專利名稱：基于虛擬化與嵌入式平臺的網(wǎng)絡(luò)綜合實訓(xùn)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計由虛擬化技木、ARM嵌入式平臺、嵌入式Linux等所實現(xiàn)，覆蓋包括網(wǎng)絡(luò)命令類，協(xié)議分析類，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類，網(wǎng)絡(luò)安全類，網(wǎng)絡(luò)編程類實驗的ー種面向高等/高職院校計算機(jī)及計算機(jī)相關(guān)專業(yè)開發(fā)的Genisys綜合網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
(I)虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)是指計算機(jī)元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。本質(zhì)上，虛擬化就是由位于下層的軟件 模塊，通過上ー層軟件模塊提供一個與它原先所期待的運行環(huán)境完全一致的接ロ方法，抽象出一個虛擬的軟件或硬件接ロ，使得上層軟件可以直接運行在虛擬環(huán)境上。操作系統(tǒng)很多情況下是通過虛擬機(jī)監(jiān)視器VMM (Virtual Machine Monitor)來與硬件進(jìn)行通信，由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機(jī)的訪問。在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。虛擬機(jī)是對真實計算機(jī)環(huán)境的抽象和模擬,虛擬機(jī)監(jiān)視器VMM (Virtual MachineMonitor)需要為每個虛擬機(jī)分配一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理它們狀態(tài)，包括虛擬處理器的全套寄存器，物理內(nèi)存的使用情況，虛擬設(shè)備的狀態(tài)等等。VMM調(diào)度虛擬機(jī)時，將其部分狀態(tài)恢復(fù)到主機(jī)系統(tǒng)中。主機(jī)處理器直接運行Guest OS的機(jī)器指令，由于Guest OS運行在低特權(quán)級另O，當(dāng)訪問主機(jī)系統(tǒng)的特權(quán)狀態(tài)時，權(quán)限不足導(dǎo)致主機(jī)處理器產(chǎn)生異常，將運行權(quán)交給VMM。此外，外部中斷也會導(dǎo)致VMM運行。VMM可能需要先將該虛擬機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)寫回到狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，分析虛擬機(jī)被掛起的原因，然后代表Guest OS執(zhí)行相應(yīng)的特權(quán)操作。最后，VMM將運行權(quán)交還給Guest OS, Guest OS從上次被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，或處理VMM “塞”入的虛擬中斷和異常。(2) ARM嵌入式平臺ARM處理器是ー種16位/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微處理器。嵌入式系統(tǒng)最明顯的優(yōu)勢是可嵌入到任何微型或小型儀器設(shè)備中。ARM應(yīng)用軟件的開發(fā)工具根據(jù)功能的不同，分別有編譯軟件、匯編軟件、鏈接軟件、調(diào)試軟件、嵌入式實時操作系統(tǒng)、庫函數(shù)、評估板、JTAG仿真器等。(3)嵌入式 Linux嵌入式Linux是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)上運行的ー種操作系統(tǒng)。它被廣泛應(yīng)用在移動電話、個人數(shù)字助理、媒體播放器、消費性電子產(chǎn)品以及航空航天等領(lǐng)域中。嵌入式Linux就是利用自身的許多優(yōu)點，把它應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)里。它的優(yōu)點是版權(quán)免費，性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開放，有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市速度，有較好的實時性、穩(wěn)定性、安全性，并且適用于多種CPU和多種硬件平臺，是ー個跨平臺的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種基于虛擬化技木、ARM嵌入式平臺和嵌入式Linux系統(tǒng)實現(xiàn)的，ー種面向高等/高職院校計算機(jī)及計算機(jī)相關(guān)專業(yè)開發(fā)的Genisys綜合網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)使用大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，利用率低，品牌差異大；所需成本高，機(jī)器數(shù)量少，不能滿足大量學(xué)生要求，大部分學(xué)生未能實際操作，僅僅“拷貝”實驗報告交差；不能很好地理解協(xié)議原理本身，不能很好的觀察實驗交互過程。