美政府和军方云计算发展与主要做法

16 《高性能计算发展与应用》 2011年第四期 总第三十七期 美政府和军方云计算发展与主要做法  王广益 江南计算技术研究所 无锡 214000  韦海亮 江南计算技术研究所 无锡 214000 1. 美政府与军方云计算发展现状 云计算是当今最为热门的信息技术之一，它综 合利用分布式计算、网格计算、网络存储等技术， 实现了一种新的互联网服务模式。云计算具有服务 自助性、访问泛在性、位置无关性、资源高弹性 和能力度量性等技术特征和应用优势，发展非常迅 速，受到美国政府、军方的高度重视，并投入到实 际运用之中，有效提升美军网络中心作战能力。 美联邦政府白宫管理与预算办公室2010年实施 了一项“云优先”政策，要求政府机构在进行任何 新投资之前先对安全可靠的云计算方案进行评估， 从而了解云计算价值，加快向云服务迁移步伐。 2011年2月，联邦政府正式颁布了《联邦云计算战 略》，该战略明确了云计算产生的效益、注意事项 和选择条件；提供决策框架和应用案例，指导各部 门向云平台迁移；制定了联邦政府行动计划，确定 相关部门职责，推动云计算部署。美联邦政府的 800亿美元IT开支中估计有200亿美元可能用于向云计 算解决方案的迁移。据报道，截止2011年8月份，已 有包括美国宇航局在内的100家联邦政府部门使用了 亚马逊公司的AWS GovCloud云计算服务。 随着云计算作为军事关键任务支撑平台迅 速兴起，美国国防部（DOD）高级研究计划局（ DARPA）于2011年5月份推出了面向任务的弹性云 （MRC）项目，旨在帮助国防部保护重点任务的云 计算体系不受外部威胁，在面对任何网络攻击时能 保障任务持续有效。DARPA希望该项目可以攻守 兼备，充分利用分布式网络能力，迅速扩大和传播 攻击漏洞，将该网络作为“一个漏洞阻尼器和一个 弹性源”，以增强军方的网络攻击能力。MRC项目 计划在2012年初开始，系统的和开发将贯穿到 2014年底，整合和测试将在2015年底进行。 美国国防信息系统局于2009年基于云计算开发 了符合美国国防部信息保障标准的快速访问计算环 境（RACE），使国防部组成机构能够快速获取支援 软件开发与测试环境所需的硬件资源。此外，该局 的Forge.mil网站包含了多种工具套件，可提供各种在 线协作软件的研发环境；该局的系统网络可用性与 网络性能（监督）服务也与云计算密切相关。 作为全球最大的IT用户机构之一，美国陆军拥 有200多个数据中心，目前正加紧进行数据中心整 合并在选定的数据中心构建计算云。美陆军决定从 2011年开始将其电子邮件等应用迁移至国防信息系 统局的云环境，涉及140万非密网络用户和20万保密 网络用户，新模式将于2012财年显现效益，2013财 年之后每年可节约1亿美元。此外，美国陆军的分布 式通用地面系统（DCGS）筹划建立保密IP路由器网 云，实现将战略力量服务于最低层梯队的构想，推 动美军多源情报、监视与侦察信息的融合与共享。 美海军将云计算列为海军十大IT重点工作之一， 并提出海军下一代企业网（NGEN）和统一海上网络 企业系统（CANES）都将使用云计算，实现“把信息 提升为海军作战能力源泉”的目标。在2010年“三叉 戟勇士”演习中，海军对云计算进行了实验室和海上 演示，测试了通过亚马逊商用弹性云（EC2）和简单 存储服务（S3）提供第三方云计算的效果。 美国空军利用SaaS管理客户关系，已将云计算 架构引入到IBM开发的网络空间安全和技术中； 空军人事中心采用RightNow云计算技术使其Web赋能 知识库的点击率从每周18万次激增至近200万次。另 外，美国地理空间情报局也已建立了一个地理空间 情报分布式计算云。 由此可见，美国政府和军方的云计算应用已取 得实际成果，而且正飞速发展。巨大的成本节约是 推动美国政府和军方云计算发展的强大动力，其云 计算发展趋势已不可逆转。 2. 美政府和军方发展云计算的主要做法  制定战略规划，引领云计算发展 美国联邦政府奥巴马内阁已赋予云计算相关 计划一个较高的优先权，并称其为“技术基础设施 领域内基本的可检验的投资”。美国联邦政府制定 的云计算战略系统地分析了云计算的优势及应用效 益，也评估了云计算的风险，制定了切实可行的云 计算实施计划，推进云计算应用。美国防部在其去 年颁布的《2010-2012年国防信息企业战略规划》中 17综合评论 明确要建设可互操作的基础设施，支持云计算和虚 拟化等新的面向服务方法，实现信息共享、存储、 处理和传送；要通过云计算中心，实现数据和服务 透明，为整个国防部安全一致地运行企业服务提供 基础。另外，国防部、各军种也都制定有自己的云 计算发展计划和相关路线图，以保证云计算相关工 作的顺利开展。