بخشی از مقاله
چکیده
مدتی است که مبحث رایانش ابری در جهان رواج پیدا کرده و در چند سال گذشته، شرکتهای پیشرو درصنعت فناوری اطلاعات سعی در ورود به این مقوله و به کار گیری آن در فرایندهای خدمات خود به مشتریان وکاربرانشان داشتهاند. از جمله این پیشرفت ها میتوان به رایانش ابری سیار اشاره نمود که مفهومی است که با ظهورش موج جدیدی از تکامل را در جهان به سرعت در حال توسعه تلفن همراه، ایجاد نموده است. مبنا و اساس رایانش ابری ارائه خدمات، نرم افزار و ظرفیت پردازش بر روی اینترنت می-باشد که کاهش هزینه، افزایش ذخیره سازی، سیستم های خودکار، ارائه انعطاف پذیری و تحرک اطلاعات را به همراه خواهد داشت. با وجود افزایش استفاده از محاسبات سیار، بهره برداری از پتانسیل کامل آن به دلایلی دشوار است. محاسبات ابری سیار می تواند این مشکلات را با اجرای برنامههای کاربردی سیار آدرس دهی کرده و تاحدامکان مشکلات را حل نماید. هدف از این پژوهش بررسی ساختاررایانش ابری سیارو مزایای آن، شناسایی چالشها، موضوعات امنیتی و محدودیتهای فنی در رایانش ابری سیار می-باشد. نتایج نشان داده است که از ویژگی های کلیدی مطرح شده در این رایانش میتوان به سازگاری اشاره نمود.
کلمات کلیدی:محاسبات ابری، رایانش ابری، رایانش ابری سیار، رایانش سیا ر، کاربرد، چالش
-1 مقدمه
تغییر، دگرگونی و پایانناپذیری از ماهیتهای فناوری هستند، بنابراین هر چند سال یکبار شاهد یک فناوری جدید هستیم، فناوری که همه ساختار و مفاهیم و فرضیه های قبلی را تغییر داده یا حتی برعکس آنها عمل میکنند وباعث تعجب و حیرت خواهد بود. یکی از فناوریهایی که چند سال پیش مطرح شد و جنجال و هیاهوی زیادی به راه انداخت و در سال 2009 و 2010 کاملاً اجرایی شد، فناوری محاسبات ابری - رایانش ابری - است. فناوری محاسبات ابری به معنی استفاده از سرویسهای نرمافزاری و سختافزاری روی اینترنت یا بهاشتراکگذاری منابع نرمافزاری و سختافزاری روی اینترنت میباشد. در محاسبات ابری یک طرف کاربران و طرف دیگر سرویسدهندگان هستند و اینترنت هم بستر ارتباطی این دو طرف است. در حقیقت، محاسباتابری تمام اینترنت و کاربران روی آن را برای شما به یک سیستم شخصی تبدیل میکند و شما دیگر محدودیتهای حجمی و پردازشی و نرمافزاری ندارید.
در محیطهای رایانشی قدیمی، کاربران به یک کامپیوتر رومیزی نیاز داشته و کامپیوترها از طریق سیم و کابل به یکدیگر، به شبکهها، به سرورها و دستگاههای جانبی مانند چاپگر متصلند. این وضعیت استفاده از کامپیوترها را محدود به محیطهای مجهز به سیم نموده است و مشکلاتی را برای افردی که نیاز به جابه جایی در محل کارشان دارند، به وجود آورده است. به علاوه اکثر مردم تمایل دارند که در هر زمان و هرمکان بتوانند به اینترنت متصل شوند و یا از خدمات تلفن همراه استفاده نمایند. یک راه حل برای این وضعیت رایانش ابری سیار میباشد. در سالهای اخیر، برنامههای کاربردی گوناگونی در زمینههای مختلف در دستگاههای سیار مورد بررسی قرارگرفته شده است، که این برنامههای کاربردی شامل زمینههای مختلف از جمله سرگرمی، بهداشت و سلامت، بازی، کسب و کار، شبکه های اجتماعی، سفر و اخبارمیباشند.