為了解決這個問題，我們研發(fā)了一套基于虛擬化技木、ARM嵌入式平臺和嵌入式Linux系統(tǒng)實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)需要先在實驗機(jī)上從服務(wù)器上下載PCTerminal安裝程序并安裝，確認(rèn)與ServerBox之間的串ロ線與網(wǎng)線連接正確。學(xué)生啟動ServerBox,運行PCTerminal程序,認(rèn)證身份，進(jìn)入系統(tǒng)，選擇實驗，按照實驗指導(dǎo)進(jìn)行實驗，同吋，學(xué)生還可以向服務(wù)器上傳實驗報告，也可以點擊PCTerminal中的考試模塊，進(jìn)入到考試部分，參見模擬考試。教師可以訪
問E3 ePracticor服務(wù)器中心，檢查每個學(xué)生的實驗報告和考試成績。如圖說明圖I是表示產(chǎn)品部署圖。圖2是表不組合方式一。圖3是表示組合方式ニ。圖4是表不組合方式ニ。圖5是表不PCTerminal主界面圖。圖6是表不ServerBox主界面圖。下面參照附圖
對本發(fā)明的實施方法進(jìn)行說明I、等價網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅蒙鲜龅葍r網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌鶎崿F(xiàn)的實訓(xùn)系統(tǒng)，可以用于管理實驗系統(tǒng)，并完成部分實驗。利用這些硬件，還可以自由的組成多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。(I)組合方式一這是ー種雙網(wǎng)段單路由的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖2所示)，利用SeverBox實現(xiàn)路由功能。(2)組合方式ニ這是ー種三網(wǎng)段雙路由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖3所示)，利用兩個SeverBox實現(xiàn)路由功能。(3)組合方式三這是通過PCTerminal包含的虛擬機(jī)與PC跟SeverBox相連的網(wǎng)卡橋接,從而用那個ー套實驗設(shè)備虛擬出包含3臺PC的局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?如圖4所示)。2、工作流程(I)啟動 ServerBox將Serverbox實驗盒(如圖6所示)與實驗主機(jī)連接,手動開啟Serverbox實驗盒。Serverbox實驗盒是ー個基于ARM處理器構(gòu)建的嵌入式硬件平臺，具備多網(wǎng)ロ /USB/液晶屏/鍵盤，運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，集成了實驗所需的網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)，根據(jù)學(xué)生所選的實驗進(jìn)行配置初始化，能模擬交換/路由/防火墻設(shè)備，學(xué)生可以組合多臺Serverbox設(shè)計復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌_展路由/安全實驗。(2)進(jìn)入PCTerminal主界面,進(jìn)行相應(yīng)操作打開PCTerminal,根據(jù)相應(yīng)設(shè)置進(jìn)入PCTerminal主界面(如圖5所示)。實驗機(jī)控制臺PCTerminal運行在實驗PC機(jī)上,負(fù)責(zé)實時監(jiān)測與Serverbox實驗盒的串口連接是否正常，根據(jù)用戶所選的實驗名稱對Serverbox實驗盒進(jìn)行初始化配置，為用戶提供實驗指導(dǎo)說明，支持協(xié)議分析器、虛擬機(jī)、SSH客戶端的直接調(diào)用，支持一鍵將系統(tǒng)還原到初始狀態(tài)。(3)干預(yù)功能協(xié)議分析類實驗支持干預(yù)機(jī)制，協(xié)議通信在實驗PC機(jī)與Serverbox實驗盒之間進(jìn)行，支持對協(xié)議交互的步驟進(jìn)行分解，學(xué)生在Serverbox上通過鍵盤作出干預(yù)決策，控制協(xié)議的交互過程，通過液晶屏查看干預(yù)過程，從而深刻理解協(xié)議的工作原理。3、系統(tǒng)功能在該系統(tǒng)中，用戶分為學(xué)生和教師，兩種用戶在系統(tǒng)中所使用的功能如下所述(I)學(xué)生學(xué)生啟動ServerBox,運行PC Terminal程序,認(rèn)證身份,進(jìn)入系統(tǒng),選擇實驗,按照實驗指導(dǎo)進(jìn)行實驗，向服務(wù)器上傳實驗報告；同時，還可以點擊PC Terminal中的考試模塊，進(jìn)入到考試部分，參加模擬考試。(2)教師教師可以訪問E3 ePracticor服務(wù)器中心，檢查每個學(xué)生的試驗報告和考試成績；每次試驗后，為不影響下一個班級的實驗課，需要恢復(fù)serverbox/虛擬機(jī)默認(rèn)狀態(tài)；同時，還可以更新實驗。4、系統(tǒng)組成實訓(xùn)系統(tǒng)由實驗機(jī)控制臺、嵌入式實驗盒以及實驗類別三大部分組成。其中實驗控制臺包括=PCTerminal運行在實驗PC機(jī)上,包括PCTerminal客戶端程序、協(xié)議分析器、虛擬機(jī)、SSH客戶端；嵌入式實驗盒包括=Serverbox實驗盒是一個運行嵌入式Iinux的實驗板，集成了網(wǎng)絡(luò)/安全軟件服務(wù)。實驗類別覆蓋的實驗種類包括網(wǎng)絡(luò)命令類，協(xié)議分析類，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類，網(wǎng)絡(luò)安全類，網(wǎng)絡(luò)編程類。權(quán)利要求
