(xié)議、以太網(wǎng)，同期微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)也在高速發(fā)展，它們相互激蕩和促進(jìn)。在經(jīng)過約四十年的發(fā)展，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間、區(qū)域和區(qū)域之間的互聯(lián)從很困難到現(xiàn)在到處都能得到廣域、城域接入，接入方式和接口形式五花八門到現(xiàn)在互聯(lián)方便的以太網(wǎng)為主，速度從幾K提升到10M、100M、1000M、10G、并將步入40/100G。無線局域網(wǎng)技術(shù)也有了高速的發(fā)展，速度在802.11n上已經(jīng)能達(dá)到300Mbps并開始展望600Mbps，將來也會(huì)有更高的接入速度。
此外一個(gè)重要的特性，高速接入的時(shí)代同時(shí)也是越來越多需要協(xié)同工作或跨地域的系統(tǒng)都逐漸在向TCP/IP網(wǎng)絡(luò)靠攏并得到良好地承載的時(shí)代。更多的終端嵌入了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入功能，并實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)工作。
關(guān)鍵詞 高等職業(yè)教育；云計(jì)算專業(yè)；課程體系
中圖分類號(hào) G718.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2017）08-0029-04
一、引言
云計(jì)算因其集約化管理、彈性擴(kuò)展、按需分配、虛擬運(yùn)算、高性能、低能耗等優(yōu)勢(shì)，正深刻地影響著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已成為世界主要國(guó)家搶占新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點(diǎn)的重大戰(zhàn)略舉措。我國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈正以驚人的速度及影響力快速發(fā)展，2015 年我國(guó)云計(jì)算整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)378 億元，整體增速31.7% 。隨著智慧城市、工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等概念的興起，政務(wù)云、城市云、教育云、醫(yī)療云、工業(yè)云等云平臺(tái)的快速普及將催化云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用的落地與推廣，云計(jì)算產(chǎn)業(yè)將面臨巨大的市場(chǎng)需求，為云計(jì)算產(chǎn)業(yè)帶來了快速發(fā)展的機(jī)遇，在未來幾年，我國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模仍將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。
云計(jì)算作為新一代信息技術(shù)的核心，突破性地將大數(shù)據(jù)、大平臺(tái)、大服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)制造業(yè)等深度融合在一起，為云計(jì)算市場(chǎng)帶來創(chuàng)新活力，改變信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，孕育著極其廣闊的產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。云計(jì)算新興產(chǎn)業(yè)的崛起及云計(jì)算人才的嚴(yán)重缺失，對(duì)高職教育信息技術(shù)人才培養(yǎng)提出了新的要求。
根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》（國(guó)發(fā)[2014]19號(hào)）中“服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人的全面發(fā)展，推動(dòng)專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求對(duì)接”的精神，高等職業(yè)院校在專業(yè)設(shè)置、人才培養(yǎng)上要緊密契合社會(huì)經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要主動(dòng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。許多高職院校為契合云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，正在籌劃開設(shè)云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)，也有很多學(xué)校將原有的計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)調(diào)整為云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)?；诂F(xiàn)狀，高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用的專業(yè)定位、職業(yè)崗位、人才培養(yǎng)規(guī)格、課程體系等關(guān)鍵要素還在研究與探索中，目前急需落實(shí)的事情之一是明確高職云計(jì)算專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與人才培養(yǎng)規(guī)格，構(gòu)建課程w系，為高等職業(yè)院校開設(shè)云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)提供可靠依據(jù)，為培養(yǎng)適應(yīng)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的創(chuàng)新型技術(shù)技能型人才起到推動(dòng)與促進(jìn)的作用。
二、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的需求分析
目前我國(guó)許多IT企業(yè)已經(jīng)開展垂直行業(yè)的云應(yīng)用布局，如華為已經(jīng)對(duì)外面向金融、媒資、城市及公共服務(wù)、園區(qū)、軟件開發(fā)等多個(gè)垂直行業(yè)與企業(yè)提供云服務(wù)解決方案，宣告云服務(wù)、云應(yīng)用將滲透至各行各業(yè)，未來云計(jì)算與各領(lǐng)域的融合將不斷加深，通過構(gòu)建超大體量的云生態(tài)系統(tǒng)，以滿足不同傳統(tǒng)企業(yè)的轉(zhuǎn)型需求，助推行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。云計(jì)算服務(wù)商將不斷加強(qiáng)與各垂直領(lǐng)域的深度合作，開拓更大的云計(jì)算服務(wù)空間。