-2 روش کار
ساختار این پژوهش تحلیلی- قیاسی بوده است. دراین مقاله پس از ارائه توضیحاتی درخصوص مفهوم محاسبات ابری، محتوا، زیر ساخت و خدمات رایانش سیار مزایا؛ محدودیتهای فنی و چالشهای رایانش ابری سیار مورد بررسی قرار گرفته شده است.
-1-2 مفهوم محاسبات ابری
تعاریف رسمی متفاوتی در خصوص رایانش ابری می توان یافت موسسات استاندارد و فن آوری ملی آمریکا یا NIST رایانش ابری را این چنین تعریف می کند: "مدلی برای ایجاد سهولت در درخواست دسترسی به شبکه، به منظور اشتراک گذاردن مجموعه ای از منابع محاسباتی با قابلیت پیکرهبندی شدن - مانند شبکهها، سرورها، سیستمهای ذخیرهسازی و سرویسها - که سریعا و با صرف کمترین عملیات مدیریتی و تعامل با فراهم آورنده خدمات، قابل دسترس می باشند."[2]بنابراین محاسبات ابری یعنی استفاده از سرویسهای نرمافزاری و سختافزاری روی اینترنت یا به اشتراکگذاری منابع نرمافزاری و سختافزاری روی اینترنت. در محاسبات ابری یک طرف کاربران هستند، طرف دیگرسرویسدهندگان و اینترنت هم بستر ارتباطی این دو طرف است.
در حقیقت، محاسبات ابری تمام اینترنت و کاربران روی آن را برای شما به یک سیستم شخصی تبدیل میکند و شما دیگر محدودیتهای حجمی و پردازشی و نرمافزاری ندارید. پس ابر، همان اینترنت است و وقتی در کنار محاسبات میآید، همان مفهوم پردازش و ارائه خدمات روی اینترنت را تداعی و ترجمه میکند. در محاسبات ابری درست همانند سرویسهای همگانی آب، برق و تلفن دیگر نیازی نیست که همه چیز به صورت محلی در کنار شما باشد. در محاسبات ابری نیز، نیازی نیست که شما همه برنامهها و منابع محاسباتی را بر روی دستگاه خود داشته باشید. کافیست سرویس آن را از سرویسدهنده مناسب دریافت دارید.[3]خدمات محاسبات ابری به طور کلی در سه سطح با عنوان زیرساخت به عنوان خدمات، توسعه دهندگان بسترهای نرمافزاری به عنوان خدمات و نرم افزار به عنوان خدمات طبقهبندی میشوند.[4]
استفاده از قدرت اینترنت و سرویسهای مبتنی بر این بستر که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر را به گونهای انعطافپذیر و مقیاسپذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل می دهد اساس رایانش ابری را تشکیل می دهد.چندی است محاسبات ابری راه خود را به بستر موبایل و رایانههای دستی نیز باز نموده است. هرچند قدرت پردازنده و منابع گوشیهای موبایل هر روز رو به فزونی است اما با استفاده از محاسبات ابری کاربرمی تواند برنامه هاو سرویس های بسیار گسترده تری را دریافت نماید. برای توسعه رایانش ابری اولین گام مشخص کردن نوع سرویس ابری است که باید پیاده سازی شود. ابر عمومی ازمجموعه ای از سخت افزار و نرم افزارهایی کامپیوتر تشکیل شده است، که به عموم مردم - احتمالا برای قیمت - خدمات ارائه میدهد. ابر عمومی به کاربر این امکان را میدهد تا از طریق مرورگر اینترنتی به واسط کاربری دسترسی پیدا کند.
