云计算技术体系范文

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关键词：软件无线电；无线电监测；云计算

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

随着无线电通信应用的日益广泛、电磁环境日趋复杂，无线电监管的工作难度也在持续不断地增加。无线电监管工作的有效性直接影响着无线电频谱资源的有效使用、民用日常通信需求的保障、国家机器的正常运转，甚至在战时环境下会决定军队及国家的安危，因此世界各国都非常重视无线电监管工作。当代无线通信的复杂性和设备的广泛性对监管工作的有效性提出了更高的要求，因此各国都建有自己的监管机构和技术体系，如：美国设有一个监控中心、13个监测站；中国设立中央、省、地市3级管理和监测建制机构，并建有短波、卫星、超短波3张监测网，部分监测网设有多个遥控监测站[1]。小到一场考试、中到举办一场活动的（如北京奥运会、上海世博会等）保障、大到国家安全保卫均纳入无线电监管行为中。

当前用于无线电监管的主要设备有扫频仪、宽频接收机、定向天线等（卫星监测除外），主要对无线电发射的基本参数，如对频率、电平、示向度、仰角、测向质量等系统地进行测量、传输；调查、记录有关干扰源、背景噪声等电磁环境情况；判明并解决干扰问题；保护合法无线电台站用户的权益；查处非法无线电台站的干扰等。这样的传统模式鉴于历史传承及技术发展水平的限制，目前通常只记录结果数据，而不是监测到的某个信号的原始数据，如果一个信号从此消失，而监测系统却无法对其进行解码时，则会存在无法回溯等不利情况的发生。

目前，有基于软件无线电的无线电监测模式[2-3]，也有基于遥测站类型的网络化监管体系，但它们均基于“结果”的应用模式。如图1所示，如果能在现场采集被监测信号的“原始样子”，再把该信号数据直接送到监测中心存储，并使用大型计算机对其进行分析，甚至可以在任何需要时对采集到的信号数据进行二次、三次分析，就能够彻底解决传统模式中受限于设备、不可回溯等重要缺陷，使无线电监管体系上升到一个前所未有的高度。这种设想目前在全球范围内仍是一个空白。

随着高性能的软件无线电接收机、越来越广泛和高速的互联网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生，这种全新的监管模式将逐渐成为一种可能。传统无线电监测模式和设想的云无线电监测模式对比如表1所示。

1 监测模式架构设想

基于上述设想可以看出：使用高性能的软件无线电接收机可以得到目标现场信号的完整采样，通过超高速互联网可以将将信号的原始采样数据送往强大的存储和计算能力的云服务，这样以来原始采样数据就能够完全存储，并利用软件无线电的处理思想进行后期分析。无线电监控将会实现从“分散的结果样本”到“原始的数字底片”+“强大的后期分析”的质的跨越。

在信号处理上，传统的无线电监测是读取监测仪器的处理结果而不是得到信号的原始信息，新模式获取的是信号的原始采样结果。这好比数码相机是输出一张已经在相机内部处理和压缩过的JPG图片，还是一张RAW图像之间的区别。很显然，获取到最原始的信息则会更有利于后期的处理，并且能够得到更准确的结果。

全系统由网络无线电监测传感、高速互联网络、云存储、云计算构成，其中主要的分析处理由云计算中心完成，包括不明信号发现、监测定位、测量信号的频率、场强、带宽、调制方式、发射源位置、频谱图等信号特征数据分析。根系结束后可将结果即时传送到相关机构或者人员，以便进行进一步处理，如图2所示。

1.1 基于软件无线电的监测网络

传感器

软件无线的电定义为：一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号的所有的、必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成。采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义可以实现无线电台的各部分功能，包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。软件无线电的主要特征是将天线接收到的信号尽早地完成模拟到数字的转换，之后主要依靠软件来实现信号的处理和应用[4-7]。软件无线电接收机具有很高的灵活性、大动态范围、高灵敏度、快速扫描（如：1 GHz/S）、高精度等性能，不仅可以作为通用接收机、更可以作为高速搜索接收机和测量接收机等，如图3所示。

在该方案设计中，单运用软件无线电的这些固有特性还是不够的，重要的是需要将模数转换(A/D)后的数据直接送往云计算平台，以实现采集到的原始信息数据“原封不动”地被中心获取到，而不是已经被现场监测设备“处理过”的结果。

在传统的软件无线电接收机的A/D级后增加了网络通信模块，直接将A/D后的结果数据通过网络通信模块发送到承载网络上。另外，网络无线电监测传感需要能接受控制中心的按需监测需求，诸如智能波束天线的指向、监测频段带宽、数据传送上级站等全系统控制参数，如图4中所示。

