基于云计算技术的计算机网络教学平台的研究与设计*

毛敬玉

(兰州职业技术学院，甘肃兰州 730070)

随着网络技术的不断发展，云计算技术已经深入到我们生活的各个领域，高校高职院校的智慧校园建设也已经提升到了一定的战略高度，这个时候我们作为一名在一线的教师，就要根据当今发展的需要，针对自己的课程，进行相关的课程改革，不同的课程需要选择不同的改革方式和途径。

计算机网络基础是一门设立已久的课程，但是这门课程对于计算机网络相关专业的学生来说，又是一门重要的专业基础课程。很多年以来，对于计算机网络基础的课程设置，总是理论多余实践内容，这对于现在高职院校的学生来说是比较尴尬的，因为高职院校的学生普遍理论知识比较薄弱，如果讲太多的理论对于他们来说可能大多数情况下实在很难全部接受和消化，所以针对高职院校学生的这一特点，必须要给这门古老而实用的课程添加相应的教学辅助，这样才能更好的进行教学[1]。

如何添加新鲜的血液呢？这就需要用到现代的教学手段了，比如云班课、工单课堂、超星、腾讯课堂，这些都是近几年来在高职教学过程中运用比较多的教学平台，这些在我们的计算机网络基础的教学过程中也是有运用的，但是感觉这些平台需要老师课下去做大量的准备工作，有些时候可能对于教师来讲是一个不小的工作量，而且也没有从根本上解决理论多而实践内容薄弱的问题，这时候我们就很需要一个平台来为我们这门课程提供一个既可以学习理论知识，又可以进行实验实训的这样一个环境。

云计算是这几年来应用很广泛的一个网络技术，因为其强大的功能，相对便宜的价格，可以将其引入到我们的教学平台的搭建和使用中来，这样就可以使我们的教学过程达到一个事半功倍的效果[2]。

1 基础理论

1.1 云计算概述

1.1.1 云计算的定义

云计算(cloud computing)是继1980年从大型计算机到Client -server(客户-服务器)转变之后的又一种重大的变革。是集分布式计算(Distributed computing)、网络存储(Network storage)、并行计算(Parallel computing)、网络负载均衡(Network load balancing)、效用计算(Utility calculation)和虚拟化(Virtualization)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，也就是说云计算是通过以Internet服务的方式提供可伸缩的动态的虚拟化资源的计算技术和模式[3]。

1.1.2 云计算的功能

云计算是以互联网为基础技术，将信息资源库与计算应用相连接，并将资源运用虚拟化技术转变为可供使用和访问的服务，实现资源共享，用户可以随时随地获取、存储和使用资源。具体功能可以分为以下三点：

(1)提供动态的数据与资源的服务。

(2)提供可持续发展性的服务平台。

(3)提供硬件资源如网络存储功能等。

1.1.3 云计算的特点

(1)方便的数据共享。在日常生活中我们经常会遇到数据备份和数据共享这样的问题，那么云计算可以帮助我们来轻松实现不同设备之间的共享数据与应用。

过去我们只能不停的在不同设备之间进行数据的交互，这样不仅操作繁琐，在交互的过程中也难免会出现数据丢失的情况，现在云计算模式中，我们可以把数据存放在云端，你的不同设备只要连接到云端，就可以很方便的访问和使用一份数据。

(2)低要求客户端配置。云计算支持用户使用各种终端在任意位置获取应用服务，所请求的资源不是来自固定的有形的实体而是来自“云”。

所以用户不需要去考虑云计算的内部构造问题，只要用户的设备可以连接网络，云计算就会给用户的设备提供使用云计算的相关资源的途径和方法。

(3)能按需提供分配。云计算可以为不同用户按需提供不同的分配服务。

因为计算机系统包含了许多类型的应用软件和各种程序，各种的程序和不同类型的应用所对应的数据库和资源库也大不相同，所以用户需要有较强的云计算能力的技术来帮助自己对不同的应用部署其对应的资源环境，而云计算平台就能够根据用户的需求提供相应的计算技术支持和迅速的资源分配[4]。

(4)充分的自动化。在云中不论是部署资源、应用还是服务，以及软硬件的管理，都是要通过自动化的方式来实现完成，这样就大大的降低了在建设云计算中心的时候的巨大的人力资源成本。

