虚拟网络的实现范文

虚拟网络的实现篇1

【关键词】虚拟现实技术；网络虚拟实验室；3ds Max；VRML

Based on Virtual Reality Technology of The Construction of the Network Virtual Chemical Laboratory Design

YAN Xiao-li ZHENG Yan-bin YAO Fei SU Jing-xia

【Abstract】This article first introduces the network based on virtual reality technology， virtual chemical laboratory of architecture， and then introduces the combination of 3ds Max software and VRML language implementation of virtual test scenarios interaction function and the method of animation effects theory， lays the foundation for the construction of network virtual laboratory.

【Key words】Virtual reality technology； Network virtual laboratory； 3ds Max； VRML

0 引言

随着虚拟现实技术和计算机网络技术的发展，虚拟现实技术应用的领域已经深入到军事、医学、教育等各个领域。利用虚拟现实技术建立的化学实验室与传统实验室相比高效、开放、灵活、用户自定义等优点决定了它在远程教育中的良好应用前景，必将成为教学活动的重要环节。

1 虚拟现实技术与网络虚拟实验室

虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是以计算机技术为核心生成的一个三维空间的虚拟世界，借用专用设备为用户提供关于视觉、听觉、触觉的感官的模拟，并通过键盘鼠标等操作实现人机交互，使用户有身临其境之感。虚拟现实技术的突出特征为“3I”，即 Immersion（沉浸性）、Imagination（想象性）、Interactive（交互性）[1]。根据用户参与VR的形式以及沉浸的程度，本文用的是桌面虚拟现实系统。

1989年，美国弗吉尼亚大学（University Of Vinginia）威廉・沃尔夫（William Wulf）教授首次提出了虚拟实验室的概念：用来描述计算机网络化的虚拟实验环境[2]。本文要建立虚拟实验室就是基于互联网环境下完成的网络虚拟化学实验系统。

基于虚拟现实技术的网络虚拟实验室指的是在网络中创建一个可视化的三维环境，其中每个可视的三维模型代表一种实验对象，用户通过对鼠标和键盘的操作，可以模拟和仿真具体的试验对象、实验环境和实验过程，从而实现对实验的模拟，实现与真实实验环境下相一致的实验效果，达到同样的教学目的和要求。

2 网络虚拟化学实验室体系结构

网络虚拟化学实验室体系结构主要由两部分构成：服务器端（Server）和客户端（Client），如图1所示。其中客户端的功能是客户通过直观的界面操作来实现人机交互。界面上有各种操作，都是基于模拟软件，即虚拟实验平台来实现的。服务器端的主要功能则是及时响应客户端的请求。由于此软件的访问量较之商业网站的访问量少很多，因此可以建立一个比较小的云平台，当客户向服务器发出请求时，就把请求转入云端进行集中处理。但是为了避免多个客户对共享资源的互斥访问，要采用并发处理机制，这样才能及时的响应客户端的多用户请求。

客户端与服务器端的交互是通过一系列的协议和连接来实现的。客户主机上安装有支持Java语言的浏览器，Web服务器为Java Application，启动后服务器便会在端口侦听客户端的请求。当客户端通过浏览器向Web服务器提出HTTP请求时，Web服务器就会通过HTTP协议把客户所需要的文件资料传送到浏览器上，此时客户就可以在浏览器上阅读了。在这一过程中，通信接口作为客户端和服务器端的媒介，通过TCP/IP协议和数据库接口进行通信[3]。

3 实验场景建模实现

虚拟现实场景的制作通常有如下三种途径：第一是通过数码相机或摄像机进行实景拍摄，然后制成全景图；第二是使用计算机编程的方法直接生成，常用的程序设计语言有VRML、OpenG、LX3D等；第三则是使用商品化的软件制作虚拟的三维场景和动画，如用3ds Max、EON Studio等[4]。

为了使用户最大程度上的“沉浸感”，要求虚拟化学实验场景与真实实验环境高度一致。将虚拟实验室场景的建模分为两大类：一是实验室基础环境，包括实验室内部环境以及实验室基础设施；二是虚拟实验器材，包括实验器材以及实验药品等。对于这些虚拟实验室内部构造的实现不仅需要形似，更需要其在材质、纹理、内部结构方面都十分逼真。

图1 网络虚拟化学实验室体系结构

对于虚拟实验环境的建模，比如天花板、窗户等的建模可采用实景虚拟现实技术。实景虚拟现实平台是对现实场景的处理和再现，因而展现的是完全真实的场景。相比于利用3ds Max建模得到的效果，更能使用户沉浸其中。

对于那些比较比较简单的实验药品和仪器，由3ds Max建模实现。3ds Max建模软件包含了基本的几何模型，这些几何模型不仅在建模时可以直接使用，也可以将其作为基础，实现较复杂的模型的创建。对于实验仪器和设备而言，建模时最重要的是要根据实际情况赋予不同的物品不同的材质。赋材质时可以使用VRML中的Appearance （外观节点）反应造型的属性。如物体的材质、表面颜色、透明度等。

实验室很多其它场景如烧杯，药品架、投影仪等的建模都可以采用以上的原理实现。

4 交互功能以及动画场景的实现

VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，它在3ds Max创造出的三维场景，不仅可以插入多种多种VRML节点，同时也可以将其直接导出到VRML中，因此可以利用VRML的传感器节点，实现实验中的交互功能以及动画效果。

4.1 交互功能实现

在虚拟实验系统中，可通过VRML中的检测、感知等节点实现用户和虚拟对象之间的交互。

根据用户在场景中的动作，将检测器分为两类：触摸型的传感器和感知型的传感器。将动作从广义上分为两类：一类是用户的输入设备对于对象的操作，一类是用户和场景中的某对象接近的程度，对象进而做出反应。用户在虚拟实验室系统中，将鼠标作为主要的输入设备，这时采用第一类检测器检测鼠标单击、指向和拖动等动作，从而对场景做出做出相应的回应。

以KMnO4制造O2实验为例，在实验过程中需要加热，因此单击鼠标点燃酒精炉，此时触摸型传感器中的接触检测器节点（TouchSensor）可以很好地检测鼠标是否单击了对象，从而做出反应。在实验时难免会出现虚拟空间物体之间的碰撞，此时可以感知型传感器中的碰撞传感器节点（Collision）可以用来检测何时用户和虚拟空间中的造型发生碰撞并作出反应，同时该节点中的ROUTE路由提交的事件可以启动一个声音节点，使实验场景更加真实。

对于一些复杂的计算、智能推理能力等，可以利用VRML的Script节点。Script节点包含一个程序脚本，可以定义和改变场景中对象的行为和外观。在Script初始化时（即事件被检测到时）调用程序脚本将事件和节点从VRML传递到Java程序中，同时将命令从Java程序传递到VRML中[5]。比如在实验过程中处理自由落体及反弹就可以利用此节点。

4.2 动画场景实现

对于VRML场景来说，交互功能仅仅能够实现对场景的控制，为了达到虚拟现实的目的，还需要制造动画的效果。在VRML中实现动画实际上就是借助于时间检测传感器节点确定发生变化的时间，借助于描述场景中造型的状态，利用外观变化的内插节点来控制他们的外观和状态随着时间的变化以产生动画的效果。

VRML设计了许多插补器节点对应不同的状态变化，利用插补的方法构建场景中的动画效果，如实现造型位置变化的位置插补器（PositionInterpolator）、实现方位变化的朝向插补器（OrientationInterpolator）、实现颜色变化的颜色插补器（Colour Interpolator）以及坐标插补器（CoordinateInterpolator）等[6]。

仍然以KMnO4制造O2为例说明，在此实验中涉及到的有药品颜色的变化、O2的增加等动态变化。这时可以采用时间传感器和颜色插补器（Colour Interpolator）描述实验启动后KMnO4变为MnO2时的颜色变化（紫色变为黑色）；用位置插补器（PositionInterpolator）和时间传感器来描述O2由少变多时的动态效果。

5 结束语

基于虚拟现实技术的化学实验室不仅弥补传统化学实验教学的不足，同时为教师提供了一个良好的教学环境、为学生提供了一个学习化学的平台，同时为其它实验课程的教学改革与发展提供了技术支持，对于推动教学体制的改革有及其深远的意义。

【参考文献】

[1]段新昱.虚拟现实基础与VRML编程[M].北京：高等教育出版社，2004：01.

