云計算的網(wǎng)絡教學數(shù)據(jù)庫安全技術研究

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

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

　　網(wǎng)絡教學是目前比較普及的一種教學方式，網(wǎng)絡教學利用互聯(lián)網(wǎng)+實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便利了教師和學生。教師利用網(wǎng)絡教學平臺可以活躍課堂氛圍，吸引學生的注意力，激發(fā)了學生學習的主動性和積極性。網(wǎng)絡教學平臺模式實現(xiàn)了以用戶為中心，從傳統(tǒng)教師教學的“以教為中心”轉變?yōu)閷W生的“以學為中心”。云計算是將計算機資源以服務的形式通過網(wǎng)絡提供給用戶，根據(jù)用戶的服務請求對數(shù)據(jù)進行相關操作。因此，用戶和云之間的身份認證是保護數(shù)據(jù)安全的前提。基于云計算的網(wǎng)絡教學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，從用戶的認證方案和No SQL技術出發(fā)進行解決。

　　1 云計算概述

　　云計算是一個正在發(fā)展中的概念。對于云計算，不同的專家給出了多種解釋，目前沒有公認的定義。大多數(shù)人對云計算的理解，認為云計算就是一種軟件，能有效地將數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)計算結合起來，幫助用戶完成所需的工作，使用戶完全脫離單一主機的束縛。不論云計算的定義是什么，但云計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、應用能力和計算能力，并且降低了傳統(tǒng)軟件開發(fā)中采購軟硬件的費用。

　　基于云計算的系統(tǒng)自身存在很大的優(yōu)勢，但是相應的缺陷也不可忽略，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;身份認證機制薄弱，導致入侵者可以輕松獲取用戶賬號進行非法訪問;網(wǎng)絡約束，云計算主要依靠網(wǎng)絡來共享云中的數(shù)據(jù)，如果網(wǎng)絡自身存在問題，就會導致用戶不能工作。

　　2 No SQL 技術

　　基于云計算開發(fā)的網(wǎng)絡平臺被關系數(shù)據(jù)庫這個瓶頸所制約，故No SQL打破關系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論，如雨后春筍般成為數(shù)據(jù)庫專家關注的焦點，在云計算應用中獲得一致好評。No SQL的概念相當模糊，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。但是，No SQL是一種不是關系的、松散的數(shù)據(jù)存儲類型，有時也將其擴展為“not only SQL”。它和常用的關系數(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，一個鍵值對應于一個Value，這種模式適合通過主鍵對數(shù)據(jù)進行查詢和修改等操作。Key-Value不僅查詢速度快，而且實現(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 基于云計算的網(wǎng)絡教學平臺分析

　　3.1傳統(tǒng)網(wǎng)絡教學平臺開發(fā)模式

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

　　3.2基于云計算的網(wǎng)絡教學平臺模式

　　由于云計算具有資源虛擬化共享、按需控制、動態(tài)服務以及寬帶接入等優(yōu)點。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)人員自己實現(xiàn)業(yè)務邏輯程序就可以了。

　　3.3平臺功能和流程

　　該網(wǎng)絡平臺實體主要有教師、學生、課程等。教師實體主要給學生提供課程資源以及進行相應的輔導;學生實體主要是進行自主學習，進行相應的測試。此平臺根據(jù)學生和教師入校時間決定是否需要進行注冊，登錄平臺后可以自主選擇相應功能進行操作。

　　4 基于云計算的網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)安全關鍵技術

　　4.1數(shù)據(jù)庫設計方面

　　關系數(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建的應用。

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

　　4.2 3PAKE協(xié)議認證方案

　　3PAKE協(xié)議的兩個認證方，分別是雙向認證的用戶和公有云，另外一個是私有云服務器。在認證過程中，用戶向所屬的私有云注冊，生成自己的口令，然后通過哈希計算生成自己口令的驗證元發(fā)送至私有云保存。用戶訪問公有云時，向公有云發(fā)送認證請求，公有云借助私有云的身份管理功能實現(xiàn)和用戶的雙向認證。根據(jù)相應的設計協(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行安全通信。

　　認證過程：

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

　　2)私有云接收到公有云的信息后，接著進行身份驗證。如果身份合法，則會給公有云進行確認回復;身份未通過，不回復信息。

　　3)公有云根據(jù)上一步的確認信息，進行用戶身份驗證。通過驗證即可向用戶轉發(fā)上一步的確認信息。

　　4)用戶根據(jù)第二步的確認信息，進行公有云身份驗證，通過驗證即可向公有云轉發(fā)確認信息。

　　以此實現(xiàn)用戶和云之間的雙向身份驗證，更好地維護數(shù)據(jù)庫的安全。

　　5 結束語

　　云計算的網(wǎng)絡教學平臺解決了傳統(tǒng)教育技術存在的瓶頸和數(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。該平臺采用了新的教學模式推動了學生學習的積極性和主動性，強化了學生創(chuàng)新思維能力的鍛煉。

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