(5)灵活性高。云计算有非常强的灵活性和兼容性。

目前市场上大多数操作系统、网络存储和软、硬件开发等软、硬件、IT资源都使用虚拟化技术。虚拟化要放在云系统中的资源虚拟池进行统一管理，这样不仅可以能够让不同厂商的硬件产品外设获得更高性能计算能力还可以兼容低配置机器，让更多的设备发挥更多的效用。

图1 云计算结构图

(6)可靠性高。云计算中如果单点服务器出现故障，可以通过虚拟化技术将恢复备份在不同物理服务器上面的应用或资源，或利用动态扩展功能来部署新的服务器继续进行计算，即使是出现服务器故障也不会影响其他计算节点的计算与应用的正常运行。

1.2 计算的服务方式

云计算服务的方式一般可分为三个层次，分别是：分别是IAAS(Infrastructure)基础设施(-as-a-Service)，PAAS(Platform(平台)-as-a-Service)，SAAS(Software(软件)-as-a-Service)。

基础设施在最下端，平台在中间，软件在顶端。

IaaS这个非常类似于我们计算机系统的底层结构，为我们的上层通信提供相应的硬件及设备支持。这一层能够按需向用户提供能在基础设施层面提供的服务，主要包括计算机服务器、通信设备、存储设备等，还有计算能力、存储能力或网络能力等IT基础设施类服务。

PaaS：Platform-as-a-Service(平台即服务)就像我们在使用计算机时候的人机界面交互一样，我们可以通过这个平台来和云计算进行交流通信。这一层定位于通过互联网为用户提供一整套开发、运行和运营应用软件的支撑平台[5]。

SaaS：Software-as-a-Service(软件即服务)这一层主要是面对应用人群，非常类似于我们的应用层，在这一层，用户可以根据自己的喜好来进行相关的操作和应用。

这三个层次组成了云计算技术层面的整体架构。如图1所示。

2 为什么要搭建网络教学平台

2.1 搭建网络教学平台可以实现随时随地学习

互联网改变了我们的生活方式，科技的发展让大家的好奇心越来越强，也非常容易的满足了大家的好奇心，也让大家了解到了更多的新事物。在线教育就是一个例子，不再受地点时间的限制，随时随地，有网络，我们就可以进行在线学习，对于年轻人来说，是非常方便的一件事，许多中年人也是一样，他们一直都是通过线下或者书本来进行学习，当代不一样了，可以通过电脑或者手机进行在线教育了，他们的思想观念也发生了非常大的转变。

图2 物理拓扑图

图3 逻辑拓扑图

2.2 搭建网络教学平台可以提高大家的自学能力

通过互联网这个大平台进行在线教育，是根据大家的需求而做出的一大改变，当我们学习方面受到时间限制或者地点限制的时候，我们就能体会到它的好，在大学也好，或者初高中，知识的更新很快，没有谁可以随时把握住新的信息，但是网络教学却不一样，你不用再受他人的指点，自己可以进行学习，从而去把握最新的信息，跟上时代更新的速度。

2.3 搭建网络教学平台可以拓展大家的知识量

对于许多学生来讲，他们非常希望学习一些新的技能，那么有的时候线下特别难满足这个条件，但是在线上许多都是可以满足的，这就可以更加丰富的去拓展大家的知识量。让大家在知识的海洋里尽情地遨游。

节约成本软件的采购、保护和装备升级等方面的费用在学校信息化建设总费用中占据着较大的比例，若是采用云计算技术享受服务，那么会在很大程度上缩减此项费用。

3 云计算在网络教学平台建设中的优势及可行性

以云计算为基础设计计算机网络教学平台的可行性主要有两点。

(1)云计算运用在计算机网络教学平台建设中，能够避免资源重复建设，可以将教学基础设备的利用率最大限度地提升。同时提供对终端设备跨平台支持，保证网络教学平台的资源共享。

(2)运用云计算可以提高教学资源的管理和维护，为了高效、安全地保障计算机网络教学平台运行，运用高效的计算技术对教学和实验资源进行有效的分配、存储及管理和加密。

4 基于云计算的计算机网络教学平台的设计

以云计算基础理论研究为基础，尝试设计了高校教学资源平台。如图2所示为物理拓扑图，图3为逻辑图，这只是一个初步的构思，后续将对这个构思进行详细的阐述和论述。