[2]KOUZESRT， MYERS JD， WULFW A. Doing science on the In-ternet[J].IEEE ComputerSociety，1996，29（08）：40-46.

[3]范鹏轩，孙静.一种Web3D虚拟现实系统的场景数据调度方法[J].科技广场，2010（01）：107-109.

[4]文孟飞，阳春华.网络环境下虚拟现实实验室构建探析[J].广东广播电视大学学报，2004（04）：27-30.

[5]刘辉，金汉均.基于VRML虚拟实验室实现方法的研究[J].实验室研究与探索，2007，26（12）：225-227.

[6]胡小强.虚拟现实技术[M].北京邮电大学出版社，2005：255-257.

基金项目：河南师范大学国家大学生创新创业训练计划项目（201210476065）。

作者简介：闫晓丽（1993―），女，河南平顶山人，本科，研究方向为虚拟现实技术 。

郑延斌（196年―），男，河南新乡人，博士，教授，主要研方向为虚拟现实、人工智能。

姚飞（1992―），女，河南濮阳人，本科。

虚拟网络的实现篇2

关键词：虚拟网络技术；计算机网络信息；应用

随着互联网技术的快速发展，网络安全问题更加严峻，企业的安全访问和资源共享关系着整个企业的实际利益，虚拟专用网是基于因特网形成的一条安全访问通道，并根据数据包加密盒签名等相关措施确保公共数据网络的安全性，从而便于企业远程用户直接访问内部网络。虚拟专用网络采用专用网或公用网建立可靠的点对点连接，在很大程度上节省企业用户费用，并确保网络环境的安全性和高效性。

一、虚拟专用网络技术的特点

虚拟专用网络技术（Virtual Private Network，VPN）就是采用不同方式来提高网络信息安全性能的技术，具有较高的简化性能，可以优化传统模式内的资金使用情况，缩减专用线路的设置，在一定层面上解决了难度较高的专业线路铺设问题。创建虚拟专用网络技术可以减轻企业和信息载体等相关层面的费用支出，且该设备比较简单、对设备要求较低，同时具有较好的扩展性能，成为企业创建核心竞争力的软实力。虚拟专用网络技术自身携带的优势在目前信息化时挥着不可替代的作用，具有比较广阔的发展空间。以上特点在企业财务管理、信息管理及高校电子图书馆管理过程中发挥着重要作用。

二、计算机网络信息中虚拟专用技术的实现

1、在系统内创建路由器和远程访问服务。路由器和远程访问时服务器类操作系统中比较重要的一种服务，主要通过路由和远程访问功能实施配置，确保服务器配置形成比较合适展开远程访问的服务器，该设置可以确保企业网络的外部员工及流动人员快速连接企业的内部网络，确保远程用户可以如企业内部网络上的用户一样实现资源共享和交换数据。这同基于网络设备的远程技术有些差距，基于网络设备的网络创建选用虚拟专用网技术是选择不同厂商的路由器、硬件VPN等，而采用服务器类的系统设置的路由器和远程访问创建虚拟专用网络便于管理。采用远程访问和路由器连接起来的用户能运用企业内网的各种服务模式。例如：在路由器和远程访问服务器上，客户端可以采用Windows资源管理器来创建驱动连接和连接在打印机之上。因远程访问可以完全支持驱动器号，所以连接在企业内部的外部用户很多应用程序不需要加以修改就可以采用。

2、在系统中应用远程访问服务。

远程访问服务器在操作系统中实现的基础是要对远程访问服务器的属性进行合理配置，从常规属性设置来说，在企业操作系统内的路由器和远程服务，可以让该服务器当做一个路由器或远程访问服务器。如果作为路由器，该路由器可以为企业网络和因特网创建一座桥梁，由此可以采用选中远程访问服务器复选框变换该服务器的角色，让其组成一台虚拟专用网服务器。关于高虚拟专用网服务器的安全设计，虚拟专用网络作为公用网络在在虚拟网络客户端与服务器之间创建逻辑连接。为保障网络隐私完全，要对经过该链接的数据信息实施加密。路由器和远程访问中的安全信息可以划分为身份验证和记账程序。身份验证法可采用程序默认的Windows身份验证和RADIUS验证，服务器在采用相关的验证办法对远程系统展开身份验证。设置远程用户的IP地址，远程VPN用户采用IP地址连接在服务器进而对企业网络进行访问，采用IP设置可以为远程用户指定IP地址。通常采用下列两种方法进行指派IP地址，一种是采用企业内部网络DHCP服务器进行IP地址的指派，另一种是对某个范围内的静态地址进行指定，启用IP路由器可以确保远程用户访问至此远程访是否成功的关键。在企业远程访问时，网络设备必须创建点与点连接所运用的端口软件或硬件，端口则是支撑单点对点连接的信道，在路由器和远程访问控制台内对不同端口进行监视和管理，同时可以对不同端口配置可以加以更改。远程访问服务器端口设置完成之后，随之对用户的拨入进行配置，企业远程服务器也具有域控制器的功效，它采用活动目录用户和计算机对企业远程用户进行管理，它所管理的对象属性内会存入拨入选择卡，拨入属性可以对远程客户用户发出禁止或允许命令，确定其是否可以连接在内部服务器之上。回拨选项能对远程用户拨入完成多数不同功能，如果用户拨号至企业路由器和远程访问服务器之后，只需账户准确就可以与企业网络创建连接，反之选择不回拨；如果远程用户拨至路由器和远程服务器之后，所输入的账户正确，服务器会让用户输入回拨号码，之后挂断电话同时让服务器对用户实施拨号，为远程用户节约一定的电话费用。必须注意，因各个企业的规模有所不同，因此企业内部各个节点数量及网络带宽也不等，远程访问服务器可以依照企业的实际情况选取单接口、双接口或服务器作为VPN服务器，确保选择的模式可以最大程度满足企业的实际需求，保障企业数据信息的安全性、可靠性。

三、结束语

综上所述，采用路由器和远程访问服务实现虚拟专用网络技术不仅可以便于远程用户与企业内部网络创建安全的连接环境，也在节省成本的基础上确保企业网络实现高效资源共享及信息传递的效果。文中以企业虚拟专用网络技术为研究对象，提出路由器和远程访问实现企业网络安全的优势。

【参考文献】

[1]曾小英.计算机网络在实践中的应用[J].硅谷，2009，（01）

虚拟网络的实现篇3

关键词：VXLAN；数据中心；迁移

1 VLAN技术的局限性

在服务器虚拟化技术实现后，数据中心内部虚拟服务器（VM）的数量较之原物理实体机在数量上有了明显提升，与之对应的VM虚拟网卡的MAC地址数量也随之增加，当VM数量很多时，会导致交换机的MAC地址表溢出，从而引发数据帧的丢弃及大量的广播帧产生，严重影响网络的性能。

其次，大规模的数据中心建立并提出互联互通的需求背景下，原先用于划分数据中心虚拟网络的VLAN技术不再能够满足需求，传统的VLAN技术其VLAN ID的位数为12比特，最多只能支持4094个虚拟网络标识可用。即便可以通过相应技术进行扩展，但对于云计算服务的不断普及，业务量的不断增长，显然不能满足这种扩展需求。

再者，在VLAN网络环境中，虚拟机只能在2层网络内迁移，并且为了能够支持虚拟机的迁移，需要对2层网络进行Vlan预配置，因而造成VLAN配置的混乱，影响VLAN广播域的隔离，降低了网络的效率。

