云计算的技术基础范文

时间:2023-07-27 09:29:33

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云计算的技术基础

篇1

中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)06-0241-02

计算技术被认为是继个人电脑 、互联网之后的“第三次互联网革命”,诞生伊始就得到广泛关注和重视。下面我们从云计算的概念、类型和基础架构三个方面来进行探讨。

1 云计算的概念

云计算是利用本地或远程服务器(集群)的分布式计算机为互联网用户提供服务(包括计算、存储、软硬件等服务),它是对分布式处理、并行处理和网格计算及分布式数据库的改进处理、融合和发展。

通俗的讲,云计算是一种全新的网络服务方式,将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理,利用互联网实现自己想要完成的一切任务处理,使网络成为传递服务、计算力和信息的综合媒介,真正实现按需计算,多人协作。通过云计算的大规模应用,未来计算资源或许像电和水那样可随时获取,并按使用量进行计费。

2 云计算的类型

从部署方式来说,云计算可以分为私有云、公有云和混合云。公有云是互联网上所有用户都可以使用。私有云则是一种专有的云环境,是针对一个组织单独构建的互联网服务,该组织拥有基础设施,可以在此基础设施上部署应用程序,并对数据、安全性和服务质量提供有效控制。混合云,也可称为虚拟私有云,它提供的服务运行在一个公共的云基础设施之上,但通过虚拟专用网(VPN)限制对它的访问。

IaaS,指的是将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用,在此环境中,硬件及网络资源可以被划分成一个个的逻辑计算单元,IaaS管理工具可以保证多个逻辑单元协同工作起来。

PaaS,是对资源的抽象层次更进一层,它提供用户应用程序的运行环境。

SaaS,是将某些特定应用软件功能封装成服务。

3 云计算的基础架构

云计算充分利用网络和计算机技术实现资源的共享和服务,解决云进化、云控制、云推理和软计算等复杂问题,其基础构架可以用云计算体系结构、服务层次则和技术层次来描述。

3.1 云计算体系结构

云计算平台是一个强大的“云”网络,连接了大量并发的网络计算和服务,可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力,将各自的资源通过云计算平台结合起来,提供超级计算和储存能力。云计算体系结构如图:(见图1)

云用户端:提供云用户请求服务的交互界面,也是用户使用云的入口,用户通过WEB浏览器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。

服务目录:云用户在取得相应权限(付费或其他限制)后可以选择或定制的服务列表,也可以对已有服务进行退订的操作,在云用户端界面生成相应的图标或列表的形式展示相关的服务。

管理系统和部署工具:提供管理和服务,能管理云用户,能对用户授权、认证、登录进行管理,并可以管理可用计算机资源和服务,接收用户发送的请求,根据用户请求并转发到相应的应用程序,调度资源智能地部署资源和应用,动态的部署、配置和回收资源。

资源监控:监控和计量云系统资源的使用情况,以便做出迅速反应,完成节点同步配置、负载均衡配置和资源监控,确保资源能顺利分配给合适用户。

服务器集群:虚拟的或物理的服务器,由管理系统管理,负责高并量的用户请求处理、大计算量处理、用户WEB应用服务,云数据存储时采用相应数据切割算法,采用并行方式上传和下载大容量数据。

用户可通过云用户端从列表中选择所需的服务,其请求通过管理系统调度相应的资源,并通过部署工具分发请求、配置WE应用。

3.2 云计算服务层次

云计算的服务层次是根据服务类型即服务集合来划分,体系结构中的层次是可以分割的,即某一层次可以单独完成一项用户的请求而不需要其他层次为其提供必要的服务和支持。

3.3 云计算技术层次

服务接口:统一规定了在云计算时代使用计算机的各种规范、云计算服务的各种标准等,用户端与云端交互操作入口,可以完成用户或服务注册,对服务的定制和使用。

服务管理中间件:在云计算技术中,中间件位于服务和服务器集群之间,提供管理和服务即云计算体系结构中的管理系统。对标识、认证、授权、目录、安全性等服务进行标准化和操作,为应用提供统一的标准化程序接口和协议,隐藏底层硬件、操作系统和网络的异构性,统一管理网络资源。

