本書取材國內(nèi)外云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域*資料，并在認(rèn)真總結(jié)作者團(tuán)隊(duì)相關(guān)科研成果的基礎(chǔ)上，精心組織編寫。本書分為四個(gè)部分：*部分云計(jì)算基本知識介紹了云計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀、云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)與組成部件；第二部分云計(jì)算安全保障機(jī)制介紹了可信虛擬私有云及執(zhí)行體與執(zhí)行點(diǎn)可信評估機(jī)制、云數(shù)據(jù)銷毀機(jī)制、云存儲隱私保護(hù)機(jī)制與保護(hù)模型以及多授權(quán)機(jī)構(gòu)基于屬性的密文訪問控制方案；第三部分綠色云計(jì)算分析了云計(jì)算能耗問題，介紹了綠色云計(jì)算模型、節(jié)能型資源配置與任務(wù)調(diào)度機(jī)制、動態(tài)數(shù)據(jù)聚集機(jī)制與重復(fù)數(shù)據(jù)刪除機(jī)制；第四部分云端融合計(jì)算重點(diǎn)介紹了云端融合計(jì)算模型、關(guān)鍵技術(shù)及其在知識系統(tǒng)、惡意代碼防御、流媒體等領(lǐng)域的應(yīng)用。本書集中反映了云計(jì)算技術(shù)的新思路、新觀點(diǎn)、新方法和新成果；注意從實(shí)際出發(fā)，采用讀者容易理解的體系和敘述方法，深入淺出、循序漸進(jìn)地幫助讀者把握云計(jì)算技術(shù)的主要內(nèi)容，富有啟發(fā)性。
前 言
現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與信息通信的核心目標(biāo)之一就是消除一切信息孤島，并最大限度地聚合計(jì)算、存儲與信息等各種軟硬件資源，以解決大規(guī)模計(jì)算和海量數(shù)據(jù)處理的需求。云計(jì)算（Cloud Computing）技術(shù)的提出為滿足這類需求提供了一種高性價(jià)比的解決方案。
云計(jì)算是分布式計(jì)算（Distributed Computing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的進(jìn)一步發(fā)展，通過將計(jì)算任務(wù)均衡分布在由大規(guī)模集群服務(wù)器構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)按需、透明地獲取高性價(jià)比的計(jì)算能力、存儲資源和信息服務(wù)。目前云計(jì)算系統(tǒng)分為兩種，一種是私有云，一種是公共云。私有云計(jì)算由政府、企事業(yè)等機(jī)構(gòu)投資、建設(shè)、擁有和管理，僅限特定的本機(jī)構(gòu)用戶使用，提供對數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量的最有效控制，用戶可以自由配置自己的服務(wù)。公共云則基于信息服務(wù)提供商構(gòu)建并集中管理的面向公眾的大型數(shù)據(jù)中心，與相對封閉的私有云不同，供多租客（Multi-Tenant）以免費(fèi)或按需付費(fèi)等方式使用。
云計(jì)算平臺的易編程、高容錯(cuò)、方便擴(kuò)展等特性，使得處理超大規(guī)模數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)。云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的雙重關(guān)注，與大數(shù)據(jù)（Big Data）和物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）同時(shí)成為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域的三大研究熱點(diǎn)。事實(shí)上，云計(jì)算已經(jīng)成為處理大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)平臺，也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的處理核心。目前本領(lǐng)域的研究者和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在云計(jì)算任務(wù)調(diào)度、資源管理、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及安全保障機(jī)制等方面已經(jīng)取得不少重要的研究成果。Google、IBM、Amazon、百度、阿里巴巴、騰訊等商業(yè)機(jī)構(gòu)均已經(jīng)構(gòu)建了各自的大規(guī)模云計(jì)算平臺，并在平臺上承載了信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘、商業(yè)信息處理、科學(xué)計(jì)算和電子商務(wù)等大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理工作，終端用戶通過合適的互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備即可獲取各類計(jì)算和數(shù)據(jù)服務(wù)。Gartner在近年來發(fā)布的《IT行業(yè)十大戰(zhàn)略技術(shù)報(bào)告》中每年均將云計(jì)算技術(shù)列入十大戰(zhàn)略技術(shù)。《中國云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》指出，云計(jì)算應(yīng)用以政府、電信、教育、醫(yī)療、金融、石油石化和電力等行業(yè)為重點(diǎn)，在中國市場逐步被越來越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)采用。
