论文部分内容阅读
摘 要：便携设备和云计算各有优点和缺点，但是如果当便携设备连接到云计算的时候，将会发生哪些改变呢？本文首先分析了便携设备和云计算的优缺点，然后讨论了两者连接时带来的便利条件，最后就两者连接时可能带来的问题进行了探讨。
关键字：便携设备；信息安全；云计算
中图分类号：TP391；TN911.73 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015）03-
When the Portable Device is Connected to the Cloud Computing
Yan Xuehu， Wang Shen， NIU Xiamu
（School of Computer Science and Technology， Harbin Institute of Technology， Harbin 150080， China）
Abstract：Portable devices and cloud computing have its own advantages and disadvantages， but if and when a portable device is connected to the cloud computing， what will happen？ This paper analyzes the advantages and disadvantages of cloud computing， portable devices， and then discusses the convenience when they are connected. Finally issues brought by the connection are discussed.
Keywords：Portable Devices； Information Security； Cloud Computing
0引 言
移动手持终端设备，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，其主要优点是：轻量化、易于携带，尤其是随身携带。便携设备包括手机、平板电脑等。目前各种各样的便携设备越来越多，已经广泛用于通信、医疗、游戏、预警等多个与生活相关的领域和行业，给人们的生活带来了重大的改变。但毋庸讳言，便携设备也存在着一定欠缺，具体表现为由于是轻量化计算设备，存储和计算能力有限，在某种程度上也限制了其自身的拓展与应用。
云计算（Cloud Computing）[1-3]是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，多是涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。因此，云计算甚至可以带来每秒10万亿次的运算能力体验，而拥有这么强大的计算能力则可完成核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势的全盘模拟。用户将会通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，并按自己的需求进行运算。“云”中的资源对于用户来说是可以无限扩展的，且可随时获取、按需使用，云计算为用户存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，更为用户完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力，同时通过网络还可提供用户所需的计算力、存储空间、软件功能和信息服务等。但是云计算的局限性却表现在，就是需要通过有线或者无线的方式来进行连接才能够获得计算资源，因而必然会存在一定的时延。
综上可知，便携设备和云计算各有优点与缺点，但是如果当便携设备连接到云计算时，该问题亦需专门研究。本文首先分析了便携设备和云计算的优缺点，然后讨论了两者连接时带来的便利条件，最后就两者连接时可能带来的问题进行了全面论述。
1便携设备和云计算的优缺点
便携设备的主要优点是轻便，可随身携带，可根据用户需要随时进行定制，使用方便快捷。而其主要缺点则是存储能力有限，计算能力一般，自我恢复和备份能力较差，不具备大型软件应用能力，而且也不具备异地使用性。
云计算的主要优点是存储和计算能力较强，具有大型软硬件服务能力，而且能够做到随时连接随时使用。云计算的主要缺点是不能随身携带，需要连接后方可使用，需求定制周期较长，相关服务不是实时，即具有一定的延时，同时还存在一定的存储和传输安问题[4-6]。
2 便携设备连接到云计算
便携设备连接到云计算示意图如图1所示[7]，用户通过便携设备，向云平台发送服务需求；云平台将相关服务成果通过网络反馈到用户的手持便携设备上。
图1便携设备连接到云计算示意图
Fig.1 The concept when the portable device is connected to the cloud computing
