云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)研究

　　網(wǎng)絡(luò)教學(xué)很大程度上可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的整合與共享，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，有效地提高教學(xué)質(zhì)量?；谠朴?jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，用戶失去了對數(shù)據(jù)的控制權(quán)，數(shù)據(jù)安全問題成為用戶首要解決問題。因此，提出了基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺數(shù)據(jù)安全保護(hù)技術(shù)的研究。主要采用No SQL數(shù)據(jù)庫和基于三方口令認(rèn)證秘鑰交換協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)庫的安全性。No SQL拋棄了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論，采用無模式的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，主要目的是彌補(bǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的不足之處;基于三方口令認(rèn)證秘鑰交換協(xié)議方案主要通過密碼學(xué)方法對口令進(jìn)行保護(hù)。此方案簡單易用，可以基本上實(shí)現(xiàn)用戶和網(wǎng)絡(luò)平臺之間安全、高效的雙向認(rèn)證。

　　《教學(xué)與研究》(教研版)辦刊宗旨是為馬克思主義理論教學(xué)與研究服務(wù)，同時發(fā)表相關(guān)的教育教學(xué)研究成果。為推動馬克思主義理論的教學(xué)與研究發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用，深受廣大讀者的喜愛和好評?！督虒W(xué)與研究》(教研版)為全國中文核心期刊及中國人文社會科學(xué)核心期刊。

　　網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是目前比較普及的一種教學(xué)方式，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)利用互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便利了教師和學(xué)生。教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以活躍課堂氛圍，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模式實(shí)現(xiàn)了以用戶為中心，從傳統(tǒng)教師教學(xué)的“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的“以學(xué)為中心”。云計(jì)算是將計(jì)算機(jī)資源以服務(wù)的形式通過網(wǎng)絡(luò)提供給用戶，根據(jù)用戶的服務(wù)請求對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作。因此，用戶和云之間的身份認(rèn)證是保護(hù)數(shù)據(jù)安全的前提?；谠朴?jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺最主要的就是數(shù)據(jù)庫安全性問題。為了保證數(shù)據(jù)不被破壞，從用戶的認(rèn)證方案和No SQL技術(shù)出發(fā)進(jìn)行解決。

　　1 云計(jì)算概述

　　云計(jì)算是一個正在發(fā)展中的概念。對于云計(jì)算，不同的專家給出了多種解釋，目前沒有公認(rèn)的定義。大多數(shù)人對云計(jì)算的理解，認(rèn)為云計(jì)算就是一種軟件，能有效地將數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)合起來，幫助用戶完成所需的工作，使用戶完全脫離單一主機(jī)的束縛。不論云計(jì)算的定義是什么，但云計(jì)算的最終目的都是為了方便用戶，主要從用戶需求出發(fā)來分配存儲能力、應(yīng)用能力和計(jì)算能力，并且降低了傳統(tǒng)軟件開發(fā)中采購軟硬件的費(fèi)用。

　　基于云計(jì)算的系統(tǒng)自身存在很大的優(yōu)勢，但是相應(yīng)的缺陷也不可忽略，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：數(shù)據(jù)存儲的安全性不高，經(jīng)常造成數(shù)據(jù)的丟失和泄露;身份認(rèn)證機(jī)制薄弱，導(dǎo)致入侵者可以輕松獲取用戶賬號進(jìn)行非法訪問;網(wǎng)絡(luò)約束，云計(jì)算主要依靠網(wǎng)絡(luò)來共享云中的數(shù)據(jù)，如果網(wǎng)絡(luò)自身存在問題，就會導(dǎo)致用戶不能工作。

　　2 No SQL 技術(shù)

　　基于云計(jì)算開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)平臺被關(guān)系數(shù)據(jù)庫這個瓶頸所制約，故No SQL打破關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論，如雨后春筍般成為數(shù)據(jù)庫專家關(guān)注的焦點(diǎn)，在云計(jì)算應(yīng)用中獲得一致好評。No SQL的概念相當(dāng)模糊，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。但是，No SQL是一種不是關(guān)系的、松散的數(shù)據(jù)存儲類型，有時也將其擴(kuò)展為“not only SQL”。它和常用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫不一樣，SQL不再作為平時的查詢語言;而是采用了Key-Value新的存儲模式來實(shí)現(xiàn)高性能的查詢功能。Key-Value類似于常見的哈希表，一個鍵值對應(yīng)于一個Value，這種模式適合通過主鍵對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和修改等操作。Key-Value不僅查詢速度快，而且實(shí)現(xiàn)簡單能提高操作的并發(fā)性。因此，No SQL數(shù)據(jù)庫主要是解決大數(shù)據(jù)存儲和管理的有效方法。

