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1、云計算的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析摘要:文章分析了云計算的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,并強調(diào)了云計算終端的重要性。關鍵詞:云計算;應用虛擬化;云計算終端Cloud computing analysis of the status quo and development trendAbstract:This paper analyzes the status quo and development trend of cloud computing, and emphasized the importance of cloud computing terminal.Keywords:cloud computing,

2、 application virtualization, cloud computing terminal引言21世紀初期,崛起的Web2.0讓網(wǎng)絡迎來了新的發(fā)展高峰。網(wǎng)站或者業(yè)務系統(tǒng)所需要處理的業(yè)務量快速增長,例如視頻在線或者照片共享網(wǎng)站需要為用戶儲存和處理大量的數(shù)據(jù)。這類系統(tǒng)所面臨的重要問題是,如何在用戶數(shù)量快速增長的情況下快速擴展原有系統(tǒng),隨著移動終端的智能化、移動寬帶網(wǎng)絡的普及,將有越來越多的移動設備進入互聯(lián)網(wǎng),這意味著與移動終端相關的IT系統(tǒng)會承受更多的負載,而列于提供數(shù)據(jù)服務的企業(yè)來講,IT系統(tǒng)需要處理更多的業(yè)務量。由于資源的有限性,其電力成本、空間成本、各種設施的維護成本快速上升

3、,直接導致數(shù)據(jù)中心的成本上升,這就面臨著如何有效地、更少地利用資源解決更多的問題。同時,隨著高速網(wǎng)絡連接的衍生,芯片和磁盤驅(qū)動器產(chǎn)品在功能增強的同時,價格也在變得更加低廉,擁有大量計算機的數(shù)據(jù)中心,也具備了快速為大量用戶處理復雜問題的能力。技術上,分布式計算的日益成熟和應用,特別是網(wǎng)格計算的發(fā)展通過Internet把分散在各處的硬件、軟件、信息資源連接成為一個巨大的整體,使得人們能夠利用地理上分散于各處的資源,完成大規(guī)模的、復雜的計算和數(shù)據(jù)處理的任務。數(shù)據(jù)存儲的快速增長產(chǎn)生了以GFS(Google File System),SAN(Storage AreaNemork)為代表的高性能存儲技術。

4、服務器整合需求的不斷升溫,推動了xen等虛擬化技術的進步,還有Web2.0的實現(xiàn)、Saas(Sofhare as a Senrice)觀念的快速普及、多核技術的廣泛應用等,所有這些技術為產(chǎn)生更強大的計算能力和服務提供了可能H1。隨著對計算能力、資源利用效率、資源集中化的迫切需求,云計算應運而生。1 云計算發(fā)展綜述1.1產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀中國云計算產(chǎn)業(yè)即將迎來黃金發(fā)展機遇。工信部啟動針對云計算的“十三五”規(guī)劃,將重點培育龍頭企業(yè),發(fā)揮其對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的輻射作用,打造云計算產(chǎn)業(yè)鏈。在政府機構大力主導信息國產(chǎn)化的背景下,實現(xiàn)國產(chǎn)化設備進口替代已成為保障信息安全的必經(jīng)之路,尤其是在“棱鏡門”、“黑客攻擊”等頻頻發(fā)生

5、的信息安全事件之后,對于國產(chǎn)設備的可管可控以及信息安全的切實需求一再提升,國產(chǎn)化設備進口替代的進程也大大提速。相信隨著云計算“十三五”規(guī)劃的進一步落地,未來信息設備國產(chǎn)化的步伐有望進一步加快,云計算行業(yè)有望迎來爆發(fā)式增長。1.2市場容量2014年全球公有云市場規(guī)模為720億美元,預計到2020年將達到1910億美元,年復合增長率為18%,這一增速是一般技術市場的4至5倍。而據(jù)工信部電信研究院2014年云計算白皮書顯示,目前我國公有云服務市場仍處于低總量、高增長的產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期。2013年我國公有云服務市場規(guī)模約為47.6億元,遠高于全球平均水平。如今,在全球云計算市場,美國份額最大,占比60%,