按照联邦云计算倡议，国防部将推 动和加速“云优先”政策的落实，将传统应用程序 转向现代的、以网络为基础的软件和服务，这些软 件和服务将在安全的、虚拟的企业数据中心运行。 传统的直通式网络和数据中心基础设施将被转化到 无缝对接的安全网络环境中，从而在最大程度地利 用电脑能力的同时，尽可能地减少成本，以支持跨 机构分布式用户。  促进观念转型，统一思想认识 美国政府和军方认为，采用云计算的最大障碍 不是技术，而是机构文化，如果观念不改变，那么 业界和用户很难接受这项新技术。与这种变化相适 应，要求相关人员必须改变原有的思维模式。国防 部在《2010-2012年国防信息企业战略规划》中强 调要“把信息作为一种战略资源”，要实现从以组 件为中心、不能互操作的能力向网络赋能的联合能 力转型；认为云计算的灵敏性可满足企业服务的需 求，通过云把信息推送至战术边缘，使美军授权用 户能在任意地点、从任意设备访问信息，真正实现 信息优势。要想实现云计算，就必须对人员进行培 训。相关各方必须参与这种转型，包括从国防部各 部门间的合作，到解决每个人对云计算存在的担心 和期望。云技术是一种可分享的、灵活的模式，为 了成功落实云计算战略，就必须采取统一的措施， 统一思想认识。  特别重视云安全和制定云标准规范 美国政府和军方特别强调云计算的安全问题。 美军认为，用户验证是安全的保证，如果出现问 题，会使访问控制、诈骗、数据泄漏等安全问题发 生多米诺骨牌效应。因此，美军把用户安全验证作 为一个重中之重，确保云服务必须符合国防部信息 保证认证与鉴定过程以及国防信息系统局安全技术 实现指南的要求。在国防任务系统向云计算迁移过 程中，为降低安全风险，军事机构大多属意采用私 有云，特别是在关键军事领域。国防部计划首先建 立一个国防部范围内的私有云和私有社区云，然后 再对其所有数据与服务的敏感与安全性要求进行彻 底评估以确定可以利用公共云的机会。在云标准制 定方面，美国家标准与技术局于2011年5月发布“云 计算标准路线图”，包括安全性、可移植性和交互 性标准。在云标准采用方面，美军强调在向云迁移 过程中要制定统一架构，以确保以云计算为基础的 各项措施的落实，关注云对云协同的重要性，确保 数据、应用程序及服务的兼容，以使信息能自由地 在国防部和云间流动。  军民合作加强云计算技术研究 为使投资效益最大化，国防部重视与工业界和 学术界的密切合作，研究和寻找新技术，来支持军 方和企业界完成任务。新的方法和措施须支持云计 算能力的发展，以满足军方独特的任务需求。在保 证安全的前提下，通过与工业界和学术界的合作， 国防部将努力实现新技术的实用化，这些技术将能 够充分利用云提供的弹性计算资源。例如，2010年 初，RightNow技术公司通过了国防部信息保证认证与 鉴定审查，4月获得了临时运营权和临时连接权，国 防部云开始部暑RightNow商用在线软件；除与IBM公 司合作外，美国空军同年5月又宣布将与有关学院或 大学合作建立可信云计算卓越研究中心；同年l0月， 雷神公司宣布投资研发一种跨越式发展的作战人员 情报监视侦察（ISR）云技术，使士兵和情报人员能 够更容易收集和传播信息；同年10月，数据战术公 司宣布为陆军建立一个基于云的计算机体系结构， 从多个信息来源（包括全动态视频、音频、图像、 金融数据、信号情报等）中提取和挖掘对象、事件 和关系。  加速推动云计算军事应用的实质性开展 美国军方大力推动云计算应用并取得成果。 2010年，美军已把云计算技术带到阿富汗，将基本 的软硬件打包进移动设备，并在空中和地面组网方 面发挥了关键作用。国防信息系统局更是取得了云 计算重大进展，正在逐步建立和完善云计算的基础 设施、协同软件平台以及相关网络服务。国防部信 息系统局主要有三大云服务计划，即Forge.mil网站、 RACE（快速访问计算环境）和GCDS（全球信息栅 格内容交付服务）。其中，Forge.mil网站提供“软 件即服务”，主要包括公共软件服务、项目管理工 具服务、软件认证过程服务、测试与评估服务、标 准开发服务；RACE提供“基础设施即服务”，包 括处理、存储服务和数据服务，如主机与服务器租 赁等处理服务，磁盘租赁等存储服务等；GCDS提 供“基础设施即服务”，基于全球分布式计算平 台，通过标准的HTTP协议提供内容交付服务，在 协同、共享信息以及分发信息的过程中发挥了重要 作用。除了国防信息系统局的上述云计算应用外， 美国防部还在其他业务部门进行了云计算的实质性 部署和应用，例如美陆军的“陆军体验中心项目（ AEC）"和美空军人事中心的"人力服务交付转换项目 （PSDT）"等。