李 強(qiáng)，鄭曉東

LI Qiang, ZHENG Xiao-dong

（內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，包頭 014010）

0 引言

云制造作為一種新型的制造模式，融合發(fā)展了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)化制造、敏捷制造、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、服務(wù)計(jì)算、智能科學(xué)、高性能計(jì)算等新型信息技術(shù)，極大地推進(jìn)了裝備制造業(yè)信息化的發(fā)展進(jìn)程[1]。云制造服務(wù)平臺(tái)將制造資源及能力進(jìn)行虛擬化封裝在虛擬資源池中，形成制造云，從而將制造資源“服務(wù)化”并提供給平臺(tái)的使用者。探究“服務(wù)化”的制造模式，不僅是資源、數(shù)據(jù)應(yīng)用方式的改變，也是智能化、人性化發(fā)展趨勢(shì)的體現(xiàn)。

云制造服務(wù)平臺(tái)建立后為中小企業(yè)提供了良好的供需平臺(tái)，針對(duì)企業(yè)設(shè)計(jì)能力或設(shè)備不足等問題提供了協(xié)同服務(wù)以及專家服務(wù)等，有效地解決了中小企業(yè)在銷售及售后使用中面臨的諸多問題。但是，這還不能從根本上解決中小企業(yè)本身的專業(yè)技術(shù)人員不足、平臺(tái)數(shù)據(jù)安全性弱、遠(yuǎn)程移動(dòng)辦公以及由于資金匱乏而無法購(gòu)買使用先進(jìn)的軟件及設(shè)備等問題。而傳統(tǒng)的PC桌面對(duì)于當(dāng)前云平臺(tái)的需求性和適應(yīng)性極為有限。所以在云制造服務(wù)系統(tǒng)中建立一個(gè)交流平臺(tái)，為企業(yè)提供軟件資源在線使用、專業(yè)知識(shí)在線學(xué)習(xí)等服務(wù)顯得尤為重要。本文依據(jù)以上思想，提出了一種基于云制造平臺(tái)的虛擬云桌面的設(shè)計(jì)方案。

1 云桌面概述

虛擬云桌面，是指支持企業(yè)或個(gè)人實(shí)現(xiàn)桌面系統(tǒng)的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)訪問與數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一托管的技術(shù)[2]。PC操作系統(tǒng)的不斷更新進(jìn)步使得其功能日益智能化、人性化，但仍舊是桌面環(huán)境與主機(jī)系統(tǒng)“一體化”的固定模式，已經(jīng)滿足不了用戶對(duì)于日常工作所面臨的越來越復(fù)雜的任務(wù)活動(dòng)的處理需求，同時(shí)，傳統(tǒng)的桌面模式還面臨著網(wǎng)絡(luò)安全性差、服務(wù)器維護(hù)成本高、資源管理不便，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程移動(dòng)辦公等問題。

虛擬桌面將數(shù)據(jù)資源及應(yīng)用資源部署在后臺(tái)服務(wù)器中心，用戶可通過任意終端如電腦、智能手機(jī)、平板電腦以瀏覽器或客戶端的形式就能夠訪問到所需資源，系統(tǒng)的更新、升級(jí)與維護(hù)均由管理者在后臺(tái)完成，用戶不必參與其中，管理者可對(duì)同一服務(wù)器的所有用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，大大降低了管理成本。

2 總體架構(gòu)

如圖1所示，云桌面系統(tǒng)架構(gòu)由基于移動(dòng)的客戶端和瀏覽器桌面平臺(tái)、遠(yuǎn)程訪問協(xié)議、用戶管理系統(tǒng)、主機(jī)服務(wù)器形成統(tǒng)一主體，同時(shí)通過建立接口與云制造服務(wù)平臺(tái)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理、同步更新資源等功能。

圖1 云桌面總體架構(gòu)

2.1 云平臺(tái)接口

在云制造服務(wù)平臺(tái)頁面與云桌面間建立接口，使用戶能夠在瀏覽云平臺(tái)時(shí)能夠快速登陸到個(gè)人的虛擬桌面中心。云桌面中心相當(dāng)于整個(gè)云制造平臺(tái)的個(gè)人管理中心，當(dāng)云需求方發(fā)出向云制造平臺(tái)發(fā)送應(yīng)用請(qǐng)求時(shí)，平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方可通過云制造平臺(tái)向用戶反饋相應(yīng)最優(yōu)的解決方案，同時(shí)也可根據(jù)實(shí)際需求切換到云桌面平臺(tái)匹配當(dāng)前資源庫中的海量資源，在云桌面平臺(tái)對(duì)資源或解決方案進(jìn)行整理、優(yōu)化后將其反饋給用戶，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)平臺(tái)間的協(xié)同操作。