6、歐洲居次,占比25%,中國市場占比不到3%,但發(fā)展速度驚人,每年的市場增長接近40%。工信部啟動的“十三五”綱要,將云計算列為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),規(guī)劃指出:2014年我國云計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路和工作重點是:培育龍頭企業(yè),打造完整的產(chǎn)業(yè)鏈;鼓勵有實力的大型企業(yè)兼并重組、集中資源;發(fā)揮龍頭企業(yè)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動輻射作用,打造云計算產(chǎn)業(yè)鏈。2014年中國云計算市場規(guī)模達到1100億元,已經(jīng)成為千億級市場。我國云計算將結束發(fā)展培育期,步入快速成長的新階段,技術創(chuàng)新步伐不斷加快,產(chǎn)業(yè)結構不斷優(yōu)化,市場需求空間不斷擴大,產(chǎn)業(yè)規(guī)??焖僭鲩L,新的產(chǎn)業(yè)格局正在形成。同時,一些新現(xiàn)象正引起人們的關注,包括國內(nèi)市場競

7、爭帶來產(chǎn)業(yè)格局變革、開源技術受到企業(yè)廣泛關注、移動互聯(lián)網(wǎng)等新型業(yè)態(tài)與云計算深度融合的趨勢更加明顯,城市云建設將迅速發(fā)展。正是因為云計算,中國的IT企業(yè)才更有可能“彎道超車”。一方面,全球巨頭在云計算上,并沒太多領先于本土企業(yè)的技術,或者說,相比于傳統(tǒng)架構下的難以逾越的技術鴻溝,在云計算架構下,技術差距已經(jīng)大大縮小,如阿里云、紫光云機、天成云機等,其關鍵性能指標已經(jīng)基本接近國際頂級水平,甚至部分指標領先國際水平。另一方面,云技術帶來了商業(yè)模式的變革,從海外來看,Amazon、Salesforce、Google等新興巨頭已經(jīng)借力云技術超越IBM、SAP、Microsoft傳統(tǒng)軟件巨頭,這給國產(chǎn)廠商

8、帶來極大的啟示。1.3市場格局據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的2015-2020年中國云計算行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研與發(fā)展趨勢分析報告顯示,在產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速增長的同時,我國云計算產(chǎn)業(yè)結構也在不斷優(yōu)化,產(chǎn)業(yè)鏈將呈現(xiàn)軟化趨勢。2013年,我國進軍公共云服務領域的企業(yè)進一步增多。騰訊繼阿里和百度之后,正式進入開發(fā)者云市場;華為旗下云服務業(yè)務正式商用;中國電信和中國聯(lián)通正式推出名為“天翼云”和“沃云”的云計算品牌,推出云存儲等面向用戶的全系列產(chǎn)品;蘇寧電器擬將公司名稱變更為“蘇寧云商集團股份有限公司”,以便更好地向云服務模式轉(zhuǎn)型。2014年,進軍公共云服務領域的云計算企業(yè)數(shù)量將進一步增多,服務種類將進一步豐富,面向中小企

9、業(yè)的IaaS服務和SaaS服務,以及地理、交通、金融等領域的個人應用將快速發(fā)展,使得服務環(huán)節(jié)在云計算產(chǎn)業(yè)鏈中的比重持續(xù)增大??傮w來看,2014年我國云計算將從發(fā)展培育期步入快速成長期,地方政府云計算建設進入攻堅階段,產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長,產(chǎn)業(yè)結構呈現(xiàn)軟化趨勢,新的產(chǎn)業(yè)格局正在形成。同時,我國企業(yè)應做好市場激烈競爭的準備,積極創(chuàng)新商業(yè)模式與關鍵技術,應對國外巨頭加速進入國內(nèi)市場的競爭。1.4前景預測時間走到2015年,已經(jīng)不會再有人懷疑云計算的趨勢和能量。而從不同角度出發(fā)進軍云計算的企業(yè)在這一年里將進入真正的較量?;ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)將盡力繼續(xù)保持自己的領先地位;傳統(tǒng)IT企業(yè)會不甘成為供應商會極力反撲;整合進

