[发明专利]一种基于容器的软件定义网络实验教学系统及教学方法

说明书

本发明公开了一种基于容器的软件定义网络实验教学系统及教学方法，涉及智能教学技术领域，一种基于容器的软件定义网络实验教学系统，包括：学生用户端、教师用户端、实验系统服务端、容器云服务端和数据库。一种基于容器的软件定义网络实验教学方法，包括面向学生用户，包括以下步骤：学生用户登录实验系统，经系统认证鉴权过后转到课程列表页面；学生用户进入具体课程页面，查看此课程下的实验列表。本发明实现了将内网容器资源以较安全方式提供给外网用户访问，学生用户端通过浏览器在线访问远程实验容器，管理及查看实验数据；较大程度提高了实验资源利用率，为学生用户进行提供了与实验资源的交互环境与方式。

技术领域

本发明涉及智能教学技术领域，具体来说，涉及一种基于容器的软件定义网络实验教学系统及教学方法。

背景技术

软件定义网络是一种新型的网络体系结构和网络互联方法，此方法使用基于软件的控制器或应用程序编程接口与底层的通用硬件进行通信，可以实现网络基础架构的灵活自定义。基于软件定义的网络在体系结构上分为应用程序层、控制层和数据层。应用程序层包括典型的网络应用程序，例如入侵检测、负载均衡、防火墙。控制层面基于控制器软件，采用开放式流表协议向下层设备下发流表，以决定数据的流转方向，控制层面与应用层面之间的通信连接称为北向接口。软件定义的网络在数据转发上使用通用交换机设备，这些设备支持开放式流表协议OpenFlow，可接受来自控制器的控制指令，控制层面与数据层面间的连接称为南向接口。

容器技术是一种软件打包和分发方式，其将软件及其所需的运行环境打包为一个镜像文件进行分发，使用者运行此镜像文件即创建出运行时容器，快速搭建软件运行环境，使用容器技术使得软件分发和部署更加灵活。容器作为轻量级虚拟化技术，其直接运行于宿主机操作系统之上，每个容器在运行时在操作系统中体现为一个进程，实现了容器间的存储空间安全隔离，同时容器在运行性能较传统虚拟机更优。

传统软件定义网络实验基于虚拟机实现，具体为在单机上安装VMWare等虚拟化软件，并在其上创建虚拟机，在虚拟机内部安装软件定义网络相关控制器、虚拟交换机软件，安装面向应用程序层支撑程序运行的软件环境。基于单机虚拟机开展软件定义网络实验，其特点是在教学时需要每次课先打开并运行虚拟机环境，实验完成后所产生的实验文件需要学生手动提交给教师。基于单机虚拟开展软件定义网络实验，其特点还包括：对实验设备配置性能要求高、实验地点和时间单一、学生无法连续开展实验，教师无法集中监控学生实验进度和查看学生实验文件等弊端。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于容器的软件定义网络实验教学系统及教学方法，用以解决传统基于单机虚拟软件开展软件定义网络效率低、实验场地固定、实验时间单一、实验设备有限等缺陷，为学生和教师创建了强交互式智能实验环境。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一方面，提供了一种基于容器的软件定义网络实验教学系统，包括：学生用户端、教师用户端、实验系统服务端、容器云服务端和数据库，所述学生用户端和所述教师用户端分别与所述实验系统服务端连接，所述容器云服务端和所述数据库分别与所述实验系统服务端连接，其中；

所述学生用户端，用于访问所述实验系统服务端查看课程信息及实验列表和查看实验详情与实验设备拓扑与列表，通过浏览器远程访问实验容器，基于浏览器在远程容器上在线开展软件定义网络实验；

所述教师用户端，用于访问所述实验系统服务端进行课程实验管理，具体包括创建、删除、编辑实验内容和实验设备模板，查看学生实验数据；

所述实验系统服务端，用于运行实验系统，面向学生和教师提供交互式界面，界面以网页方式呈现，其中，实验系统程序面向学生提供登录、课程及实验查看和在线开展实验功能；实验系统程序面向教师提供登录、课程实验管理、监控学生实验进度和实验数据功能；