虛擬網(wǎng)絡在智慧校園上網(wǎng)解決方案中的應用

劉洪江

（阿壩師范學院，四川 汶川 623002）

虛擬網(wǎng)絡在智慧校園上網(wǎng)解決方案中的應用

劉洪江

（阿壩師范學院，四川 汶川 623002）

文章對校園網(wǎng)絡建設現(xiàn)狀進行了分析，并且使用虛擬化技術解決了其存在的問題。應用虛擬化網(wǎng)絡技術發(fā)現(xiàn)其能夠讓校園網(wǎng)的服務器運行效率提高、網(wǎng)絡管理集中、網(wǎng)絡安全性增強，有利于實現(xiàn)智能校園的建設。

虛擬網(wǎng)絡；智能校園；解決方案

校園網(wǎng)屬于一種網(wǎng)絡信息交流平臺。平臺通過網(wǎng)絡辦公、通知下達以及娛樂交流等形式對用戶傳遞信息。隨著科技的發(fā)展，校園網(wǎng)絡使用頻率的增大，網(wǎng)絡的覆蓋范圍不斷擴大，信息容量越來越多，網(wǎng)絡結構也趨向越來越復雜。在這種背景條件下應將虛擬網(wǎng)絡引入到校園網(wǎng)絡管理之中，提高網(wǎng)絡管理效率，加快智能校園的建設。

1　智慧校園

智慧校園是將人的因素、環(huán)境的因素以及設備的因素等各方面進行有機整合從而形成一個獨特的、完整的校園系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的構成基礎為物聯(lián)網(wǎng)技術，以信息技術為核心，通過多個平臺的有效傳遞提供及時的雙向交流的平臺，提供結合網(wǎng)絡技術以及服務等多種綜合信息的教育信息。智能校園可以理解成簡單的智能院校。這種院校從技術層面上來說，技術包括感知、智能、挖掘等多種手段，在校園的安全監(jiān)控以及智能化學習系統(tǒng)方面，構建具有感知全面、響應及時和智能綜合功能的學校。

智能校園是在互聯(lián)網(wǎng)技術的基礎之上出現(xiàn)的，通過互聯(lián)網(wǎng)技術打造一個智能化、感知化的校園。進行歸納總結，智能校園的特點可以歸結為以下幾個方面：

（1）智能化。智能校園的建立不是一個簡單的系統(tǒng)構成，而是在物聯(lián)網(wǎng)技術上以及在4G技術上產(chǎn)生的數(shù)字化的應用平臺，平臺的建立讓校園的辦公自動化、溝通快捷，能夠最大限度地提升校園的工作效率，提高教學質量，實現(xiàn)教務管理以及校園管理的資源有效串聯(lián)互通。如校園的一卡通采用多卡合一的制度，有效實現(xiàn)在學生入學報到、宿舍管理以及圖書借閱方面的一條龍服務。

（2）感知化。所謂的感知化指的是在校園的管理過程中使用到的器材，尤其是傳感器等器材的感知化，傳感器等器材的運用能夠便捷校園中的教育以及科研的管理，實現(xiàn)校園網(wǎng)系統(tǒng)的自動化控制，實現(xiàn)校園考勤、門禁等整體感知，提升校園的工作效率。如教室內(nèi)的照明設施使用的就是智能感應操控設備，宿舍的入門系統(tǒng)使用的也是自動錄入設備。

（3）互動性。采用互聯(lián)網(wǎng)技術等將校園內(nèi)所有教師員工的人力信息以及設備管理等信息聯(lián)系起來，讓院校內(nèi)的溝通更加的順暢，消息交流更具便捷性。例如，利用手機短信的形式或者是利用微信公眾號的形式建立教師、家長、學生的三方信息交流平臺，給三者建立有效的交流空間。

（4）靈活性。智能校園所謂的智能要求在校園內(nèi)很多都是自動化的設備。無線、有線等強大的網(wǎng)絡環(huán)境，具有容量大以及可持續(xù)擴展的特點，方便用戶隨時隨地能夠接入網(wǎng)絡，為教學和學校的管理提供更加高效、更加靈活以及更加便捷的服務形式。同時，借助于云計算的平臺也能夠讓學校內(nèi)的員工向使用電一樣的使用校園網(wǎng)。