最后，对于云数据中心的大二层需求在原有二层网络下的特性与协议已经不再适用，尝试二层协议三层化是基本方向之一，VXLAN就是这样一个将二层数据包封装入三层包内技术。

2 VXLAN技术简介

VXLAN是一种隧道封装技术，能将二层报文用三层协议进行封装，对二层网络在三层范围进行扩展，从而实现跨地域的二层互连。技术原理是通过引入一个UDP格式的外层隧道，使得原有数据报文内容作为用户数据形式来传输，可以让原始2层帧数据轻而易举的在二三层网络中传送。每个覆盖域被称为VXLAN segment，ID是由位于VXLAN数据包头中的VXLAN Network Identifier（VNI）标识的。VNI字段包含24 bits，故segments最大数量为2的24次方，约合16M个。只有在相同VXLAN segment内的虚拟机之间才可以相互通信。如图1。

2.1 VTEP

VTEP（VXLAN Tunnel End Point）隧道端点，用来完成VXLAN报文的封装和解封装，实现物理网络和虚拟网络的隔离，一般位于拥有虚拟机的宿主机中，因此VNI和VXLAN隧道只有VTEP可见，对于虚拟机是透明的，不同的VXLAN segment中只允许具有相同MAC地址的虚拟机。并且VTEP也可以位于物理交换机或物理主机中，甚至可以使用软件来定义。VTEP之间完全是通过3层协议交互与Router相连，如图2。

2.2 Vxlan网关

如果需要VXLAN网络和非VXLAN网络连接，必须使用VXLAN网关才能把VXLAN网络和外部网络进行桥接，完成VXLAN ID和VLAN ID之间的映射和路由，和VLAN一样，VXLAN网络之间的通信也需要3层设备的支持，即VXLAN路由的支持。同样VXLAN网关可由硬件和软件来实现。从封装的结构上来看，VXLAN提供了将2层网络overlay在3层网络上的能力，如图3。

3 VXLAN技术优势

第一，灵活性强，VXLAN通过隧道技术来构建可以跨越多个3层网络的虚拟2层网络，使VM可以在物理位置分散的数据中心之间进行迁移，摆脱了原来VM的迁移只能在同网段的二层网络上进行的地理位置限制。

第二，VXLAN数据包是在标准的第3层IP网络上运行，不需要对现有网络进行改造；除VXLAN网络边缘设备，网络中的其他设备不需要识别虚拟机的MAC地址，减轻了交换设备的MAC地址学习压力，提升了设备性能。

第三，VXLAN通过采用MAC in UDP的封装延伸了2层网络，实现物理网络与虚拟网络解耦，去除了物理网络IP地址和广播域的限制，VM的迁移可以实现跨越3层网络，极大降低了网络管理的难度。

第四，VXLAN技术通过24bit的VNI可以支持多达16M的VXLAN段的网络隔离，对用户进行隔离和标识不再受到限制，可以满足云数据中心未来业务的逻辑网段分隔的需求。

4 VXLAN部署场景

4.1 同VXLAN间的部署

VXLAN多用于数据中心的虚拟机化环境中，可以穿越机架甚至是数据中心。如图2两个宿主机Server1和Server2，对于物理位置没有要求，可以在任意区域，只需与3层网络相连即可，其本质是VETP可以跨越3层网络。

图2中有2个VXLAN覆盖网络：

VNI=11表示为[{Server1[VM1-1]}， {Server1[VM1-2]}， {Server2[VM2-3]}]

VNI=22表示为[{Server1[VM1-3]}， {Server2[VM2-1]}， {Server2[VM2-2]}]

4.2 VXLAN与非VLXAN间的部署

VXLAN网络和非VXLAN网络互连就得需要VXLAN网关，VXLAN网关上同时存在两种类型的端口：VXLAN端口和普通端口。当收到从VXLAN网络到普通网络的数据时，VXLAN网关去掉外层包头，根据内层的原始帧头转发到普通端口上；当有数据从普通网络进入到VXLAN网络时，VXLAN网关负责打上外层包头，并根据原始VLAN ID对应到一个VNI，同时去掉内层包头的VLAN ID信息。如果VXLAN网关发现一个VXLAN包的内层帧头上还带有原始的二层VLAN ID，会直接将这个包丢弃。之所以这样是因为VXLAN并不依赖VLAN ID进行转发，无法判断VLAN ID的正确性。

对于VTEP、VXLAN网关的形态，可以是虚拟交换机，也可以是物理交换机。通过物理交换机实现服务器与软件虚拟VTEP的通信，以及使用专用交换机实现VXLAN网关相搭配的模式，从而承载超大规模的流量转发，避免系统网络的瓶颈产生，相对而言也是当前最优的部署方法。

5 结束语

虽然说VXLAN已经在某些领域得到了应用，可以很清楚的将虚拟网络与物理设施区分开，但并不是说它可以彻底代替VLAN技术，如果某个数据中心内有超过200个以上的虚拟机，那么VXLAN是个不错的选择。如果数据中心规模不大，且只有少量逻辑网，那么久经考验的VLAN技术仍旧可以满足。

参考文献

[1]华为FusionSphere 3.1 VXLAN技术白皮书[Z].

[2]Vxlan基础理解-新的三层overlay技术的浅析[Z].

虚拟网络的实现篇4

【关键词】虚拟现实；网络；工程制图

序 言：

工程制图是理工科专业的一门重要的基础课程，在课程教学的过程中，最首要的任务就是培养学生的空间分析能力以及空间构形能力。因此，在教学的过程中，常常会进行一些三维和二维图形之间的转换活动，以此来培养学生的想象能力以及图形的表达能力，这也是工程制图的重点和难点。在传统教学中，挂图，模型以及幻灯的使用虽然会让教学更加的生动，但是还是很难清楚的反映出整个转换的过程。

一、网络模型库的页面设计特点

随着计算机网络技术的不断发展和局域网的迅速普及，这为工程制图的教学方法和教学手段都提供了重要的后盾，到目前为止，已经有很多具有三维模型和三维动画的多媒体教学方面的软件被开发出来，并且投入了使用，取得了良好的效果。但是这些动画演示都是事先设计好的，动画演变的过程不会受到控制，所以无法让学生的思维得到进一步的扩展。另外这些动画的格式问题，文件大，网上传输不方便，为了解决这些问题，开发出以网络为基础的工程制图虚拟现实模型库，这个模型库采用的是先进的三维虚拟现实技术和网络多媒体交互技术，是三维模型具有交互性，观察着不仅仅能够直观的看到动画的演变，还能够根据自己的间接改变动画的演变方式，给学生提供了大量的模型素材，满足学生在学习过程中的各方面的需求【1】。模型库包含的内容很多，在工程制图学习中难度比较高的切割立体，组合体模型，装配模型等内容。模型库的页面结构有三个部分，分别是目录，图形检索以及浏览三个部分。用户可以在模型库的目录中大概的了解到模型库的整体内容，如果模型库的内容太多，一时之间无法找到自己需要的内容，就可以通过关键词寻找到需要的模型，点击之后就能够浏览模型的演变过程，并且通过功能键改变模型的演变方式。

二、虚拟现实模型库的实现技术

虚拟现实技术是一种模拟人在现实环境中的各种感官的感觉的行为的人机界面交互技术。

1、虚拟现实构造语言简介

虚拟现实建立模型语言的缩写是VRML，这是用来描述三维交互世界的一种程序语言，能够被用在创建虚拟现实的过程中，用户可以通过浏览器来观赏到VRML所创建的三维虚拟世界。节点是VRML语言的构成元素，通过域和域值来表现模拟对象的属性，每一个节点都代表着模拟对象的一个属性。VRML虚拟世界就是通过把这些节点组合起来形成一个完整的具有的模拟现实功能的对象，节点之间能够通过介质相互信任，介质又能够通过路由器在虚拟空间中传播【2】。节点有很多种特性，节点的名称，节点的种类，节点所代表的事件，节点的接口以及节点最终实现的情况等等这些都是节点的特点。节点在虚拟世界分为两种，一个是基本类型，另一个是用户自定义类型，顾名思义，基本类型的是节点是系统设置的，用户自定义类型是用户在基本类型的基础上根据自己的想法去构造的。

