基于Linux的网络试验系统的设计(一)

前 言

Linux是近一两年来受人们比较关注的新生事物。它从一个大学生的课程设计变成了一个强大的操作系统，人们无不对它刮目相看。计算机产业的发展越来越快，现在正向着网络化高速地发展。Linux作为Internet的产物，更是代表着这一历史的潮流。对Linux进行学习、研究及其应用开发已经势在必行。

Linux不仅仅是代表着一个操作系统，而是代表着一个强大的有效的集成系统。在上面，我们不仅可以从事操作系统的研究，而且可以进行网络的应用；同时由于它也附带了许多免费的开发系统，在上面开发自己的应用程序也是非常方便的和高效的。这一切的一切使我选择了Linux，并且较早的投入到Linux的应用和开发上。

本实验系统是基于Linux的网络实验系统。在这个实验系统设计中，由于是使用Linux，故一些配置比较烦琐（在NT上只要几下鼠标就能解决的事也不例外）。但是正是这样对一个又一个的文本配置文件的操作，我对一些服务器设置的原理有了较低层的理解（对NT上为什么要那么做有更进一步的理解）；同时由于Linux的程序的批处理能力很强，它上面的开发语言也十分强大，因而在实验程序的开发上相对要容易的很多（这一点体现了Linux的强大功能），一些在NT上实现的比较困难的事反而在Linux却很好的实现了。

本实验系统实际上是设计了一个小的Intranet，在上面可以模拟Intenet的操作，同时也可以进行真实的Internet的操作。同时，由于它在Linux上实现，

对以后再开设其他相关的网络、操作系统、软件工程、数据库开发等实验也是有很大用处的。

第一章 实验的整体认识和设计

第一节 Linux简介

Linux是一个类Unix的操作系统，它是由芬兰赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds于1991年创建并无私的在因特网上发布，任何人只要遵守GPL版权，都可以免费使用和修改Linux。实际上，GPL要求的是完全的软件共享，你可从中获利，但你不能占为己有。经过因特网上的千千万万的志愿者对其的不断修改，八年后的今天,Linux已经变得强大无比！特别是去年下半年以来，IBM、Intel、Oracle、Sysbase、Borland，HP，SUN，Corel等商业软件厂商纷纷表示对Linux进行商业开发和技术支持，更使得Linux的商业价值越来越高。同时从今年起，Linux将在两个方向发展，即微型设备的嵌入式操作系统和桌面操作系统。IDC预测在2003年，Linux将成为Windows NT后的第二大操作系统。国内的一些公司（华胜、中软、四通等）也从事Linux的中文的扩展和应用开发，同时他们也感觉到国内Linux教育的必要性和紧迫性，迫切需要大量的中国Linux开发人员。

作为一个操作系统，Linux具有如下的优点：

1、它具有Unix的全部特点，Unix丰富的软件资源及C语言的平台可移植性使得其上的软件非常丰富。而且，由于Linux的流行，倒是其他的Unix平台移植Linux的应用程序。

2、Linux内置网络支持，其应用标准的TCP/IP协议，通过一个Ethernet网卡或Modem把自己和其他系统相连，就可访问Internet。其网络性能极其优秀，据统计美国130多万个web站点中，一半以上是运行着Apache的Linux系统。

3、它具有完美的多任务，能同时运行多个任务和访问多个设备。

4、Linux拥有性能优越的内存机制：在只有32兆的P133上，带动几十台工作站上网，你几乎感觉不到硬盘的交换活动。对工作站用户而言，感觉和专用服务器没什么两样，甚至比专用服务器快。

5、同IEEE POSIX.1标准兼容。

6、GNU软件支持：Linux能广泛的运行GNU计划的免费可用软件。

7、软件版本更新速度非常的快，每隔几天你就可看到新的内核版本。

8、拥有良好的性能之外，Linux最大优点就是其源代码公开和免费特性，用极低的费用任何人均可获得它并可任意修改它。

9、对国内用户而言，Linux上的中文应用软件也层出不穷，同时我们也见到了Linux中文版（XteamLinux及Turbo Linux中文版）的出台。

10、对高校用户来说，Linux上丰富的网络支持及其易于开发性，应用于网络教学具有较好的的必备的条件和较高的性价比。

可见，对Linux的研究和应用，并应用于教学中，对网络课程的学习有很好的帮助；同时对于其他课程的教研工作也是有很大的作用。

第二节 Linux在此课题中的作用

在本课题中，我把Linux作为实验服务器软件使用。之所以没有在客户机上也使用Linux，一方面考虑Linux在应用软件上的缺陷（不是没有相应软件，只是由于操作较繁琐，界面也不友好），一方面也考虑到实验室的条件和实验的易于管理性。

以下是对这个课题的整体框架图：

说明：

1. 在对实验系统有相当的认识后，结合TCP/IP和Linux的相关知识进行系统的设计和实现。
2. 对系统进行网络服务程序的设置，以使它们能较好的提供实验服务。
3. 对实验进行控制，由相应的程序完成。
4. 学生上机时，必须通过帐号申请程序申请实验帐号，并要填写必要的学生信息；实验时管理老师可通过程序查看系统中用户的情况。
5. 每次学生实验完成后，管理老师可通过管理程序删除实验用户帐号及其数据，为下一次实验做准备。

第三节 实验系统的整体规划

实验系统采用Client/Server模式设计，充分体现了Linux的网络功能及突出实验的性质。所有的实验的服务程序均运行在Linux服务器上，客户端程序都基于界面较好的Windwos系统。客户端通过相应的客户程序使用TCP/IP相关协议和服务器通信。可以说，整个系统就是一个Internet的模型。

实验系统图示如图一：

主要技术说明：

1. 整个系统不对已有的硬件系统进行任何改动，只要求在客户计算机上进行相应的设置的改动。
2. 实验所有的服务器端软件都运行在Linux上。
3. Linux服务器提供DNS服务，每台计算机都把DNS指向Linux服务器。
4. 客户端通过TCP/IP相关协议和服务器通信，客户机安装相应的软件进行实验。
5. 客户端程序为界面较好的Windows程序，有利于实验者进行实验。

   图一

6. 实验者必须通过申请实验帐号，进行必要的注册信息的输入方能进行实验。这个功能通过CGI在web上实现，同时这个程序把相应的用户信息保存在文件中；通过另外的一个CGI，管理员可以得到实验用户的信息。
7. 实验的管理由一个管理脚本实现，主要功能为：删除用户的实验数据，清除一些日志文件，清理一些服务器软件的缓存数据。
8. 每个用户都只有一定的磁盘空间，超过一定数量，系统将拒绝用户再进行数据的上载，同时删除一些用户的数据。