基于云计算技术的计算机网络远程教育系统设计

李春晓

摘要：由于在远程教育平台上应用传统教育模式具有数据不完整、数据恢复难、私密性差等不足，本课题把云计算方法应用到远程教育平台上，提出一种基于云计算的远程教育平台，该平台能有效整合教学信息资源，大幅度提高教育资源利用率。通过分析研究云计算和远程教育平特性，实现基于云计算的远程教育平台。实践证明，该平台在教学质量、资源共享、降低教育成本和灵活性方面与传统教育相比都有很大的进步。可以说，云计算高效率的运算处理能力和强大的存储能力在远程教育平台上得到了充分的体现，使我国的远程教育水平整体上有所提升。

关键词：云计算技术；计算机网络；远程教育系统；设计

随着网络的快速发展和普及，教育模式发生了翻天覆地的变化，远程教育已逐渐成为教学中一种必不可少的教学方式，越来越多的人们开始选择远程教育作为学习一种主要手段。但是，由于我国地域辽阔，人口众多，计算机和网络资源分布不平衡，远程教育发展和推广并不是很完善，实际应用中远程教育平台不可避免的会暴漏出这样或那样的问题，这就需要去完善和更新。云计算概念的出现最早是在二零零七年，高效的运算能和无限的存储能力是云计算技术的最大优点，所以，自从云计算提出后越来越多的人对它进行研究。本课题就是对云计算应用在远程教育平台上优势及可行性进行研究，通过综合论证，提出将云计算应用到远程教育平台上，借助其高效的运算能力和无限的存储能力能很好解决传统远程教育平台的不足[1]。通过实践发现，融入云计算的远程教育平台，在提高教学质量、共享教育资源、降低教育成本、灵活授课等方面都有很大程度的进步，更有利于远程教育的大规模推广。

1 基于云计算的计算机网络远程教育系统设计

基于云计算的远程教育平台主要五大模块： 系统架构、业务处理、数据处理、系统的安全可靠。模块化的设计理念，使整个系统平台结构清晰，层次分明。

1.1系统架构

目前，我国网络速度还不够理想，网络和服务器难以承受集中式访问，开展远程教育的学校通常在校外建有多台学习中心分流服务器，大多采用B/S模式，整体结构如图1所示。在学校本部建中央学习中心服务器，其他学习中心也各自建教学资源服务器，所有系统后台服务器上都存储着学习资源，包括文档资源和视频资源，供用户自由使用。目前，系统应用效果来看，这种运行模式有两个明显不足[2]： （1）教育系统上学习资源多体积庞大，目前我国的网络速度对这种大数据量的资源传输还不够理想，所以平台上有些服务器上资源由于网络传输原因没有与其他服务器同步，这就造成一些服务器上学习资源不完整、或不是最新资料，学习者往往不能及时学到最新知识； （2）这种组合模式下学生需要多次注册，服务器之间的账号不共享，也就是这个服务器上注册的账号不能学习和下载那个服务器上的资源，学生换一个服务器学习就要重新注册一次，显得非常麻烦。本文所提出的新教育平台充分利用云计算的优势，把每个中心服务器上的资源统一存放到“云”上，远程教育平台提供自动搜索和智能选择最佳路径传输数据功能，服务器之间可以互为备用，能够相互切换，一旦一个服务器出现故障，平台系统能自动切换到另一台最近的服务器上，并且用户感觉不到这一过程，这样设计使学生不用再使用不同服务器时多次注册，一次注册平台上全部服务器资源都能使用，最大程度的实现学习资源共享；同时也使整个平台系统的可靠性得到很大提高。系统采用模块化设计思想，逻辑结构清晰明了。由于云计算的融入使系统的服务能力显著提高，并且可以根据学生实际情况自由调整系统的使用方法和界面，有很强的灵活性和实用性。

1. 2 业务处理模块设计

本课题设计的远程教育平台整体结构由基础层、服务层和应用层组成，共分5个模块，包括：数据处理，监控、处理流程、决策、基础模块等。其中基础层平台系统的资源库，要求通过硬件、软件、虚拟等多种技术来确保基础资源库的可靠和稳定。基础层为服务器和应用层提供基础支持，如，提供计算处理能力和存储功能，可以说基础层好比平台系统的能源库。由于系统的业务处理模块在应用层，所以平台系统的核心当属应用层，业务处理模块又继续细化成：综合监管、权限分配、业务处理流程、系统自动签到、文件处理、信息采集、搜索等子模块。应用层主要为学生或其他程序提供交互接口。服务层包括平台系统的各种服务功能，如，文件传输服务、数据查询服务等，下一节将重点介绍系统核心模块的设计。