一个能输出原始信号采样信息、监测参数受控的软件无线电接收机，可以代替传统的监测设备，这就是我们需要的无线电监测的网络传感器。我们可以将它放置在我们想要放置的地方，同时接受中心的控制进行检测，并为监测中心“如实”地送回了监测目标现场原始信号的完整采样信息，从而被称为监测体系中的“千里眼”。

1.2 承载监管系统的互联网络传输

链路

要将实时高速的监测原始结果数据送到云端，需要有高速可靠的网络承载整个监测体系中各个模块的互连任务。

计算机网络技术经过四十多年的发展，系统和系统之间、区域间的互联从起初的很困难到广域、城域网的广泛，接入方式和接口形式从起初的五花八门到现在以以太网为主，速度从几K提升到10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s、10 Gbit/s、并将步入40/100 Gbit/s[8]，无线局域网络技术也有了高速的发展，速度在802.11 n上已经能达到300 Mbit/s并且开始展望600 Mbit/s，可以预期在不久的将来无线局域网将会有更高的接入速度，如图5中所示。

目前主流的千兆以太网和802.11n 300 Mbit/s无线局域网的实际有效传输的带宽为900 Mbit/s以及80 Mbit/s左右。使用无线网络足够本地局域范围内的几路软件无线电监测网络传感器无线连接，而到了有线千兆网络后足以承载多达数十路汇聚后的传输任务。

1.3 监管体系云计算平台

云计算，是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云计算的核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务[9-10]。

本方案设计中云计算承担着全监测网监测管控、高速数据存储、监测分析等主要功能，在整个监测网络中大量的软件无线电监测网络传感器会生成大量的监测原始信号采样信息送往云计算中心，由一个控制中心加若干个云计算节点来完成整大负荷计算及分析任务。

其中，海量监测原始数据保存可能会成为系统最大的瓶颈。随着中央处理器(CPU)及周边芯片组和高速大容量存储器件的发展，新一代的内存数据库容量可以达到TB级、吞吐速度可以达到每秒GB级，高于传统磁盘阵列几个数量级。数据存储可以采用内存数据库来完成高速的实时数据收集，并根据需要直接在内存数据库中进行高速分析，最后将有效的信息数据转存到实体磁盘存储阵列，如图6所示。

1.4 监管控制系统及监测分析软件群

由一个或多个云计算节点担负监测网的监测分析任务，可以采用由市级计算中心担负，或省、市两级计算中心担负，甚至国家、省、市3级计算中心联合担负的组合方式。

全网监测工作受控并协调于监测控制中心的系统控制软件，各个分节点可以分开承担不同区域的无线电监测网络传感器的数据存储、计算工作，也可以担负前期实时分析或后续分析等不同阶段的分析任务等。

监测分析软件群需具备可加载、组件化、可组装等特性，以实现对被监测无线电信号的全方位、多角度分析。组件需包含：用于数据接收和存储的数据采集软件；基于频谱扫描、频谱分析、频率活动特性分析等各种基带信号分析软件；用于基础信号处理的降噪处理软件、数字变频软件等；用于信号解调的调制模式识别软件、各种模式解调插件等；用于结果信号的降噪处理软件、信号变换软件等；同时需要有用于结果记录及分析统计的后续结果数据处理软件等；基于分析结果应用的结果通信、分发、指令指挥等软件[11-12]。

全套的软件架构和通信、监测传感器构成了完整的监测系统。

2监测应用模式格局

在实现基于软件无线电网络监测传感器、高速互联网络和云计算平台的无线电监管体系网络后，无线电监测工作将会一改依赖于传统的监测设备多点布设困难、设备投入大、受“结论”限制等困惑。我们可以将一个或多个软件无线电网络监测传感器放置在有利于进行监测的地点，进而可以通过网络将监测到的原始信号数据送回监测中心，并依托中心强大的存储和计算平台对原始信号完整采样信息进行综合分析并实现监测。

2.1 局部保障应用模式

传统的局部小范围保障，如考场监测、小型活动保障等，基本采用无线电移动监测车作为临时中心、多个监测人员使用便携监测设备配合的方式来完成，这种模式的缺点是显而易见的，如：移动监测车因为现场安排原因可能无法进入现场的最佳位置；监测工作主要依靠人员的临场判断完成，如考试一类的活动往往于多场地之间同时开展，监测车、检测设备以及监测人员等却难以满足保障需求等等。

