[發明專利]一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統及教學方法

在審

• 申請號: 202110129450.0
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112767207A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 邢如意;李國慶;王彬;邱芬;劉靜
• 申請（專利權）人: 江蘇省徐州財經高等職業技術學校
• 主分類號: G06Q50/20
• 分類號: G06Q50/20
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 袁辰亮

本發明公開了一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統及教學方法，涉及智能教學技術領域，一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統，包括：學生用戶端、教師用戶端、實驗系統服務端、容器云服務端和數據庫。一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學方法，包括面向學生用戶，包括以下步驟：學生用戶登錄實驗系統，經系統認證鑒權過后轉到課程列表頁面；學生用戶進入具體課程頁面，查看此課程下的實驗列表。本發明實現了將內網容器資源以較安全方式提供給外網用戶訪問，學生用戶端通過瀏覽器在線訪問遠程實驗容器，管理及查看實驗數據；較大程度提高了實驗資源利用率，為學生用戶進行提供了與實驗資源的交互環境與方式。

技術領域

本發明涉及智能教學技術領域，具體來說，涉及一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統及教學方法。

背景技術

軟件定義網絡是一種新型的網絡體系結構和網絡互聯方法，此方法使用基于軟件的控制器或應用程序編程接口與底層的通用硬件進行通信，可以實現網絡基礎架構的靈活自定義。基于軟件定義的網絡在體系結構上分為應用程序層、控制層和數據層。應用程序層包括典型的網絡應用程序，例如入侵檢測、負載均衡、防火墻。控制層面基于控制器軟件，采用開放式流表協議向下層設備下發流表，以決定數據的流轉方向，控制層面與應用層面之間的通信連接稱為北向接口。軟件定義的網絡在數據轉發上使用通用交換機設備，這些設備支持開放式流表協議OpenFlow，可接受來自控制器的控制指令，控制層面與數據層面間的連接稱為南向接口。

容器技術是一種軟件打包和分發方式，其將軟件及其所需的運行環境打包為一個鏡像文件進行分發，使用者運行此鏡像文件即創建出運行時容器，快速搭建軟件運行環境，使用容器技術使得軟件分發和部署更加靈活。容器作為輕量級虛擬化技術，其直接運行于宿主機操作系統之上，每個容器在運行時在操作系統中體現為一個進程，實現了容器間的存儲空間安全隔離，同時容器在運行性能較傳統虛擬機更優。

傳統軟件定義網絡實驗基于虛擬機實現，具體為在單機上安裝VMWare等虛擬化軟件，并在其上創建虛擬機，在虛擬機內部安裝軟件定義網絡相關控制器、虛擬交換機軟件，安裝面向應用程序層支撐程序運行的軟件環境。基于單機虛擬機開展軟件定義網絡實驗，其特點是在教學時需要每次課先打開并運行虛擬機環境，實驗完成后所產生的實驗文件需要學生手動提交給教師。基于單機虛擬開展軟件定義網絡實驗，其特點還包括：對實驗設備配置性能要求高、實驗地點和時間單一、學生無法連續開展實驗，教師無法集中監控學生實驗進度和查看學生實驗文件等弊端。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統及教學方法，用以解決傳統基于單機虛擬軟件開展軟件定義網絡效率低、實驗場地固定、實驗時間單一、實驗設備有限等缺陷，為學生和教師創建了強交互式智能實驗環境。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明一方面，提供了一種基于容器的軟件定義網絡實驗教學系統，包括：學生用戶端、教師用戶端、實驗系統服務端、容器云服務端和數據庫，所述學生用戶端和所述教師用戶端分別與所述實驗系統服務端連接，所述容器云服務端和所述數據庫分別與所述實驗系統服務端連接，其中；

所述學生用戶端，用于訪問所述實驗系統服務端查看課程信息及實驗列表和查看實驗詳情與實驗設備拓撲與列表，通過瀏覽器遠程訪問實驗容器，基于瀏覽器在遠程容器上在線開展軟件定義網絡實驗；

所述教師用戶端，用于訪問所述實驗系統服務端進行課程實驗管理，具體包括創建、刪除、編輯實驗內容和實驗設備模板，查看學生實驗數據；

所述實驗系統服務端，用于運行實驗系統，面向學生和教師提供交互式界面，界面以網頁方式呈現，其中，實驗系統程序面向學生提供登錄、課程及實驗查看和在線開展實驗功能；實驗系統程序面向教師提供登錄、課程實驗管理、監控學生實驗進度和實驗數據功能；