2、三维实体对象的创建

对三维实体对象创建的方法有两种首先是利用VRML语言编程，例如下面是利用VRML语言编程创建的体积为十六的正方体源程序代码：

用VRML语言编程的方法的最大的优点就是文件比较小，方便网络的传输，但是这种方法只适合比较简单的模型结构，一旦模型结构太过复杂，代码的数量就会更多，整个编程过程会非常的复杂，并且非常容易出错。第二种方法就是把其他格式的文件转化成VRML的格式，这种方法常用在建立复杂的模型中，有效的解决了VRML的缺点，也实现了将文件变小，适合网络传输。

3、动态虚拟现实场景的构建

虚拟现实场景的构建主要要做好几个方面的工作，首先是设置好模型的交互功能，设置空间的视点，设计好浏览模型的方式【3】。在模型交互功能的设置中，交互能力是通过设置传感器的节点来设置的，传感器的每一个节点都有自身的作用和特点，在总节点中，出发节点的条件和时间是需要根据传感器的节点类型来确定的。第二项工作是设置空间的视点，节点能够对虚拟世界中浏览者的空间视点进行控制，所以设置好虚拟对象的最初的观察的角度非常重要，在虚拟世界中预先设定好空间视点，能够有利于用户对模型的整体映像和后期的使用。下图是虚拟对象所设置的一个较好的视点节点：

由于在编辑器中很难准确的掌握到视点的位置，我们可以通过3DMAX效果处理器来设置视点。最后是设计好浏览方式，浏览者通过相应的浏览方式浏览虚拟世界，其实就相当于是用户在虚拟的世界行走，真实的感受虚拟世界的模型运行情况。所以好的浏览方式是用户了解虚拟世界最直接的方式。浏览方式其实就是用户在虚拟世界的替身。VRML中的节点可以设置浏览者替身在虚拟空间的浏览方式【4】。目前为止，浏览方式有四种，WALK模式，FLY模式，EXAMINE模式，NONE模式。但是常用的一般是EXAMINE模式，这种模式操作起来比较方便。

三、总结

建立在网络基础上的工程制图虚拟现实模型库的建立为工程制图教学方式和教学手段的改革创造了重要的条件，能够从根本上改变工程制图教学的方式，也能够很大程度上提高教学的质量，提高学生制图的水平。但是基于网络的工程制图虚拟现实模型库的建立还处于初级发展的阶段，目前还存在着很多的问题，发展和成熟的过程还很长，需要各方面的支持，无论是人才还是资金方面的支持都是建立模型库无法缺少的重要资源【5】。所以为了能够利用现代化工快速培养学生的制图能力和空间想象的能力，我们还需要作出不懈的努力。

【参考文献】

[1]叶龙庆，钟庆祥.基于网络的工程制图虚拟现实模型库的实现技术的研究[J].科技纵横，2012（11）.

[2]陈代云.虚拟现实造型语言的概况以及发展[J].计算机网络，2000（8）.

[3]于良春，张伟.基于网络的工程制图虚拟现实模型库的实现技术[J].科技研究，2003.

[4]肖兴志.工程制图虚拟现实模型库的实现技术[J].东北科技大学学报，2005（2）.

虚拟网络的实现篇5

关键词：远程教育；DCOM；虚拟实验室；客户／服务器（C/S）

Abstract: In order to make the virtual laboratory for teaching the need for long-distance network to enable it to work on the network， the use of DCOM technology to C / S achieved the components of the virtual laboratory. The simulation as part of the server-side， the interface I / O as a client. In many cases， users did not provide DCOM Distributed strategy， the use of targeted scheduling to balance the load， so the introduction of distributed processing way.

Key words: distance education; DCOM; virtual laboratory; client / server (C / S)

前言

随着Internet的不断扩大，日益增多的计算机正在连接到互联网上，以共享资源。于是远程教育作为一种新的教育模式被提上了议事日程，现代计算机技术和网络技术为远程教育的发展提供了强有力的技术保障。尤其是WWW浏览器技术和数据库技术的发展，使得教学活动不再受地域和时间上的限制，利用Internet就能进行实时或非实时的教与学，从而实现了跨越时空的学习。然而，大学实验室里许多实验课，在远程教育的网上学习中将会有许多困难。如何在网络课件中解决好这个问题，对于进一步办好远程教育是具有重要实际意义的。本文利用DCOM(Distributed Component Object Module)技术，将单机板的虚拟电路实验系统升级为网络版的虚拟电路实验系统。

虚拟电路实验系统是一个用于仿真电子线路实验的软件。用户通过界面在计算机屏幕上选用各种元器件搭建电路，测试波形，得到实验数据等结果，以模拟真实实验的方式使用户掌握有关电路方面的知识。从功能上讲，虚拟实验室系统分为两个模块：一个是仿真计算部分，它是整个系统的核心部分，负责输入数据的处理、大量的模拟计算，并向输出界面部分传送结果；另一个则包括输入界面和输出界面两部分。输入部分完成用户电路搭建时的界面处理，从某种角度来讲，它完成了数据的采集。同样，输出界面完成结果的输出，如波形输出、数据输出等。

为了满足远程教学的需要，必须将单机虚拟实验系统改造为可在网络上运行的系统。从通信的开销上来讲，Socket是最合适的。但是Socket本身是面向通信的，有复杂的通信细节需要处理。而且，Socket服务器对于客户来说，很难提供稳定的应用程序接口，一旦服务器发生了变化，客户必须相应地变化，不利于客户和服务器单独开发和维护。另外一种则是文本采用的COM(Component Object Module)技术。

1 组件对象模型(COM)

现代的软件开发都以模块方式进行。每个模块均有自己的功能，并与其它模块以接口进行通信。于是，复杂的软件系统就可以用搭积木的方式进行。这就是组件软件的基本思想。COM就是实现软件组件化的一种努力。

实际上，COM是一种规定了组件之间的接口标准。COM还引入了面向对象的思想，COM对象是一个能完成一定功能的软件模块。COM对象是组件的基本构成，它以接口的方式向其它对象或软件提供服务。通常情况下，对象的服务与被服务都是客户／服务器的关系。COM对象不同于C++对象。C++对象是类的实例。C++是面向对象的编程语言，是人们在源码级试图实现软件模块化的一种努力。COM对象是二进制的规范。换言之，C++在源码级提供了代码重用的便利，而COM是在二进制级提供了可重用性。COM的二进制级重用是通过COM对象工作来实现的。它主要有两种方式：(1)包容，一个对象通过利用另一对象的功能实现同样的接口。(2)聚合，一个对象直接将另一对象的接口提供给客户。

由于COM的实现是在二进制级，而不是源码级，于是决定了COM与语言的无关性。一个用C或C++实现的COM可以与一个用BASIC实现的客户正常地通信。因此，整个软件的一部分可以用一种语言开发，而另一部分可以使用其它语言。这给软件开发者在根据性能的要求做出编程语言选择时提供了方便。COM的另一个特性是进程的透明性。一个组件可以有很多种形式出现，比如DLL，EXE等。DLL形式的组件与客户程序工作在同一进程，EXE组件工作在独立的进程。无论是进程内的组件还是进程外的组件，对于客户来讲都是同样的，客户无需关心进程间的通信。进程间的通信是复杂的，然而COM掩盖了这种复杂性。

2 分布式组件对象模型(DCOM)

