基于云計算技術的計算機網絡教學平臺的研究與設計*

毛敬玉

(蘭州職業技術學院，甘肅蘭州 730070)

隨著網絡技術的不斷發展，云計算技術已經深入到我們生活的各個領域，高校高職院校的智慧校園建設也已經提升到了一定的戰略高度，這個時候我們作為一名在一線的教師，就要根據當今發展的需要，針對自己的課程，進行相關的課程改革，不同的課程需要選擇不同的改革方式和途徑。

計算機網絡基礎是一門設立已久的課程，但是這門課程對于計算機網絡相關專業的學生來說，又是一門重要的專業基礎課程。很多年以來，對于計算機網絡基礎的課程設置，總是理論多余實踐內容，這對于現在高職院校的學生來說是比較尷尬的，因為高職院校的學生普遍理論知識比較薄弱，如果講太多的理論對于他們來說可能大多數情況下實在很難全部接受和消化，所以針對高職院校學生的這一特點，必須要給這門古老而實用的課程添加相應的教學輔助，這樣才能更好的進行教學[1]。

如何添加新鮮的血液呢？這就需要用到現代的教學手段了，比如云班課、工單課堂、超星、騰訊課堂，這些都是近幾年來在高職教學過程中運用比較多的教學平臺，這些在我們的計算機網絡基礎的教學過程中也是有運用的，但是感覺這些平臺需要老師課下去做大量的準備工作，有些時候可能對于教師來講是一個不小的工作量，而且也沒有從根本上解決理論多而實踐內容薄弱的問題，這時候我們就很需要一個平臺來為我們這門課程提供一個既可以學習理論知識，又可以進行實驗實訓的這樣一個環境。

云計算是這幾年來應用很廣泛的一個網絡技術，因為其強大的功能，相對便宜的價格，可以將其引入到我們的教學平臺的搭建和使用中來，這樣就可以使我們的教學過程達到一個事半功倍的效果[2]。

1 基礎理論

1.1 云計算概述

1.1.1 云計算的定義

云計算(cloud computing)是繼1980年從大型計算機到Client -server(客戶-服務器)轉變之后的又一種重大的變革。是集分布式計算(Distributed computing)、網絡存儲(Network storage)、并行計算(Parallel computing)、網絡負載均衡(Network load balancing)、效用計算(Utility calculation)和虛擬化(Virtualization)等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的產物，也就是說云計算是通過以Internet服務的方式提供可伸縮的動態的虛擬化資源的計算技術和模式[3]。

1.1.2 云計算的功能

云計算是以互聯網為基礎技術，將信息資源庫與計算應用相連接，并將資源運用虛擬化技術轉變為可供使用和訪問的服務，實現資源共享，用戶可以隨時隨地獲取、存儲和使用資源。具體功能可以分為以下三點：

(1)提供動態的數據與資源的服務。

(2)提供可持續發展性的服務平臺。

(3)提供硬件資源如網絡存儲功能等。

1.1.3 云計算的特點

(1)方便的數據共享。在日常生活中我們經常會遇到數據備份和數據共享這樣的問題，那么云計算可以幫助我們來輕松實現不同設備之間的共享數據與應用。

過去我們只能不停的在不同設備之間進行數據的交互，這樣不僅操作繁瑣，在交互的過程中也難免會出現數據丟失的情況，現在云計算模式中，我們可以把數據存放在云端，你的不同設備只要連接到云端，就可以很方便的訪問和使用一份數據。

(2)低要求客戶端配置。云計算支持用戶使用各種終端在任意位置獲取應用服務，所請求的資源不是來自固定的有形的實體而是來自“云”。

所以用戶不需要去考慮云計算的內部構造問題，只要用戶的設備可以連接網絡，云計算就會給用戶的設備提供使用云計算的相關資源的途徑和方法。

(3)能按需提供分配。云計算可以為不同用戶按需提供不同的分配服務。

因為計算機系統包含了許多類型的應用軟件和各種程序，各種的程序和不同類型的應用所對應的數據庫和資源庫也大不相同，所以用戶需要有較強的云計算能力的技術來幫助自己對不同的應用部署其對應的資源環境，而云計算平臺就能夠根據用戶的需求提供相應的計算技術支持和迅速的資源分配[4]。

(4)充分的自動化。在云中不論是部署資源、應用還是服務，以及軟硬件的管理，都是要通過自動化的方式來實現完成，這樣就大大的降低了在建設云計算中心的時候的巨大的人力資源成本。

