基于Web的虚拟网络实验室的设计.doc

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1、基于Web的虚拟网络实验室的设计　　摘要：针对专业实验室网络设备的功能不足以及模拟器的使用限制，提出采用面向对象程序设计方法设计一个B/S结构的虚拟网络实验室。本文分析了国内外部分虚拟实验室的典型案例和开发技术，介绍了虚拟网络实验室的系统组成、体系架构和PHP开发的关键技术，阐述了IOU系统的的组件与工作原理，以及仿真实验的操作流程。本系统实现了远程开展虚拟网络实验的功能，具有一定的实际使用价值。　　关键词：虚拟化技术；虚拟网络实验室；B/S结构；Web编程　　中图分类号：TP391.9　　文献标识码：A　　DOI：10.3969/j.issn

2、.1003-6970.2015.07.006　　0引言　　虚拟化（Virtualization）技术可以将宿主计算机的实体资源进行抽象、转换后供多个逻辑表示，得到了广泛应用。使用BosonNetSim、PacketTrancer、Dynamips等模拟器已经成为学生自主学习计算机网络技术的常用手段，也是实验室教学资源的有益补充。但是，模拟器也有很多局限，如不同模拟器的运行环境和操作方法差别较大，模拟较多虚拟设备时会导致宿主计算机性能降低，虚拟设备不支持远程操作等。　　虚拟实验室（VirtualLaboratory）最早于1989年由美国的Wil

3、liamWulf教授提出，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境。虚拟实验室本质是一个在线实验平台。使用在线实验平台有助于突破传统实验教学模式进行创新，提升实验教学水平和学生的实践能力。虚拟实验室的构建技术已经受到国内外学者的广泛关注和研究。　　通过分析国内外虚拟实验室的典型案例和开发技术，本文提出采用面向对象程序设计方法设计一个B/S结构的虚拟网络实验系统。　　1相关研究　　国外学者率先采用虚拟化技术成功构建了很多虚拟实验室。其中代表性的有，美国GentralFlorida大学的虚拟系统实验室（VirtualSystemsLaborator

4、y，VSL）、UCB的MASH系统、MIT的微电子网络实验室（MicroelectronicsWebLab）、CMU的虚拟实验室（VirtualLab）、UNC的虚拟物理实验室（LearnAnytimeAnywherePhysics，LAAP）以及德国JHU的虚拟工程与科学实验室（VirtualEngineering/ScienceLaboratory）等。　　近些年，国内学者也对虚拟实验室技术进行了大量实践研究。文献提出了使用VMware和Dynamips等仿真软件搭建虚拟网络实验室的建设方案，方法简单、成本低，究其本质是在两个不同的模拟器中

5、分别开展各自的虚拟网络实验。文献阐述了计算机网络虚拟实验室的系统结构和主要模块设计，使用C#语言开发实验管理系统，应用Flash技术、VRML插件在网页中演示不同的实验脚本。文献提出利用Matlab的数值分析及图形处理功能，结合Web服务器技术，开发了B/S结构的远程网络虚拟实验室系统。文献从理论层面探讨了B/S结构的网络虚拟实验室的参考模型、网络结构、虚拟器件的建模等技术。文献提出以LabVIEW为开发平台，利用LabVIEW的网络通信功能，构建B/S或C/S混合模式的远程虚拟实验室，以实现软件共享和硬件共享。　　研究表明，虚拟实验室大致可以

6、分为两类：仿真类虚拟实验室和远程操作类虚拟实验室。构建虚拟实验室主要采用了虚拟化技术、自动控制技术、网络通信技术和编程技术。　　2系统设计　　2.1设计方案　　根据实现原理，虚拟网络实验室属于仿真类虚拟实验室。方案采用思科的虚拟化IOU技术结合Web编程技术，构建一个分布式环境下共享的虚拟网络实验室。系统体系采用B/S结构的三层架构设计，如图1所示。　　表示层使用PHP5编写虚拟实验室的网站程序和实验管理，业务逻辑层使用IOU仿真服务器和Apache服务器分别实现系统的仿真控制功能和响应HTTP请求命令，数据访问层使用SQLite数据库实现实验

7、数据的读取或存储。　　用户使用浏览器访问虚拟网络实验室，设置网络实验的参数和拓扑结构脚本，加载具备IOS特性的IOU软件，自行启动或关闭仿真实验。用户使用虚拟终端远程操作虚拟网络设备。基于Web的虚拟网络实验室可以弥补实验室网络设备的性能不足，可以不受时间和地域的限制供学生自由使用。　　2.2系统构成　　基于Web的虚拟网络实验室主要有五个组成部分，系统组成结构如图2所示。　　（1）Apache服务器：用于响应浏览器端的命令请求。　　（2）仿真服务器：用于运行IOU仿真软件，处理实验操作数据。　　（3）SQLite数据库：用于读取或存储实验数据

8、。　　（4）（5）浏览器端：用于生成网络实验系统的人机对话界面。　　（5）虚拟终端：用于远程登录虚拟网络设备进行操作。　　2.3系统功能模块　　基于B