[发明专利]一种虚拟机批量在线IP地址自动设置系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及大规模网络仿真节点自动化部署领域，具体涉及一种虚拟机批量在线IP地址自动设置系统及方法。

背景技术

在试图解决复杂网络环境中的安全问题时，通常需要提供有效的手段来论证方案、技术的可行性，验证系统的有效性，评估系统的实际应用效能。在网络安全实践过程中，学术界与工业界形成了若干测试验证的方法。常见的包括：分析模型(analytical model)、模拟(Simulation)、仿真(Emulation)、真实网络(Live Networks)等。分析模型试图通过数学方法建立网络的模型，运用数学工具推导安全技术的可行性与有效性；模拟方法通过软件模拟网络中的各种行为并加以分析评估；仿真手段则在一个可控环境中“复制”研究对象环境，通过加载实验负载对安全技术与产品进行测试；真实网络则是部署到真实的应用环境中，通过实际应用，并辅助以有效的监测工具来检验产品的功能与性能。这些方法中仿真非常接近真实网络，并且仿真所需要的成本较低。近年来随着虚拟化技术的不断发展，大规模网络的仿真往往采用虚拟机作为仿真网络中的节点。在大规模的虚拟机构建与部署过程中，虚拟机IP地址自动化批量设置往往存在一定的挑战性，这主要体现在两个方面。首先，一般虚拟机Hypervisor将IP地址分配视为操作系统管理需要解决的问题，不予考虑；其次，为了保持虚拟机环境的真实性，无法采用在虚拟机中安装后台程序完成IP地址设置这种方法；再次，就算能够通过虚拟机Hypervisor得到虚拟机操作系统所使用的内存块，由于操作系统的多样性，且有些操作系统并未公开源码，很难通过解析并修改操作系统所使用的内存块的办法实现IP地址设置。

现阶段绝大多数的虚拟机Hypervisor都不支持自动设置虚拟机IP地址的方法和接口，在工程中常见的方法有以下两种：一是在虚拟机关机状态修改虚拟机硬盘镜像文件；一是通过在虚拟机中运行后台进程，例如VMWare Tools。这几中方法的缺点是：方法1只支持在虚拟机关机状态设置IP地址，此外虚拟机硬盘镜像文件中的文件结构因操作系统的不同而各异，取得保存IP地址信息的文件并修改存在一定的风险；方法2修改了虚拟机操作系统，一定程度是影响了仿真的真实程度，限制了虚拟机的使用范围。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种虚拟机批量在线IP地址自动设置系统及方法，能够在虚拟机环境下，在虚拟机在线状态，实现大规模虚拟机IP地址的自动化配置

本发明技术解决方案：一种虚拟机批量在线IP地址自动设置系统，包括：DHCP请求捕包器、DHCP应答发包器、DHCP应答包构造器、虚拟机信息数据库和系统管理模块；其中：

系统管理模块，提供界面，供管理员完成整个系统的配置管理，当有虚拟机批量IP地址设置的任务到达时，解析任务描述，并将IP地址设置规则及相关数据保存到虚拟机信息数据库中，然后通知DHCP应答构造器有新任务达到；

DHCP请求捕包器，从桥接虚拟机的网桥或主机网卡上捕获虚拟机所发出的DHCP请求包，然后将捕获的数据包进行封装成TCP包，使捕捉到的DHCP应答包作为TCP数据包的数据发送给DHCP应答包构造器；

DHCP应答包构造器，读取虚拟机信息数据库中的任务数据，将MAC地址和IP地址的对应关系以及IP设置规则保存到内存中；对于DHCP请求捕包器发送过来的数据包，进行解析，提取必要的信息，构建应答包，并将应答包发送给DHCP应答发包器；同时DHCP应答发包构造器在数据库中记录IP地址分配日志；

DHCP应答发包器，接受有DHCP应答包构造器发送的DHCP应答包，并以原始套接字的形式从虚拟机所桥接网桥或主机网卡发送出去。

所述DHCP请求捕包器的具体实现如下：

(1)在每个用于桥接虚拟机的网桥或主机网卡上初始化，构建包过滤规则，只捕捉DHCP请求包，即DHCP DISCOVER包和DHCP REQUEST包；

(2)启动开始捕包；

(3)判断是否结束捕包，若是则结束，否则进行捕包得到下一个数据包，执行步骤(4)；

(4)对得到的数据包进行封装成TCP包，使捕捉到的DHCP应答包作为TCP数据包的数据；

(5)发送已封装的TCP包到DHCP应答构建器，转到步骤(3)继续执行。

所述DHCP应答发包器的具体实现如下：

(1)从DHCP应答包构造器接收TCP数据包；

(2)解析TCP数据包，得到有DHCP应答够构造器构造的DHCP应答包；