基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 基于云計(jì)算技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì) 隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和普及，教育模式發(fā)生了翻天覆地的變化，遠(yuǎn)程教育已逐漸成為教學(xué)中一種必不可少的教學(xué)方式，越來越多的人們開始選擇遠(yuǎn)程教育作為學(xué)習(xí)一種主要手段。但是，由于我國地域遼闊，人口眾多，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)資源分布不平衡，遠(yuǎn)程教育發(fā)展和推廣并不是很完善，實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)程教育平臺不可避免的會暴漏出這樣或那樣的問題，這就需要去完善和更新。云計(jì)算概念的出現(xiàn)最早是在二零零七年，高效的運(yùn)算能和無限的存儲能力是云計(jì)算技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，所以，自從云計(jì)算提出后越來越多的人對它進(jìn)行研究。本課題就是對云計(jì)算應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育平臺上優(yōu)勢及可行性進(jìn)行研究，通過綜合論證，提出將云計(jì)算應(yīng)

2、用到遠(yuǎn)程教育平臺上，借助其高效的運(yùn)算能力和無限的存儲能力能很好解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育平臺的不足1。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，融入云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺，在提高教學(xué)質(zhì)量、共享教育資源、降低教育成本、靈活授課等方面都有很大程度的進(jìn)步，更有利于遠(yuǎn)程教育的大規(guī)模推廣。1 基于云計(jì)算的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的遠(yuǎn)程教育平臺主要五大模塊： 系統(tǒng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)的安全可靠。模塊化的設(shè)計(jì)理念，使整個(gè)系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)清晰，層次分明。1.1系統(tǒng)架構(gòu)目前，我國網(wǎng)絡(luò)速度還不夠理想，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器難以承受集中式訪問，開展遠(yuǎn)程教育的學(xué)校通常在校外建有多臺學(xué)習(xí)中心分流服務(wù)器，大多采用b/s模式，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在學(xué)校本

3、部建中央學(xué)習(xí)中心服務(wù)器，其他學(xué)習(xí)中心也各自建教學(xué)資源服務(wù)器，所有系統(tǒng)后臺服務(wù)器上都存儲著學(xué)習(xí)資源，包括文檔資源和視頻資源，供用戶自由使用。目前，系統(tǒng)應(yīng)用效果來看，這種運(yùn)行模式有兩個(gè)明顯不足2： （1）教育系統(tǒng)上學(xué)習(xí)資源多體積龐大，目前我國的網(wǎng)絡(luò)速度對這種大數(shù)據(jù)量的資源傳輸還不夠理想，所以平臺上有些服務(wù)器上資源由于網(wǎng)絡(luò)傳輸原因沒有與其他服務(wù)器同步，這就造成一些服務(wù)器上學(xué)習(xí)資源不完整、或不是最新資料，學(xué)習(xí)者往往不能及時(shí)學(xué)到最新知識； （2）這種組合模式下學(xué)生需要多次注冊，服務(wù)器之間的賬號不共享，也就是這個(gè)服務(wù)器上注冊的賬號不能學(xué)習(xí)和下載那個(gè)服務(wù)器上的資源，學(xué)生換一個(gè)服務(wù)器學(xué)習(xí)就要重新注冊一次，顯得

4、非常麻煩。本文所提出的新教育平臺充分利用云計(jì)算的優(yōu)勢，把每個(gè)中心服務(wù)器上的資源統(tǒng)一存放到“云”上，遠(yuǎn)程教育平臺提供自動搜索和智能選擇最佳路徑傳輸數(shù)據(jù)功能，服務(wù)器之間可以互為備用，能夠相互切換，一旦一個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障，平臺系統(tǒng)能自動切換到另一臺最近的服務(wù)器上，并且用戶感覺不到這一過程，這樣設(shè)計(jì)使學(xué)生不用再使用不同服務(wù)器時(shí)多次注冊，一次注冊平臺上全部服務(wù)器資源都能使用，最大程度的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源共享；同時(shí)也使整個(gè)平臺系統(tǒng)的可靠性得到很大提高。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，邏輯結(jié)構(gòu)清晰明了。由于云計(jì)算的融入使系統(tǒng)的服務(wù)能力顯著提高，并且可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況自由調(diào)整系統(tǒng)的使用方法和界面，有很強(qiáng)的靈活性和實(shí)用性。

5、1. 2 業(yè)務(wù)處理模塊設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程教育平臺整體結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)層、服務(wù)層和應(yīng)用層組成，共分5個(gè)模塊，包括：數(shù)據(jù)處理，監(jiān)控、處理流程、決策、基礎(chǔ)模塊等。其中基礎(chǔ)層平臺系統(tǒng)的資源庫，要求通過硬件、軟件、虛擬等多種技術(shù)來確?；A(chǔ)資源庫的可靠和穩(wěn)定。基礎(chǔ)層為服務(wù)器和應(yīng)用層提供基礎(chǔ)支持，如，提供計(jì)算處理能力和存儲功能，可以說基礎(chǔ)層好比平臺系統(tǒng)的能源庫。由于系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理模塊在應(yīng)用層，所以平臺系統(tǒng)的核心當(dāng)屬應(yīng)用層，業(yè)務(wù)處理模塊又繼續(xù)細(xì)化成：綜合監(jiān)管、權(quán)限分配、業(yè)務(wù)處理流程、系統(tǒng)自動簽到、文件處理、信息采集、搜索等子模塊。應(yīng)用層主要為學(xué)生或其他程序提供交互接口。服務(wù)層包括平臺系統(tǒng)的各種服務(wù)功能，如，文件傳