隨著云計(jì)算這種新興產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的IT技術(shù)帶來了顛覆性的沖擊，無論信息化的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，還是計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的虛擬化技術(shù)，都與傳統(tǒng)的IT專業(yè)技術(shù)存在很大不同，云計(jì)算人才嚴(yán)重短缺。云計(jì)算產(chǎn)業(yè)因其層次豐富、技術(shù)新對(duì)IT專業(yè)人才有了新的要求，從云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IAAS）、平臺(tái)即服務(wù)（PASS）、軟件即服務(wù)（SAAS）三層生態(tài)體系結(jié)構(gòu)來看，出現(xiàn)一批新的工作崗位，如數(shù)據(jù)挖掘?qū)＜遥苿?dòng)應(yīng)用開發(fā)和測(cè)試、算法工程師，商業(yè)智能分析師等，與此同時(shí)，也會(huì)促進(jìn)原有崗位的更新，比如網(wǎng)絡(luò)工程師、系統(tǒng)架構(gòu)師、咨詢顧問、數(shù)據(jù)庫管理與開發(fā)等。
三、高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)的人才培養(yǎng)定位
云計(jì)算產(chǎn)業(yè)對(duì)人才需求層次十分豐富，既需要高端的云系統(tǒng)分析師、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、云系統(tǒng)架構(gòu)師、數(shù)據(jù)挖掘?qū)＜?、算法工程師、商業(yè)智能分析師等，也需要大量能從事云平臺(tái)系統(tǒng)基本架構(gòu)與云計(jì)算平臺(tái)管理、熟悉云產(chǎn)品與服務(wù)特點(diǎn)、熟悉在云平臺(tái)上常規(guī)應(yīng)用的部署、能解決云產(chǎn)品與服務(wù)的常見問題與運(yùn)維的技術(shù)技能型人才。通過大量調(diào)研與分析，發(fā)現(xiàn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)所需的人才結(jié)構(gòu)中對(duì)中高級(jí)人才的需求約占云計(jì)算產(chǎn)業(yè)人才需求總體數(shù)量的三成，其他為位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的技能型、應(yīng)用型的信息技術(shù)人才，約占總體需求的七成，從而形成產(chǎn)業(yè)鏈上中下游人才需求的“金字塔”分布。
廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院是一所地屬廣東的高等職業(yè)院校，在專業(yè)建設(shè)中根據(jù)國(guó)家賦予高等職業(yè)教育的主要任務(wù)――為社會(huì)培養(yǎng)適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)方式變革以及社會(huì)公共服務(wù)需要的高素質(zhì)技術(shù)技能人才的精神，堅(jiān)持以服務(wù)廣東區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要為宗旨，緊密契合廣東及廣州云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要開辦云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)。通過大量企事業(yè)單位的調(diào)研、分析與專家論證，把廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位為：面向云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈中數(shù)據(jù)中心的管理、維護(hù)及運(yùn)營(yíng)，面向大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)，面向云系統(tǒng)集成及企業(yè)終端服務(wù)等領(lǐng)域，培養(yǎng)運(yùn)維工程師、虛擬化工程師、數(shù)據(jù)分析師、產(chǎn)品及項(xiàng)目經(jīng)理等技術(shù)技能型人才。面向的主要工作崗位集中在技術(shù)技能型上，從事以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)的重復(fù)性操作、維護(hù)與服務(wù)類工作，為云計(jì)算中下游產(chǎn)業(yè)鏈培養(yǎng)技術(shù)技能型、應(yīng)用型的信息技術(shù)人才，位于產(chǎn)業(yè)鏈上人才需求的“金字塔”結(jié)構(gòu)的中下游，與本科院校、研究生教育培養(yǎng)的云計(jì)算人才形成人才遞進(jìn)式分布狀態(tài)，如圖1所示。
四、高等職業(yè)教育云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程體系的構(gòu)建
（一）構(gòu)建高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程體系的原則
堅(jiān)持四個(gè)“對(duì)接”的原則。在充分開展云計(jì)算產(chǎn)業(yè)調(diào)研與人才需求分析的基礎(chǔ)上，以《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》（國(guó)發(fā)[2014]19號(hào)）文件精神為引領(lǐng)，堅(jiān)持將專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求對(duì)接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對(duì)接、畢業(yè)證與職業(yè)資格證對(duì)接，進(jìn)行高職教育云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程體系構(gòu)建，充分體現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程體系的職業(yè)性。