COM给软件开发带来了极大的便利。但是，在网络环境下，单机上的组件重用和进程透明性已不能满足需要，COM必须扩展。Microsoft的DCOM便是COM在网络环境下的无缝扩展，DCOM能够支持在局域网、广域网，甚至在Internet上与不同计算机的对象之间的通信。使用DCOM，应用程序可以在位置上达到分布性，从而满足客户和应用的需求。

DCOM隐藏了网络通信的细节，在可以利用的网络协议的支持下，组件或客户无需关心对方组件的位置，便可以进行通信。因此DCOM具有协议无关性。在网络环境下，组件之间的通信不像在COM的进程内或进程间的LPC(Local Procedure Call)，而是以RPC(Remote Procedure Call)来完成的。客户与COM对象必须通过Proxy和Stub来进行通信。Proxy工作在客户进程中，Stub工作在服务器进程中。此外，DCOM提供了所有在网络上工作的软件都应有的特殊性与安全性。

3 COM／DCOM在网络虚拟实验室中的应用

从程序设计的角度来看，COM／DCOM的结构是这样的：对象是构建组件的基本元素，而服务器为组件提供进程内／外的服务，提供了组件工作的场所。对象是一个自包含的结构，提供一定的功能，它不能直接被客户使用，客户必须通过接口访问它。对象必须通过接口来表现自己的功能，甚至对象的创建都不能由客户直接完成，对象的创建必须借助一个特殊的对象，即类厂来完成。

对于客户，它可以是一个组件对象也可以是一个支持COM的普通程序。它通过COM API来调用类厂创建对象，并增加引用计数，来决定对象的生存期。这样COM库和COM服务器会在适当的时候卸载。

虽然C++对象和COM对象有本质的区别，但是它们在二进制一级的构造上有一定的相似性，C++对象和COM对象都使用VTable。而且，C++的对象描述能力使它很容易创建COM。因此C++是实现COM的最佳选择。Visual C++在CO

M编程方面提供了两种方式：一种是MFC(Microsoft Foundation Class)；一种是ATL(Active Template Library)。MFC是以嵌套类的方式来实现COM的；ATL大量地使用于模板，采用多重继承的方式来实现COM。但不管是MFC还是ATL，都为开发软件提供了极大的方便，很多的处理都由MFC提供，比如引用计数、服务器锁计数、类厂等。尽管MFC和ATL都能实现COM，但MFC是一种开发完全应用程序的有效手段。相比之下，ATL是专为COM设计的。所以，ATL更适合创建快速小型化的COM组件。

3.1 服务器

在本文设计的网络虚拟实验室系统中，将模拟计算部分作为服务器。对于单用户服务器的情况，可以使用STA(Single Thread Apartment)线程模型。在这种情况下，分作为一个COM对象。对于在这个组件来说，它至少应该提供一个Simulator对象、一个Isimulate接口和两种方法。

interface IDatdT’: IUnknown

{

HRESULT InputData( [ in]... );

HRESULT OutputData( [ out]... );

…

};

这个对象是一个可连接对象。在模拟算法完成之后，它必须向用户发出通知。而用户程序内置了一个接收器。客户使用InputData()向服务器传送采集的数据，服务器在处理数据完成之后，客户通过OutputData()取得处理结果。

对于多用户服务器，实际上只要简单地在这个COM组件中加入注册表信息，或者用CoCreatelnst9nEX()，以主机信息为参数就可以在指定主机上创建对象，利用DCOM进行通信。位置透明性使客户很容易使用DCOM。如果为客户指定相应的主机(即服务器)，客户就可以创建并使用对象。

3.2 多用户服务器的负载平衡

在多用户的情况下，当用户的数量达到一定程度的时候，多个用户在主机上创建的对象实例会使服务器的压力增大，从而造成服务器性能的下降，影响服务质量。当然，可以使用多个服务器来提供服务，人工地平衡多个服务器上的负载，但这将给维护带来极大的困难。一旦用户群动态地变化，服务器的负载平衡将被打破。显然，这种没有任何分布式策略的分布式COM(DCOM)是不够的。虽然DCOM提供了位置透明性，但是没有提供分布式的策略，分布式策略需要软件开发者来提供。因此，提供负载平衡是DCOM组件开发的一个重要任务。为了平衡多个服务器的负载，建立了如下图所示的系统结构。

对于模拟计算的COM对象，为了避免多次重复地创建和释放，本文采用了服务对象。服务对象是已创建的COM对象实例。该系统中还引入了简单的调度对象。调度对象是一个中间对象，它以STA(单线程Apartment)方式工作。调度对象负责建立服务对象Simulator，维护主机列表COSERVERINFO Server[N]、对象列表ISimulate*pISimulate[N]和对象状态列表Int State[N]。主机列表保存主机名字，对象列表存放对象接口指针，状态列表是一个对象的状态值。对于对象来讲，它有三种状态：(1)未创建或创建失败；(2)忙；(3)闲。三个列表都以全局变量的形式出现。由于使用了STA，可以不必考虑对象的同步问题。但是，多个同类对象访问全局变量仍然可能造成对象在线程上的安全问题。因此，本文使用临界区(Critical Section)来同步。此外，调度对象是一个可连接对象，它必须与服务对象通信并获得服务对象的状态。

调度对象负责在主机列表指定的主机上创建服务对象，并初始化。所有的客户在需要服务的时候应向调度对象发出请求。当有客户向调度对象请求服务时，调度对象检索主机列表、对象列表和状态列表，在选定主机上查询并检查对象的有效性，获取服务对象接口指针，并返回给客户，然后客户与服务对象通信。根据COM的特性，此时客户和服务对象之间的通信是直接进行的，不经过调度对象。调度对象根据什么原则来获取某个主机上的对象是一个策略上的问题，实际应用中必须考虑主机的负载平衡。对于复杂的系统，这种策略可能相当的复杂。然而，为了简单起见，本文采用了以执行任务的对象在主机上的数量多少作为平衡负载的标准。在客户使用完毕对象后，对象激发一个调度对象事件，调度对象负责将对象状态复位。因此，调度对象是一个可连接对象，实现了一个接收器，接收来自服务对象的事件。

此外，调度对象还负责将服务对象卸载。应该看到调度对象的引入增加了网络通信量，但对于采用分布式策略的系统来说是必要的。实际上调度对象很大程度上起到了目录服务的作用。如果必要的话，调度对象加上适当的模块可以作为一个简单的中间管理模块，比如控制用户登录、限制用户数量等。

3.3 客户

客户控制着虚拟实验室数据的采集和输出表现，它将直接面对用户。对于客户来讲，它只需要在数据处理的时候，在执行调度的主机上创建调度对象，本文来自范文中国网fw789.com。调度对象负责返回可用的服务对象。客户将数据交给服务对象来处理，并取得输出值。在客户与服务对象通信的过程中，客户还必须接收来自服务对象激发的事件，所以客户必须内置接收器。

4 结束语

本文使用了调度对象来实现负载的平衡，采用的平衡策略是以运行在主机上的对象数目作为衡量负载的标准，这对于简单的系统已经足够了，但对于比较复杂的系统，必须有更复杂的负载平衡策略。

DCOM虽然提供了很多的优点，如位置透明性、协议无关性等，然而这是以增加开销为代价的。与Socket比较，DCOM的开销要大一些，但是DCOM提供的方便超出了它带来的额外开销。