通过上述对于两者的优缺点分析可以发现，当便携设备连接到云计算时，两者可以在一定程度上实现优势互补，将会改变人们的生活方式，可以做到所有的资源均能随身携带，比如常时的办公室就可以做到随身携带，还可以根据应用需求随时申请移动终端不能够完成的大型软硬件计算，以及相应的检索以及大数据分析应用，同时更可以随时提供大数据的交互与分享。
即便如此，也并不意味着便携设备已经具备了无限的计算能力，而是仍需要根据具体的应用来进行具体分析。现实情况是，当便携设备连接到云计算时，相关的服务是具有一定的时延的，能够接受这些时延的应用即可拥有高端的计算能力，例如多媒体的存储和上传下载观看使用等；但在另外一些场景下，如果不能够接受云计算带来的时延，就需要考虑便携设备自身的计算能力，比如盲人过马路时的红绿灯信号识别，儿童和老人的实时监控等，此时就需要兼顾便携设备的计算能力，旨在提高其计算效率和快速反应的能力，以满足对于具体应用的需求。
其次，两者共同存在的不足都是安全问题，尤其是云计算的安全问题受到越来越多的关注，成为其大规模增长应用的瓶颈问题，媒体所承载的服务信息将在云端提交/交付、并在多个云滴上计算与存储。这种云方式引发的众多安全性问题正日渐突显，调查显示，50%以上的企业均在考虑使用云计算服务，其中12%看重的是云计算服务的成本效益。然而，安全问题却成为这些企业选择云计算的主要隐忧与现实阻力。在IDC的一次关于“您认为云计算模式的挑战和问题是什么”的调查中，安全以74.6%的比率位居榜首，可见安全问题是人们对云计算的头等质疑。同样，美国国防部也不建议起用云计算，因为媒体信息计算以及存储模式的未知使其丧失了基本的安全感。 因此，在这种云计算服务的过程中，安全问题即已成为不容忽视的重点研究课题。 3便携设备与云计算连接安全问题的解决方法
便携设备与云计算连接安全问题可能的解决方法有，同态加密以及轻量化的加解密算法，只是目前的加解密在移动计算时代的算法理论也仍有待加强。基于移动计算的计算能力并不强大，因此密钥传输的安全性以及恢复计算简单的加解密方法也即随之成为一个新兴的研究方向。
不论云的规模与覆盖范围如何，保障云计算服务的载体、即媒体的安全，具体来说就是保障媒体数据的可追溯、保密性、真实性、外加可保护。
3.1媒体内容数据安全的同态思想
在为用户提供服务的过程中，先对用户数据明文进行同态加密形成密文，然后再提交给云计算，云计算将直接对密文进行计算。计算后的密文直接交付给用户，用户解密后就可得到经过云计算的数据明文，这一过程在保证安全性的同时，亦减少了额外的操作（云计算前后的解密加密）。例如，用户需要借助云计算来管理个人银行账号数据，为了防止别人窃取，就以密文形式存储账号信息；而用户若进一步需要云计算提供多个账号余额总数查询服务，云计算即可对多个银行账号密文执行相加操作，由此得到一个加和密文交付用户，用户将其求解再解出就可以得到总的余额。
3.2云计算平台（系统）环境安全
一般的方法是面向特定的边界有限的系统，而云计算的边界却是无限的、分布的、且无固定端口的，因此针对系统环境的角度传统的方法即已失去效用。目前，绝大部分云平台的安全设计仍是基于传统的系统安全方面的成规模式，这也就是迄今为止可行、可靠的云计算安全解决方案依旧空缺的实质性原因。
一个可能的思路，是借鉴中医的经络理论，通过提取云环境的特征，寻求一个平衡点来保证云计算（云环境特征）的整体正常运作。但是，如何正确、完备地定义和提取安全的云特征，仍是一个未获解决的科研难题。
4 结束语
便携设备和云计算各有鲜明的优点和缺点，因而需要在实际应用当中，基于应用的具体需求来进行结合才能够更好地进行优势互补，从而更安全、高效地提升人们的生活品质。
参考文献：
[1] SUBASHINI S， KAVITHA V. A survey on security issues in service delivery models of Cloud Computing[J]. Journal of Network and Computer Applications， 2011， 34（1）：1–11.
[2] POPOVIC K， HOCENSKI Z. Cloud computing security issues and challenges[C]//MIPRO， 2010 Proceedings of the 33rd International Convention. Opati-ja， Croatia： IEEE， 2010：344–349.
[3] JENSEN M， SCHWENK J， GRUSCHKA N， et al. On technical security issues in Cloud Computing[C]//IEEE International Conference on Cloud Computing， 2009. Ban-galore， India： IEEE， 2009：109–116.