虚拟化资源:指一些可以实现一定操作,具有一定功能,但其本身是虚拟而不是真实的资源,如计算池、存储池和网络池、数据库资源等,通过软件技术来实现相关的虚拟化功能,包括虚拟环境、虚拟系统、虚拟平台。

物理资源:主要指能支持计算机正常运行的一些硬件设备及技术,可以通过现有网络技术和并行技术、分布式技术将分散的计算机组成一个能提供超强功能的集群用于计算和存储等云计算操作。

4 结语

云计算作为下一代IT的发展趋势,在我国得到了充分的推动和蓬勃的发展,但我们必须看到,由于国内在云计算领域对核心技术的掌握不足,目前国内所建设的云计算中心,更多的投入是在硬件建设的部分,缺乏在基础软件设施层面对云计算模式的支持。同时信息系统和网络设备使用的关键芯片、核心软件和部件绝大部分依赖进口,存在着安全隐患。总之,虽然云计算的发展还存在着诸多的问题,但作为一种新型的互联网服务和计算模型。它展示了越来越强大的生命力,涉及了各行各业方方面面的人们,并将最终彻底影响和改变改我们的生活。

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引言:

伴随着我国综合国力的快速提升,现代化发展建设的速度也随之加快,各种各样相对先进的科学技术在我国当中的运用范围也变得更加广泛,在电子信息技术以及互联网技术当中所呈现出来的大数据、云处理、移动互联网以及云计算等为我国国内各方面的发展与建设提供了重大的帮助。云计算作为互联网服务当中的重要基础,经过对技术理念整合之后,形成资源共享以及优化的技术模式。现如今,我国的云数据计算技术应用,已经逐渐实现了改革,并且逐渐普及到不同的技术领域,对社会的发展产生极为深远的影响。

1计算机与计算的概念与发展现状

1.1计算机云计算存储技术的主要概念

计算机云计算存储与传统的存储技术有所不同,计算机存储技术在发展过程当中,受到现代科学技术的影响有了很大的转变,除了在自身的运算方式上,在储存方式也有了很大的提升。这种技术内容通过较为复杂的网络系统,进而实现在大数据当中进行运算和储存,这也是传统储存技术难以达到的重要高度。与此同时,运用计算机储存设备不仅仅只是计算机系统当中的硬件设备、网络设备以及储存设备,而且还是一种多设备构成的具有极为复杂的系统内容,由此可以看出,云计算储存技术极为的复杂。但是,计算机云计算储存技术极具简便性,以储存设备为重要核心,不同的部分都需要围绕其进行展开,沿着这样一种工作核心,才能够进一步减轻工作上所带来的难度。

1.2计算机云计算技术目前的发展状况

现如今,计算机云计算技术具有非常特殊的服务模式,不仅仅能够更有效的推动信息技术的快速发展,而且还能够促使人们在潜意识当中更加重视云安全。针对云计算存储技术当中的云安全而言,主要可以划分为基础设施安全、云端安全以及应用服务安全这三个不同的层次。事实上,云计算的安全性大多是将其与技术进行有效的结合,进而更好的满足于现当代时代的发展需求。现如今,我国的内外针对云计算安全问题进行了更多的研究,并且获取相对不错的最终成果。例如:目前我国所建设的IBM云计算中心、卡巴斯基研发的解决网络安全有效对策等等,都被广泛的运用到现当代人类的生产和生活当中。

2计算机云计算储存技术中的主要构成要素

2.1计算机云计算储存技术中的存储层

存储层可以说是计算机云储存设备当中最为基础的部分。现如今,能够用来存储的设备非常的多,主要包含了NAS、FC等IP储存设备,或者是采用DAS储存设备,在这当中,共奏人员可以依据自己所具有的特殊需求,针对储存设备进行相应的选择,进而将其与使用者的工作更加吻合。与此同时,在与计算的存储设备当中,能够用来存储的设备也具有非常多的种类,并且在现实的运用当中,能够用于储存的设备数量更大,所分布的位置也会有所不同,在他们之间传达的信息通过互联网或者是相关设备进行存储,由此构建形成完整的储存设备管理系统,成为起发展中最重要核心内容。