با این حال، درمحاسبات ابری "ابرهای خصوصی" در داخل مرکز داده ای سازمان انجام میپذیرد. بنابراین، محاسبات ابری را میتوان به عنوان اجتماع محاسبات به عنوان یک ابزارسودمند و نرم افزار به عنوان یک سرویس دهنده تعریف نمود. در این نوع ابر امنیت بهبود یافته زیرا تنها اعضا سازمان مجاز به استفاده از خدمات ابر میباشند.[5] بنابراین، محاسبات ابری را می توان به عنوان اجتماع محاسبات به عنوان یک ابزارسودمند و نرم افزار به عنوان یک سرویس دهنده تعریف نمود.مجازی سازی از منابع یکی از مسائل کلیدی مورد نیاز برای یک ابر خدمات دهنده است. مجازی سازی، تکنیکی است که به کمک آن پیچیدگی های موجود در سیستم محاسبات ابر از دید کاربر پنهان می شود. مجازی سازی با ساختن چندین نمای منطقی جداگانه از سخت افزار، این اجازه را می دهد که هر نما به صورت همزمان با کاربر در تعامل باشد.[6]
-3 محاسبات ابری سیار
در واقع، "سیار بودن"، یکی از ویژگیهای محاسبات فراگیر میباشدکه محیطی را فراهم میکند که در آن کاربر این توانایی را دارد که، بامطرح شدنخاصیت سیاری و متحرک بودن، بدون وقفه و به صورت یکپارچه به کار خود ادامه دهد.[4] رایانش ابری سیار به الگوی محاسباتی برای کاربرانی که به خارج از محدودهی سازمان سفر میکنند و یا برای هر فردی که در حال حرکت است طراحی شده است، اشاره دارد. یک فرد تا وقتی که باتری دستگاه سیار در حال کار کردن باشد میتواند از آن استفاده کند. از محبوبیت-های مطرح درمحاسبات ابری سیار میتوان به بهرهمندی از برنامههای کاربردی اشاره نمود، که شامل جستوجو در میان سایتها و مراکز دانلود از طریق سیستمهای سیار مانند: iTunes اپل و یا مجموعه Ovi نوکیا قابل دسترسند.
از دیگر دلایل محبوبیت این سیستم میتوان به توانایی بالای آن که قادر به ارائه ابزار و پاسخ گویی به نیازهای کاربر بدون در نظر گرفتن تحرک جغرافیای او در هر زمان و هرمکان اشاره نمود، از این رو سرویس دهی این سیستم از محل سکونت کاربران کاملا مستقل میباشد. محاسبات سیار بی سیم - رایانش سیار - رایانشی است که یک دستگاه سیار را به شبکه یا دستگاه سیار دیگر در هر زمان و مکان متصل میکند.رایانش سیار بیسیم، یک اتصال بلادرنگ بین یک دستگاه سیار و شبکههای رایانشی یا با دستگاه رایانشی دیگر در هر زمان و هر مکان برقرار میسازد. رایانش سیار یک محیط رایانشی مناسب برای کارکنانی که خارج از محدودهی کاری خود سفر میکنند و یا برای هر شخص دیگر که در حرکت است، عرضه میکند. نوآوری رایانش سیار در حال ایجاد یک تغییر و تحول در روشی است که در آن، افراد از کامپیوتر در محل کار، خانه، مدرسه، بیمارستان، مراکز تفریحی، امنیت و موارد دیگر استفاده می کنند.
-1-3 دیدگاه های پژوهشی گوناگون در زمینه محاسبات ابری سیار
در رابطه با محاسبات ابری سیار پژوهشهای متعددی انجام شده است که هر کدام دیدگاههای مختلفی را دنبال کردهاند به طور کلی دیدگاههای پژوهشی در این زمینه را میتوان به صورت زیر بیان کرد:
1.بطورمعمول، از اصطلاح محاسبات ابری سیار به این معنا تدبیر شده است که، برای اجراشدن یک برنامه کاربردی مانند جیمیل گوگل برای Mobile6 با استفاده از کنترل منابع غنی سروراز راه دور - در این مورد، سرورهای گوگل که اقدامات دستگاه های تلفن همراه مانند یک مشتری نازک را به سرور از راه دور از طریق G3 نمایش داده می شود. برخی دیگر از این نوع نمونه خدمات مکان آگاه می توان به فیس بوک، توییتر برای تلفن همراه، آب و هوا و تلفن همراه و غیره اشاره نمود.