圖2 云制造平臺(tái)的虛擬桌面接口

2.2 前臺(tái)頁面

前臺(tái)頁面主要根據(jù)用戶個(gè)人習(xí)慣與實(shí)際需求添加相應(yīng)的功能模塊，如個(gè)人收藏夾、軟件應(yīng)用集成中心、在線交流等，在頁面布局、數(shù)據(jù)管理等方面設(shè)置不同類型的方案供用戶選擇，同時(shí)用戶也可進(jìn)行個(gè)人定制。

2.3 桌面管理中心

桌面管理中心主要承擔(dān)云桌面系統(tǒng)的使用、管理及維護(hù)任務(wù)，其中，最主要的部分是對(duì)用戶進(jìn)行授權(quán)管理。隨著IT用戶對(duì)于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)體驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高，提供良好的操作性及服務(wù)性開始愈發(fā)重要。當(dāng)前的主流模式下，管理員根據(jù)用戶的不同為用戶分配相應(yīng)的訪問權(quán)限，以保證數(shù)據(jù)的安全性，而從用戶的角度來看，更多的權(quán)限意味著可以使用更多的資源和更好的服務(wù)，所以訪問權(quán)限的合理分配對(duì)于管理者與用戶之間的“矛盾”平衡有著至關(guān)重要的作用[3]。當(dāng)用戶開始使用虛擬桌面系統(tǒng)時(shí)，管理系統(tǒng)即時(shí)發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)，使整個(gè)桌面平臺(tái)時(shí)刻處于監(jiān)管狀態(tài)。

3 云桌面系統(tǒng)部署

3.1 部署虛擬機(jī)系統(tǒng)

在本地服務(wù)器“S e r v e r”上部署V M w a r e Workstation虛擬機(jī)系統(tǒng)，在該虛擬機(jī)中安裝操作系統(tǒng)Windows server2003系統(tǒng)，連接方式選擇bridged(橋接模式)。由于在橋接模式下，虛擬系統(tǒng)默認(rèn)會(huì)虛擬一塊網(wǎng)卡和真正的物理網(wǎng)卡進(jìn)行橋接，虛擬出來的操作系統(tǒng)就像是局域網(wǎng)中的一臺(tái)獨(dú)立的主機(jī)，可以被單獨(dú)訪問。本服務(wù)器的IP為：172.20.230.221。

3.2 遠(yuǎn)程訪問協(xié)議

遠(yuǎn)程訪問協(xié)議是用戶通過虛擬云桌面訪問服務(wù)器端應(yīng)用所遵循的數(shù)據(jù)連接協(xié)議。通過此協(xié)議，用戶能夠在任何時(shí)間和地點(diǎn)，通過任何設(shè)備訪問到自己的桌面?，F(xiàn)有的虛擬桌面方案中使用的協(xié)議主要有微軟的遠(yuǎn)程連接協(xié)議、Citrix公司的ICA協(xié)議和VMware公司的PCoIP協(xié)議[4]。由于微軟公司的遠(yuǎn)程桌面連接方法簡(jiǎn)單、性能良好，并且與當(dāng)前云制造平臺(tái)兼容性很好，能夠完成云虛擬桌面的需求，所以選用其來實(shí)現(xiàn)云虛擬桌面的功能。連接過程如下：

在虛擬機(jī)桌面中安裝運(yùn)行msrdpcli.exe，安裝之后在“屬性”中找到“遠(yuǎn)程桌面”，在“容許用戶連接到這臺(tái)計(jì)算機(jī)”前勾選“確定”即可完成2003下遠(yuǎn)程桌面連接功能的啟用，連接完成后，在其他電腦中點(diǎn)擊運(yùn)行，輸入mstcs，運(yùn)行，輸入虛擬桌面的IP地址即可使用，如圖3所示。

圖3 遠(yuǎn)程桌面連接

需要說明的是：本文是在測(cè)試的環(huán)境下對(duì)云桌面進(jìn)行架設(shè)。云制造服務(wù)系統(tǒng)要完成繁重而復(fù)雜的服務(wù)，單一的遠(yuǎn)程桌面連接不足以完成其服務(wù)，需要遠(yuǎn)程桌面虛擬集群或者更高的服務(wù)器。（虛擬集群的架設(shè)方法http：//os.51cto.com/art/200701/38069.htm）

4 平臺(tái)優(yōu)化

4.1 web訪問優(yōu)化

將已經(jīng)連接成功的云桌面改成web形式，即通過瀏覽器能訪問的形式。方法如下：

1）添加“遠(yuǎn)程桌面web連接”服務(wù)組件

依次打開“開始→設(shè)置→控制面板→添加或刪除程序”，打開“Windows組件向?qū)А保?在組件列表中依次點(diǎn)擊“應(yīng)用程序服務(wù)器→Internet信息服務(wù)（IIS）→萬維網(wǎng)服務(wù)”，點(diǎn)擊“遠(yuǎn)程桌面web連接”項(xiàng)，確定后返回到“Windows組件向?qū)А睂?duì)話框，單擊“下一步”按鈕，即開始安裝（如圖4所示）。