参考文献：

[1]潘爱民 COM原理与应用[M].北京，清华大学出版社。1999。

[2]刘绍光，徐凯声．三层C／S结构机理及微软的解决方案—Windows DNA。

虚拟网络的实现篇6

前两起案件的案情很相似，都是针对北京骏网在线电子商务有限公司（位于北京市海淀区人民大学北路，以下简称“骏网公司”）实施诈骗的案件（以下简称“骏网案”）。北京骏网在线电子商务有限公司所经营的“骏网在线”网站是用于点卡等电子物品交易的电子商务平台。而家住吉林省梨树县的马某（男，29岁，高中文化）在上网时发现了该网络交易平台存在一程序设计上的漏洞，即用户在此平台上通过虚报利润、自己与自己交易的方式，可以使其账号内的虚拟货币“骏币”（“骏币”是人民币在骏网公司网站平台中的一种记账符号，当用户汇给骏网公司1元人民币时，其账号内就会生成一个骏币，因此人民币与骏币的对应关系是1：1）得以虚增。2005年11月10日至28日期间，马某以非法牟利为目的，利用该漏洞，采取自己与自己“交易”，虚报商品利润的手段，骗取“骏网公司”返还的相应数额的 “骏币”，并予以转让后提取现金，共计获利折合人民币42 561.75元。2005年12月间，家住四川省乐至县的倪某（女， 26岁，大专文化）同样发现了“骏网公司”网络交易平台的这一程序漏洞，采用相同的方法骗取“骏网公司”人民币4000元。后北京市海淀区人民法院对马某和倪某以诈骗罪分别判处有期徒刑二年，罚金人民币三千元和有期徒刑八个月，罚金人民币二千元的刑罚。

第三起案件仍然是一起利用网络程序的漏洞诈骗的案件。2005年9月至10月间，被告人丁某（男，24岁，北京市人，大学本科文化程度）、臧某（男，24岁，北京市人，大学本科文化程度）使用窃取所得的他人adsl账号和密码，利用广州网易计算机系统有限公司与中国网通集团北京分公司赠送点卡活动中存在的程序漏洞，骗取100点虚拟卡点 （每张价值人民币10元）约57331张，共计人民币573110元（以下简称“网易案”）。后被告人丁某、臧某通过网络将上述卡点卖出，共获利367939元。法院以诈骗罪判处丁某有期徒刑十三年，罚金人民币一万五千元，剥夺政治权利二年；判处臧某有期徒刑十二年六个月，罚金人民币一万五千元，剥夺政治权利二年。现此案被告人已提起上诉。

与传统诈骗相比较，网络诈骗的犯罪的犯罪主体呈现智能化、年轻化，犯罪客观方面呈现隐蔽性、连续性、跨地域性和高危害性等特点。其犯罪行为方式则一般经历以下步骤：

第一步，获取有权信息。有权信息包括访问权限，如有权人的身份、使用权限、密钥、通行字。“网易案”中，被告人丁某就是利用一种“黑客”软件盗取了几十个他人的adsl账号，并利用这些账号实施网络诈骗活动的。“骏网案”中，犯罪人获得“核心”资格则也属于这一步骤。

第二步，非法操纵信息或计算机网络系统。“骏网案”中马某等人的“自己交易”、“虚报利润”的行为，“网易案”中丁某二人的“重复登陆”行为都属于这一步骤。

第三步，兑现。即行为人通过各种手段将电子货币或其他有价值的虚拟货币、物品、符号兑换成现实的财物的行为。如“骏网案”中马某将骗取的虚拟货币“骏币”转让后提取现金的行为，“网易案”中丁某二人将骗取的“网易一卡通”卡点出售的行为等。

造成网络诈骗犯罪猖獗的原因是多方面的：其一、网络犯罪收益大，风险小。网络诈骗的“投入产出效益比”是非常高的，而其隐蔽性、连续性、跨地域性等特点使网络诈骗的侦破较之普通诈骗要困难的多。巨大的利益诱惑和较小的风险使进行网络诈骗活动的行为人前仆后继，有恃无恐。

其二、网络程序漏洞多，安全性低，给网络诈骗以可乘之机。本文列举的三个案例无一不是发现并利用了计算机网络程序上的漏洞而实施的。而从被告人供述来看，这些程序漏洞其实都是一些很低级的错误。这就如同家有万贯家财却又没有锁门，只等着别人进家来偷来抢。程序漏洞的存在，不仅使原本就有犯罪意向的潜在犯罪人以可乘之机，还可能诱发一些原本没有犯罪意图的人产生犯罪意图，特别是在道德环境并不十分理想的网络世界。

其三、网络安全管理制度混乱。即使存在程序漏洞，如果将网络安全管理制度落到实处，那么网络诈骗其实也不一定那么容易得逞。而公安机关的调查也显示，大部分计算机犯罪案件是由于疏于管理造成的。以“网易案”为例，据网易公司的软件工程师讲，虽然丁某和臧某利用程序漏洞使网通公司向网易公司发出了发卡通知，但如果网易公司认真检查就可以发现丁某二人其实是在重复领取，只是因为一看是网通的客户并带有发卡标识就没有严格执行验证制度，从而导致了丁某二人诈骗行为的得逞。门没有锁好，看门人又没有尽责，丢东西只是早晚的事了。

其四、网络世界道德失范，法制观念淡薄。由于没有现实世界中那样有形有体、可触可感的界限和障碍，一些上网者便认为可以凭着好奇心自由驰骋，不受约束，甚至有时越过了“界限”也浑然不知。很多公众也认为网络世界不过是“虚拟”的，在这个世界中的所作所为也都是虚拟的，不具有现实的危害性。他们可以认同现实界的盗窃与诈骗，但对于网络世界发生的这种行为却不不以为然。以“网易案”为例，两名被告人一开始对于自己行为的性质并不十分清楚，直到它们的诈骗所得达到几十万时，才开始感到有些害怕，决定收手不干了。在宣判时，两名被告人的家属对于认定两人为诈骗罪感到极为不解，甚至是震惊和愤怒。臧某的父亲当庭怒骂，其母则当庭晕倒。按其父亲的说法，臧某二人的行为只不过是一种“游戏”，根本不是犯罪。其母醒过来后则哭着说，原以为当天就可以把儿子领回家，根本没有想到他的行为会有这么严重的后果。

鉴于当前网络诈骗犯罪猖獗的状况，笔者认为，有必要采取一系列的措施加以应对：

第一、加强网络安全技术防范。“苍蝇不叮无缝儿的蛋”。网络诈骗能够得逞的重要原因就是程序漏洞。而高科技犯罪必须用现代化科学技术手段来预防。如果计算机网络程序的安全性提高了，那么这些网络诈骗的“苍蝇”们也就无从下“嘴”了。

第二、强化网络管理规章制度。网络管理规章制度是计算机网络的“第二道防火墙”。如果把网络安全技术比作“硬件”，那么网络管理规章制度就是“软件”。管理制度的完善和充分落实可以在一定程度上弥补技术上的不足。

第三、健全网络诈骗立法。虽然具备传统诈骗罪的犯罪构成，但是又不能不承认，网络诈骗犯罪是一种新兴的高技术、高智能犯罪，制裁传统犯罪的法律、法规并不能完全适合它。因此，有必要从法律层面对此类犯罪行为的认定加以明确。对于网络诈骗的累犯，笔者则建议附加适用“资格刑”，即剥夺其以后从事与网络相关职业的资格。

第四、强化对包括网络诈骗犯罪在内的网络犯罪的刑事司法工作。鉴于包括网络诈骗犯罪在内的网络犯罪具有较强专业性和技术性，因此，办理这类案件的司法人员也必须具备一定的计算机网络专业知识。如今，我国已经有了专门“网络警察”，即公安机关中设立的“网络监察局（处）”，在打击网络犯罪方面发挥重大的作用。然而，在审判方面，我国并没有设立一支审理网络犯罪的专门队伍，因此，建议通过合议庭专业化、选派具有计算机网络专业知识的陪审员参加合议庭及“专家辅助人制度”等方法加强对于网络诈骗犯罪的审理工作。

虚拟网络的实现篇7

关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类

计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如IOU、GNS3、eNSP2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.

1平台的系统架构

虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.(1)实验室综合管理平台(LIMP).LIMP(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCMS、NTC和CVM相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.(2)云虚拟实验平台.CVM是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].(3)虚拟拓扑连接器.NTC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].(4)机架控制管理服务.RCMS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接PC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.

