虛擬機局域網(wǎng)組建技術應用初探

楊云海

摘要：利用虛擬機技術，可以在一臺實體計算機上設置多臺虛擬計算機，并可組建虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的特性與實體局域網(wǎng)特性相似，可實現(xiàn)對實體局域網(wǎng)功能的模擬。此項技術可以應用于教學和研究，具有一定的意義。

關鍵詞：虛擬機；模擬；局域網(wǎng)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0016-02

虛擬機是一種軟件形式的計算機，和物理計算機一樣，能運行操作系統(tǒng)和應用程序[1]。虛擬機可使用其所在物理機（即主機系統(tǒng)）的硬件資源，還可以方便地對虛擬機硬件進行添加、移除和管理[2]。利用虛擬機技術可以在一臺物理主機實現(xiàn)多臺虛擬計算機（以下簡稱：虛擬機），并可按多種方式組建虛擬機的局域網(wǎng)，對實體局域網(wǎng)進行模擬。

1 VMware Workstation簡介

VMware Workstation是VMware公司開發(fā)的一款虛擬機軟件[3]，集成了虛擬機的創(chuàng)建、管理、使用等方面的各項功能，并具有虛擬網(wǎng)絡配置功能，使虛擬機可以用不同的方式共享實體主機的網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)虛擬機與外部網(wǎng)絡的通信。使用VMware Workstation的“克隆虛擬機”及網(wǎng)絡連接配置等功能可以很方便地創(chuàng)建擁有多臺虛擬機的虛擬局域網(wǎng)。

1.1 克隆虛擬機

一般情況下，局域網(wǎng)中有多臺計算機，要對局域網(wǎng)中每一臺計算機進行操作系統(tǒng)、應用程序的安裝及運行環(huán)境的配置，通常需要耗費較多的時間。虛擬機軟件提供克隆功能，可以在安裝配置完成虛擬機后，對其進行克隆，形成多臺虛擬機。這樣，一次安裝和配置的工作就可以應用于多個虛擬機副本中，節(jié)省了工作時間，提高了工作效率。

VMware Workstation對于虛擬機的克隆，可以使用“完整克隆”或“鏈接克隆”[4]：

完整克隆是建立父虛擬機完整、獨立的副本。完整克隆后，副本虛擬機不會與父虛擬機共享任何數(shù)據(jù)，副本虛擬機完全獨立于父虛擬機。

鏈接克隆是建立與父虛擬機共享虛擬磁盤的副本。副本虛擬機與父虛擬機共用虛擬磁盤的數(shù)據(jù)，因此節(jié)省了磁盤空間，但如果父虛擬機被刪除后，通過鏈接克隆的副本虛擬機將不能運行。

1.2配置網(wǎng)絡連接

在安裝了VMware Workstation軟件后，物理主機上就會新增加一些虛擬網(wǎng)絡適配器，用于物理主機網(wǎng)絡與虛擬機網(wǎng)絡的連接，以實現(xiàn)虛擬機與外部網(wǎng)絡的通信。在對虛擬機的網(wǎng)絡適配器進行管理的過程中，可以添加、移除虛擬機的網(wǎng)絡適配器，就好比對實體計算機進行網(wǎng)卡的安裝、卸裝一樣；可以對虛擬機網(wǎng)絡適配器所連接的虛擬網(wǎng)絡進行設置，就好比用網(wǎng)線把實體計算機的網(wǎng)卡連接到不同網(wǎng)絡的交換機上。

VMware Workstation對于虛擬機網(wǎng)絡適配器連接物理主機網(wǎng)絡的方式，可以有以下3種設置[5]：

1）橋接模式。虛擬機網(wǎng)絡適配器連接到虛擬網(wǎng)絡交換機上，虛擬網(wǎng)絡交換機通過虛擬網(wǎng)橋連接物理主機網(wǎng)絡，網(wǎng)絡連接配置圖如圖1所示。

2）NAT模式。虛擬機網(wǎng)絡適配器連接到虛擬網(wǎng)絡交換機上，虛擬網(wǎng)絡交換機通過虛擬NAT設備連接物理主機網(wǎng)絡，虛擬網(wǎng)絡可以提供DHCP服務，網(wǎng)絡連接配置圖如圖2所示。

3）僅主機模式。虛擬機網(wǎng)絡適配器連接到虛擬網(wǎng)絡交換機上，虛擬網(wǎng)絡交換機連接到物理主機網(wǎng)絡，虛擬網(wǎng)絡可以提供DHCP服務。網(wǎng)絡連接配置圖如圖3所示。

另外，虛擬機的網(wǎng)絡適配器還可以選擇不連接主機網(wǎng)絡，即構成虛擬機的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)地址可以設定，網(wǎng)絡連接配置圖如圖4所示。

2 虛擬局域網(wǎng)搭建實例

使用VMware Workstation提供的功能搭建虛擬局域網(wǎng)：虛擬局域網(wǎng)中初步接入2臺虛擬機，其中一臺虛擬機通過NAT模式與物理主機網(wǎng)絡連接，并為整個虛擬局域網(wǎng)中的虛擬機提供共享Internet連接。

