移动互联网的云计算应用研究

孙瑶瑶

(华北水利水电大学信息工程学院，河南郑州 450011)

1 移动互联网的发展

移动互联网是结合移动通信和互联网的一种新的网络模式，其是以移动网络作为接入网络的互联网，是以网络和手机融合的方式作为经营模式。移动终端的逐步增长、移动网络不断优化和移动应用的不断丰富推动移动互联网不断发展。自2000年移动互联网产生，其成为发展最快、前景最诱人的业务之一。

1.1 移动互联网发展现状

一方面 Android，IOS，Windows Phone已几乎完全占领了智能手机的市场，另一方面3G、4G、LET等移动网络和WiFi覆盖技术的成熟，使得移动互联网从2011年的爆发增长期趋于稳步发展阶段。2013年12月4日，我国工业和信息化部正式向中国移动、中国联通、中国电信颁发了TD－LTE制式的4G牌照，此举意味着中国正式进入4G时代。

文献［1］通过对3G和4G网络的对比，指出4G网络采用的多媒体及娱乐交付拓扑、OFDM技术和单一的蜂窝核心网通信格局，使得4G系统下信道的最高速率将达100 Mbit·s－1，这个速度已几乎可以满足所有无线网用户的需求。文献［2］给出了4G环境下移动旅游电子商务平台的总体框架，指出4G网络在旅游业中的应用前景。文献［3］给出移动运营商、互联网企业、终端厂商三大力量主导的产业链，并以此为基础研究了我国移动互联网的用户习惯。从文献［4～5］描述的移动互联网的前景不难看出，其发展与探索空间仍然很大。纵观移动互联网的发展，其发展历程如图1所示。

图1 移动互联网发展历程

1.2 移动互联网发展趋势

移动互联网的发展速度之快是任何预测家未曾预料到的，所以可以预测其会继续创造新的经济神话［6］。目前腾讯的微信、新浪的微博、网易的易信等各种APP应用软件已经成为社会公众的主要社交工具，随着越来越多的人使用APP应用，服务提供商需要处理的用户数据将海量增长，如何平衡负载又保证好的用户体验是提供商亟待解决的问题。云计算的出现使这些问题迎刃而解，服务提供商将复杂的计算与数据处理交给具有自动平衡负载和超级计算能力的云系统处理，仅将计算结果和最终的服务展现给用户，如此带来更好的用户体验。可见移动云计算是移动互联网的大趋所向。

2 云计算概述

2.1 云计算概念

2006年Google的首席执行官Eric Emerson Schmidt在搜索引擎大会上提出了云计算概念。2008年3月，IBM与无锡市共建了中国第一个云计算中心，在2009年，Google、IBM、Amazon和Microsoft等世界IT巨头都建立了自己云计算服务平台。如IBM的“蓝云计划”，亚马逊的AWS(AmazonWeb Services)，微软的Windows Azure等。我国《国家十二五规划纲要》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》把云计算列为重点发展产业。这对云计算发展都给予了极大地肯定和推动力。

云计算［7］被称为IT界的“第三次革命”，其已成为业界的研究重点，并逐渐渗透到人们的生活中。虽目前对云计算并未有统一的定义，可将其通俗的理解为:云是将大量的计算资源通过虚拟化技术形成的一个庞大的虚拟资源池，云计算就是基于云的计算模式，其最大的计算特点是将计算过程从用户终端转移到云端。用户通过网络连接以按需租用的方式从云端获取自己所需的数据存储、科学计算及数据库等服务。用户不需要有较高的专业水平，也不需要对云设备直接操作，只需通过客户端直接使用服务即可。

图2 云计算特点

2.2 云计算的关键技术

虽不同的云服务提供商有各自独特的技术方案，但其中最基本的技术可归纳为:

(1)数据存储技术。云计算采用分布式存储的方式来保证高可用性和经济性，即将数据存放于不同的服务结点，同时采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外，云计算系统在同一时刻有并发的大量用户请求，因此高吞吐率和高传输率是云计算数据存储技术必须具有的特性。目前云计算的数据存储技术主要有谷歌的GFS(Goog le File Sy stem)［8］和 Hadoop 团队 的 HDFS(Hadoop Distributed File System)［9－10］，大部分 IT 厂商，例如雅虎、英特尔采用HDFS数据存储技术。

(2)虚拟化技术。虚拟化技术具有调配计算资源的能力，通过虚拟化技术可以使得物理资源和虚拟资源动态使用，集中管理，从而提高系统的灵活性、伸缩性和扩展性。云计算环境下，将大量的计算资源虚拟化为一个资源池，该资源池动态地为用户提供所需资源。使得用户可以通过网络以服务的方式获取所需资源。目前流行的虚拟化技术主要有Hypervisor，Vm-Ware ESX，Citrix XenServe等。

3 移动互联网的云计算应用

3.1 云计算必然应用于移动互联网

根究移动互联网和云计算的特点可看出，移动云计算模式是必然趋势。首先，云计算具有强大的计算能力，最终仍需借助各种终端向用户显示计算结果或提供服务。移动终端本身的便携性和移动性使其成为当今流行的终端设备，然而硬件资源有限成为其发展的瓶颈，云计算无限的计算和存储能力与移动终端资源的有限性互补。其次，无线网络不断优化与改进和HTML5标准的不断发展，云计算在移动互联网的应用具有较大的空间。移动云计算服务架构如图3所示。

