云计算的虚实

Ø  新闻回顾 

        目前仍在向个体用户提供网络存储服务的知名品牌还有腾讯微云和百度网盘。

Ø  云计算的前生

 分布式计算研究如何把一个大问题分解成若干个小问题，以及如何把这些小问题分配出去，让若干终端计算资源分别求解这些小问题，最后再把有关结果综合起来得到原问题的解。其构想来自于计算机学科中基本方法---分治法(divide-and-conquer)。分布式计算的历史可以追溯到半个世纪前，现代电子计算机的发展初期。

网格计算(Grid computing)是利用互联网上闲置的计算资源来解决大型问题的一种计算模式，这就意味着应用程序不再受限于具体的物理系统和平台软件，数据和程序能够在各个计算节点间“流动起来”。网格计算主要被各大学和实验室用于高性能计算项目。关于网格的定性和发展前景，有如下一些说辞。

         “网格是继传统因特网、Web之后的第三次互联网浪潮，可以称之为第三次因特网的应用。传统因特网实现了计算机硬件的连通，Web实现了网页的连通，而网格则试图实现互联网上所有资源的全面连通，其中包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等。”美国《福布斯》杂志预测，网格技术将在2004年至2005年出现一个高峰，推动信息产业市场的持续高速发展，在2020年将产生一个年产值为20万亿美元的大产业。

         在网格计算上发力最狠的是大名鼎鼎的Sun公司，其主要产品是工作站及服务器。目前最流行的编程语言Java就是该公司在研发中产生的副产品。但该公司没能熬到瓜熟蒂落的时候，2009年4月20日甲骨文公司收购了Sun公司。

 Ø  云计算的今生 

云计算(cloud computing)的正式定义，且看下面截图:

与网格计算不同，云计算更多的是由工业界主导发展的一套技术和标准。云计算和网格计算都能够提高IT资源的利用率，但是云计算依靠IT资源供给的灵活性，革新了IT产业的商业模式，侧重于资源与技术的外包服务。网格计算是拥有计算能力的节点自发形成联盟，共同解决涉及大规模计算的问题，侧重于资源与技术的联合共享。                                 

1996年，康柏公司的一群技术主管在讨论计算业务的发展时首次使用了Cloud Computing这个词，他们认为商业计算会向Cloud Computing转移。1997年，美国的Chellappa教授把“Cloud Computing”这个词定义为：“计算边界由经济而并非完全由技术决定的计算模式”。2000年，Sun公司发布了太阳云( Sun cloud)。

2006年，贝索斯发表了关于云计算的著名演讲，并向世界宣布亚马逊将投资和创立云计算AWS的宏大计划。同一年，Google首席执行官施密特在搜索引擎大会上，首次正式提出“云计算”的概念。将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，这正是“云计算”的初衷和动力。2007年，IBM推出蓝云(Blue Cloud)服务。2008年，微软在其开发者大会上发布了一个全新的云计算平台──Azure Service Platform。

2010年，华为公司正式公布了云计算战略。华为表示：“要让全世界所有的人，像用电一样享用信息的应用与服务”。2013年9月，就在阿里云宣布突破5K测试的三个月后，腾讯云宣布正式面向全社会开放。

 Ø  外包计算 

云计算侧重于外包服务，而不是资源共享，它必须追求利润，那么这种商业服务的模式是啥呢？是百度的竞价排名、超速下载，淘宝的竞价推广，网易的云音乐？这些面向市民的商业模式与外包计算有什么关系呢？

严格说来，计算机表示的底层数据只有两种形式，一是数值型的，二是字符型的。这两种数据在计算机内部的表示方法是不一样的，为此键盘上也分出两部分，数字键和字符键。数值的表示范围取决于浮点数系统，字符的表示范围取决于编码方法(如通常的Unicode编码)。因此计算机处理的实际对象可分为两种，一是数值计算，二是文本处理。

最初计算机的设计目的就是为了数值计算，但现在几乎所有的家用电脑都是用来做信息处理的，写文章、P图像、听音乐、看视频。即便是理工类的大学生，也只习惯于用计算器来做些数值计算。