[4] GROBAUER B， WALLOSHEK T， STOCKER E. Understanding Cloud Computing vulnerabilities[J]. Security
关键字：便携设备；信息安全；云计算
中图分类号：TP391；TN911.73 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015）03-
When the Portable Device is Connected to the Cloud Computing
Yan Xuehu， Wang Shen， NIU Xiamu
（School of Computer Science and Technology， Harbin Institute of Technology， Harbin 150080， China）
Abstract：Portable devices and cloud computing have its own advantages and disadvantages， but if and when a portable device is connected to the cloud computing， what will happen？ This paper analyzes the advantages and disadvantages of cloud computing， portable devices， and then discusses the convenience when they are connected. Finally issues brought by the connection are discussed.
Keywords：Portable Devices； Information Security； Cloud Computing
0引 言
移动手持终端设备，已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，其主要优点是：轻量化、易于携带，尤其是随身携带。便携设备包括手机、平板电脑等。目前各种各样的便携设备越来越多，已经广泛用于通信、医疗、游戏、预警等多个与生活相关的领域和行业，给人们的生活带来了重大的改变。但毋庸讳言，便携设备也存在着一定欠缺，具体表现为由于是轻量化计算设备，存储和计算能力有限，在某种程度上也限制了其自身的拓展与应用。
云计算（Cloud Computing）[1-3]是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，多是涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。因此，云计算甚至可以带来每秒10万亿次的运算能力体验，而拥有这么强大的计算能力则可完成核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势的全盘模拟。用户将会通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，并按自己的需求进行运算。“云”中的资源对于用户来说是可以无限扩展的，且可随时获取、按需使用，云计算为用户存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，更为用户完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力，同时通过网络还可提供用户所需的计算力、存储空间、软件功能和信息服务等。但是云计算的局限性却表现在，就是需要通过有线或者无线的方式来进行连接才能够获得计算资源，因而必然会存在一定的时延。
综上可知，便携设备和云计算各有优点与缺点，但是如果当便携设备连接到云计算时，该问题亦需专门研究。本文首先分析了便携设备和云计算的优缺点，然后讨论了两者连接时带来的便利条件，最后就两者连接时可能带来的问题进行了全面论述。
1便携设备和云计算的优缺点
便携设备的主要优点是轻便，可随身携带，可根据用户需要随时进行定制，使用方便快捷。而其主要缺点则是存储能力有限，计算能力一般，自我恢复和备份能力较差，不具备大型软件应用能力，而且也不具备异地使用性。
云计算的主要优点是存储和计算能力较强，具有大型软硬件服务能力，而且能够做到随时连接随时使用。云计算的主要缺点是不能随身携带，需要连接后方可使用，需求定制周期较长，相关服务不是实时，即具有一定的延时，同时还存在一定的存储和传输安问题[4-6]。
2 便携设备连接到云计算
便携设备连接到云计算示意图如图1所示[7]，用户通过便携设备，向云平台发送服务需求；云平台将相关服务成果通过网络反馈到用户的手持便携设备上。
图1便携设备连接到云计算示意图
Fig.1 The concept when the portable device is connected to the cloud computing