6、輸服務(wù)、數(shù)據(jù)查詢服務(wù)等，下一節(jié)將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)核心模塊的設(shè)計(jì)。1.3 核心模塊設(shè)計(jì)上一節(jié)已經(jīng)提到，遠(yuǎn)程教育的核心模塊又分：綜合監(jiān)管、權(quán)限管控、業(yè)務(wù)處理流程、系統(tǒng)自動簽到、文件處理、信息采集、搜索等子模塊。系統(tǒng)模塊如圖2所示，每個(gè)模塊與租戶為一一對應(yīng)關(guān)系，每個(gè)模塊由相應(yīng)的租用者標(biāo)示符啟動，標(biāo)識符利用元數(shù)據(jù)通道到達(dá)各個(gè)模塊，各模塊結(jié)合元數(shù)據(jù)功能區(qū)訪問所需資源。綜合監(jiān)控主要功能是saas服務(wù)者安裝平臺系統(tǒng)，并為用戶配置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，分配用戶權(quán)限。權(quán)限管控模塊有三種方法辨別租戶：saas服務(wù)及應(yīng)用相關(guān)人員，依據(jù)他們身份標(biāo)識符，通過系統(tǒng)分配給的相應(yīng)權(quán)力去對指定文件的訪問。為了更好、高效方便的為不同用戶提供

7、服務(wù)，saas使用應(yīng)該滿足各種工作流程需求。工作流程模塊的配置工具只支持部門或平臺系統(tǒng)內(nèi)部的工作流程，其他暫不支持。系統(tǒng)自動簽到模塊式通過簽名技術(shù)和水印識別手段實(shí)現(xiàn)的。文件處理模塊主要功能是增減或轉(zhuǎn)移服務(wù)器上的文檔，這些文檔在數(shù)據(jù)庫中都存儲在一張表中，不同租戶之間他們是相互獨(dú)立的。也可以自動管理一些特定電子文件，例如，清理到期文件或臨時(shí)文件，激活相關(guān)文檔等。搜索模塊的主要功能是通過采集提取文件中的相關(guān)信息，讓用戶享受到更好的查詢服務(wù)。利用此功能學(xué)生可以在教育平臺的數(shù)據(jù)庫里自由搜索所需相關(guān)資料。1.4 數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)1.4.1 數(shù)據(jù)的安全性需求 基于云計(jì)算方法的遠(yuǎn)程教育教育平臺，使用后臺服務(wù)器、數(shù)

8、據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動管理，學(xué)校不再自己人工管理； 整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和升級也都是由專業(yè)的服務(wù)商完成，學(xué)習(xí)不再自己維護(hù)管理； 云計(jì)算的使用離不開互聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生所有的請求發(fā)送和數(shù)據(jù)傳輸都通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，所以數(shù)據(jù)在傳輸過程的安全很難得到保障。遠(yuǎn)程教育平臺對安全性的要求雖不比商業(yè)系統(tǒng)，特別是金融系統(tǒng)的高，但是教師、學(xué)生個(gè)人信息，考題，特別是敏感性的考題答案，教學(xué)文檔等保密性數(shù)據(jù)，也不能隨意對外公開。這就需要在設(shè)計(jì)新的遠(yuǎn)程教育平臺時(shí)，務(wù)必使敏感數(shù)據(jù)的安全可靠性得到保障3。1. 4. 2 教育平臺上數(shù)據(jù)隔離方式 隔離方式通常有3 種。第一種是數(shù)據(jù)庫隔離，就是用戶之間保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的獨(dú)立性，一個(gè)賬戶對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)

9、庫，這種隔離方案隔離最徹底，數(shù)據(jù)安全性也最高，唯一的缺點(diǎn)資金投入太大。第二種是數(shù)據(jù)模式隔離、庫共享，整個(gè)教育平臺上只用一個(gè)數(shù)據(jù)庫，每個(gè)賬戶都擁有一個(gè)獨(dú)立的模式； 為每個(gè)用戶提供抽象的邏輯數(shù)據(jù)隔離，并不是實(shí)際的物理隔離； 并且一個(gè)數(shù)據(jù)庫能夠支持多個(gè)用戶，這樣有效降低了系統(tǒng)成本，由于抽象隔離，邏輯關(guān)系相對復(fù)雜，所以管理難度大。第三種是數(shù)據(jù)模式和庫都共享，整個(gè)教育平臺只有一個(gè)數(shù)據(jù)庫，一種數(shù)據(jù)模式，在有隔離需求的業(yè)務(wù)表上加標(biāo)示符（使用者id）來達(dá)到隔離數(shù)據(jù)的目的；這樣是數(shù)據(jù)庫的共享程度達(dá)到最高，系統(tǒng)成本最低，但隔離不夠徹底；缺點(diǎn)是會增加系統(tǒng)開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，開發(fā)者安全可靠性方面的代碼量會增加很多，平臺上數(shù)據(jù)還容易丟失。綜合考慮系統(tǒng)成本和安全性，本文數(shù)據(jù)隔離時(shí)采用第二種隔離方案，成本相對較低，安全性又能達(dá)到要求，比較符合我國對遠(yuǎn)程教育的要求4。2 結(jié)語本課題詳細(xì)分析了云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育平臺上的理論依據(jù)并對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)