　　3 基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺分析

　　3.1傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)模式

　　首先進(jìn)行硬件系統(tǒng)的選擇和系統(tǒng)的維護(hù)、部署、布網(wǎng)等;然后進(jìn)行軟件系統(tǒng)安裝，對系統(tǒng)CPU、內(nèi)存等性能進(jìn)行監(jiān)控，確保系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫、中間件以及消息服務(wù)等設(shè)置達(dá)到最佳狀態(tài);最后由開發(fā)人員運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行測試，測試通過后供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

　　3.2基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺模式

　　由于云計(jì)算具有資源虛擬化共享、按需控制、動態(tài)服務(wù)以及寬帶接入等優(yōu)點(diǎn)。因此，開發(fā)此系統(tǒng)時就不需要考慮硬件和軟件環(huán)境，只需要開發(fā)人員自己實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯程序就可以了。

　　3.3平臺功能和流程

　　該網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)體主要有教師、學(xué)生、課程等。教師實(shí)體主要給學(xué)生提供課程資源以及進(jìn)行相應(yīng)的輔導(dǎo);學(xué)生實(shí)體主要是進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行相應(yīng)的測試。此平臺根據(jù)學(xué)生和教師入校時間決定是否需要進(jìn)行注冊，登錄平臺后可以自主選擇相應(yīng)功能進(jìn)行操作。

　　4 基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)安全關(guān)鍵技術(shù)

　　4.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方面

　　關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用規(guī)范化手段原則上希望消除數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)插入、刪除異常，保證沒有數(shù)據(jù)丟失，但是實(shí)際上還是會出現(xiàn)各種各樣冗余和異常問題。CouchDB是NoSQL家族成員之一，CouchDB自身的無模式特性更適合對后臺數(shù)據(jù)建模。它與關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，有自己的適用場景，適用于通常圍繞文檔來構(gòu)建的應(yīng)用。

　　Document文檔不存在表，行以及列等相關(guān)概念，主要是以JSON對象來進(jìn)行保存;JSON主要應(yīng)用在客戶端和服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，JSON 對象和字符串之間必須進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換;MapReduce主要是以視圖形式展現(xiàn)和處理文檔。

　　4.2 3PAKE協(xié)議認(rèn)證方案

　　3PAKE協(xié)議的兩個認(rèn)證方，分別是雙向認(rèn)證的用戶和公有云，另外一個是私有云服務(wù)器。在認(rèn)證過程中，用戶向所屬的私有云注冊，生成自己的口令，然后通過哈希計(jì)算生成自己口令的驗(yàn)證元發(fā)送至私有云保存。用戶訪問公有云時，向公有云發(fā)送認(rèn)證請求，公有云借助私有云的身份管理功能實(shí)現(xiàn)和用戶的雙向認(rèn)證。根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)協(xié)議，會話秘鑰由用戶和公有云之間的一方生成，另一方在雙方身份認(rèn)證通過后，可以獲得并接受合法的會話秘鑰，并通知另一方使用該會話秘鑰進(jìn)行安全通信。

　　認(rèn)證過程：

　　1)用戶向公有云發(fā)出認(rèn)證請求，接著公有云才會將它自己連同用戶的身份一起發(fā)送至私有云進(jìn)行雙向認(rèn)證。

　　2)私有云接收到公有云的信息后，接著進(jìn)行身份驗(yàn)證。如果身份合法，則會給公有云進(jìn)行確認(rèn)回復(fù);身份未通過，不回復(fù)信息。

　　3)公有云根據(jù)上一步的確認(rèn)信息，進(jìn)行用戶身份驗(yàn)證。通過驗(yàn)證即可向用戶轉(zhuǎn)發(fā)上一步的確認(rèn)信息。

　　4)用戶根據(jù)第二步的確認(rèn)信息，進(jìn)行公有云身份驗(yàn)證，通過驗(yàn)證即可向公有云轉(zhuǎn)發(fā)確認(rèn)信息。

　　以此實(shí)現(xiàn)用戶和云之間的雙向身份驗(yàn)證，更好地維護(hù)數(shù)據(jù)庫的安全。

　　5 結(jié)束語

　　云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺解決了傳統(tǒng)教育技術(shù)存在的瓶頸和數(shù)據(jù)庫不安全問題，顛覆了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。該平臺采用了新的教學(xué)模式推動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，強(qiáng)化了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的鍛煉。

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