10、一步加劇,基礎互聯(lián)網(wǎng)服務商將被改造;一些老舊商業(yè)模式在新一輪革命浪潮中 將被拋棄。總之,2015年的云計算市場覺對不會太平靜,一個全新的云時代正在到來。1.5面臨問題雖然云計算處在快速的發(fā)展當中,但從起步、研發(fā)、應用、推廣等各個環(huán)節(jié)上來說,在中國的發(fā)展時間都比較晚,因此還面臨著以下四大方面的問題:一、云數(shù)據(jù)中心部署結構不夠合理,資源利用率較低。在規(guī)模結構方面,中國大規(guī)模數(shù)據(jù)中心比例偏低,大型數(shù)據(jù)中心發(fā)展規(guī)模甚至不足國外某一互聯(lián)網(wǎng)公司總量,目前還沒有實現(xiàn)集約化、規(guī)?;慕ㄔO。二、云服務能力亟待提高,配套資源匱乏。國內(nèi)云計算服務能力與美國等發(fā)達國家相比仍然有較大差距,公共云計算服務業(yè)的規(guī)模相對較小

11、,業(yè)務也比較單一,配套環(huán)境建設落后。三、信息安全法律法規(guī)和監(jiān)管體系不夠健全。在與云計算安全相關的數(shù)據(jù)及隱私保護、安全管理等方面,中國云計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)有著較大缺失。四、云人才缺口,缺乏成熟商業(yè)模式。2 云計算技術現(xiàn)狀以及相應的云終端2.1國際云計算產(chǎn)業(yè)知名企業(yè)當前各大云計算廠商采用各自的方案實現(xiàn)云計算,有Google云計算技術、Amazon云計算技術、微軟云計算技術、開源云計算系統(tǒng)Hadoop以及應用虛擬化等。(1)Google云計算技術Google采用由4個相互獨立又緊密結合在一起的系統(tǒng)組成的云計算基礎架構。這4個系統(tǒng)為:建立在集群之上的文件系統(tǒng)(Google file system);針對Go

12、ogle應用程序的特點提出的Map/Reduce分布式計算系統(tǒng);分布式鎖服務系統(tǒng)(Chubby);大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(BigTable)。Google的云可以看成利用虛擬化實現(xiàn)的云計算基礎架構(硬件架構)加上基于云的文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫以及相應的開發(fā)應用環(huán)境,用戶通過瀏覽器就可以使用分布在云上的GOOGLE DOCS等應用。(2)Amazon的AWSAWS(Amazon Web service)是一組服務,它們允許通過程序訪問 Amazon 的計算基礎設施。這些服務包括存儲、計算、消息傳遞和數(shù)據(jù)集,具體見表1。表1 AWS描述存儲Amazon Simple Storage Service (S

13、3)所有應用程序都需要存儲文件、文檔,供用戶下載或備份??梢园褢贸绦蛐枰娜魏螙|西存儲在其中,從而實現(xiàn)可伸縮、可靠、高可用、低成本的存儲計算Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)能夠根據(jù)需要擴展或收縮計算資源,非常方便地提供新的服務器實例消息傳遞Amazon Simple Queue Service (SQS)提供不受限制的可靠的消息傳遞,可以使用它消除應用程序組件之間的耦合數(shù)據(jù)集Amazon SimpleDB (SDB)提供可伸縮、包含索引且無需維護的數(shù)據(jù)集存儲以及處理和查詢功能AWS提供基于云的基礎架構,并提供基于SOAP的Web Service接口,在這之

14、上建立基于云的Web 2.0服務,對最終用戶來說,只需瀏覽器就可以使用。(3)開源的HadoopHadoop是Apache軟件基金會研發(fā)的開放源碼并行運算編程工具和分布式文件系統(tǒng),與MapReduce和Google文件系統(tǒng)類似,是用于在大型集群的廉價硬件設備上運行應用程序的框架,提供高效、高容錯性、穩(wěn)定的分布式運行接口和存儲?;贖adoop的云計算環(huán)境,能提供云計算能力和云存儲能力的在線服務,最終用戶可以通過瀏覽器使用這些服務。(4)微軟的Windows Azure微軟Windows Azure是構建在微軟數(shù)據(jù)中心內(nèi)提供云計算的一個應用程序平臺,包含云操作系統(tǒng)、基于Web的關系數(shù)據(jù)庫(SQL