学术界讨论的云外包计算有哪些内容呢？2015年秋天，笔者针对这一问题做了些功课，研读了一些文献。归纳起来主要有：

l  大规模的数值计算---矩阵乘法，矩阵求逆，线性回归，线性规划，这些都涉及到数值误差，但至今还没有切实可行的外包方案。这类问题面向的应该是团体用户。相关文献中常见的错误(见后面已经发表的系列论文)包括：

2  在加密时忽视了相容性，把一个可解的问题变换成一个不可解的外包问题；

2  忽视了浮点数系统和有限域的差别，错误地把有限域上的运算当成了数值运算；

2  混淆了计算任务的复杂性，把一个自身就能完成的任务强行外包出去；

2  加壳、脱壳时忽视了数值误差分析；

2  忽视了外包交互过程的通讯成本；

2  应用场景过于理想化，很难产生实际需求。

l  文件的安全存储、匿名访问等，这些可能会涉及到数值误差。这类问题面向的可以是个体用户。

l  一些特殊的计算任务，如密码学上的模指数及双线性映射计算，这些不涉及误差问题。面向的只是一些假想的客户。顺便说一下，公钥密码算法主要利用模指数运算来混淆和扩散冗余，不是普通的数值计算，本质上做的是文本变换。

 外包计算可以帮助客户完成自身不可能完成的任务，还能保护客户的隐私，但应用场景真的有学术论文描述的那么多吗？一些科研机构或许会有这样的需求，但实际外包成本还涉及到主、客之间的交互问题、信任问题，这是无法用计算复杂度来衡量的。 

Ø  云计算的来生 

免费的面向个体用户的360网盘和163网盘的相继关闭，说明云存储服务没有企业当初设想的那么美好。那些还在收费的云服务项目发展结果又将如何呢？云计算的来生是充塞了大数据的物联网？是正在孕育中的某个概念？ We are not sure. 

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相关工作：

Zhengjun Cao, Lihua Liu: Comment on “Harnessing the Cloud for Securely Outsourcing Large-Scale Systems of Linear Equations”. IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Vol.27, No.5, 1551-1552 (2016)

Zhengjun Cao, Lihua Liu, Zhenzhen Yan: An Improved Lindell-Waisbard Private Web Search Scheme. International Journal of Network Security, Vol.18, No.3, 538-543 (2016)

Zhengjun Cao, Lihua Liu, Olivier Markowitch: On Two Kinds of Flaws in Some Server-aided Verification Schemes. International Journal of Network Security, Vol.18, No.6, 1054-1059 (2016) 

Zhengjun Cao, Lihua Liu: A Note on Two Schemes for Secure Outsourcing of Linear Programming. International Journal of Network Security, Vol.19, No.2, 323-326 (2017)

Zhengjun Cao, Lihua Liu: The Paillier's Cryptosystem and Some Variants Revisited. International Journal of Network Security, Vol.19, No.1, 89-96 (2017) 

Lihua Liu, et al.: Anonymity and Certificateless Property Could Not Be Acquired Concurrently, International Journal of Electronics and Information Engineering, Vol.7, No.2, 61-67 (2017)

Lihua Liu, Zhengjun Cao, Chong Mao: A Note on One Outsourcing Scheme for Big Data Access Control in Cloud, International Journal of Electronics and Information Engineering, Vol.9, No.1, 29-35 (2018)

Zhengjun Cao, et al.: Analysis of One Dynamic Multi-Keyword Ranked Search Scheme over Encrypted Cloud Data, International Journal of Network Security, Vol.20, No.4,683-688 (2018)

Zhengjun Cao, et al.: Ruminations on Fully Homomorphic Encryption in Client-server Computing Scenario, International Journal of Electronics and Information Engineering, Vol.8, No.1, 32-39 (2018)

Lihua Liu, et al.: A Note on One Secure Data Self-Destructing Scheme in Cloud Computing, International Journal of Network Security, First Online June 14, 2019 (Doi: 10.6633/IJNS.881)

Zhengjun Cao, Lihua Liu, Olivier Markowitch: Comment on "Highly Efficient Linear Regression Outsourcing to a Cloud", IEEE Transactions on Cloud Computing, Vol.7, No.3, pp.893 (2019)

曹正军，刘丽华: 现代密码算法概论, 哈尔滨工业大学出版社，2019/5.