2.2计算机云计算储存技术中的访问层

不管是通过怎样授权的用户,都能够通过访问层针对云计算储存系统予以访问,这一部分的用户大多会通过标准公共应用接口层进行存储,而且还可以采用云计算储存系统当中的存储空间进行存储,真正体验云计算所带来的重要服务。然而,在现实的发展过程当中,不同的单位之间所表现出来的云计算储存系统大多存在很大的差异性特点,他们所运用的云计算储存系统所表现出来的运营单位则有所不同,进而难以实现单位与单位之间的有效交流,除此之外,不同的单位在针对云计算储存系统当中进行访问,在相关程度之上为管理带来一定的难度。

2.3计算机云计算储存技术中的应用接口层

相对而言,计算机云计算储存技术当中的应用接口层是相对比较灵活的,变化程度是一种相对较小的设备。在应用接口层当中,需要通过网络的接入、使用者的认证、授权管理当中的功能。面对现如今市场当中所呈现出来的各不相同种类的储存设备,工作人员大多可以依据自己公司的现实需要,去选择相对合适的应用接口,为用户提供各不相同的体验与服务。与此同时,对这些不同类型的应用接口进行选择的时候,还可以开发出各不相同的云储存适应于不同的领域当中,更好的提升使用的效率。

2.4计算机云计算储存技术中的基础管理层

在计算机云计算储存技术当中所表现出的基础管理层在后期的实现过程当中具有非常大的难度,但是,在计算机云计算储存和运用技术当中,基础管理层则是最核心的内容所在,是工作和技术人员需要仔细衡量,并构建出最好解决方式的内容所在。为了能够促使更多的存储设备可以针对各不相同的客服端提供最基础的服务,需要为云计算储存设备当中的不同内容进行更为协调而又有效的使用。如果,在不同的设备当中能够使之更为协调的予以操作的花,就需要让计算机系统在后期的运行过程当中,更好的维持一定的稳定性和流畅性,进而让计算机的访问者去使用云计算这样一种存储技术去工作,而且整个运行相对比较通畅。在整个运行过程当中,需要在基础管理层次之上通过网络技术进行合理的处理。为了促使计算机工作当中的安全性更高的花,工作人员就可以运用基础管理层当中的相关数据予以加密,进而对数据有效的存储,并实施加密,运用相应的保密技术,让整个计算机数据难以受到破坏,进而保证数据结构内容的完整性特点。

3云计算在计算机网络安全存储当中的具体运用

3.1运用数据加密技术提高存储的安全性

首先,在采用云计算技术的时候,可以对相关数据进行加密,在这过程当中,表现出来的伪随机许梿,具有很强的随意性特点。例如:在获取相关信息的时候,如果没能够掌握当时所发送的随即序列,在获取的时候就会遭受很大的阻碍,具有很强的防护措施。采用这样一种特殊的方式,能够更有效的对数据长度进行隐藏,使得外界人员获取信息比较困难,安全性很高;其次,在这过程当中运用多步加密这一特殊算法,将其运用到计算机云储存当中,能够有助于规避数据在后期的存储过程当中遭受外界黑客的窃取,进而不断提升数据存储独有的安全性的特点。例如:可以采用解码的形式对数据相关数据进行有效解码,并且在这过程当中生成所对应的加密序列表,进而实现对数据的加密,达到不断提升网络数据存储的重要目的。

