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1、虚虚拟拟机机的的应应用用姓 名： 学 号： # 班 级： # 指导老师： #2012 年 05 月 29 日网络技术课程期末论文 II目目 录录1.虚拟机的产生.12.虚拟机的作用.23.虚拟机的具体应用.23.1 利用虚拟机监视器检测及管理隐藏进程23.2 利用虚拟机技术完成复杂网络实验33.3 虚拟机技术在财税系统内的应用43.4 虚拟机技术的入侵检测系统43.5 在网络信息教学中的应用54.虚拟机未来的发展.6网络技术课程期末论文 第 1 页 【摘摘要要】 通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，你可以在一台物理计算机上模拟出一台或
2、多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行工作，例如你可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等等。对于你而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机中运行的应用程序而言，它就是一台真正计算机。因此，当你在虚拟机中进行软件评测时，可能系统一样会崩溃；但是，崩溃的只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统，并且，使用虚拟机的恢复功能，你可以马上恢复虚拟机到安装软件之前的状态。虚拟机的应用范围很是广泛： 利用虚拟机监视器检测及管理隐藏进程 ；虚拟机技术在财税系统内的应用；基于虚拟机技术的人侵检测系统 ；攻击仿真平台的研究和实现 ；虚拟机技术在网络信息
3、安全教学中的应用 等方面。【关关键键词词】 虚拟机；监视器；财税系统；信息安全1.虚拟机的产生虚拟机的产生目前流行的虚拟机软件有 VMware(VMware ACE） 、Virtual Box 和 Virtual PC，它们都能在 Windows 系统上虚拟出多个计算机 。这里介绍的虚拟机是指能够提供操作系统运行环境的应用软件，相信很多人都在计算机上安装了双系统，虽然每次启动都只耗费一份资源，但最大的缺点就是系统切换需要重启，这个过程时间是比较长的，而虚拟机就很好的解决了这一问题，简言之，虚拟机就是在原有的系统上用一个软件虚拟出另一个系统，让其同样有母系统的功能，虚拟系统和平时用的系统一样，拥
4、有自己的 BIOS，CPU，内存，硬盘（不过都是虚拟的），可以在虚拟硬盘上分区，基本上与真实安装系统没有什么区别，甚至载体系统的故障并不影响虚拟系统是正常使用（当然，致命故障例外）不过是在虚拟机里面装的罢了。使用虚拟机的好处很多，在一台电脑上利用虚拟机将硬盘和内存的一部分拿出来虚拟出若干台机器，每台机器可以运行单独的操作系统而互不干扰，这些“新”机器各自拥有自己独立的 CMOS、硬盘和操作系统，你可以像使用普通机器一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，还可以将这几个操作系统联成一个网络。在虚拟系统崩溃之后可直接删除不影响本机系统，同样本机系统崩溃后也不影响虚拟系统，可以下次重装
5、后再加入以前做的虚拟系统。虚拟机软件不需要重开机，就能在同一台电脑使用好几个 OS，不但方便，而且安全。虚拟机在学习技术方面能够发挥很大的作用。 目前流行的虚拟机软件有 VMware、Virtual PC 以及 virtual box，它们都能在 Windows 系统上虚拟出多个计算机，用于安装 Linux、OS/2、FreeBSD 等其他操作系统。微软在 2003 年 2 月份收购 Connectix 后，很快发布了 Microsoft 网络技术课程期末论文 第 2 页 Virtual PC 2004。但出于种种考虑，新发布的 Virtual PC 2004 已不再明确支持Linux、Fre
6、eBSD、NetWare、Solaris 等操作系统，只保留了 OS/2，如果要虚拟一台 Linux 计算机，只能自己手工设置。相比而言， VMware 不论是在多操作系统的支持上，还是在执行效率上，都比 Virtual PC 2004 明显高出一筹，基本上，VMware 对 virtual PC 拥有很大的优势（ VMware 不如 virtual PC 的地方就是操作繁琐，设置较多，不过正是因为设置多，所以拥有更多更好的性能） ，但 VMware与 virtual box 却是各有千秋。2.虚拟机的作用虚拟机的作用(1)在一台物理机上安装并运行若干不同类别不同版本的操作系统 (虚拟机)，利
7、用其内置的虚拟交换机 (VMnet0-VMnet9)连接成局域网，可以与实际的物理网络连接或隔离，完成许多网络实验，如基于 Windows 2003 Server 的网络实验(活动目录、DHCP、DNS、路由器等)，基于 Unix 网络实验等。(2)利用虚拟机进行软件测试。在由虚拟机组成的网络环境中，测试网络应用软件，合并测试环境，降低系统管理成本，快速准备和迁移虚拟机，简化开发者和测试者的协作，用虚拟机库增加覆盖范围，容易模拟复杂和多变的测试环境。1、演示环境，可以安装各种演示环境，便于做各种例子 2、保证主机的快速运行，减少不必要的垃圾安装程序，偶尔使用的程序，或者测试用的程序在虚拟机上运