在本设计方案中，可采用多个无人值守网络无线电监测传感器合理布置在现场合适的位置，如房顶的某几个有利监测的角落等，移动监测车可以停留在，担负网络无线电监测传感器的通信桥接和现场信号的初级处理。甚至可以无需移动监测车，而将多个网络无线电监测传感器的通信直接汇聚到现场的某个互联接入点上，实现和监测中心的联网工作。现场处置人员可以由相关部门执法人员去完成。一方面监测工作质量可以得到有效保障，另一方面可以节省大量的人力和物力，使资源消耗降到最低。

图7、图8分别为局部临时保障区域系统工作原理示意图和现场布置图，其中假设现场不允许或不方便使用有线连接，这时则可以使用高速无线网桥来桥接各个网络无线电监测传感器和移动监测车之间的信号通信。

2.2 区域监测应用模式

在区域中的合适位置设置多个相对固定的网络无线电监测传感器，可以对整个监测区域进行日常不间断监测，也会使某些临时任务变得更为简单、有效。包括：日常无线电波监听、测量、测向和定位、电台识别、干扰识别、电磁环境监测等；验证正常的无线电台站的技术参数和操作特性，确定是否遵守执照核定的项目；监测有关频谱的占用情况，进行有关频率、发射功率、天线增益、调制类型、占用带宽、信道载荷和占用度、场强等的测量，进行有关的信号与系统分析等。在以计算机系统集中处理、软件为主的模式下这一切功能需求的实现将会得到有效支撑。如图9所示，在地级市台州市范围内的几个制高点部署无线电监测传感器，在市无线电管理中心即可实现全市范围内无线电监测。

2.3 应用展望

监测区域的大小和网络无线电监测传感器的性能指标、数据存储的I/O指标和计算中心的处理能力成比例关系，当需要将这种模式布置到更大的范围时，可以预见的是需要有大量的网络无线电监测传感器、覆盖更为广泛的互联接入服务、更为庞大的数据存储能力、更为强大的计算能力以及更高效的无线电监控算法和庞大的软件系统。

3结束语

随着无线电应用的日益广泛、电磁环境的日趋复杂，无线电监管的工作难度也在持续不断地增加，基于目标现场的信号完整采样、并将原始采样数据完全存储、以软件无线电的处理思想进行后期分析，都将会给无线电监管工作带来质的改变。这种全新的监管模式随着高性能的软件无线电接收机、超高传输速度的网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生将逐渐成为一种可能。

4 参考文献

[1] 张胜利. 新时期的无线电管理[M].北京:北京邮电大学出版社,2008.

[2] 粟欣，许希斌. 软件无线电原理与技术[M].北京:人民邮电出版社, 2010.

[3] 邸平,王辉,邓磊. 软件无线电及其在数字电视中的应用[J]. 微计算机信息,2006, 1(2):80-83.

[4] 耿晓飞. 基于软件无线电的无线电监测技术研究[D]. 长春：长春理工大学，2007.

[5] MITOLA J. Software Radio Architecture: Object-Oriented Approaches to Wireless Systems Engineering[M]. New York, NY, USA: Wiley & Sons Inc, 2000.

[6] 杨小牛,楼才义. 软件无线电原理与应用[M]. 北京:电子工业出版社, 2002.

[7] KOVARIK V J Jr. Software Defined Radio: The Software Communications Architecture[M]. Chichester, UK: Wiley & Sons Inc,2007.

[8] 张睿,李维英. 数字下变频器在软件无线电接收机中的应用[J]. 信息技术,2000, 27(3):327-329.

[9] 徐荣. 电信级以太网[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2009.

[10] 吴朱华. 云计算核心技术剖析[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2011.

[11] 刘鹏. 云计算[M]. 2版. 北京: 电子工业出版社, 2011.

[12] 朱庆厚. 无线电监测与通信侦察[M]. 北京:人民邮电出版社, 2005.

[13] 徐明远,冯云. 无线电信号频谱分析[M]. 北京:科学出版社, 2008.4.