2平台的关键实现

本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.

2．1硬件构建

(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使IT资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVM配有1个Console口、1个MGT口和8个实验口,通过网络IP、子网掩码、网关和DNS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.NTC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFP口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络IP、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).(3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCMS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个AUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络IP、用户名和密码等提供基于Web的操作界面.RCMS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理

2．2资源建设

(1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVM的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(．iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(．base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、MOOC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库(2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验PC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.(3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCMS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化Web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过LIMP将NTC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在NTC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.

3平台的实验教学

3．1实验教学

虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:(1)通过LIMP实验任务;(2)通过CVM调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;(3)通过NTC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;(4)通过RCMS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;(5)通过LIMP监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.

3．2建设意义

(1)虚拟仿真实验环境的开放共享有利于推广虚拟仿真实验教学模式[13].软件共享虚拟实验教学资源整合了计算机网络课程群的实验需求,分层次、分类别地构建了不同操作系统的虚拟机,形成了行业实验应用环境,不仅节省了教师管理和部署虚拟仿真实验环境的时间,而且扩展了学生参与网络虚拟仿真实验的时间和途径,有利于提升虚拟仿真实验覆盖面.(2)虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架的虚拟设计有利于培养学生的创新意识.虚拟元件库屏蔽各型号、各品牌网络设备的差异性,实现物理设备的归一化处理,提升了实验设备的有效利用率.此外,虚拟实验逻辑机架的构建改变了传统网络机柜格局一成不变的情况,为学生进行网络拓扑设计提供了广阔的想象空间,为物理实验组网提供了更多的可能,激发了学生的学习积极性和求知欲望,有利于培养学生的创新意识和实践动手能力.(3)网络虚拟拓扑的现实映射有利于拓展虚拟实验空间和时间、提高学生的工程实践能力.远程控制虚拟实验教学资源平台遵循虚实结合、能实不虚的原则,实现了虚拟网络拓扑设计、虚拟网络命令执行、物理映射拓扑组网的功能,真正能够远程控制实验设备并突破实验空间和时间的限制,使学生可以在任何有网络的地方随时进行远程实验,不仅熟悉虚拟仿真实验层次,更是通过反向telnet技术真实控制实验设备,真正体验企业级网络工程,提高工程实践能力.

4结语

虚实结合的计算机网络类实验平台构建了软件共享、仪器共享和远程控制三位一体的虚拟仿真实验教学资源库,促进了虚拟仿真和传统实验的深度融合,形成了虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,推动了虚拟仿真实验教学的改革,实现了实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和物理设备的远程控制,有效提升了实验教学效果,提高了学生的创新意识和工程实践能力.

参考文献

[1]于斌,余红珍．独立学院计算机网络课程虚拟仿真实验的探索与实践[J]．软件导刊,2013(8):187G189．

[2]李林林,孙良旭,吴建胜,等．基于GNS3与VirtualBxo构建虚拟网络工程实验室研究[J]．实验技术与管理,2015,32(9):144G148．

[3]底晓强,张宇昕,赵建平．基于云计算和虚拟化的计算机网络攻防实验教学平台建设探索[J]．实验技术与管理,2015,32(4):147G151．

[4]彭正明,黄建忠．网络安全虚拟仿真实验教学中心建设[J]．计算机教育,2015(12):18G21．

[5]王崇霞．传统实验与虚拟实验优化整合的«计算机网络»实验教学设计[J]．现代计算机,2016(10):56G58,63．

[6]黄汝维,陈宁江,何佩聪,等．基于按需云服务的计算机工程教育虚拟实验室建设实践[J]．计算机技术应用,2016(5):166G167．

[7]朱剑林,侯睿．虚拟仿真实验在计算机网络课程教学中的应用[J]．教育教学论坛,2016(4):224G225．

[8]翟宏宇,赵建平,底晓强,等．基于虚拟仿真平台的计算机网络课程实践教学[J]．计算机教育,2015(9):6G9．

[9]张乃千,杨海,周丽涛．基于云计算的虚拟实验云平台设计[J]．计算机教育,2015(1):39G43.

虚拟网络的实现篇8

关键词：网络虚拟货币；货币属性；金融系统风险

一、 引言

目前学术界关于网络虚拟货币对金融系统的影响主要持有两种观点：一种观点认为网络虚拟货币会对金融体系产生一定的冲击，因为它能够发挥现实流通中货币的作用（付竹，2007）；另一种观点认为作为“提货凭证”功能的网络虚拟货币不具备货币职能，对金融体系不会产生影响（帅青红，2007）。鉴于学术界目前的争论，本文从货币职能出发，分析网络虚拟货币的性质，以及对电子货币与网络虚拟货币进行比较，探讨网络虚拟货币对金融系统的潜在风险冲击。

二、 网络虚拟货币的特征

1. 从货币职能的角度看网络虚拟货币的性质。货币是充当一般等价物的特殊商品，它具备五大职能――价值尺度、流通手段、支付手段、贮藏手段和世界货币。当前的世界货币体系为牙买加体系，在该体系下，纸币已经与黄金脱钩，它仅仅是实体货币的符号，国家的信誉保证使其执行货币的全部职能，而本身不具有实体价值。网络货币显然不能符合作为货币的所有条件，只是在一定范围内行使货币的部分职能。

从价值尺度职能看，网络虚拟货币不能够履行价值尺度的职能。网络虚拟货币与网络运营商所提供的商品和服务之间并非是直接对价的关系，而是分别对商品和网络虚拟货币二次定价的一次体现，它是通过商品价值与网络虚拟货币在量上挂钩实现的，即“商品价值――货币”、“网络虚拟货币――货币”这样的两个等价关系。因此表面上看，网络虚拟货币可以以一定比例兑换网络运营商所提供的商品和服务，但执行价值尺度职能的仍然是货币。

从流通手段看，网络虚拟货币的流通手段职能受到了较大的限制。货币作为流通手段主要体现其在商品和服务交换中发挥中间媒介的作用，它在交易中应具有普遍接受性。然而网络虚拟货币具有一定的特质性，表现为在网路运营商之间形成比较庞大的网络商业联盟的成本较高，共同使用同一种虚拟货币的难度很高，这样就在很大程度上限制了网络虚拟货币流通的范围。而且，网络虚拟货币与商品之间的单向流通在一定程度上违背了货币作为一般等价物的职能，即网络虚拟货币只限于直接购买网络运营商提供的商品和服务，而已购买的虚拟商品反过来，不能够通过官方的平台再“卖出”，交换网络虚拟货币。以腾讯网中的“Q币”为例，在其网站里，“Q币”只能在网站内购买商品和服务，而没有有效的平台将商品“卖出”以换回“Q币”。

从支付手段来看，网络虚拟货币只具备部分支付手段职能。支付手段职能是随着商品赊账买卖的产生而出现的，货币被用来支付债务以及利息等。由于网络虚拟货币使用范围的限制，网络运营商之间无法形成共同使用同一种虚拟货币的货币联盟，因此既无法用其购买非发行公司提供的商品服务，也无法被用来支付和偿还债务。

从贮藏手段和世界货币的角度来看，目前网络虚拟货币的发行缺乏一定的信用支持，而且在法律上也并没有对虚拟货币的定价或运营商倒闭后的清偿做出明确的规定。使得网络虚拟货币的价值不具备稳定性，无法实现保值增值，并不具备贮藏手段职能。此外，由于网络虚拟货币的发行和适用范围具有一定的局限性，只是对相对价值进行表示的符号，它不具备世界货币的职能。

综上所述，网络虚拟货币仅仅能够履行部分货币职能，只能在有限范围内具备流通手段和支付手段。

2. 电子货币与网络虚拟货币性质差异。

（1）发行主体与信用。网络虚拟货币和电子货币在其发行上具有一个共性，即都需要通过支付相当数量的法币。对于网络虚拟货币来讲，虚拟货币需求者必须向发行商支付符合比例要求的实物货币，以获得充值型虚拟货币；相似的，电子货币需求者也必须向发行机构交付纸币，以获得等量的电子货币。但从发行性质和信用的角度来看，网络虚拟货币和电子货币的差异还是比较明显的。