图3 移动云计算服务架构

3.2 目前移动云计算的主要应用研究

目前我国移动云计算的研究仍处于初步阶段，文献［11～12］结合移动云计算的特点阐述了移动云计算应用于数字图书馆的优势，为构建移动云图书馆提供理论参考。文献［13］提出了一种MaaS的移动云图书馆服务模式，进一步证明云图书馆的可行性与便利性。文献［14］基于移动云计算和智能终端，提出了校园云架构的教学资源库，该架构可提高资源库系统的可扩展性，并降低系统构建的成本。文献［15］基于Android系统实现了一套餐饮服务系统，该系统用户登录后可开桌、点餐、下单、结算等，实践性很强。文献［16］建立了用户兴趣模型库，基于Android平台提出了一个初步的个性化服务推荐模型，该模型对于提高移动电子商务服务质量具有良好的支撑。虽以上的研究仍处于理论阶段，但为日后各系统的实现提供了参考。

综合以上的应用研究可看出，移动云计算具有以下特点:(1)低成本。移动云计算将计算与存储交给云端处理，客户端只需通过浏览器获取服务，这对终端性能要求很低。同时，云计算采用按需付费的消费模式，用户只需要支付自己实际使用资源的费用即可，大幅降低了用户成本支出。(2)智能均衡负载。移动云计算中硬件的核心支撑技术即为负载均衡技术，该技术将重负载的运算分担到多台节点设备上进行并行处理，并将汇总结果返回给用户，如此整个系统的处理能力大幅度提高。另外，智能均衡负载可以检测出流量数据包中的任何威胁信息［17］，从而提供有效的安全策略。

(3)无限存储能力。移动终端的存储空间非常有限，用户通过移动云计算技术将终端的照片、通讯录、短信等传到云端，可大幅减少终端的存储压力并让用户感觉终端具有无限存储空间。

(4)灵活性。用户所有数据存储在云端，仅需一台终端和网络便可随时随地对所需资料进行查看、修改等。

(5)认证方式多样化。移动终端的通信功能容易实现通过SIM卡信息绑定认证、短信认证等认证方式，这些认证方式更简单、方便且提高了数据的安全性。

4 移动云计算环境下所面临的问题

随着4G网络的发展和云计算应用模式的引入，移动互联网的发展进入了一个新时代，在给人们带来便利的同时，也面临许多新的问题，其中最受关注的安全问题也迎来新的挑战。

移动云计算3要素:云端、移动终端和无线网络。主要安全问题有:

(1)云端安全。首先云计算模式下数据的所有权和管理权具有隔离性。用户将自己的数据委托给云计算服务商，服务商具有最高权限，而云服务商没有充足的理由说服用户相信其数据被正确地使用，如数据是否被篡改，是否被云服务商泄露给其竞争者等，用户对数据安全的担忧成为其发展的重要障碍。其次，在云计算平台中，资源以虚拟化、多用户租用的模式提供给用户，这些虚拟资源根据实际运行时所需来绑定物理资源，也就意味着同一时刻可能有多个用户访问相同的物理资源，一旦云计算中的虚拟化软件存在安全漏洞，用户的数据就可能被非法用户访问。

(2)移动终端安全。智能终端的出现带来了潜在的威胁，如通过操作系统的漏洞窃取用户隐私信息，利用病毒和恶意代码进行系统破坏等，另一方面，浏览器普遍成为云服务应用的客户端，目前互联网的浏览器毫无例外地存在软件漏洞，这些软件漏洞加大了终端被攻击和侵犯的风险。

(3)无线网络安全。无线网络已广泛应用于各个领域，由于其是一种发散性网络，所以天生具有不安全性。移动云计算环境下，数据通过无线信道传输，这种传播方式增加了数据被截取或非法篡改的可能性。一方面非法用户可能以假冒身份进入无线网络，并进行破坏;另一方面合法用户在进入网络后，也可能访问其权限之外的各种互联网资源。

移动云计算发展面临的问题及解决方案如表1所示。

表1 移动云计算发展面临的问题及解决方案

采用混合云模式可以避免了核心业务数据存放在服务商手中，又可享用公有云的经济性和方便性，将成为日后的主流模式;使用加密存储、虚拟局域网、网络中间件、数据隔离技术可有效防止非法访问并提高数据可靠性;采用SIM绑定与短信确认多重认证方式结合的形式确保用户身份的合法性。三方密钥交换(3PAKE)协议可以有效抵制各种攻击，改进的3PAKE在移动云计算领域将具有广阔的应用场景;保障云计算安全仅依靠云计算服务商和用户是远远不够的，需要尽快成立高效可靠的第三方监管机构来协调指引;提高云服务的质量和用户安全意识，提供良好的移动网络是促进移动云计算发展的不可或缺的动力与前提。

移动互联网应用在云计算环境下将迎来爆发式增长，一些新经济模式和增长点也将应运而生。目前的移动云计算尚处于初步发展阶段，随着4G网络不断发展与优化，移动互联网与云计算、物联网的无缝融合，可预见一切需要信息处理的领域均可应用移动云计算技术使其“移动化”，比如当前人们已将旅游作为一种生活放松方式，利用移动云计算技术构建智能、方便的移动云旅游系统，用户可随时随地预定、修改旅游计划。

5 结束语

移动云计算带来信息产业发展模式改变的同时，其发展所面临的问题也成为当前信息产业关注的焦点，有效解决云计算在移动互联网应用中的安全隐患是促进移动云计算发展的催化剂。

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