2. یکی دیگر از روشهای تعریف محاسبات ابری این است که، سایردستگاههای تلفن همراه خودشان نیز به عنوان سرویس دهنده و ارائه کننده منبع در ابر عمل می کنند و ساختاری مانند شبکههای نظیربه نظیر را پیاده سازی میکنند.[7] بنابراین منابع اشتراکی دستگاههای مختلف تلفن همراه در مجاورت محلی خودشان، و دیگر دستگاههای ثابت بهعلاوه اگر دردسترس باشد، استفاده خواهند شد. این رویکرد ازتحرک کاربر پشتیبانی میکند و پتانسیل ابرهای سیار را برای انجام دادن دریافتهای جمعی به خوبی پشتیبانی و به رسمیت میشناسد. سیستمهای نظیربه نظیرمانند: [8]SATIN برای خود سازماندهی سیار وجود دارد.
.3 مفهوم ابر کوچک که توسط [9] Satyanarayanan پیشنهاد شده است. رویکرد دیگری از محاسبات ابری سیار را نشان میدهد.دراین رویکرد دستگاه تلفن همراه تخلیه کردن حجم کار خود رابه ابر کوچک محلی متشکل از چندین کامپیوتر چند هستهای که با اتصال به سرورهای ابری از راه دور است انجام میدهد. به طور عمومی ساختار کلی آنها همانند یک کامپیوتر معمولی است، اما باقدرتمندی کمتر، سایزی کوچکتر و ارزانتر، که ساختار آنها را به شکل ایده آل برای ایفای نقش در سرور با مقیاسهای کوچک در زیرساختهای عمومی تبدیل کرده است.شرایط خاصی در یک ابر وجود دارد که نیاز است به آن پرداخته شود: مانند سازگاری، مقیاسپذیری، دردسترس بودن و خود آگاهی. همه این ویژگیها برای محاسبات ابری سیار نیز معتبر و مورد نیاز است.
-2-3 معماری محاسبات ابری سیار
هدف از معماری رایانش ابری سیار ارائه بستری برای مشتریان سیار جهت اتصال به سرویس های ابر می باشد. معماری مربوطه شامل سه بخش اصلی: مشتری سرویس سیار، میان افزار وسرویس های ابر است. از آن جا که خدمات ابر معمولا توسط ارائه دهندگان خدمات کنترل میشود، میان افزار تمامی انطباقهای لازم را برای مشتریان سیار انجام میدهد. بعضی از خدماتی که نیاز به به روز رسانی بلادرنگ دارند شامل اخبار وبلاگ و سرویسهای تویتر میباشند. به طور کلی مراحل زیر در ارائه خدمات انجام میگیرند:
.1مشتری تلفن همراه یک درخواست HTTP GET با یک شناسه از یک وب به میان افزار می فرستد.
.2میان افزار به تعامل با وب سرویس می پردازد.
.3میان افزار - تجزیه XML یا - JASON نتایج سرویس مورد نیاز را از نتیجه اصلی استخراج و یک سرویس جدید در فرمت JASON تشکیل می دهد.
.4میان افزار کپی از نتیجه با شناسه خدمت در پایگاه داده ذخیره می کند ونتیجه بهینه سازی را به مشتری سیار بر می گرداند.[10]
-3-3 نرم افزارمحاسبات ابری سیارتولید
نرم افزار برای دستگاه بیسیم به چندین دلیل در حال رقابت می باشد. اول: چندین استاندارد رقابتی برای تولید و توسعه برنامه کاربردی برای دستگاههای متفاوت وجود دارد. بدان معنی است که برنامه های نرم افزاری میبایست برای هر نوع دستگاه که برنامه با آن مرتبط خواهد شد سفارشی شوند. دوم: برنامههای نرم افزاری تکنولوژیکال مانند صفحات نمایش کوچک، پهنای باندکم، توانایی ورودی محدود و حافظه کم که اکثر دستگاه های سیار دارای این مشخصه می باشند، تطابق داشته باشد. در جهان رایانش رومیزی ناتوانی کامپیوتر دربارکردن مناسب یک برنامه در حافظه ناکافی با اضافه کردن حافظه حل شده است. سیستم عامل، سیار برنامهی واسط کاربر سیار، جستجوگرهای کوچک اجزای اصلی نرم افزار رایانش سیار می باشند:
·سیستم عامل سیار: میکروسافت، سیمبین، لینوکس و دیگر سیتم عامل های خاص قابل استفاده در اکثر دستگاه های سیار می باشند.