1.3 核心模块设计

上一节已经提到，远程教育的核心模块又分：综合监管、权限管控、业务处理流程、系统自动签到、文件处理、信息采集、搜索等子模块。系统模块如图2所示，每个模块与租户为一一对应关系，每个模块由相应的租用者标示符启动，标识符利用元数据通道到达各个模块，各模块结合元数据功能区访问所需资源。综合监控主要功能是SaaS服务者安装平台系统，并为用户配置系统相关参数，分配用户权限。权限管控模块有三种方法辨别租户：SaaS服务及应用相关人员，依据他们身份标识符，通过系统分配给的相应权力去对指定文件的访问。为了更好、高效方便的为不同用户提供服务，SaaS使用应该满足各种工作流程需求。工作流程模块的配置工具只支持部门或平台系统内部的工作流程，其他暂不支持。系统自动签到模块式通过签名技术和水印识别手段实现的。文件处理模块主要功能是增减或转移服务器上的文档，这些文档在数据库中都存储在一张表中，不同租户之间他们是相互独立的。也可以自动管理一些特定电子文件，例如，清理到期文件或临时文件，激活相关文档等。搜索模块的主要功能是通过采集提取文件中的相关信息，让用户享受到更好的查询服务。利用此功能学生可以在教育平台的数据库里自由搜索所需相关资料。

1.4 数据安全设计

1.4.1 数据的安全性需求 基于云计算方法的远程教育教育平台，使用后台服务器、数据库管理系统进行数据自动管理，学校不再自己人工管理； 整个系统的维护和升级也都是由专业的服务商完成，学习不再自己维护管理； 云计算的使用离不开互联网，学生所有的请求发送和数据传输都通过互联网实现的，所以数据在传输过程的安全很难得到保障。远程教育平台对安全性的要求虽不比商业系统，特别是金融系统的高，但是教师、学生个人信息，考题，特别是敏感性的考题答案，教学文档等保密性数据，也不能随意对外公开。这就需要在设计新的远程教育平台时，务必使敏感数据的安全可靠性得到保障[3]。

1. 4. 2 教育平台上数据隔离方式 隔离方式通常有3 种。第一种是数据库隔离，就是用户之间保持数据库的独立性，一个账户对应一个数据库，这种隔离方案隔离最彻底，数据安全性也最高，唯一的缺点资金投入太大。第二种是数据模式隔离、库共享，整个教育平台上只用一个数据库，每个账户都拥有一个独立的模式； 为每个用户提供抽象的逻辑数据隔离，并不是实际的物理隔离； 并且一个数据库能够支持多个用户，这样有效降低了系统成本，由于抽象隔离，逻辑关系相对复杂，所以管理难度大。第三种是数据模式和库都共享，整个教育平台只有一个数据库，一种数据模式，在有隔离需求的业务表上加标示符（使用者ID）来达到隔离数据的目的；这样是数据库的共享程度达到最高，系统成本最低，但隔离不够彻底；缺点是会增加系统开发者的负担，开发者安全可靠性方面的代码量会增加很多，平台上数据还容易丢失。综合考虑系统成本和安全性，本文数据隔离时采用第二种隔离方案，成本相对较低，安全性又能达到要求，比较符合我国对远程教育的要求[4]。

2 结语

本课题详细分析了云计算技术应用到远程教育平台上的理论依据并对系统实现的技术难度进行评估。通过深入研究设计出了一个全新的实现方案，该方案充分继承传统系统优势的同时又加以创新，实现了一套符合现代远程教育最新需求的教育系统，经测试验证发现，该系统与传统教育系统相比在教育服务能力、共享学习资源、灵活性等很多方面都有很大的提高，非常符合我国现代远程教育的需求。

参考文献：

[1]田立鹏. 基于云计算的远程教育系统设计[J]. 电大理工.2013（06）

[2]方明，黄敏.基于云计算的远程教育平台建设研究[J].南京广播电视大学学报，2013（ 09）.

[3]张怀南，杨成. 我国云计算教育应用的研究综述[J].中国远程教育，2013（01）.

[4]程姗姗.基于云计算的远程移动学习系統设计[J]. 软件导刊，2013 （10）.