云計算環境下軟件開發架構應用與設計

曲見武

摘要：為了提高云計算環境下網絡數據的安全性，本文首先簡述了云計算的軟件架構層，然后再進一步探討云計算環境下軟件架構的應用。

關鍵詞：云計算;軟件架構;關鍵技術;應用研究

美國國家標準與技術研究院提出：云計算是一種按使用量付費的模式，即其按需提供便捷的、可用的網絡訪問，并可進入可配置的計算資源共享池。隨著云計算技術的深入發展，越來越多的應用遷移至云計算中，但云計算存在著突出的數據安全問題。據此，為了提高云計算在企業中的應用質量，提高數據訪問的可靠性和安全性尤其重要。

1 云計算的軟件架構層

1.1 核心服務層

云計算的軟件架構層以核心服務層為主體，其作用是通過整合系統的應用程序、軟件運行環境和硬件基礎設施，以向用戶提供適應性好、可靠性高和多樣化的應用服務。核心服務層同層分為IaaS（基礎設施即服務層）、PaaS（平臺即服務層）和SaaS（軟件即服務層）。其中，laaS負責按需向用戶提供基礎設施部署服務，如虛擬或實體的存儲、計算和網絡資源等，期間要求用戶提供個人數據和配置信息;PaaS負責提供云計算應用程序部署與管理所需的服務，且利用PaaS的開發語言和軟件工具，可在云計算環境下直接完成軟件架構;SaaS是基于云計算的應用程序。

1.2 服務管理層

服務管理層的作用是管理和控制核心服務層的活動，使其能一直為用戶提供安全穩定的服務。鑒于云系統的結構龐雜且服務內容豐富，所以用戶直接找到所需資源的難度很高。但是，利用服務管理層提供的服務質量保障協議，向用戶提供所需的服務，從而實現了為每一位用戶提供高質量的服務，同時用戶可在安全的環境下獲得云服務和云數據。另外，利用服務管理層提供的安全管理協議，可對云系統進行訪問控制、數據隔離和隱私保護等，從而提高了核心服務層運行的安全穩定性。

1.3 用戶訪問層

用戶訪問層的作用是在云系統與用戶端間建立一條安全的交流與訪問通道，從而實現用戶泛在訪問云系統的程序。用戶訪問層的表現形式包括Web門戶、Web服務和命令行等。其中，Web服務與命令行是云系統的直接訪問工具，其支持若干種服務方式組合在一起;Web門戶是連接云系統與用戶端的通道，且利用Web門戶，用戶可向云系統轉移本地應用程序，亦或說如果用戶能夠接入云系統的服務器，便可隨時隨地對本地程序、數據進行訪問，從而使用戶辦公的效率變得更高。

2 瀏覽器/服務器（B/S）架構應用與設計

基于C/S架構開發的計算機軟件在客戶端必須安裝一個應用程序，才能夠生成相關的操作界面。一般地，如果用戶非計算機專業人才，安裝客戶端應用程序流程復雜，如果碰到兼容性很弱的應用軟件則無法安裝成功，需要配置一些運行環境才能夠安裝應用程序，操作流程非常復雜，不利于計算機軟件的普及和推廣。為了提高應用軟件的普適性，軟件設計師提出了瀏覽器/服務器（B/S）架構，將分布式管理系統劃分為瀏覽器、Web服務器、數據庫服務器三層。

計算機軟件采用B/S體系架構進行設計，用戶不需要安裝任何程序包，只需要獲取計算機軟件的Web服務器地址，將其輸入到IE瀏覽器中，就可以實現用戶登錄認證、界面交互操作。B/S架構為計算機軟件提供了很多的用戶端通信協議，比如常見的HTML、XML、HTML5等，這些通信協議不僅可以傳輸數據，同時還可以利用表單在IE瀏覽器上生成一個排版美觀的界面，用戶可以通過IE表單界面實現數據輸入和處理結果查看。Web服務器在B/S體系架構和C/S架構中的功能是相近的，只是為了能夠提高計算機軟件的響應速度，如果用戶發送來的請求不包含數據請求，就可以直接將Web服務器處理結果反饋到IE瀏覽器表單中，不需要再與數據庫服務器進行交互通信，因此可以大幅度提高計算機軟件的響應速度。數據庫服務器與Web服務器利用通信接口集成在一起，如果Web服務器解析用戶邏輯業務請求之后發現存在數據處理請求，就可以通過數據接口發送到數據庫服務器，數據庫服務器可以完成數據的添加、刪除、修改和查詢等四種操作，完成處理之后可以將相關的結果反饋給Web服務器，Web服務器可以將處理結果封裝在一起，反饋給IE瀏覽器。

基于B/S體系架構的計算機軟件不需要安裝應用程序，只需要通過瀏覽器輸入地址即可登錄服務器，升級服務也只需要安裝一些簡單的插件，因此操作過程非常的簡單，容易讓更多的學習和使用，能夠快速的掌握計算機軟件操作方法，更容易推廣和普及，提高社會信息化水平。

3 云計算環境下數據安全傳輸服務

3.1 全同態加密

3.1.1 傳統加密技術分析

目前，常用的數據加密技術可分為對稱加密和非對稱加密兩大類。對稱加密技術的優點：密碼公開、算法簡單、效率高;缺點：密鑰安全管理困難。非對稱密鑰優點：安全性較高。缺點：運算量較大、成本高、不適合大數據量的加密和解密。

由于傳統的加密技術都存在各自的缺點，在研究同態加密的基礎上，為了更好地將同態加密進行有效擴展應用，本文設想使用全同態加密思路來解決云計算環境中數據加密安全問題。

3.1.2 全同態加密

同態加密，即對經過同態加密的數據進行處理并得到一個輸出，將這一輸出進行解密，其結果與用同一方法處理未加密的原始數據得到的輸出結果是一樣的。是基于數學難題的計算復雜性理論的密碼學技術。根據有效算法的不同，分為加法同態、乘法同態、混合乘法同態等。

3.2云端安全架構

（1）組成

結合云計算技術及服務特點，綜合采用多種安全技術手段，從應用層、服務層及虛擬資源層三個層面去考慮，以此來滿足不斷變化的安全目標和安全威脅。其中，虛擬資源層主要由虛擬化軟、硬件安全、攻擊防御、網絡安全等模塊構成;服務層由服務審計與監管、數據加密、數據完整性驗證等4個模塊構成;應用層安全服務模塊由用戶身份認證與管理、服務授權、動態訪問控制等4個模塊構成。

（2）交互接口

交互接口包括用戶數字資源格式轉換，用戶權限管理和用戶認證等功能。

（3）控制中心

控制中心主要負責處理用戶數據，并最終將其保存到數據池中。節點集群受控制服務中心的管理，被動態調整以構成彈性的可伸縮云。通過控制節點負責整個系統的數據處理和計算1-31（服務資源分配，交互接口的傳輸請求、數據索引等操作）。

（4） 云端

云端一般不會考慮數字資源之間的關系和其組織結構，主要負責保存用戶的所有數據和操作。

結束語

基于云計算的軟件架構保障了計算機環境下數據的可靠性和安全性，但隨著云計算技術的深入發展，要求深化對系統架構更新升級的研究，從而實現系統的高效運作。

參考文獻：

[1]梁曉龍.信息化軟件開發架構研究與設計[J].信息與電腦（理論版），2017（18）：48-49.

[2]喬海庚.云計算環境下軟件開發架構應用與設計[J].電子技術與軟件工程，2016（07）：54.