2.1 創(chuàng)建虛擬計算機

在VMware Workstation中新建虛擬機，并安裝操作系統(tǒng)（本實例安裝的是Windows2003操作系統(tǒng)）。安裝完成后，為將虛擬機創(chuàng)建快照，并把該虛擬機設置為模板。

使用VMware Workstation的虛擬機鏈接克隆功能，利用模板虛擬機的快照，新建2臺虛擬機。新建的這2臺虛擬機在啟動后，與模板虛擬機的快照狀態(tài)一致。

2.2 對虛擬機的網(wǎng)絡適配器進行設置

對新建的2臺虛擬機分別命名為：S1、S2。把S1的網(wǎng)絡適配器設置為2個，分別連接主機網(wǎng)絡（NAT模式）和LAN網(wǎng)段（如：192.168.20.0）；S2的網(wǎng)絡適配器設置為1個，連接LAN網(wǎng)段（如：192.168.20.0）。S1、S2連接LAN網(wǎng)段的網(wǎng)絡適配器IP設置如下表所示：

通過對虛擬機IP地址的設置，可以實現(xiàn)虛擬機S1、S2在局域網(wǎng)中的互連。其中，虛擬機S1可以通過連接物理主機網(wǎng)絡（NAT模式）的網(wǎng)絡適配器使用物理主機的外部網(wǎng)絡。把虛擬機S1連接物理主機網(wǎng)絡（NAT模式）的適配器設置為“Internet連接共享”，則S2也可通過此連接使用物理主機的外部網(wǎng)絡。

此虛擬局域網(wǎng)的連接配置如圖5所示：

經測試，虛擬局域網(wǎng)中各虛擬機的連通性正常。虛擬局域網(wǎng)設置的方法和實現(xiàn)的功能均與同樣配置的實體局域網(wǎng)相同。

3 總結

利用虛擬機軟件在1臺物理主機上搭建虛擬局域網(wǎng)，對于學習計算機網(wǎng)絡知識、構建網(wǎng)絡軟件測試環(huán)境等學習、工作活動有一定的幫助，有一定的意義。

參考文獻：

[1] 龔少卿.VMware虛擬機在操作系統(tǒng)教學中的應用[J]. 現(xiàn)代企業(yè)教育.2009（2）：114-116.

[2] 熊林.VMware的技術與應用探析[J]. 電腦知識與技術.2007（14）：428-429.

[3] 楊少春.采用 VMware 構建虛擬并行計算網(wǎng)[J].計算機工程與設計.2006（14）：2546-2547.

[4] 韓起云，冉維，李靜.基于VMware的網(wǎng)絡安全虛擬實驗平臺搭建[J].重慶教育學院學報.2011（6）：31-34.

[5] 李佳，李先明.采用VMware 構建虛擬網(wǎng)絡實驗室[J].重慶廣播電視大學學報.2007（3）：11-13.

2.1 企業(yè)和用戶的隱私保護

主要表現(xiàn)在以下三個方面：

（1）對用戶而言，安全性問題不僅僅局限于用戶個體的隱私泄露，還在于對個體狀態(tài)、行為進行分析和預測。通過對用戶的歷史記錄等分析，可以發(fā)現(xiàn)用戶的政治傾向、消費習慣及愛好等。

（2）企業(yè)認為對數(shù)據(jù)進行了匿名處理，信息就可以公開發(fā)布了，但事實證明，匿名保護這種方法并不能達到對隱私保護的理想效果。

（3）對用戶數(shù)據(jù)進行收集、存儲、管理和使用都缺乏規(guī)范和監(jiān)管，主要依靠企業(yè)的自律。此外，隱私信息被用于何處，用戶不會被告知。

2.2 大數(shù)據(jù)的可信程度

數(shù)據(jù)就是事實，可以說明一切。但若不認真仔細地甄別數(shù)據(jù)，很容易被數(shù)據(jù)所騙。在大數(shù)據(jù)中，欺騙性表現(xiàn)在以下兩點：

（1）偽造的數(shù)據(jù)。由于偽造數(shù)據(jù)隱藏于大量信息中，同時數(shù)據(jù)的多樣性和規(guī)模性，使得人們無法鑒別真?zhèn)?，從而可能會誤導人們得出錯誤結論和做出錯誤判斷。

（2）失真的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在收集和傳播過程中出現(xiàn)的誤差，使得真假信息很難辨別，從而失真的信息可能影響人們對于信息的判斷。

3 隱私保護關鍵技術

3.1 數(shù)據(jù)溯源技術

數(shù)據(jù)溯源技術早在在大數(shù)據(jù)概念形成之前已被廣泛研究，其出發(fā)點是有助于使用者確定各項數(shù)據(jù)的來源。數(shù)據(jù)溯源技術的基本方法是標記法，并且逐漸細化為Why 和 Where 兩類[4]，側重點分別為計算的方法和數(shù)據(jù)的出處。該技術也可用于文件的溯源和恢復，并且可被運用于云存儲中。數(shù)據(jù)溯源技術被列為未來確保國家關鍵基礎設施安全的重要技術之一，其在未來信息安全領域中仍面臨著很多挑戰(zhàn)。