15、 Azure)和基于.NET的開發(fā)環(huán)境(與Visual Studio集成,讓開發(fā)人員得以使用其集成開發(fā)環(huán)境來開發(fā)與部署要掛載在Azure上的應用程序)。基于Windows Azure的云存儲和Web Service接口建立的在線服務,對于最終用戶來說是桌面軟件的形態(tài),使用的終端主要是PC、筆記本平臺,仍舊要依賴微軟的操作系統(tǒng),軟件的計算仍舊依賴終端的處理能力。因此微軟倡導的云計算是云+端計算,終端是由操作系統(tǒng)加上桌面軟件的方式,這也是因為微軟目前仍不能放棄桌面操作系統(tǒng)。(5)基于應用虛擬化的云計算新興的云計算技術技術原理:應用虛擬化架構把表示層做成應用虛擬化引擎。該引擎可以放在整個計算系統(tǒng)的操

16、作系統(tǒng)和應用層之間,隔絕重要應用,這是應用虛擬化技術的核心思想。應用虛擬化在后端服務與終端之間增加一層虛擬層,應用實際上運行在虛擬層,而將應用運行的屏幕界面推送到終端上顯示,即“應用交付”的概念。圖1 應用虛擬化原理通過應用虛擬化技術,用戶可以通過遠程訪問程序,就好像它們在最終用戶的本地計算機上運行一樣。這些程序稱為虛擬化程序。虛擬化程序與客戶端的桌面集成在一起,而不是在服務器的桌面中向用戶顯示。虛擬化程序在自己的可調(diào)整大小的窗口中運行,可以在多個顯示器之間拖動,并且在任務欄中有自己的條目。用戶可以在同一個服務器上運行多個虛擬化程序,則虛擬化程序?qū)⒐蚕硗粋€遠程會話。通過應用虛擬化技術,原來在

17、企業(yè)客戶計算機上運行的程序,用虛擬化服務器(云側)代替,而運行時的屏幕顯示將傳送給遠程的終端,這種方式,帶來了如下所述的效果:1、原有的應用和新部署的應用都可以通過云側發(fā)布,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和應用的集中管控,終端本身不需要安裝任何客戶端,從而大大的降低終端的維護要求,維護量趨于零。2、由于數(shù)據(jù)交互限制在高速安全的云端,因此對于突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸峰值也限制在高速內(nèi)網(wǎng)中解決,而終端與云端傳輸?shù)钠聊蛔兓瘎t是穩(wěn)定且經(jīng)過壓縮的,因此終端與應用虛擬化服務器之間的帶寬要求低,這就使通過空中鏈路穩(wěn)定的使用企業(yè)IT業(yè)務成為了可能。如此的安全性和低帶寬要求,使基于應用虛擬化技術可以解決企業(yè)對安全性和移動化的要求,

18、用戶可以隨時隨地,通過空中鏈路安全穩(wěn)定快捷的使用業(yè)務系統(tǒng)。3、使用應用虛擬化技術,終端的角色就是一個圖像接收器,對終端的性能要求不高,只要為各種終端實現(xiàn)同樣的接收顯示功能,那么各種各樣的應用都可以通過這種方式,讓各種終端都可以使用,從而不再需要進行終端適配開發(fā)的工作。4、由于應用虛擬化技術可以將傳統(tǒng)的、海量的已經(jīng)被用戶接受的傳統(tǒng)應用發(fā)布給用戶,不需要對傳統(tǒng)軟件進行改造就可以直接使用,而且也不需要使用類似GOOGLE的技術進行新的軟件開發(fā),軟件產(chǎn)業(yè)鏈完善可繼承,因此他的應用前景很廣闊?;趹锰摂M化的云計算技術,能按需提供服務,運行、存儲都在云端,可以通過應用虛擬化實現(xiàn)SaaS云平臺提供SaaS

