雲端行動學習

雲端行動學習為近十年間興起之教學趨勢，對於其定義與內涵尚未 出現明確而一致的說法（Armbrust et al., 2010）。因此，本節主要針對雲 端行動學習一詞進行概念性說明，包括雲端運算與行動學習之概念、組 成要素及特性，以及雲端行動學習之教育應用。

一、雲端運算（Cloud Computing）

雲端運算（Cloud Computing）一詞源於 Google 執行長 Eric Schmidt 在2006 年 8 月 9 日舉行的 Search Engine Strategies Conference 演講中提 及，「傳統在使用者手邊執行的資料服務與架構，正在移動到伺服器上。

我們把它稱為『雲端運算』。資料與架構位於雲端的某處，不管是PC、

MAC、手機還是 BlackBerry 等裝置，只要透過瀏覽器之類的介面程式，

便可取用雲端的服務」（林彥志，2011）。但雲端運算技術最早的應用則 可回溯至 2006 年 3 月，美國亞馬遜公司（Amazon）為了因應網路購物 平台所提出的Amazon S3 與 Amazon EC2 應用程式技術，可視為彈性雲 端運算服務的先驅（林姿華，2012）。隨後，Google、Microsoft、Yahoo 與 Oracle 等數位服務供應商亦先後以伺服器端（servers）特有的龐大運 算資源，發展並提供雲端服務。

在電腦工作流程圖中，我們常以雲狀的符碼來表示網際網路（謝邦 昌、劉敏，2010），而所謂的雲端，指的是將資料數據、作業系統、應 用程式、儲存空間以及處理技術等運算資源，預先安裝並儲存於網路

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空間，將其視為一項隨時可提供使用者存取的服務。所以雲端乃是一 種以網際網路為基礎的運算方式，「雲」意指我們所使用的網際網路

（Internet），「端」則是指用戶端（Client），使用者透過網際網路存取 資料數據、運用軟體服務、使用運算能力，或組合雲端應用程式以完 成任務，便是雲端運算服務的基本概念（Kalagiakos & Karampelas, 2011；林姿華，2012；Kim, Son, & Yoon, 2011）。雲端運算的基本概念 架構如下圖 2-1 所示。

圖 2-1 雲端運算架構示意圖

資料來源：Rao, Sasidhar, & Kumar. (2012:2)。

所以雲端運算並非特指某一項系統、機制，或是資訊技術，而是指

「透過網路將巨大的運算資源以服務的形式提供，使企業或個人皆能透 過網路取得並使用伺服器端運算能力」的一種概念（Fernandez, Peralta, Herrera, & Benítez, 2012）。簡單來說，雲端就是一大群透過網際網路相 互連接的電腦，這些電腦可能是個人電腦、企業網路伺服器，也可能是 公有網路伺服器（Hirsch & Ng, 2011；Thomas, 2011）。

雲端運算的技術基礎包含分散式運算（Distributed Computing）、網格 運 算 （ Grid Computing ）、 公 用 運 算 （ Utility Computing ）、 虛 擬 化

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（Virtualization），以及網路服務（Web Service）（Armbrust et al., 2010；

Alabbadi, 2011；Kalagiakos & Karampelas, 2011；Madan, Pant, Kumar, &

Arora, 2012），其技術概念簡述如下。

(一)分散式運算（Distributed Computing）：是指將大型運算任務切割 為許多小任務，分別交由位處不同區域的多台電腦各自執行後 再彙整結果的運算概念，藉由多台電腦同時運算，以加速完成 單一電腦難以勝任的運算任務。

(二)網格運算（Grid Computing）：為分散式運算的延伸，主要特點 在於整合各種不同平台、架構與等級的電腦，將分散各處的資 料數據以同樣基準進行同時處理並加以整合運用。意即伺服電 腦可從四面八方抓取資訊提供給用戶端，而不受從屬關係之限 制。

