[00145215]基于动态授权可控的设备在线实验系统关键技术

1. 课题来源与背景 2016年起,天津理工大学中环信息学院和天津大学开展了基于动态授权可控的设备在线实验系统关键技术的研究,2020年疫情期间,为了更好的开展实验、实训教学,双方联合立项课题《开放式远程实践教学中心》,以天津理工大学中环信息学院项目组为主体,以天津大学项目组为主导,共同将研究的阶段性成果应用于实践教学,基于工业物联网技术,开发了基于动态授权可控的设备在线实验系统。 2. 技术原理 基于动态授权可控的设备在线实验系统关键技术主要应用于在后疫情时代,突破实验、实训中对学生、教师、设备的空间限制、不断提高实践教学质量、增强优质教学资源的共享能力、提升人才的培养质量。 该成果使用LAMP技术,建立预约管理平台,对用户的预约行为以及系统相关数据进行管理。预约管理平台是自动化交互VPN的第一道大门,预约平台为用户提供可预约设备、时间信息的查询与预约功能,并对用户行为做出合理的约束,确保进入第一道大门的数据和流程的正确性。 其次通过设备IP、设备名、预约平台登录账号、动态密码的动态关联,建立用户和资源的特征关系,以打通用户到局域网内设备的通道。建立用户和资源的特征关系是动态的、具有权限约束的、自动化的。 最后采用openconnect server作为VPN服务器,配合合理的IPtables权限设置方案,结合用户和资源的特征关系,完成自动化的VPN服务。 3. 性能指标 （1）基于动态授权可控的设备在线实验系统网站,包括实验、实训资源介绍、可用资源展示、预约管理、流程审批、历史记录查询等功能。 （2）基于动态授权可控的设备在线实验系统系统VPN系统,以Openconnect VPN（简称OCServ）为基础进行构建,开发了自动生成特定用户账户的功能。该功能能够根据基于动态授权可控的设备在线实验系统系统网站要求,自动生成特定的用户名、密码,并添加到OCServ系统中。再此基础上,用户账户管理系统还能够根据网站要求,自动删除相关用户。完善了VPN使用策略,能够严格按照预约的时间,控制用户对资源的占用,当到达预约时间后,系统会自动停止或启用相应用户的使用权限,保证用户能够正常使用该系统完成教学工作。 4. 成果的创造性、先进性 （1）用户和资源特征关系的动态建立。将网站开发、数据管理、openconnect server和IPtables技术进行整体联动,串联起整个VPN账户设立、权限设置、动态管理的过程,并确保数据流程的严谨性和可操作性,建立用户和资源的特征关系。 （2）通过Web管理系统延申了用户使用渠道。通过Web系统将传统VPN服务器的部分管理工作交给了用户,将管理员解放了出来,只需要做简单的操作即可完成VPN服务器的管理工作。 （3）动态高效建立和注销链接。IP地址池的建立提高了用户和资源特征建立的效率,使得系统能够同时接受多用户的负载,并能够保证账号分配的正确性。 5.技术的成熟程度、实用范围与安全性 基于动态授权可控的设备在线实验系统关键技术的研究成果目前已经应用于天津大学等三所院校的教学中,系统稳定、安全、可靠,适合于高等院校展开远程实践教学等工作。 6. 推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见 （1）在推广应用方面,研究成果目前已经应用于天津大学、天津职业技术师范大学、天津理工大学中环信息学院,应用取得了良好的效果。未来该成果将继续依托天津大学的影响力,以及新工科、新农科、新医科、新文科的教学改革需求,积极进行推广。 （2）存在的问题和改进意见：首先基于动态授权可控的设备在线实验系统直接应用于教学,是教学过程中的重要平台,其一旦出现问题,可能会使教学工作收到严重影响。因此平台的稳定性是其重要的指标与要求。其次基于动态授权可控的设备在线实验系统系统未来面对多种应用环境,需要满足各个实验、实训室不同的需求,因此其功能需要进一步完善。例如开发更加友好的人机界面,使普通实验室管理员即可以完成相应的专业性配置,提高平台的可维护性,降低维护成本;扩展平台功能,支持USB设备共享、提高稳定性、集成视频监控功能等。