2　虛擬化技術

虛擬化技術指的是在同一服務器中安裝多個虛擬機，多個虛擬機之間共享服務器資源，不同的虛擬機也能夠在同一臺服務器上操作不同的系統(tǒng)以及多種應用程序，每一獨立的操作系統(tǒng)之間更具安全性。

2.1虛擬化技術

毋庸置疑，虛擬化技術是一種術語。虛擬化技術應用在計算機方面指的是計算機元件的運行是在虛擬的基礎上運行，而不是在真實的基礎上運行的。這種技術的運用不僅能夠簡化軟件的配置，而且也能夠無限擴充硬件的容量，因此廣受到人們的歡迎。計算機CPU虛擬技術的運用能夠使用單個CPU模擬多個CPU運行，實現(xiàn)在同一平臺上操作不同的系統(tǒng)的功能且應用程序在自身的空間內(nèi)運行，相互之間并不受干擾，因此這種技術的運用，顯著地提高了計算機的工作效率。

2.2虛擬化技術工作原理

虛擬化平臺出現(xiàn)是為了商業(yè)使用。使用如VMware vSphere和VMware ESXi這樣的軟件能夠虛擬X86計算機的操作系統(tǒng)，創(chuàng)建真實計算機一樣的操作系統(tǒng)和應用程序的虛擬機。因為每個虛擬機都有自身的運行系統(tǒng)，因此相互之間并不存在沖突。虛擬化軟件的原理為：在計算機的硬件上或者是軟件上直接插入一個軟件層，該軟件層包含一個以動態(tài)和透明方式分配硬件資源的虛擬監(jiān)視器。多個操作系統(tǒng)一塊在同一臺物理機上運用，相互之間共享資源。因為在整個操作的過程中將整個計算機封存起來，因此虛擬機能夠跟X86系統(tǒng)與程序完全兼容，可以實現(xiàn)在單臺計算機上運行多個操作系統(tǒng)與程序，操作系統(tǒng)與程序之間能夠在需要時進行相互資源的訪問。

3　虛擬化技術與智能校園

虛擬化技術的出現(xiàn)，有利于智能校園進程的加快。

3.1 虛擬化技術提升校園網(wǎng)絡服務器性能

3.1.1虛擬化技術具有環(huán)保性

一般的情況下來說，一臺服務器裝載一個操作系統(tǒng)，CPU的使用效率達到10%。隨著校園網(wǎng)絡應用的廣泛性，目前一臺服務的裝載與一個操作系統(tǒng)顯然并不能滿足校園網(wǎng)的需求，因此要建設智能校園勢必應該增加服務器，但是若在校園內(nèi)運行多臺服務器，每臺服務器的CPU的使用效率為10%，肯定會造成極大的浪費。在這種情況下引入虛擬化技術能夠減免浪費，提升服務器的使用效率。

從服務器的操作系統(tǒng)來說，虛擬機跟物理器是相同的。虛擬機上安裝不同的操作系統(tǒng)，可以占據(jù)CPU的空間，減少浪費。如將多臺服務器整合成一臺服務器，那么CPU的利用率也就提升了多倍，而能耗也減輕了多倍。

3.1.2服務器虛擬化具有靈活性

虛擬化軟件的虛擬數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)會對多臺物理機以及存儲設備進行擴展，從而形成完整的虛擬基礎架構。如高校要舉辦一個網(wǎng)絡會議，總部不需要為每個用戶的應用程序永久性地分配服務器以及帶寬等，虛擬中心系統(tǒng)自動會將硬件的資源按需分配到指定的位置。這種技術的采用讓優(yōu)先級最高的視頻用戶能夠及時得到所需資源，不用在召開會議的時候去置辦多余的資源。

3.1.3服務器虛擬化具有便捷性

目前校園網(wǎng)絡的硬件結構是多臺單獨的服務器通過物理的方式進行連接，網(wǎng)絡管理員通過使用特定的工具來進行每一臺服務器的控制，這種管理方法效率較低。這種網(wǎng)絡架構利用虛擬化技術，采用集中控制的辦法，網(wǎng)絡管理的管理工作能夠減輕2～3倍，所管理的服務器的數(shù)目也是原來的2～3倍。網(wǎng)絡管理員在服務器桌面上就能夠實現(xiàn)虛擬化的管理，網(wǎng)絡的利用性以及安全性和性能都獲得較大的提高。