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中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0262-01

引言

云计算是传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，也是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段，是通过互联网提供给企业或消费者的灵活、高效益、可靠的IT服务交付平台。NIST（美国国家标准和技术研究院）提出：云计算是一种通过网络，以便捷、按需的形式，从共享的可配置计算资源池（这些资源包括网络、服务器、存储、应用和服务）中获取服务的业务模式。云计算业务资源应该能够通过简洁的管理或交互过程来快速地部署和释放。

随着云计算技术的深入研究，云安全越来越成为云计算以及业内关注的焦点问题，主要是由于云计算应用具有较强的流动性和无边界性的特点而引发的很多新的安全问题，在网络安全形势如此严峻的形势下，非常有必要对云计算的安全问题有一个整体和清晰的认识，才能在实际应用中把握安全界限。

1 云计算的常见安全问题

1.1 云计算用户信息泄露和滥用风险

用户业务信息的网络传输、数据处理、资料保存等都是基于云计算应用系统平台，一旦系统中隐私信息或者关键数据窃取、丢失，严重威胁着用户的信息安全。如何控制和避免云计算应用系统中大量用户共存产生的潜在风险；如何采取有效地安全管理和审计措施，监控云计算应用系统的数据操作；如何确保云计算应用系统中的访问控制和安全管理机制能够满足用户的需求，这些都是云计算应用系统需要面对的重要问题。

1.2 系统数据备份

一方面，由于云计算服务供应商随时会因为各种原因而中断服务，因此即使云服务供应商宣布已经做好了完善的灾备措施，用户也应当即使保护好哦自己的数据备份。另一方面，当用户不再使用某一个云服务供应商的服务时，如何确保相关的关键数据已经被其删除，因为这是对用户隐私的极大挑战。

1.3 拒绝服务攻击威胁

由于云计算应用系统中的信息资源、用户资料高度集中，很容易遭到非法入侵者的攻击，一旦遭受拒绝服务攻击，云计算应用系统会受到比传统网络应用威胁更大破坏。

1.4 法律风险

由于云计算应用系统是基于全球范围内的互联网系统，用户数据和信息服务可能分布在全球的各个国家或者地区，并且信息数据的流动性很大，地域性较弱，政府在监管系统信息安全时，容易产生法律纠纷，并且由于虚拟化网络技术，使得云计算应用系统模糊了用户之间的物理界限，如果出现安全问题，将会给司法取证带来很大的困难。

2 云计算的安全保障体系

对于云计算而言，如何在最大程度上降低云计算系统的安全威胁，提高服务质量，保障用户信息安全是云计算能否取得成功应用的关键，而在这些安全措施的防范基础上，本文主要就服务供应商的安全职责进行探讨，说明云计算服务供应商应具有的安全保障体系。在加强互联网IT系统基本安全管理和监控基础上，全面结合安全存储、身份认证、VPN、数据加密等多种安全技术措施，建立完善的云服务的的安全防护体系。

2.1 提高云计算系统的安全防御体制，提高云服务系统的健壮性、安全性，保障系统服务的连续性和稳定性。

为了实现这个目的，可以采取的措施包括：控制木马等病毒程序在计算平台内外的传播，对云计算系统的数据流量以及系统运行状态进行实时监控，部署网络攻击防御系统，完善云计算平台的容灾备份机制等等。

2.2 安全存储和数据加密

在云计算应用系统中应用数据加密技术，可以实现云计算应用环境下的安全隔离和安全存储，利用云计算应用系统的身份认证机制，对系统进行实时的证书检查、权限认证和身份监控，防止系统用户的越权非法访问。另外，要做好系统的存储信息保护工作，在将系统的储存数据资源分配给虚拟机时，要完整将数据信息擦除，避免系统入侵者对数据的非法恢复。

2.3 加强系统安全漏洞风险防范

利用虚拟的系统管理软件、防恶意软件、虚拟防火墙对云计算应用系统的虚拟机环境进行安全防护，构建安全、可靠的云计算应用系统物理网络和虚拟网络，利用补丁和版本管理机制，加强系统虚拟化安全漏洞风险防范，提高云计算应用系统的安全性。

云计算应用安全是云计算应用系统用户和云计算应用系统服务商共同的责任，但是两者之间的安全界限随着云服务类型的不同而千差万别。对于云计算应用系统的控制云计算资源的能力也有明显的差异，使得云计算应用系统用户和云计算应用系统服务商承担的职责和责任各不相同。因此在云计算应用中，为了避免服务纠纷，有必要对云服务供应商和用户之间的责任进行明确的界定和划分。

综上所述，安全是云计算应用技术不断发展的重要前提，为了应对不断出现的安全威胁，需要不断探索新的云安全解决方案，并逐渐建立行之有效的云安全防护体系，在最大程度上降低云计算系统的安全威胁，提高云服务的连续性，保障云计算应用的健康、可持续发展。