19、服務的云平臺,海量的已經(jīng)被用戶接受的傳統(tǒng)應用可以簡單SaaS化。經(jīng)過幾年的發(fā)展,應用虛擬化技術已逐漸成熟,2009年,Amazon EC2(彈性計算云)已經(jīng)與應用虛擬化產(chǎn)品的主要廠商Citrix合作推出商用云平臺Citrix C3 Lab。由于對終端的計算能力要求很低,用戶可以使用上網(wǎng)本甚至手機,按使用傳統(tǒng)軟件的方式使用基于云的服務。2.2 云終端現(xiàn)狀如上所述,微軟倡導的云計算是云+端計算,終端是由操作系統(tǒng)加上桌面軟件的方式,軟件的計算仍舊依賴終端的處理能力。而其他云計算技術,運行、計算、存儲都在云端,充分利用服務器資源,對于終端性能要求很低,可以說是“超瘦”終端,只需要一臺能上網(wǎng)的設備,用戶

20、通過互聯(lián)網(wǎng)就能實現(xiàn)處理文檔、存儲資料,因此在這里我們把能使用云應用的設備都叫云終端,而不局限于僅能運行云應用的終端。根據(jù)各種云計算技術的定位以及相關商用產(chǎn)品已發(fā)布的白皮書,結合實際測試結果,各種云計算相應的云終端如表1:分類云計算技術終端類型1:云+端- 云存儲,端計算Windows AzurePC、筆記本類型2:純云- 運行、技術、存儲都在云側Google 云計算技術PC、筆記本網(wǎng)絡終端機(網(wǎng)絡計算機)上網(wǎng)本,UMPC(Ultra Mobile PC)MID(Mobile Internet Device)離子平臺(家庭媒體中心)智能手機HadoopAmazon云計算技術AWS基于應用虛擬化的

21、云計算表1 云終端分類PC、筆記本的技術成熟,性能較高,目前對于類型1、類型2的兩類云計算技術應用的使用也足夠,因此以下主要對除了筆記本、PC外支持第2種類型的云計算應用的終端的現(xiàn)狀以及在應用上存在的一些問題進行說明,見表2:終端市場定位特點市場產(chǎn)品存在問題網(wǎng)絡終端機使用常規(guī)系統(tǒng)的行業(yè)客戶,如教育、呼叫中心、政府機構、證券金融等外形小巧操作系統(tǒng)固化接口(聲音、麥克風、多個USB接口,以太網(wǎng)口,VGA)能耗低低價位屬低端產(chǎn)品,國外知名廠家不是很熱衷,國內(nèi)幾個廠家已推出產(chǎn)品,如清華同方、龍芯等應用范圍比較局限上網(wǎng)本,UMPC個人客戶精致小巧,便攜更小的筆記本,性能相對筆記本較低接口(聲音、麥克風、

22、多個USB接口,以太網(wǎng)口,支持WLAN ,VGA)能耗較低國內(nèi)外廠商都有相應產(chǎn)品續(xù)航能力差,便攜性不足。MID個人客戶介于上網(wǎng)本與手機之間的網(wǎng)絡終端設備,外型更為小巧,便攜,能耗低國內(nèi)外廠商都有相應產(chǎn)品,INTEL正在大力倡導續(xù)航能力較差,接口較少,便攜性不足離子平臺家庭客戶,家庭媒體中心采用Intel Atom處理器(目前有部分產(chǎn)品采用INTEL的迅馳CPU)的基礎上,加上NVIDIA自家的GeForce 9400M(代號MCP79)芯片組組合而成的迷你電腦。接口(聲音、麥克風、讀卡器、多個USB接口、VGA、外接SATA、HDMI)支持高清媒體播放,適合外接電視,利用家庭電視進行網(wǎng)絡沖浪和