8、行 3、避免每次重新安装，银行等常用工具，不经常使用，而且要求保密比较好的，单独在一个环境下面运行 4、想测试一下不熟悉的应用，在虚拟机中随便安装和彻底删除 5、体验不同版本的操作系统，如 Linux、Mac 等。 终端虚拟化由于其带来的维护费用的大幅降低而受到追捧 如能降低占用空间，降低购买软硬件设备的成本，节省能源和更低的维护成本。它比实际存在的终端设备更加具备性价比优势。但这些并非是教育行业和厂商对虚拟化技术情有独钟的惟一原因。另一方面，我们一般较少提及，那就是：虚拟化技术能大幅提升系统的安全性。3.虚拟机的具体应用虚拟机的具体应用 3.1 利用虚拟机监视器检测及管理隐藏进程利用虚拟机监
9、视器检测及管理隐藏进程恶意进程是威胁计算机系统安全的重大隐患，与内核级 木马 root kit 合作时具有较强的隐蔽性和不可觉察性 。传统的隐藏进程检测工具驻留在被监控系统中，网络技术课程期末论文 第 3 页 容易受到恶意墓改 。为提高检测信息的精确性和检测系统的抗攻击能力，设计并实现一种基于虚拟机监视器的隐藏进程检 测系统。该系统驻留在被监控虚拟机外，利用虚拟机自省机制获取被监控主机的底层状态信息，借助语义视图重构技术重构其进程队列，并通过交叉视图的方式比较各 个进程队列间的差异，从而确定隐藏进程 。同时，该系统也提供相应的响应机制，用以汇报隐藏进程的详细信息 (包括实际占用内存信息、网络端
10、口等 )，以及提供终止和挂起隐藏进程的功能 。通过对具有隐藏进程能力的 root kit 进行实验，证明了系统的有效性和可行性 。虚拟机监视器(virtual machine monitor, VMM)对上层虚拟机的完全控制权以及虚拟机间运行环境的强隔离性，为安全检测系统提供了良好的实施平台。基于此本文提出了虚拟化架构下的隐藏进程检测和管理系统XenHPD(Xen hidden process detector)。该系统利用虚拟机自省机制 (VM introspection, VMI)获取被监控主机的内存信息，通过语义重构技术消除系统的语义断层 (semantic gap)以重构被监控主机的进
11、程队列，并通过交叉视图 (cross-view)的方式比较内外部进程队列的差异，以此确定隐藏进程 。而且 XenHPD 提供隐藏进程识别后的响应机制 :一是向用户报告隐藏进程的详细信息 (例如进程名、进程号，实际占用内存及网络端口等 )，为进一步操作提供参考依据 ;二是提供终止和挂起进程的功能，为处理隐藏进程提供了可信的接口。一种基于虚拟机监视器的隐藏进程检 测系统 XenHPD.该系统驻留在被监控虚拟机外部，利用虚拟机之间的强隔离性 来确保检测系统的完整性，并通过交叉视图的方式检测隐藏进程 .而且 XenHPD 配备隐藏进程识别后的响应机制，用以向管理员汇报进程的详细信息 (包括实际占用的内
12、存信息、网络端口等 )，并提供终止或挂起隐藏进程的可信接口，本文针对实际用于隐藏进程的root kit 进行了实验，证明了系统的有效性和可行性 .3.2 利用虚拟机技术完成复杂网络实验利用虚拟机技术完成复杂网络实验VMware Workstation 是一款帮助程序开发人员和系统管理员进行软件开发、测试以及配置的强大虚拟机软件。软件开发者借助它可以在伺一台电脑上开发和测试适用于 Windows ,Linux 或者 NetWare 的复杂网络服务的应用程序。 VMware Workstation 为每一台虚拟机创建了一套模拟的计算机硬件环境，其模拟的硬件环境如下 :* CPU:Intel CPU
13、，其主频与主机频率相同。*硬盘:普通 IDE 接口或 SCSI 接口的硬盘，根据所安装的操作系统的不同，SCSI 接口可能为 BusLogic SCSI Host Adapter( Windows 2000 环境)或 LSI SCSI(Windows 2003 环境)。*网卡:AMD PCNETIO/100/1000MB 网卡。网络技术课程期末论文 第 4 页 *声卡:Creative Sound Blaster 16 位声卡。*显卡:标准 VGA, SVGA 显示卡，16MB 显存(可修改)，可支持 64 位真彩色及多种分辨率(如 1600x1280,1280x1024,1024x768,8
14、00x600 等)。* USB:可以在虚拟机使用 USB 设备，如 U 盘、USB 鼠标、USB 打印机等。 VPN 即 Virtual Private Net-work(虚拟专用网)，它是目前很多企业员工使用的一种方法，在任何可以进行 Internet 连接的地方都可以进行 VPN 连接，目前宽带 Internet 连接已经非常普及，可以使用 VPN 实现高速而且安全的连接。通过共享网络或者公共网络连接到网络，实现专用网络的点对点链接。3.3 虚拟机技术在财税系统内的应用虚拟机技术在财税系统内的应用财税系统进行信息处理的操作人员不仅包括系统内部工作人员，也包括外部的纳税户、行政事业单位财会人
15、员等。由于各方面的计算机操作系统、软件配置不尽相同，应用中难免会出现功能、设置，甚至无法兼容操作等问题。以往处理这些问题的常规方法是 :在一台计算机上安装多个系统，在系统启动时选择要进人的系统。然而这种方法不仅安装配置很复杂、易损坏，而且在切换到另一个系统时需要重新启动计算机，操作不便，也耽误时间。为更快更好地解决问题，笔者与技术人员摒弃常规做法，采用虚拟机软件解决上述问题。也就是在每位 运行人员 PC 上都安装VMware workstation 软件，根据需要在同一台 PC 机上搭建了Windowsxp,Windows7,Windows server2000,Windows server2003 等虚拟的操作系统，当解决运行问题需要进行不同操作系统测试时，可以非常方便地切换和测试，从而避免了很多问题。财税系统的使用和维护人员因工作需要，需经常学习网络和数据库技术。为解决学习、测试服务器与正常业务服务器之间的切换和产生相互影响的问题，笔者与技术人员在各自的计算机上用 VMware workstation 软件搭建起虚拟 wi