参考文献：

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中图分类号：TP3

随着科学计算的发展，在最近几年的时间里，多种互联网工具以及多种网上应用模式出现了，像网络社交平台，网上购物销售，各种播放媒体以及新兴搜索方式等。这些新开发的应用程序都具有很大的信息和数据，而且更新换代的速度也比较快，因此便需要具有强大的存储功能的程序。根据显示的数据可知，在线视频就优酷网而言已经具有了18PB的数据信息了，而且每天更新的数据也很多，社交平台同样也具有了很多的信息。目前，利用硬件进行存储需要的成本比较高，而且比较难以维护，一旦硬件出现问题，信息就会荡然无存。根据数据得知，目前用于更新和开发软硬件的费用只占到了总费用的20%，其中绝大部分都是用在了系统维护方面了。

为了改变现在的情况，在2006年时，多家信息技术公司提出了“云计算”。由于国际并没有形成云计算的具体概念，因此各个国家对于云计算具有不同的解释。本文主要引用的是美国国家标准与技术研究院（NIST）对云计算所下的定义：云计算是一种能够按照自己的需求随时随地通过互联网访问或者获取自己所需要的信息的计算模式。一个完整的云计算系统不仅能够对资源进行计算和分配，而且还能够时刻的监视着用户对资源的使用情况。它是一个动态的系统，因此可以实时的监控用户对资源进行的操作，充分提高了资源以及信息的使用效率。

1 云计算体系架构

用户可以通过云计算获取自己需要的信息和资源，根据目前国内外所掌握的云计算方面的知识，程序员对与计算的研究现状以及CAS及NIST对云计算的了解得知云计算主要有四个方面的组成部分，分别是：基础服务、服务管理、安全策略及用户访问接口。

基础服务，这一部分是云计算体系中最底层的部分，这是整个云计算最为基础的一部分，与计算的整个资源体系都存储在基础服务之中，包括物理性的资源以及虚拟化的资源。其服务主要是承载在虚拟平台，即由一些专业化的技术形成的平台，用户如果想使用基础服务的资源，信息等其他服务都必须进行缴费。利用这种方式，简化了基础服务的程序，不再像以前一样要从采购，设置，安装，运行等一系列程序，这样就节约了成本，提高了软件的使用效率。在云计算的基础上，用户可以控制资源的安放，信息的传递，程序的安排以及存储容量的限制，只不过无法去掌控这个最底层的设置。有一部分程序家觉得目前的云计算不好控制，为了更方便的使用云计算，其将这一服务分成三个相关的子层，包括计算资源子层、数据存储资源子层和通信资源子层。因为目前的基础服务主要是借助虚拟的平台，因此在进行资源整合和分配的时候同样需要使用虚拟化技术，常用的虚拟化的工具主要有KVM、VMware等等。

平台即服务存在于软件的各个层次之中，不管是软件进行分析设计也好，对软件资源进行布置也好，平台即服务存在于软件开发的各个程序之中，平台即服务的服务对象主要是软件的开发人员以及测试软件的人员，他们都需要应用基础服务。平台即服务包括两个独立的层次：编程环境和执行环境。编辑环境主要是编写程序的工具，执行环境即使对应用程序的操作。平台即服务目前使用比较多的平台主要有Microsoft Azure Services Platform、GAE等。

软件即服务，是一个很早被提出来的概念，各种应用程序的最终实现都要要归结于软件即服务的，很多应用程序都是放在软件即服务上的，通过共享，用户在网络畅通的情况下才能正常的使用这些应用程序的。通过这种方式，用户不再需要购买和安装应用程序，直接通过共享即可使用，降低了用户的成本，减少了繁琐的程序，而且用户主只需要购买自己需要的服务，不用再被捆绑式的销售所干扰。软件即服务是与计算的上层构架体系，在软件即服务的程序里，用户只能使用自己购买的特定的服务。因此，用户在使用方面没有了自由，比较常用的软件及服务有SuccessFactors、Salesforce等。

服务管理和安全策略，云计算是需要给大家提供比较可靠的，而且费用又比较低的服务，但是基于云计算平台系统比较大，而且其设计结构比较复杂，因此在提供的质量方面很难能够让客户满意。为了让用户能够安全地使用云计算提供的服务，云计算的供应商通过各式各样的方法来进行保证，包括使用云计算安全技术，普及云计算安全法规，提供云计算安全审计等一系列措施。目前比较具有带变形的保护云计算安全的组织有云计算标准组织、云计算安全联盟、开放云计算宣言等。