然而，目前的云計(jì)算系統(tǒng)還有提升的空間，普遍存在以下的內(nèi)生性根本問題。
（1）基于集中建設(shè)、管理的數(shù)據(jù)中心的云計(jì)算系統(tǒng)廣泛聚集了用戶的應(yīng)用和數(shù)據(jù)資源，雖然可以組織安全專家以及專業(yè)化安全服務(wù)隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全管理，但也更方便黑客發(fā)動集中的攻擊，帶來了更大的安全風(fēng)險(xiǎn)事故，一旦發(fā)生則影響范圍更廣，后果嚴(yán)重。
（2）開放的公共云計(jì)算環(huán)境在系統(tǒng)的管理監(jiān)控、計(jì)算安全可信性和服務(wù)質(zhì)量保障機(jī)制的實(shí)現(xiàn)存在一系列問題。很多企業(yè)出于對云計(jì)算平臺安全可信性的懷疑而望而卻步，因?yàn)橛脩粑性朴?jì)算平臺處理的任務(wù)和存儲的私密數(shù)據(jù)被云計(jì)算系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)或其他用戶竊取和破壞的可能性是顯然存在的。如何有效增強(qiáng)用戶的信心，提升云計(jì)算平臺的資源利用率，是云計(jì)算進(jìn)一步推廣應(yīng)用的首要前提。
（3）簡單認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端節(jié)點(diǎn)僅僅是服務(wù)的消費(fèi)者，對于終端節(jié)點(diǎn)所蘊(yùn)含的各種可利用的潛在資源考慮并不足夠。事實(shí)上，大量的終端節(jié)點(diǎn)（PC等非瘦客戶端）本身也擁有一定的計(jì)算、存儲等信息資源，且常常處于在線閑置狀態(tài)，這些節(jié)點(diǎn)所擁有的、可被聚合的海量資源被浪費(fèi)了。
（4）相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的能耗和性能不均衡問題，云計(jì)算系統(tǒng)所基于的數(shù)據(jù)中心有所改善，但產(chǎn)生能耗仍然非常驚人，并仍然會在服務(wù)的高峰期間出現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）難以保證和低谷期間資源浪費(fèi)等一系列問題。
在學(xué)術(shù)界，云計(jì)算技術(shù)現(xiàn)已成為分布式計(jì)算及相關(guān)領(lǐng)域最活躍的研究領(lǐng)域之一，很多高校與研究部門針對云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)展開等多方面研究工作，重要的國際學(xué)術(shù)會議，如Special Interest Group on Data Communication（SIGCOMM）、Operating
Systems Design and Implementation（OSDI）、Special Interest Group on Management of Data（SIGMOD）、Conference
on Computer and Communications Security（CCS）等，相繼刊載了云計(jì)算領(lǐng)域的相關(guān)研究成果。各國政府也投入大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行云計(jì)算的戰(zhàn)略部署。例如，美國政府利用云計(jì)算技術(shù)降低政府信息化運(yùn)行成本；英國政府建立G-Cloud平臺；我國政府也在五個(gè)城市開展云計(jì)算服務(wù)試點(diǎn)示范工作，并在石油石化、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)啟動了相應(yīng)的云計(jì)算發(fā)展計(jì)劃，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化。
本書作者在分布式計(jì)算（特別是云計(jì)算）、數(shù)據(jù)處理及信息安全技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了多年的研究，具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本書的內(nèi)容主要源于作者所領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目面向綠色云計(jì)算的節(jié)能型資源整合和任務(wù)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)的研究（編號：61472192）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目基于安全Agent的可信云計(jì)算與對等計(jì)算融合模型及關(guān)鍵技術(shù)的研究（編號：61202004）、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目公共云計(jì)算環(huán)境中可信虛擬私有云模型VPC及其關(guān)鍵技術(shù)的研究（編號：BK2011754）、江蘇省六大人才高峰高層次人才資助項(xiàng)目節(jié)能優(yōu)化的多數(shù)據(jù)中心的資源協(xié)同管理與任務(wù)動態(tài)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)（編號：JNHB-012）及信息安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題面向隱私保護(hù)的云數(shù)據(jù)安全及銷毀機(jī)制的研究（編號：2016-MS-18）等項(xiàng)目的研究工作和相關(guān)成果。