3.2通过身份认证提升云计算网络安全存储

身份认证可以说是云计算存储技术当中维持网络安全性存储最为基本的技术内容。身份认证所表现的内容极为多样化:例如:a)在使用过程当中,运用只能IC卡对使用者的身份进行认证。这种特殊的身份认证大多是运用只能IC卡来对使用者的身份进行辨别,需要使用者在智能的IC卡当中输入自己的个人信息,具有非常强大的稳定性,但是却有被别人盗取的风向,安全性相对较弱;b)运用使用者所设定的密码进行真实身份予以认证。这就需要使用者依据系统当中所提示来输入正确的密码以及账号,对自身的身份进行认证,而这大多需要使用者输入密码进行认证,进而保护使用者信息的准确性,并确保登录的合法行;c)运用KPI对使用者的身份进行认证,这样一种认证技术主要采用个人信息进而匹配出密钥以及公钥予以匹配、解密,更有效的确保计算机使用的网络安全,并对使用者的身份进行认证,确保安全性;d)运用Kerberos进行使用者的身份认证。这样一种特殊的认证方式则是一种在第三方协议安全所表现出来的认证方式,并且运用第三方资源对访问者授权进入到服务器当中,然后授权生成所需要的与密码相匹配的密钥,服务器在后期的授权之后就会提供相应的票据,使用者在获取享用的票证之后进一步完成对使用者身份的认证。

3.3运用可取回性来证明其中的算法

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0引言

互联网技术的迅速发展和广泛应用,为人们的生活和生产活动带来了诸多便利,但也面临着严峻的网络安全问题。近几年,因计算机病毒或黑客攻击而发生的网络安全事件屡见不鲜,比如僵尸网络HNS感染事件、Facebook数据泄露事件、“黑客”入侵快递公司后台窃取客户信息事件等,严重影响了数据信息存储的安全。为避免或减少此类事件的发生,需要从计算机安全存储环节入手,加强网络数据信息的管理和保护力度。对此,应加大云计算技术的研究力度,将有效运用于在计算机安全存储。

1云计算技术概述

云计算技术属于一种先进的计算技术,具有超大规模、虚拟化、通用性、高可靠性和高扩展性等特征,能够依托互联网为用户提供虚拟化资源服务。相较于传统计算技术,云计算技术并未在用户所在地布置计算资源,而是将各类资源存储于云平台,当用户有需求时,通过向用户收取一定费用为其提供信息服务。整个过程计算效率较高、耗时较短。云计算技术所体现出的优点,已被广泛应用于数据存储、交通管理、财务分析和天气预测等各个领域[1]。当前,云计算服务主要包括平台即服务、软件即服务和基础设施即服务。对于平台即服务,用户可利用云平台提供的开发组件,根据自身需求,在平台上研发相应系统或软件,打造个性化、定制化的系统或软件[2]。对于软件即服务,开发商可在互联网上提供各类软件服务,用户只需支付一定租金便可使用,不需购买,减少了用户的软件使用费用。对于基础设施即服务,用户可注册云端账号并登录,在互联网上获取所需的基础设施服务,包括制造设备资源及硬件服务器租用等。总而言之,云计算技术是互联网技术的一次重大变革,是大数据时代的新兴产物,是当下计算机领域的研究热点。

2计算机安全存储中的常见云计算技术

大数据时代背景下,数据信息安全问题越来越严峻,需要借助云计算技术提高计算机安全存储质量,避免发生数据泄密现象。计算机安全存储中,较为常见的云计算技术包括以下几种。

2.1云计算密钥管理技术

云计算技术体系中,受密钥技术水平的限制,管理和共享计算机数据信息时,仍然面临一定困难。通过加强密钥共享和管理工作,能够提升计算机安全存储的管理效率和服务质量。现阶段,云存储程序中,多采用验证码的密钥方式保护数据信息。以百度云为例,信息传输和共享过程中,用户可将网络链接发送给他人,输入提取码后获取相应信息,在确保数据信息安全性的前提下,实现文件共享。

2.2云计算数据加密技术

计算机安全存储过程中,云计算数据加密技术发挥着重要作用,主要包括对称加密算法和非对称加密算法。两者的特点存在一定差异,应根据实际需求加以选用。对称加密算法加密性能与解密性能较强,对数据安全起到良好的保护作用,但会降低计算系统管理及数据传输的效率,影响运行性能。与对称加密算法相比,非对称加密算法对计算机系统管理及数据传输效率的影响较小,但其加密性能与解密性能有待提升,且计算过程较为复杂,不利于数据快速存储[3]。