2 云计算关键技术

2.1 虚拟化技术

云计算的优势就是可以进行资源共享以及虚拟不同的应用程序，从而尽可能发挥应用程序的功效，如果不是在云计算的情况下，不用的应用程序要在不同的平台上进行使用，而在云计算的条件下，可以将三种程序进行共享，这样就可以在一种平台上使用三种程序，利用虚拟化的方法，来使用应用程序，使用的这种虚拟化的方法就叫做虚拟技术，其包括两种，这种事虚拟机技术，另一种是虚拟网络技术。前者使用较多的产品主要有VMware，后者使用较多的则是VPN技术。虚拟机技术的功能主要可以将基础设施虚拟化，这样用户就可以按需使用，虚拟网络技术则是通过设定特殊的网络模式对云计算进行访问。

2.2 分布式海量数据存储技术

云计算采用分布式的存储技术来存储资源，主要是为了使其具有更高的安全性能，可靠性能以及经济性能。而且为了保证数据具体可靠性，云计算给每份数据都赋予了多个副本来保证数据不丢失。云计算中主要使用采用GFS以及GFS的开源实现HDFS这两种存数数据的方式。HDFS对于数据的存储思路如下：数据一次就写入进去，然后可以多次进行读取这种高效的模式。数据集的形成主要包括两个方面，第一就是直接有数据源形成，另一种就是从数据源中复制下来的，然后就对此数据集进行长时间的分析，而且每次分析都会比较全面。

2.3 海量数据处理技术与编程模型

云计算设计的编辑模型比较简单，主要是为了能够让用户更方便的使用云计算提供的服务，而且也可以让用户利用简单的编辑模型自己编辑一些比较简单的程序来实现按自己的特殊需求。虽然编辑模型进行了简化，但是后台的程序却不会变的复杂，这样就能保证使用者前台调用程序是比较简单，到后台就无法使用，这也保证了程序的安全与可靠。前文已说明云计算采用的分布式存储程序，从这方面来说用户是可以直接享受服务的，但是，为了开发人员充分使用云计算，必须设计出是和云计算的编辑模式。目前，比较有名的编辑模型是MapReduce。

3 结束语

云计算属于一种新兴的技术，这种技术具有很好的发展，而云计算的各项指标，体系以及技术都趋于完善，而且现在全球化越来越严重，网络化成为了今后的发展趋势，现在的应用程序也在不断地进行发展，这都为云计算提供很大的使用市场。云计算机有的价格便宜，使用方便，安全性能高，能够按需使用等特点，都使其今后发展的有利因素，随着近几年云计算的普及，其使用范围也越来越广泛。云计算的高存储和资源共享的模式，给信息技术带来了新的变化，这将给软件服务业带来巨大的影响。

参考文献：

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[中图分类号]TP3 [文献标识码]A [文章编号]1009-9646（2012）8-0047-02

云计算把分布在不同地方、设备上的海量信息和大量处理器资源融合在一起，组成一个超级系统池，通过互相协同为外部提供各种各样的服务，它是基于Internet的超级化计算方法和模式，其特点在于通过基于互联网的多级协同模式，具有比单台计算机更强、更快的运算能力，组成集群的分布式计算机并不要求性能很强，但在数据处理中心的统一管理下，按客户的不同需求分配资源，在处理能力上可以起到超级计算机的作用；数据中心统一管理数据，负责分配资源、均衡负载、部署安全控制软件，由大量计算机构成的超级资源池承担复杂、繁重的计算任务，能够满足各种应用对计算能力、存储空间和其他服务的需求，它通过互联网将数据中心的各种资源打包后对外提供服务。云计算在网络体系构建中的关键技术与应用主要具有以下特征：

一、网络拓扑结构

从降低成本方面考虑，利用低造价交换机及商业级服务器来构建数据中心可以大大减少成本支出。另外，鉴于现在的PC机和服务器都具有至少两个网络端口，充分利用这些端口可以大大提高拓扑内节点的连通性以获得更大的网络吞吐量，这样的构建方案具有更好的性价比。

数据中心网络拓扑构是整个网络由同一型号的可编程交换机组成，中间的服务器将网络分割成两个对称的Fat—Tree结构的特殊变体，每个这样的Fat—Tree结构包含核心层、汇聚层和接入层3个层次，使用这样结构的好处是可以保证每台服务器的任意网络端口都可以同时以网络硬件接口所允许的最大带宽进行通信而不受网络通信带宽瓶颈的制约。