(5)靈活性高。云計算有非常強的靈活性和兼容性。

目前市場上大多數操作系統、網絡存儲和軟、硬件開發等軟、硬件、IT資源都使用虛擬化技術。虛擬化要放在云系統中的資源虛擬池進行統一管理，這樣不僅可以能夠讓不同廠商的硬件產品外設獲得更高性能計算能力還可以兼容低配置機器，讓更多的設備發揮更多的效用。

圖1 云計算結構圖

(6)可靠性高。云計算中如果單點服務器出現故障，可以通過虛擬化技術將恢復備份在不同物理服務器上面的應用或資源，或利用動態擴展功能來部署新的服務器繼續進行計算，即使是出現服務器故障也不會影響其他計算節點的計算與應用的正常運行。

1.2 計算的服務方式

云計算服務的方式一般可分為三個層次，分別是：分別是IAAS(Infrastructure)基礎設施(-as-a-Service)，PAAS(Platform(平臺)-as-a-Service)，SAAS(Software(軟件)-as-a-Service)。

基礎設施在最下端，平臺在中間，軟件在頂端。

IaaS這個非常類似于我們計算機系統的底層結構，為我們的上層通信提供相應的硬件及設備支持。這一層能夠按需向用戶提供能在基礎設施層面提供的服務，主要包括計算機服務器、通信設備、存儲設備等，還有計算能力、存儲能力或網絡能力等IT基礎設施類服務。

PaaS：Platform-as-a-Service(平臺即服務)就像我們在使用計算機時候的人機界面交互一樣，我們可以通過這個平臺來和云計算進行交流通信。這一層定位于通過互聯網為用戶提供一整套開發、運行和運營應用軟件的支撐平臺[5]。

SaaS：Software-as-a-Service(軟件即服務)這一層主要是面對應用人群，非常類似于我們的應用層，在這一層，用戶可以根據自己的喜好來進行相關的操作和應用。

這三個層次組成了云計算技術層面的整體架構。如圖1所示。

2 為什么要搭建網絡教學平臺

2.1 搭建網絡教學平臺可以實現隨時隨地學習

互聯網改變了我們的生活方式，科技的發展讓大家的好奇心越來越強，也非常容易的滿足了大家的好奇心，也讓大家了解到了更多的新事物。在線教育就是一個例子，不再受地點時間的限制，隨時隨地，有網絡，我們就可以進行在線學習，對于年輕人來說，是非常方便的一件事，許多中年人也是一樣，他們一直都是通過線下或者書本來進行學習，當代不一樣了，可以通過電腦或者手機進行在線教育了，他們的思想觀念也發生了非常大的轉變。

圖2 物理拓撲圖

圖3 邏輯拓撲圖

2.2 搭建網絡教學平臺可以提高大家的自學能力

通過互聯網這個大平臺進行在線教育，是根據大家的需求而做出的一大改變，當我們學習方面受到時間限制或者地點限制的時候，我們就能體會到它的好，在大學也好，或者初高中，知識的更新很快，沒有誰可以隨時把握住新的信息，但是網絡教學卻不一樣，你不用再受他人的指點，自己可以進行學習，從而去把握最新的信息，跟上時代更新的速度。

2.3 搭建網絡教學平臺可以拓展大家的知識量

對于許多學生來講，他們非常希望學習一些新的技能，那么有的時候線下特別難滿足這個條件，但是在線上許多都是可以滿足的，這就可以更加豐富的去拓展大家的知識量。讓大家在知識的海洋里盡情地遨游。

節約成本軟件的采購、保護和裝備升級等方面的費用在學校信息化建設總費用中占據著較大的比例，若是采用云計算技術享受服務，那么會在很大程度上縮減此項費用。

3 云計算在網絡教學平臺建設中的優勢及可行性

以云計算為基礎設計計算機網絡教學平臺的可行性主要有兩點。

(1)云計算運用在計算機網絡教學平臺建設中，能夠避免資源重復建設，可以將教學基礎設備的利用率最大限度地提升。同時提供對終端設備跨平臺支持，保證網絡教學平臺的資源共享。

(2)運用云計算可以提高教學資源的管理和維護，為了高效、安全地保障計算機網絡教學平臺運行，運用高效的計算技術對教學和實驗資源進行有效的分配、存儲及管理和加密。

4 基于云計算的計算機網絡教學平臺的設計

以云計算基礎理論研究為基礎，嘗試設計了高校教學資源平臺。如圖2所示為物理拓撲圖，圖3為邏輯圖，這只是一個初步的構思，后續將對這個構思進行詳細的闡述和論述。