(三)公用運算（Utility Computing）：公用運算主要精神是方便與隨 時，目的在於使雲端運算服務就像公部門所提供的水電等服務，

用戶端只須根據自身使用需求取用服務（On Demand Services），

並根據使用量來計價付費，並不需要涉及或瞭解資訊技術、平 台編寫以及設備維護等細節。

(四)虛擬化（Vertulization）：指的是透過網路進行數據整合，建立一 個虛擬而非實體的資訊科技資源，可整合伺服端大量的資訊科 技資源，如軟體程式、作業系統、伺服設備與儲存設備等，再 分割成小型虛擬主機提供給用戶端存取利用，增加資源運用的 彈性、提高資源的使用效率。

(五)網路服務（Web Service）：網路服務是由路由器、集線器、電腦 主機等硬體設備、有線與無線傳輸媒介、區域、大都會與廣域 網路類型，以及HTTP、TCP/IP 等網路通訊協定所組成，為雲

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端服務可順利運行的主要基礎。

根據前文所述之雲端運算基本概念與技術基礎，我們可以初步將雲 端運算以其提供的服務形式分為兩個層次，一為硬體即服務（Hardware as a Service, Haas），另一為軟體即服務（Software as a Service, SaaS）

（Kalagiakos & Karampelas, 2011）。另外亦可依據使用者取得資源的數 量、類型、功能、資源範圍以及使用者的可規劃程度，將雲端運算服務 分為三個層次，依序為：軟體即服務（Software as a Service, SaaS）、平台 即服務（Platform as a Service, PaaS）與基礎設施即服務（Infrastructure as a Service, IaaS）（Armbrust et al., 2010；林彥志，2011；Thomas, 2011_； Hirsch & Ng, 2011；林義順，2012；Fernandez, Peralta, Herrera, & Benítez, 2012：Madan, Pant, Kumar, & Arora, 2012；藍玉昇，2013），此種分類法 為目前多數專家學者所使用。前述雲端運算服務層次所提供的服務內容 項目與目標使用者分述如下，並如圖 2-2 與圖 2-3 所示。

圖 2-2 雲端運算服務層次-服務項目

資料來源：Fernandez, Peralta, Herrera, & Benítez (2012:39)

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圖 2-3 雲端運算服務層次-服務對象

資料來源：取自http://www.enet.com.cn/cio/z/cloud/

(一)硬體即服務（Hardware as a Service, HaaS）

硬體即服務是由網格運算技術以及託管服務模式所組成。

託管服務是指用戶端透過授權（Licensing）的方式，由管理服務 供應商（Managed Service Provider, MSP）租用而非購買其硬體運 算能力，管理服務供應商則透過遠端監控為付費客戶管理硬體。

簡單來說就是使用者透過即收即付，以獲取供應商之硬體設備及 運算能力的服務模式。而網格運算主要藉由多項硬體設備的聯合 運算技術，以提供更強大的運算能力。供應商可透過防火牆、使 用者帳戶，以及存取權限之設置，允許客戶依據自身需求透過網 路來部分存取內部網路（李佳翰，2014）。簡單來說，使用者僅 需透過相關程式上傳資料，供應商便會使用網格運算技術協助用 戶端進行資料處理，並提供最終運算結果。

(二)軟體即服務（Software as a Service, SaaS）

是雲端服務最早期的實施方式，隸屬於網路服務的應用層

（Application Layer），為技術內容最抽象、亦是用戶端接觸最多

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的雲端服務提供模式。SaaS 層次的目標使用者為一般大眾終端 用戶，用戶端僅需專注於使用由雲端服務供應商託管的網路應用 程式，而不需要瞭解設備維護與網路環境設置。使用者可透過網 頁瀏覽器或入口平台等介面，進行部分開放權限的個人化設定，

但無法擁有對底層基礎架構的控制與更動權限。雲端服務供應商 則需建立通訊網路基礎設施及軟硬體作業平台，並負責所有後端 維護作業之進行。相較於傳統的服務提供模式，軟體即服務（SaaS）