网络能够容纳的服务器数量取决于构建网络所使用的交换机的端口数k，网络中的服务器被分成k组，每组包含(k/2)2台服务器，网络被服务器分成上下两个部分，每部分的接入层和汇聚层对应每组都有k/2台交换机，每个接入层的交换机分别连接k/2台服务器，剩下的端口分别连接上层的交换机．核心层有(k/2)2台交换机，每台交换机的第i个网络端口连接到第i组的汇聚层的某台交换机，这样每个汇聚层的交换机都有k/2条链路与核心层的各个交换机相连接．使用具有忌个端口的交换机组建的网络可以容纳K3/4台服务器，我们提出的这种结构适用于任意端口数的交换机，如采用常见的48换机，那么按照本文提出的方法构建的数据中心网络可以包含27648台服务器，足够支持企业构建自己的私有云平台。

这种网络拓扑构建方式有以下4个优点：（1)虽然相较于传统树形结构使用了更多的交换机，但是由于无需在核心层和汇聚层采用造价昂贵的高端高性能交换机，因此减少了总体构建成本；（2)对于网络中任意的两台服务器之间都存在多条等长度的路径可供选择；（3)充分利用了服务器的两个网络端口，提高了网络的连通性和吞吐量；（4)在提出的网络结构中不存在像传统树形结构中的单点故障，因此容错性得到了加强。

二、对虚拟机迁移的支持体系

借鉴应用于Internet骨干网络交换机上的网络虚拟化技术，并使驻留在主机上的与可编程交换机的控制软件实时地交换网络运行时参数，以达到动态调整各虚拟网络带宽的分配及控制管理参数的目的，这样的协同工作机制使得不同的虚拟网络运行不同的网络层路由协议成为可能，这将能够保证运行于不同虚拟网络上的应用服务对于QoS的个性化需求。[4]

2.5层的另一个重要功能就是实现虚拟机的迅速迁移，设计2.5层的映射功能，通过将虚拟地址和实际地址进行一次映射以隔离上层应用使用的网络地址和底层网络进行交换时使用的物理地址之间的联系．不同的是文献E83映射的是服务地址和位置信息地址，我们可将每台主机上驻留的为每个虚拟网络创建一个映射表，用来记录网络内的虚拟机IP地址与物理主机MAC地址的对应关系．之间可以实时通信，通过类似路由发现的分布式通信机制，周期性更新运行于各台服务器上的虚拟主机与硬件网络地址的对应关系。

在某个服务器上建立新的虚拟主机时，会记录新的虚拟IP地址与物理主机MAC地址的对应关系并在该虚拟网络内进行广播，这样各个上对应该虚拟网的映射表都将被更新．当虚拟机间通信时，请求通信的主机发送的ARP探测包将直接被捕获，检索本机上的映射表，如果有匹配项将直接返回对应的MAC地址，如果没有，将负责进行广播以获得正确的MAC地址．当出现服务器故障时，虚拟主机迁移到其他服务器上之后，服务器上的将会在网络中主动广播迁移后虚拟主机地址与服务器端口的对应关系从而加快虚拟机迁移后的恢复时间。

三、结束语

云计算的服务共享模式体现了以人为本和集约高效的发展理念，为信息技术更好的服务于人的生产生活提供了新的途径．尽管这一模式的运作还在不断的成熟之中，但是其发展方向是乐观的，云计算正如它美丽的名字一样，正在不断的将新的惊喜呈现在世人面前．而其服务共享模式也将与社会整体发展的人本取向一道共同促进人的生产与生活。

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1.1智慧城市的概念

智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中的基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态。智慧城市是基于互联网、云计算等新一代信息技术以及大数据、社交网络、Fab Lab、Living Lab、综合集成法等工具和方法的创新应用。智慧城市实现全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的可持续创新。

1.2智慧城市的内涵

1.2.1 更透彻的感知，更全面的互联互通

智慧城市基于无处不在的智能传感器，实现对城市物理空间的全面、综合的感知，动态的获取城市的各种信息，对城市核心系统进行实施感测，实现“无所不在的连接”。

1.2.2 更深入的整合，更协同的运作

通过城市“三网”融合，再加上物联网和基于云计算平台的多元异构数据（多参考系、多语义、多尺度、多时相等）的整合，构建智慧城市的信息基础设施。1.2.3 更多样的服务，更积极的创新

智慧城市所构建的服务，是一种新的提供服务的体系结构，对所感知到的海量数据能够进行不同深度的处理、挖掘与延伸，为人们提供不同种类、不同层次、不同要求的低成本、高效率的智慧化服务。同时智慧城市给了政府、企业、个人更多的创新的机会，鼓励在智慧城市提体系内寻找新的经济增长点，为社会进步、经济发展、文明前进提供不息动力。