1.一種面向高等/高職院校計算機(jī)及計算機(jī)相關(guān)專業(yè)開發(fā)的Genisys綜合網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)基于虛擬化與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，包括PCTerminal和Serverbox實驗盒,其特征在于 實驗機(jī)控制臺=PCTerminal運行在實驗PC機(jī)上,包括PCTerminal客戶端程序、協(xié)議分析器、虛擬機(jī)、SSH客戶端； 嵌入式實驗盒Serverbox實驗盒是一個運行嵌入式Iinux的實驗板,集成了網(wǎng)絡(luò)/安全軟件服務(wù)。
實驗類別系統(tǒng)覆蓋的實驗種類包括網(wǎng)絡(luò)命令類，協(xié)議分析類，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類，網(wǎng)絡(luò)安全類、網(wǎng)絡(luò)編程類。協(xié)議分析類實驗支持干預(yù)機(jī)制，學(xué)生可以對協(xié)議交互的步驟進(jìn)行分解，作為干預(yù)政策，控制協(xié)議的交互過程，從而深刻理解協(xié)議的工作原理。
實驗拓?fù)浣M合學(xué)生可以在單機(jī)環(huán)境下完成相關(guān)實驗，也可以組合多臺Serverbox開展實驗。
2.如權(quán)利要求I所述的實驗機(jī)控制臺，其特征在于 實驗機(jī)控制臺PCTerminal運行在實驗PC機(jī)上，負(fù)責(zé)實時監(jiān)測與Serverbox實驗盒的串口連接是否正常，根據(jù)用戶所選的實驗名稱對Serverbox實驗盒進(jìn)行初始化配置，為用戶提供實驗指導(dǎo)說明，支持協(xié)議分析器、虛擬機(jī)、SSH客戶端的直接調(diào)用，支持一鍵將系統(tǒng)還原到初始狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求I所述的嵌入式實驗盒與實驗拓?fù)浣M合，其特征在于 Serverbox實驗盒是一個基于ARM處理器構(gòu)建的嵌入式硬件平臺，具備多網(wǎng)口 /USB/液晶屏/鍵盤，運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，集成了實驗所需的網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)，根據(jù)學(xué)生所選的實驗進(jìn)行配置初始化，能模擬交換/路由/防火墻設(shè)備，學(xué)生可以組合多臺Serverbox設(shè)計復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，開展路由/安全實驗。
4.如權(quán)利要求I所述的協(xié)議干預(yù)，其特征在于 協(xié)議分析類實驗支持干預(yù)機(jī)制，協(xié)議通信在實驗PC機(jī)與Serverbox實驗盒之間進(jìn)行，支持對協(xié)議交互的步驟進(jìn)行分解，學(xué)生在Serverbox上通過鍵盤做出干預(yù)決策，控制協(xié)議的交互過程，通過液晶屏查看干預(yù)過程，從而深刻理解協(xié)議的工作原理。
全文摘要
本發(fā)明是一種面向高等/高職院校計算機(jī)及計算機(jī)相關(guān)專業(yè)開發(fā)的Genisys綜合網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括PCTerminal和Serverbox實驗盒，PCTerminal運行在實驗PC機(jī)上，包括PCTerminal客戶端程序、協(xié)議分析器、虛擬機(jī)、SSH客戶端；Serverbox實驗盒是一個運行嵌入式linux的實驗板，集成了網(wǎng)絡(luò)/安全軟件服務(wù)。系統(tǒng)覆蓋的實驗種類包括網(wǎng)絡(luò)命令類，協(xié)議分析類，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類，網(wǎng)絡(luò)安全類，網(wǎng)絡(luò)編程類。協(xié)議分析類實驗支持干預(yù)機(jī)制，學(xué)生可以對協(xié)議交互的步驟進(jìn)行分解，作出干預(yù)決策，控制協(xié)議的交互過程，從而深刻理解協(xié)議的工作原理。學(xué)生可以在單機(jī)環(huán)境下完成相關(guān)實驗，也可以組合多臺Serverbox開展實驗。
文檔編號G09B19/00GK102708726SQ20121014692
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者嚴(yán)軍, 張祖國, 耿威 申請人:北京藍(lán)波今朝科技有限公司