3.2虛擬化技術提升校園網(wǎng)服務器安全性

校園網(wǎng)絡規(guī)模龐大且結構較為復雜。在網(wǎng)絡硬件設施不斷提高的同時也應該關注網(wǎng)絡的軟件環(huán)境，智能校園建設中如何保障網(wǎng)絡軟件信息安全成為校園網(wǎng)絡建設的重要命題。

3.2.1獨立的操作系統(tǒng)有效保障

智能校園如果選用單個的操作系統(tǒng)單個的用戶服務器，那么當有惡意入侵者想要入侵服務器時，操作系統(tǒng)的漏洞明顯，很容易就會被黑客侵入，網(wǎng)絡信息安全有嚴重的隱患。虛擬化服務系能夠在同一個服務器上安裝多套操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡的運行程序以及動態(tài)的信息分散在多套系統(tǒng)之中，當入侵者想要獲取網(wǎng)絡運行程序的靜態(tài)信息時，服務器的數(shù)據(jù)庫就會啟動保護的功能。虛擬化操作系統(tǒng)的另外一個優(yōu)點是，當虛擬機被惡意攻擊的時候，數(shù)據(jù)能夠進行快速的恢復。VM軟件能夠在一定的時間段內(nèi)對機器的信息進行備份，因此系統(tǒng)能夠快速地恢復到未被攻擊前的狀態(tài)。校園網(wǎng)絡服務器若想在某一個操作系統(tǒng)上運行多個服務器，當入侵者入侵服務器時，操作系統(tǒng)與程序就會受到破壞，造成其他的用戶服務器無法正常使用，大量服務器工作癱瘓。虛擬化技術被引進到校園網(wǎng)絡之中，服務器在多套操作系統(tǒng)的支持之下，使用各自的虛擬機，分配給各臺虛擬機指定的資源，那么即使某個服務器受到黑客的攻擊導致系統(tǒng)的癱瘓，其他的用戶依然能夠繼續(xù)使用。

3.2.2虛擬蜜罐技術與蜜網(wǎng)技術

這兩種技術的運用將校園網(wǎng)絡的安全從原來的被動的防御轉變?yōu)槿缃竦闹鲃臃烙?。虛擬蜜罐技術和蜜網(wǎng)技術是虛擬化技術的重要技術。所提到的蜜罐指的是計算機系統(tǒng)用來引誘黑客攻擊的技術，而蜜網(wǎng)則指的是包含蜜罐的整個網(wǎng)絡技術。蜜網(wǎng)并不存在于內(nèi)網(wǎng)之中，它被放置在外圍的網(wǎng)絡，能夠轉移黑客的轉移目標，這樣就保證了校園網(wǎng)絡的安全。蜜網(wǎng)不連接真實校園網(wǎng)，或者跟真實的校園網(wǎng)有防火墻，因此能夠起到保護校園網(wǎng)的作用。除此之外將蜜罐安置到校園網(wǎng)的內(nèi)部，用來對內(nèi)部的攻擊檢測。

將這兩種技術應用到校園網(wǎng)的建設之中，主要的目的在于：轉移黑客的攻擊目標，不會攻擊運行中的校園網(wǎng)絡；對黑客的入侵行為預警，讓網(wǎng)絡管理員及時采用辦法應對入侵行為，保證網(wǎng)絡正常運行；對入侵者的信息收集。

4　結語

校園網(wǎng)管理是一項復雜的工程，將虛擬化技術引進到校園網(wǎng)絡的建設之中，能夠提升服務器的利用效率，方便網(wǎng)絡管理員的管理，并且也能夠提升網(wǎng)絡的安全性，促進了智能校園的建設。

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Application of virtual network in smart campus network solution

Liu Hongjiang
（A Ba Normal University, Wenchuan 623002, China）

The status of the campus network construction was analyzed in this paper, and virtualization technology was used to solve its problems. It is found that using the virtualization technology can be able to improve operational efficiency of the campus network server, centralize network management and enhance network security, which is helpful to achieve the construction of intelligent campus.

virtual network; smart campus; solutions

項目名稱：基于普適計算的無線網(wǎng)絡解決方案；項目編號：ASB13-16。

劉洪江（1981— ），男，四川瀘州，副教授；研究方向：無線傳感網(wǎng)絡。