2．智慧城市实现的关键技术

2.1物联网技术

物联网的网络架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层，如图1所示。感知层对物理世界感知、识别并控制。网络层实现信息的传递。应用层在对信息计算和处理的基础上实现在各行业的应用。

图1

2.2云计算

2.2.1云计算的定义

现今，广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

2.2.2云计算的特点

云计算是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。特点如下：(1) 超大规模(2) 虚拟化(3) 高可靠性(4) 通用性(5) 高可扩展性(6) 按需服务(7) 极其廉价2.3物联网与云计算的关系

目前物联网的发展存在“信息孤岛”现象，其在各个行业、各个小地域的应用互相隔离，不能形成城市范围的一体化协作平台。究其原因除，社会经济层次上的困难外，主要是标准化程度较低，缺乏统一的中间件接口，以及各部门、各行业应用融合所带来的海量信息存储和计算的压力，而云计算技术为后者提供了很好的解决方案。

3．智慧城市建设应用体系

3.1智慧公共服务体系：建设智慧公共服务和城市管理系统。通过加强就业、医疗、文化、安居等专业性应用系统建设，通过提升城市建设和管理的规范化、精准化和智能化水平，有效促进城市公共资源在全市范围共享，积极推动城市人流、物流、信息流、资金流的协调高效运行，在提升城市运行效率和公共服务水平的同时，推动城市发展转型升级。

3.2智慧城市综合体：采用视觉采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别、视觉标签等顶尖技术，构建智能视觉物联网，对城市综合体的要素进行智能感知、自动数据采集，涵盖城市综合体当中的商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱和交通、灯光照明、信息通信和显示等方方面面，将采集的数据可视化和规范化，让管理者能进行可视化城市综合体管理。国内公司也在“智慧地球”启示下提出架构体系，如“智慧城市4+1体系”（图2），已在城市综合体智能化天津智慧和平区等智能化项目中得到应用。

图2

3.3智慧政务城市综合管理运营平台：此类项目已有实际案例，天津市和平区的“智慧和平城市综合管理运营平台”包括指挥中心、计算机网络机房、智能监控系统、和平区街道图书馆和数字化公共服务网络系统四个部分内容，其中指挥中心系统囊括政府智慧大脑六大中枢系统，分别为公安应急系统，公共服务系统，社会管理系统，城市管理系统，经济分析系统，舆情分析系统。

3.4智慧安居服务体系。开展智慧社区安居的调研试点工作，在部分居民小区为先行试点区域，充分考虑公共区、商务区、居住区的不同需求，融合应用物联网、互联网、移动通信等各种信息技术，发展社区政务、智慧家居系统、智慧楼宇管理、智慧社区服务、社区远程监控、安全管理、智慧商务办公等智慧应用系统，使居民生活“智能化发展”。

3.5智慧教育文化服务体系：积极推进智慧教育文化体系建设。建设完善我市教育城域网和校园网工程，推动智慧教育事业发展，重点建设教育综合信息网、网络学校、数字化课件、教学资源库、虚拟图书馆、教学综合管理系统、远程教育系统等资源共享数据库及共享应用平台系统。

3.6智慧服务应用。组织实施部分智慧服务业试点项目，通过示范带动，推进传统服务企业经营、管理和服务模式创新，加快向现代智慧服务产业转型。

智慧贸易：支持企业通过自建网站或第三方电子商务平台，开展网上询价、网上采购、网上营销，网上支付等电子商务活动。积极推动商贸服务业、旅游会展业、中介服务业等现代服务业领域运用电子商务手段，创新服务方式，提高服务层次。

建设智慧服务业示范推广基地。积极通过信息化深入应用，改造传统服务业经营、管理和服务模式，加快向智能化现代服务业转型。

4．智慧城市建设面临的挑战及未来展望

伴随网络帝国的崛起、移动技术的融合发展以及创新的民主化进程，知识社会环境下的智慧城市是继数字城市之后信息化城市发展的高级形态。智慧城市建设需要技术和金融的创新，需要有统一的标准和完善的法规，更需要政府的引导和市场的主导。但是发展智慧城市要防止一哄而起，急于求成，炒作概念。希望我们智慧城市的建设能够健康可持续的发展。我们相信我们通过城市的智慧的发展，我们一定会迎来一个幸福城市、智慧城市、绿色城市和和谐城市的时代。

然而，智慧城市建设必然会改变城市人的生活和生产方式。21世纪的“智慧城市”，能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。