23、使用云應用等。能耗低國內(nèi)外廠商都有相應產(chǎn)品非固化操作系統(tǒng),網(wǎng)上沖浪和安裝一些常規(guī)軟件仍會帶來一定的安全性風險和維護要求,對家庭客戶有點不便智能手機個人客戶Windows Mobile、Android手機、黑莓、IPHONE、Linux手機等隨身攜帶,支持手機網(wǎng)絡,隨時使用國內(nèi)外廠商都有相應產(chǎn)品屏幕普遍小,輸入不便,帶來使用上的不便表2、類型2云終端產(chǎn)品現(xiàn)狀對于目前移動網(wǎng)絡設備的屏幕尺寸,行業(yè)內(nèi)并沒有一致的分類標準。通常,智能手機的屏幕尺寸為24英寸,移動互聯(lián)網(wǎng)設備MID為46英寸,超便攜移動個人電腦/平板電腦為78英寸,上網(wǎng)本為910英寸。下表為市場上的終端的典型參數(shù),包括智能手機、MID、上

24、網(wǎng)本等。表3、部分云終端產(chǎn)品參考參數(shù)3 云計算發(fā)展趨勢隨著云計算的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)的功能越來越強大,用戶可以通過云計算在互聯(lián)網(wǎng)上處理龐大的數(shù)據(jù)和獲取所需的信息。從云計算的發(fā)展現(xiàn)狀來看,未來云計算的發(fā)展會向構建大規(guī)模的能夠與應用程序密切結合的底層基礎設施的方向發(fā)展。另外,不斷創(chuàng)建新的云計算應用程序、為用戶提供更多更完善的互聯(lián)網(wǎng)服務也可作為云計算的一個發(fā)展方向。在云計算技術的發(fā)展趨勢方面,Google公司認為對云計算的應用意味著未來是數(shù)據(jù)跟著用戶走。用戶如果買了一臺新的計算機,不用擔心數(shù)據(jù)的拷貝或新應用軟件的安裝,只需要有瀏覽器就能擁有需要的一切環(huán)境、內(nèi)容和信息。這還不止是在電腦上,未來用手機、電視、

25、可視電話以及其他設備也可以接觸這樣的信息。未來應用軟件將全部移植到云端,經(jīng)過瀏覽器可以得到所有網(wǎng)上的內(nèi)容,也可以做今天需要應用軟件做的內(nèi)容。如今,Google做的一些軟件已不用擔心儲存缺失,因為它們都儲存在云端服務器里面。微軟認為云計算的下一步發(fā)展就是將這些用戶通過互聯(lián)網(wǎng)更緊密地連接起來,并向他們提供云計算服務。微軟正在創(chuàng)造這樣一種用戶體驗,即從一般設備存儲轉(zhuǎn)移到任何時間都可以存儲的模式。微軟從戰(zhàn)略上將自己未來的云計算發(fā)展方向確定為三條路線:完成企業(yè)軟件組合向網(wǎng)絡服務的轉(zhuǎn)型、發(fā)布PC軟件的網(wǎng)絡版及繼續(xù)建設數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡。按照2006年Sun公司推出的基于云計算理論的“黑盒子”計劃,規(guī)劃中將來的數(shù)

26、據(jù)中心將不會局限于擁擠、悶熱的機房中,而是一個個可移動的數(shù)據(jù)中心。它既可以為擁有上萬名雇員的大型公司服務,也能為中小企業(yè)提供支持。至于這種數(shù)據(jù)中心的最佳安放位置,在技術上可以是郊外的田野,但最好還是發(fā)電站附近,這樣可以實現(xiàn)成本最低化。對于云計算技術的未來,研究人員認為它很可能徹底改變用戶使用電腦的習慣,使用戶從以桌面為核心使用各項應用轉(zhuǎn)移到以Web為核心進行各種活動。計算機也有可能退化成一個簡單的終端,不用再像現(xiàn)在一樣需要安裝各種軟件,同時不再為這些軟件的配置和升級費心費神。而且Web數(shù)據(jù)集成、個人數(shù)據(jù)空間管理、數(shù)據(jù)外包服務、移動路網(wǎng)上的研究以及隱私問題都會成為未來云計算研究的重要組成部分。云計算是比網(wǎng)格計算更高層次的一項技術,它的產(chǎn)業(yè)化會帶來相關產(chǎn)品和軟件開發(fā)方式和理念的調(diào)整。首先,“云計算”技術需要建立能提供豐富應用服務、豐富信息資源、

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