可降低軟體的授權費用、免除用戶端在伺服器硬體、網路資訊安 全設備和軟體升級維護的支出，使用者只需要具備一台個人電腦 以及網際網路，便可滿足其軟體服務需求。諸如Google Docs、

Google Map、Gmail、Facebook、Twitter、 Microsoft Office 365 等，皆屬於軟件即服務的雲端服務範疇。

(三)平台即服務（Platform as a Service, PaaS）

介於軟體即服務與基礎設施即服務之間的雲端服務層次，

隸屬於網路服務的平台層（Platform Layer），為用戶端存取雲端 應用程式服務以及伺服器端提供雲端運行環境的中介軟體。PaaS 層次的目標使用者為應用程式開發者，服務供應商提供一個含有 作業系統、應用程式、軟體開發設計模組，以及支援資訊的平台 框架，使開發者可以透過編程語言和工具，間接使用服務供應商 的部分基礎設施，來進行網路應用與服務環境的部屬、測試與開 發，並可將執行或開發結果再次透過伺服端分享給其他使用者。

相較於軟體即服務（SaaS），平台即服務可允許開發者擁有對伺 服資源較多的取用彈性與控制權，但供應商仍可透過權限設置，

確保其雲端服務的運行方式與安全性。諸如 Google App Engine 與微軟的 Azure 皆屬平台即服務的範疇。

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(四)基礎設施即服務（Infrastructure as a Service, IaaS）

為雲端服務的最高階層次，隸屬於網路服務的基礎設施層

（Infrastructure Layer），具備完整的網路存取與基礎設施功能，

用戶端可對伺服端的設備資源擁有最大使用彈性與控制權。IaaS 層次的目標使用者為網路架構師或其他小型網路服務開發公司，

雲端服務供應商透過虛擬化技術（Virtualization），將所擁有的基 礎設備資源動態地分配給用戶端，提供如 Windows 與 Linux 作 業系統之虛擬伺服器，使用戶端在其基礎架構上運行虛擬主機、

建置整體服務環境設施。相較於平台即服務（PaaS），基礎設施 即服務的用戶端可任意部屬、運行和控制伺服端的應用程式、作 業系統、中央處理器（CPU）、記憶體、硬碟儲存空間或網路頻 寬等軟硬體基礎設施，並彈性選擇與擴充主機防火牆、硬體負載 平衡控制、可擴充之存儲空間等公用服務元件，最後再依其使用 的資源額度與配置量進行計價。例如亞馬遜所推出的 Amazon EC2 和 S3 皆屬基礎設施即服務的範疇。

從雲端運算的三個服務層次整體來看，最底部的基礎設施即服務

（IaaS）層次，用戶端具備最大的自由性與控制性，可存取的資源量與 設備種類越多，但在專業知識與操作技術知能的要求也越高，因此通常 為較少數專精網路架構之專業人員所用；中間的平台即服務（PaaS）層 次允許用戶端部分控制伺服端資源，通常為具有基礎應用程式編寫與網 路運作概念之開發者所用；而最上層的軟體即服務（SaaS）層次，用戶 端通常只取用供應商所提供服務的原始樣貌，僅可針對簡易的個人化使 用環境進行設置，但因為不需具備深入之專業知識基礎即可操作，故為 廣大的一般網路使用者所用。各層次之間互為支援，並透過存取權限與

（IaaS）層次，用戶端具備最大的自由性與控制性，可存取的資源量與 設備種類越多，但在專業知識與操作技術知能的要求也越高，因此通常 為較少數專精網路架構之專業人員所用；中間的平台即服務（PaaS）層 次允許用戶端部分控制伺服端資源，通常為具有基礎應用程式編寫與網 路運作概念之開發者所用；而最上層的軟體即服務（SaaS）層次，用戶 端通常只取用供應商所提供服務的原始樣貌，僅可針對簡易的個人化使 用環境進行設置，但因為不需具備深入之專業知識基礎即可操作，故為 廣大的一般網路使用者所用。各層次之間互為支援，並透過存取權限與