2.3云计算身份认证技术

利用云计算身份认证技术,能够显著提升计算机数据存储的安全性。通过验证和审核访问者身份,防止出现外界入侵问题。现阶段,云计算身份认证技术包括口令验证、智能IC卡用户验证、PKI身份认证。对于口令验证,指用户访问数据库时,需根据界面提示输入用户名及相应口令,计算机系统验证信息。若用户信息正确,则通过验证,用户可顺利访问计算机系统;若用户信息有误,则系统会提示多次输入,次数达到上限后仍无法正确输入,用户将无法获取数据信息。对于智能IC卡用户验证,指通过读取IC卡信息验证用户身份。如果IC卡信息出现偏差或者不相符,会拒绝用户进入计算机系统,以此确保数据存储的安全。对于PKI身份认证,需要依托密钥才能实现。具体而言,是利用密钥的相互匹配特性,对数据进行加密和解密,结合密钥备份、恢复及更新机制,达到计算机安全存储的目的,提高计算机数据信息的安全程度。

2.4云计算数据备份技术

针对计算机安全存储过程中常见的数据丢失问题,可利用云计算数据备份技术恢复原始数据,以此减小损失。存储计算机文件时,通常将其保存至硬盘,但文件较大超出硬件存储能力时,无法继续保存数据[4]。此时,可通过数据备份技术整合需要存储的数据信息,将其在云端备份。当硬件中的文件出现损毁时,可借助备份数据进行补充,恢复原始数据,避免出现丢失现象,确保数据的安全存储。另外,可将加密算法、身份认证技术运用到数据存储及传输过程中,加强数据存储的安全防护力度。

3计算机安全存储中云计算技术的运用策略

为保证数据信息的安全性和保密性,需要将云计算技术科学应用于计算机安全存储,避免出现数据丢失、泄密、恶意篡改等现象。

3.1可取回性证明算法的运用

可取回性证明算法又称为M-POR算法,能够及时响应数据信息,还可进行验证,进而确保数据信息的安全。实际应用过程中,利用冗余纠错编码,能够验证云计算数据信息的可用性。查询数据信息时,云端会得到相应提示,然后做出响应,允许用户检索和查询数据,并判断数据信息是否安全,防范风险。当用户验证失败时,会对计算机存储文件造成破坏,此时可评估文件的损坏程度,判断是否具有可恢复性。如果文件损坏程度在可恢复阈值范围内,可采用M-POR算法,利用编码冗余的方式恢复数据,保证计算机数据信息的安全。数据恢复方面,M-POR算法具有较高的成功率,在计算机安全存储中有显著应用优势[5]。验证云端数据完整性时,也可借助M-POR算法实现。此过程中,能够精准确定错误点的具置,并进行全面、深入分析。通过RS纠删码对云存储内的原始数据信息进行冗余编码,使原始数据恢复正常,提高数据信息提取速度,同时,确保云存储系统稳定运行。

3.2MC-R的运用

计算机安全存储中引入云计算技术时,可结合实际需求灵活选用MC-R策略,主要分为用户端和云端两种不同类型。从用户端来讲,数据信息在复杂的网络环境中,隐藏和伪装性较差,且客户端和程序漏洞,为黑客等不法分子提供了可乘之机,数据信息易遭到恶意入侵而发生泄漏现象。对此,可采用MC-R策略增强数据信息的隐秘性,借助MC加密算法构建数据伪装、隐藏及标记模块,在三者的有机协同下实现数据加密和保护,提升计算机存储的安全性。从云端来讲,运用MC-R策略时,主要对计算机系统的核心数据进行加密处理,提升加密解密效能,同时,降低计算机技术能耗。实际应用时,用户端会在云计算技术系统中产生密钥,且具备自我保存功能。通过用户端的MC加密处理计算机文件信息,云端通过数据传输得到相应文件信息及密钥后,再次进行加密处理,增强计算机数据存储的安全性。如果用户需下载所用数据,需向计算机系统发出请求命令,通过验证后才能进入云端检索、下载数据信息,并利用密钥进行加密处理。当遇到加密程序时,可通过MC公钥密码进行破解,获取其中的加密数据。对于云端所存储的数据信息,可借助数据标记模块获得,解除加密程序,使数据恢复正常,进而达到高效利用的目的。