堅(jiān)持創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育“雙融合”的原則。認(rèn)真貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》（[2015]36號(hào)）精神，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為引領(lǐng)、以職業(yè)能力為本位、以職業(yè)行動(dòng)為導(dǎo)向進(jìn)行高職云計(jì)算專業(yè)課程體系的構(gòu)建，課程體系既要包括創(chuàng)新思維、科學(xué)研究方法、學(xué)科前沿、創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)、就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)等方面的基本素質(zhì)與素養(yǎng)課程，同時(shí)也包括與云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度融合、有機(jī)銜接、能力遞進(jìn)、科學(xué)合理的專業(yè)課程群。既要符合云計(jì)算產(chǎn)業(yè)因其自身飛速發(fā)展所需的創(chuàng)新性以及所帶來的創(chuàng)業(yè)機(jī)遇的特性，同時(shí)又要考慮云計(jì)算產(chǎn)業(yè)對(duì)高職人才創(chuàng)新思維、人文素質(zhì)、專業(yè)知識(shí)、職業(yè)能力等要求。所構(gòu)建的高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程體系，必須符合云計(jì)算產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展的創(chuàng)新性、先進(jìn)性與前瞻性的特性。
（二）職業(yè)崗位分析
在充分論證高職業(yè)云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)定位的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)所對(duì)應(yīng)的崗位及崗位群。圍繞面向數(shù)據(jù)中心的管理、維護(hù)及運(yùn)營(yíng)，面向大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)，面向云系統(tǒng)集成及企業(yè)終端服務(wù)等職業(yè)領(lǐng)域，分析得出高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)學(xué)生的初始崗位為數(shù)據(jù)中心管理員、網(wǎng)絡(luò)管理員、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理員、云產(chǎn)品經(jīng)理等。通過在初始崗位上的經(jīng)驗(yàn)積累與能力提升，相應(yīng)的發(fā)展崗位為云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)維工程師、虛擬化工程師、網(wǎng)絡(luò)工程師、數(shù)據(jù)分析師、項(xiàng)目經(jīng)理、網(wǎng)站設(shè)計(jì)師等。通過對(duì)這些崗位對(duì)應(yīng)的任務(wù)進(jìn)行分析，形成了高職云算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)的職業(yè)崗位與典型工作任務(wù)對(duì)照表，見表1。
（三）確立人才培養(yǎng)規(guī)格
針對(duì)數(shù)據(jù)中心管理員、網(wǎng)絡(luò)管理員、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理員、云產(chǎn)品經(jīng)理、云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)維工程師、虛擬化工程師、網(wǎng)絡(luò)工程師、數(shù)據(jù)分析師、項(xiàng)目經(jīng)理、網(wǎng)站設(shè)計(jì)師等崗位，進(jìn)行典型工作任務(wù)分析，明確高職云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)的素質(zhì)目標(biāo)、知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)，如表2所示。
（四）構(gòu)建高職教育云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)課程體系
在課程體系的構(gòu)建過程中，首先從職業(yè)核心能力、技術(shù)創(chuàng)新能力的要求出發(fā)，確定專業(yè)核心課程，核心課程包括虛擬化技術(shù)與應(yīng)用、SHELL實(shí)用技術(shù)、云存儲(chǔ)實(shí)用技術(shù)、Hadoop系統(tǒng)搭建及維護(hù)、HBase應(yīng)用與開發(fā)、OpenStack設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6門課程，其中HBase應(yīng)用與開發(fā)、OpenStack設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為核心創(chuàng)新課程。根據(jù)專業(yè)核心課程進(jìn)一步反推支撐專業(yè)核心課程的專業(yè)平臺(tái)課程，專業(yè)平臺(tái)課程包括程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法、云設(shè)備互聯(lián)技術(shù)、實(shí)用操作系統(tǒng)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、web應(yīng)用與開發(fā)、Java程序設(shè)計(jì)與開發(fā)等，其中web應(yīng)用與開發(fā)、Java程序設(shè)計(jì)與開發(fā)為平臺(tái)創(chuàng)新課程。根據(jù)創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)、人文素質(zhì)、職業(yè)能力等關(guān)鍵要素確定通識(shí)課程，依據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)與學(xué)生職業(yè)發(fā)展的需要確定專業(yè)拓展課程。從而形成了由通識(shí)課程、專業(yè)平臺(tái)課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)拓展課程構(gòu)成的，創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)能力深度融合的知識(shí)能力遞進(jìn)式云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用課程體系。