針對目前國內(nèi)對云計(jì)算技術(shù)的研究需求，本書取材國內(nèi)外最新資料，在認(rèn)真總結(jié)作者主持的國家自然基金項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目等相關(guān)科研成果的基礎(chǔ)上，精心組織編寫。本書詳細(xì)、深入地介紹了云計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀、云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)與組成部件、云計(jì)算安全保障機(jī)制、綠色云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)、新型云端融合計(jì)算技術(shù)，集中反映了云計(jì)算技術(shù)的新思路、新觀點(diǎn)、新方法和新成果，具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。本書分為四大部分，首先深入分析云計(jì)算發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)，然后介紹了典型的云計(jì)算平臺和應(yīng)用系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹我們在云計(jì)算安全保障領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究成果，主要包括可信虛擬私有云及執(zhí)行體與執(zhí)行點(diǎn)可信評估機(jī)制、云數(shù)據(jù)銷毀機(jī)制、云存儲隱私保護(hù)機(jī)制與保護(hù)模型以及多授權(quán)機(jī)構(gòu)基于屬性的密文訪問控制方案。實(shí)現(xiàn)綠色云計(jì)算是我們的重要研究目標(biāo)，本書重點(diǎn)分析了云計(jì)算能耗問題，然后介紹了作者領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在綠色云計(jì)算模型、節(jié)能型資源配置與任務(wù)調(diào)度機(jī)制、動態(tài)數(shù)據(jù)聚集機(jī)制與重復(fù)數(shù)據(jù)刪除機(jī)制等方面的研究成果。本書的最后一部分則重點(diǎn)闡述了作者領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組提出的云端融合計(jì)算模型、關(guān)鍵技術(shù)及在知識系統(tǒng)、惡意代碼防御、流媒體等領(lǐng)域的應(yīng)用。
本書注意從實(shí)際出發(fā)，采用讀者容易理解的體系和敘述方法，深入淺出、循序漸進(jìn)地幫助讀者把握云計(jì)算技術(shù)的主要內(nèi)容，富有啟發(fā)性。與國內(nèi)外已出版的同類書籍相比，本書選材新穎、學(xué)術(shù)思想新、內(nèi)容新；體系完整、內(nèi)容豐富；范例實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用價(jià)值高；表述深入淺出、概念清晰、通俗易懂。本書既可作為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科、電子信息學(xué)科，以及信息安全專業(yè)的大學(xué)高年級學(xué)生、碩士及博士研究生教材，對從事分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)研究和開發(fā)工作的科研人員具有重要的參考價(jià)值。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的吳家興、曹玲玲、周靜嵐、龔培培、邵軍、李永萍、涂群等參與了本書的編寫工作，并融合了他們的研究成果，張棲桐、諶運(yùn)、胡楠、劉廣沛、崇衛(wèi)之、萬富強(qiáng)等也參與了本書的編寫工作。此外，本書還引用了國內(nèi)外研究人員的諸多研究成果已經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資料，在此一并衷心感謝！
由于編寫時(shí)間倉促，加上作者水平有限，書中的錯(cuò)誤及不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
作 者
2017年7月
徐小龍，南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。"通信與信息系統(tǒng)專業(yè)博士，"電子科學(xué)與技術(shù)博士后流動站博士后（出站），國家卓越工程師計(jì)劃專業(yè)負(fù)責(zé)人。2011年獲得國家留學(xué)基金委資助赴英國從事博士后研究，一直從事分布式計(jì)算、移動計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、信息網(wǎng)絡(luò)與信息安全等技術(shù)領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。
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