3.3虚拟机动态迁移的运用

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一、云计算技术中网络安全存储的关键技术

(一)身份认证技术

身份认证技术作为云计算技术的关键衍生技术,它的使用和普及对用户在身份认证和信息的保护上有十分重要的作用。用户采用身份认证技术认证身份的方式有两种,一是用户采用已知的用户名和密码进行身份认证,这一方法比较常见、快捷,在一些常见的设备上像手机、电脑和平板上即可操作,其另一种方法是采用智能IC进行身份认证。前者身份认证方法相比,IC卡认证方式更有利于客户信息的保护,其工作原理是在利用IC卡内所有数据进行读取写入都需要密码再次认证,且不同区域内的密码也是不同的,因而可以非常全面的保护相关数据的安全性能。另外,现阶段PKI身份认证方法也是比较常用身份认证技术,它的工作原理在利用特有的秘钥对公钥进行解密,和一把钥匙匹配一把锁的道理一样。

(二)云计算备份技术和恢复技术

近几年,计算机技术在取的快速发展的同时,计算机中的数据信息也时刻面临着被恶意盗取、被病毒破坏的风险,为了避免这一现象的发生造成严重的后果,云计算备份技术和恢复技术运用而生并被广泛运用。这一技术的主要作用是找回丢失的数据以及对重要数据加以备份,确保数据信息的安全,如此一来,不仅可以满足客户对于数据的需求,也尽可能的避免由于数据丢失而造成的经济损失。

(三)云计算的数据加密技术

云计算数据加密技术的主要作用是提高相关数据的安全性能。众所周知,开放性是互联网技术的主要特性,在具有独特优势的同时也使用户信息面临被病毒入侵,被盗取的风险,基于此,为了保护用户信息的安全,数据加密技术被开发利用。目前最常用的数据加密技术有两种:一种是对称加密技术,另一种是非对称加密技术,两技术互相技术各占而又互相补充。例如向对称加密技术在加密和解密技术具有很强的优势,但是数据传传送效率不高,而非对称加密技术恰恰相反,其具有很强的数据加密技术和传输效果。

(四)云计算密钥管理技术

云计算秘钥管理技术也是网络安全储存中关键技术。在计算机系统中,仅仅依赖身份认证技术和数据加密技术来确保用户信息的安全是远远不够的,还要进一步加强对密钥的管理,在一定程度上不仅可以提升管理水平,同时还提升相关数据信息的共享水平。现阶段,最常用的方法是验证码验证法。在采用该方法工作时,用户需要输入正确的验证码来获取文献。一方面,确保了信息的安全,因为只有确保用户相关信息正确的情况下才能获取到认证码;同时还提升了信息的共享度,因为这一操作在手机上即可完成,操作也是非常便捷的。另外网络储存关键技术还包括删除码技术,这一技术的主要作用是提高网络技术的安全性和可靠性,另外这一技术对于编码提升的速度有一定的帮助。

二、在计算机网络安全存储中云计算技术的应用分析

(一)应用可取回性证明算法的有效策略

在网络安全储存环节,要对相关数据进行有效验证,就要利用取回收性证明算法,也是现阶段最常用的方法。其工作原理是冗余纠错码对数据进行验证。具体来讲,当用户对相关数据进行查询时,首先需要对云端发起“挑战”,云端在接受相关信息之后,如果“挑战”正确,则会给予相应,客户实现对信息的验证。如果相关信息被破坏,那么用户是无法通过验证的,但是这种情况下文件还没有被完全破坏,可以对相关文件进行恢复:编码的冗余信息技术。另外,要想提升文件恢复的重复率可以采用副本冗余编码模式。

(二)应用MC‐R的有效策略

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