3.2 角色挖掘技術

基于角色的訪問控制是當前使用較為廣泛的一種訪問控制模型。在早期基于角色的訪問控制的管理模式是“自頂向下”，而后期研究者則采用的管理模式為“自底向上”，即角色挖掘[5]，通俗來講，就是如何對角色的合理設置。通常情況下，使用角色挖掘技術可以根據(jù)用戶的訪問記錄自動生成角色，這不僅為用戶提供高效及時地個性化服務，同時還可以分析異常行為發(fā)現(xiàn)用戶潛在的危險。

3.3 數(shù)據(jù)水印技術

數(shù)據(jù)水印是指將標識信息以難以察覺的方式嵌入在數(shù)據(jù)載體內部且不影響其使用的方法[2]。根據(jù)數(shù)據(jù)的特點決定了在數(shù)據(jù)庫、文本中添加水印的多種方法。將數(shù)據(jù)庫指紋信息嵌入到水印中[6]，這樣便于識別出信息的擁有者及被分發(fā)的對象，有助于追蹤泄密者。若嵌入脆弱性水印到數(shù)據(jù)庫表中，有助于及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)項的變化。文本水印生成方法較多，可分為基于文檔結構微調的水印、基于文本內容的水印和基于自然語言的水印。其中一些水印方法可用于驗證部分的數(shù)據(jù)，基于該特性的數(shù)據(jù)水印技術在大數(shù)據(jù)應用背景下具有廣闊的發(fā)展和應用前景。

3.4 數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護技術

對于大數(shù)據(jù)中的關系數(shù)據(jù)而言，該技術是實現(xiàn)隱私保護的基本手段和核心關鍵技術，最典型的例子是k匿名方案，該模型主要研究的對象是靜態(tài)的、一次性發(fā)布的情況，而現(xiàn)實中數(shù)據(jù)發(fā)布常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)、多次發(fā)布的情況，這就需要防止攻擊者對多次發(fā)布的數(shù)據(jù)聯(lián)合進行分析，從而破壞了數(shù)據(jù)原有的匿名特性。在大數(shù)據(jù)中，攻擊者從多種渠道獲得數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)不僅是同一發(fā)布源，因此，對于數(shù)據(jù)發(fā)布匿名保護這類復雜問題有待更深入的研究。

4 大數(shù)據(jù)時代隱私保護的意義

在大數(shù)據(jù)時代，深入探究隱私保護所涉及的重要理論問題，對相關技術進行梳理和體系化，構建科學合理的隱私保護體系，為隱私權法提供理論支持和學術建議，保障公民個人信息不會受到他人非法侵擾、搜集、利用等的人格權。

在現(xiàn)實生活中，隱私保護技術的應用越來越重要，所以越來越引起人們的重視。目前，回應社會的現(xiàn)實需求，因應國家隱私保護的立法契機，對目前隱私保護方面存在的問題提出具體的應對技術措施，推動實現(xiàn)從宏觀政策的提倡到具體技術和配套措施的跟進，促進企業(yè)和個人隱私的有效保護。

5 小結

在大數(shù)據(jù)時代，不僅為信息社會帶來了重要財富，同時也給數(shù)據(jù)的處理和管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。若要實現(xiàn)大數(shù)據(jù)安全與隱私的保護，就應運用各種隱私保護技術，同時仍需要建立相關的政策法規(guī)，只有通過技術手段與相關政策法規(guī)等相結合，才能更好地對大數(shù)據(jù)安全與隱私進行保護。

參考文獻：

[1] 方巍，鄭玉，徐江. 大數(shù)據(jù)：概念、技術及應用研究綜述[J].南京信息工程大學學報，2014，6（5）：405-419.

[2] 馮登國，張敏，李昊.大數(shù)據(jù)安全與隱私保護[J].計算機學報，2014（1）：246-258.

[3] 李國杰，程學旗.大數(shù)據(jù)研究： 未來科技及經濟社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略領域[J]. 中國科學院院刊，2012，27（ 6） ： 647-657.

[4] Buneman P， Khanna S， Wang-Chiew T. Why and where： A characterization of data provenance[C].Proceedings of the 8th International Conference on Database Theory （ICDT2001）. London， UK， 2001：316-330.

[5] Ene A， Horne W， Milosavljevic N， etal. Fast exact and heuristic methods for role minimization problems[C].Proceedings of the 13th ACM Symposium on Access Control Models and Technologies. Estes Park， USA， 2008：1-10.

[6] Guo Fei， Wang Jian-Min， Li De-Yi. Fingerprinting relational databases[C].Proceedings of the 2006 ACM Symposium on Applied Computing （SAC06）. Dijon， France， 2006：487-492.