通过上述对于两者的优缺点分析可以发现，当便携设备连接到云计算时，两者可以在一定程度上实现优势互补，将会改变人们的生活方式，可以做到所有的资源均能随身携带，比如常时的办公室就可以做到随身携带，还可以根据应用需求随时申请移动终端不能够完成的大型软硬件计算，以及相应的检索以及大数据分析应用，同时更可以随时提供大数据的交互与分享。
即便如此，也并不意味着便携设备已经具备了无限的计算能力，而是仍需要根据具体的应用来进行具体分析。现实情况是，当便携设备连接到云计算时，相关的服务是具有一定的时延的，能够接受这些时延的应用即可拥有高端的计算能力，例如多媒体的存储和上传下载观看使用等；但在另外一些场景下，如果不能够接受云计算带来的时延，就需要考虑便携设备自身的计算能力，比如盲人过马路时的红绿灯信号识别，儿童和老人的实时监控等，此时就需要兼顾便携设备的计算能力，旨在提高其计算效率和快速反应的能力，以满足对于具体应用的需求。
其次，两者共同存在的不足都是安全问题，尤其是云计算的安全问题受到越来越多的关注，成为其大规模增长应用的瓶颈问题，媒体所承载的服务信息将在云端提交/交付、并在多个云滴上计算与存储。这种云方式引发的众多安全性问题正日渐突显，调查显示，50%以上的企业均在考虑使用云计算服务，其中12%看重的是云计算服务的成本效益。然而，安全问题却成为这些企业选择云计算的主要隐忧与现实阻力。在IDC的一次关于“您认为云计算模式的挑战和问题是什么”的调查中，安全以74.6%的比率位居榜首，可见安全问题是人们对云计算的头等质疑。同样，美国国防部也不建议起用云计算，因为媒体信息计算以及存储模式的未知使其丧失了基本的安全感。 因此，在这种云计算服务的过程中，安全问题即已成为不容忽视的重点研究课题。 3便携设备与云计算连接安全问题的解决方法
便携设备与云计算连接安全问题可能的解决方法有，同态加密以及轻量化的加解密算法，只是目前的加解密在移动计算时代的算法理论也仍有待加强。基于移动计算的计算能力并不强大，因此密钥传输的安全性以及恢复计算简单的加解密方法也即随之成为一个新兴的研究方向。
不论云的规模与覆盖范围如何，保障云计算服务的载体、即媒体的安全，具体来说就是保障媒体数据的可追溯、保密性、真实性、外加可保护。
3.1媒体内容数据安全的同态思想
在为用户提供服务的过程中，先对用户数据明文进行同态加密形成密文，然后再提交给云计算，云计算将直接对密文进行计算。计算后的密文直接交付给用户，用户解密后就可得到经过云计算的数据明文，这一过程在保证安全性的同时，亦减少了额外的操作（云计算前后的解密加密）。例如，用户需要借助云计算来管理个人银行账号数据，为了防止别人窃取，就以密文形式存储账号信息；而用户若进一步需要云计算提供多个账号余额总数查询服务，云计算即可对多个银行账号密文执行相加操作，由此得到一个加和密文交付用户，用户将其求解再解出就可以得到总的余额。
3.2云计算平台（系统）环境安全
一般的方法是面向特定的边界有限的系统，而云计算的边界却是无限的、分布的、且无固定端口的，因此针对系统环境的角度传统的方法即已失去效用。目前，绝大部分云平台的安全设计仍是基于传统的系统安全方面的成规模式，这也就是迄今为止可行、可靠的云计算安全解决方案依旧空缺的实质性原因。
一个可能的思路，是借鉴中医的经络理论，通过提取云环境的特征，寻求一个平衡点来保证云计算（云环境特征）的整体正常运作。但是，如何正确、完备地定义和提取安全的云特征，仍是一个未获解决的科研难题。
4 结束语
便携设备和云计算各有鲜明的优点和缺点，因而需要在实际应用当中，基于应用的具体需求来进行结合才能够更好地进行优势互补，从而更安全、高效地提升人们的生活品质。
参考文献：
[1] SUBASHINI S， KAVITHA V. A survey on security issues in service delivery models of Cloud Computing[J]. Journal of Network and Computer Applications， 2011， 34（1）：1–11.
[2] POPOVIC K， HOCENSKI Z. Cloud computing security issues and challenges[C]//MIPRO， 2010 Proceedings of the 33rd International Convention. Opati-ja， Croatia： IEEE， 2010：344–349.
[3] JENSEN M， SCHWENK J， GRUSCHKA N， et al. On technical security issues in Cloud Computing[C]//IEEE International Conference on Cloud Computing， 2009. Ban-galore， India： IEEE， 2009：109–116.
[4] GROBAUER B， WALLOSHEK T， STOCKER E. Understanding Cloud Computing vulnerabilities[J]. Security