网络虚拟货币的发行主体是普通企业或者公用事业机构，主要目的是为了便于发行商销售非金融商品和服务。网络虚拟货币能够给网站注册用户之间进行虚拟商品交易提供交易媒介。例如，腾讯公司发行Q币的目的是为了销售其提供的QQ附加服务。网络虚拟货币的发行过程在本质上是用户对发行商的产品预付费用，是发行商对虚拟货币购买者提供的一种商业信用。电子货币的发行机构主要是商业银行等金融机构，其发行是在金融监管机构（中央银行或银监会）的监控之下。电子货币的发行目的是为了降低货币流通的交易成本。除了为与发行者有协议的商家提供购买各种实物商品与服务之外，电子货币能够为普遍商品交易提供更为方便的交易媒介。电子货币发行的信用保证是金融机构的注册资本金和存款准备金，因此它提供的是一种银行信用。

（2）借币收费过程。借币收费过程指的是网络虚拟货币有条件的兑换实物货币，它是从Q币购买非腾讯商品的过程抽象出来的一般概念。借币过程中的网络虚拟货币是以一种单向结算工具存在的，不具备真正意义上的货币职能。我们以网络企业如何借用Q币来实现自身商品销售为例来具体描述借币收费过程，非腾讯公司与腾讯公司签订协议，规定其商品在获得Q币支付后，可以将其收取的Q币向腾讯公司换取人民币，或者将其收取的Q币卖给QQ用户，以获得人民币，进而获得真正的利润。相比较之下，电子货币与实物货币之间的兑换是无条件的，不存在所谓借币收费的过程，它实质上是纸币代用物。

三、 网络虚拟货币运行对金融体系产生潜在风险

网络虚拟货币具备两种属性，即商品属性和货币属性。其中，商品属性使其本质属性，货币属性为衍生属性。目前，相对于商品属性来讲，尽管网络虚拟货币的货币属性不显著，只能在一定范围内承担交易媒介和支付手段的货币职能，表面上看不会给金融体系造成脆弱性。但伴随着网络虚拟货币的货币属性不断强化，网络虚拟货币使用范围的不断扩大和管理层的渐次认同而逐步扩大，大额储值的网络虚拟货币使用范围的不断延伸，难免会给我国金融体系带来的系统性风险。

1. 网络虚拟货币对银行业的潜在风险。在网络虚拟货币与实物货币实现兑换的情况下，在网络虚拟货币支付领域内可能会使商业银行面临“支付脱媒”的窘境。商业银行的核心职能之一是给经济体系提供支付服务，这种支付服务应覆盖各个经济各个领域。但如果随着网络虚拟货币应用领域的不断扩大，在该领域内完成的各类支付完全由网络虚拟货币完成而非法币，同时虚拟货币与法币之间可以自由兑换，则商业银行在该领域的支付服务就会在相当程度上被“挤出”，形成商业银行“支付脱媒”的现象。此外，网络虚拟货币的微支付功能的实现，使得商业银行支付服务边界收缩，分散了市场利益，支付市场的竞争格局产生重新调整，使银行业在支付领域的垄断地位下降。

2. 网络虚拟货币对现实货币流通的冲击风险。目前网络虚拟货币对现实的货币发行和流通体系的风险冲击有限，是因为其与现实中货币的兑换没有实现直接的双向流通通道，只是单向流通的。但事实上，事物并非总是一成不变的，由于第三方的介入，使得实物货币与网络虚拟货币之间已经实现了双向兑换。目前在我国出现了一种新兴的行业，以销售和兑换网络虚拟货币为主要业务，以的方式销售虚拟货币并在此过程中收取佣金。它作为中介方，使得人民币与网络虚拟货币的相互兑换，而且是以相当低的成本实现了网络虚拟货币与人民币的可兑换。例如，“云网”就是网络虚拟货币的兑换银行。

网络虚拟货币与人民币可相互兑换的实现将会对显示的货币流通产生一定的冲击，对现实货币体系造成一定的系统风险。由于网络虚拟货币与人民币有联系，可能会出现对网络虚拟货币的投机行为，并产生多米诺骨牌效应，冲击现实正常的金融秩序。如果网络虚拟货币的供给方出现资金短缺，网络虚拟货币的需求方便会大量囤积虚拟货币，以谋取获得未来价格上涨所带来的利润。在这种情况下，会出现人民币和网络虚拟货币价值大幅波动的情形，紊乱金融秩序。此外，网络虚拟货币的出现会给洗钱提供渠道，黑钱可以通过网络虚拟货币的买卖实现合法化，破坏货币流通秩序。

3. 网络虚拟货币对货币政策的潜在风险。网络虚拟货币的发行会干扰流通中的货币供给量，使狭义货币供给量M1失真。由于网络虚拟货币与流通中的实物货币之间具有一定的替代性。网络虚拟货币的发行及其特有的货币创造乘数将造成流通中需要的通货量减少，使其不能真实的反应流通领域的货币需求，从而弱化了中央银行的货币政策调控效果。此外，铸币税的竞争将会造成网络虚拟货币与实物货币兑换比较失真，一定程度上弱化了中央银行对货币发行的垄断权。与中央银行发行法币相似，网络企业在发行网络虚拟货币的过程中，由于购买者从购买到赎回虚拟货币的时间不一致，使得虚拟货币的供给者在这段时间内获得无息贷款即网络虚拟货币的铸币税，这时会涌现大量网络企业主体为了攫取网络虚拟货币铸币税而发行虚拟货币，使得虚拟货币的发行量激增，而干扰网络虚拟货币的价值标准，影响其与人民币兑换比价。

四、 网络虚拟货币的风险防范与监管建议

1. 加强网络虚拟货币监管，强化央行货币发行的垄断地位。网络虚拟货币的发行机构不但可以发行虚拟货币，而且获得铸币税收益。对于网络虚拟货币可能冲击基础货币，挑战央行货币发行垄断权，央行应加强对网络虚拟货币发行的监管，通过建立监管平台，严格监控流通中的虚拟货币数量，同时对从事网络虚拟货币兑换的网站和企业进行监管，以控制虚拟货币兑换真实货币的途径。此外，央行应回收网络虚拟货币铸币税收益，具有铸币税收益的虚拟货币应由央行发行，而那些没有铸币税收益的局限于虚拟网络世界的虚拟货币，其发行权可以下放给私人机构。

2. 严格控制虚拟货币的发行、使用范围和兑换。在我国，虚拟货币交易涉及的税收征管、货币流量监控、法律监督缺乏系统严格的管制，随着网络虚拟货币和人民币之间实现双向兑换，由于技术和政策的漏洞会产生网络虚拟货币的私下交易、网络虚拟货币发行泛滥以及洗钱行为。因此，在监管过程中，需要以网络虚拟货币的交易、发行和兑换为最重要的检测方面，通过公布各虚拟货币发行量实时报告，公布各个发行公司信用等级认证结果，限制各虚拟货币发行和交易量。同时，在央行的监控下通过披露发行公司信息，实现对网络虚拟货币的有效控制，防止通货膨胀。

3. 商业银行应强化产品服务创新。为了防范网络虚拟货币对商业银行可能产生的“支付脱媒”以及垄断地位下降的风险，商业行应创新支付产品和服务，加大技术创新，开发适宜的小额低收费微支付产品。在现有电子货币支付服务的基础上，加强与第三方，尤其是网络虚拟货币发行方合作。同时提高技术，将支付服务向虚拟网络市场渗透，提高在社会各领域的金融服务能力，提高商业银行运营效率。

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作者简介：李胜，中央财经大学金融学院博士生。