圖4 web訪問設(shè)置

2）接下來，運(yùn)行“管理工具”中的“Internet信息服務(wù)”程序，依次展開文件夾分級(jí)結(jié)構(gòu)，找到“tsweb”文件夾。

3）配置一下IIS管理器。方法：“啟動(dòng)開始→設(shè)置→控制面板→管理工具→Internet信息服務(wù)管理器”，將默認(rèn)web站點(diǎn)的IP地址設(shè)置為虛擬桌面的地址127.20.230.212。

經(jīng)過以上配置，虛擬桌面就可以通過web形式訪問了。

4.2 接口優(yōu)化

虛擬云桌面可以通過web形式訪問，但是由于服務(wù)器接口問題，所以，在連接云制造服務(wù)平臺(tái)的時(shí)候和云桌面不能同時(shí)訪問。這就為平臺(tái)的服務(wù)帶來了問題。本文將虛擬云平臺(tái)的接口進(jìn)行設(shè)置，更改成與云制造服務(wù)平臺(tái)相同的接口。

找到web頁面下的sub Btnconnect函數(shù)，加入以下字段如下：

通過將云桌面端口拆分出來單獨(dú)設(shè)置，使其能在云制造服務(wù)系統(tǒng)下進(jìn)行訪問。再將tsweb文件存入到本機(jī)的云制造系統(tǒng)文件夾wamp下，在瀏覽器中對(duì)其進(jìn)行訪問。最后將tsweb文件名改為telecontrol存放到云制造服務(wù)系統(tǒng)目錄下，即存入C：wampwwwcloud中。這樣在其他客戶端瀏覽器頁面輸入http：//172.20.230.221/cloud/te lecontrol/就可以通過web形式訪問云桌面，實(shí)現(xiàn)了虛擬云桌面與云制造服務(wù)平臺(tái)的連接，圖5為連接后的頁面。

圖5 優(yōu)化后連接頁面

5 訪問權(quán)限分配

針對(duì)“一臺(tái)服務(wù)器，多個(gè)用戶”的云桌面模式，有必要建立相應(yīng)的用戶登錄權(quán)限設(shè)置，以提高系統(tǒng)的安全性。本文以基于任務(wù)的訪問控制模型（TBAC）[5]為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了符合云桌面平臺(tái)的權(quán)限管理模式。

基于任務(wù)的訪問控制（TBAC）模型是一種以人物為中心的，并采用動(dòng)態(tài)授權(quán)的主動(dòng)安全模型。管理員按照用戶訪問云桌面的任務(wù)要求及類型進(jìn)行相應(yīng)的權(quán)限分配，任務(wù)處于活動(dòng)狀態(tài)，則擁有該任務(wù)的訪問權(quán)限；任務(wù)處于暫停狀態(tài)，則權(quán)限也被暫時(shí)凍結(jié)，直到任務(wù)恢復(fù)；如果任務(wù)終止，則權(quán)限授予也將結(jié)束。模型結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 TBAC模型

云桌面用戶首次登錄系統(tǒng)時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)出訪問請(qǐng)求，訪問過濾器將請(qǐng)求識(shí)別為兩種屬性：角色和任務(wù)，然后將角色信息遞交給角色的權(quán)限庫，如果符合角色權(quán)限，系統(tǒng)將對(duì)其進(jìn)行身份認(rèn)證，經(jīng)過賬戶認(rèn)證后，用戶可進(jìn)入桌面平臺(tái)，但是無法執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)操作。此時(shí)，系統(tǒng)將請(qǐng)求的任務(wù)屬性遞交給任務(wù)的權(quán)限信息庫進(jìn)行匹配，包括任務(wù)的類型、狀態(tài)、復(fù)雜性等，并分析用戶能否執(zhí)行該項(xiàng)任務(wù)，如果能夠執(zhí)行，系統(tǒng)將此次任務(wù)的權(quán)限授予用戶，如果不能執(zhí)行，則通過訪問過濾器將結(jié)果反饋給用戶，并提示用戶權(quán)限授予失敗的原因。

與基于角色的訪問控制相比，該模型可解決當(dāng)由于用戶因角色變化而需要重新登錄系統(tǒng)所帶來的不便，例如在云制造全生命周期的角色中，設(shè)計(jì)人員在一般情況下也是需求成員，在提供設(shè)計(jì)服務(wù)的同時(shí)，也需要在云制造平臺(tái)上尋找相應(yīng)的設(shè)計(jì)資源，當(dāng)用戶的角色從設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)換為需求人員時(shí)，就必須重新登錄系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，這樣顯然降低了用戶使用系統(tǒng)的靈活性。而在TBAC中，系統(tǒng)基于任務(wù)授權(quán)，當(dāng)角色出現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)撤銷當(dāng)前角色所擁有的權(quán)限，而賦予執(zhí)行任務(wù)所需的權(quán)限。

6 云桌面訪問測(cè)試

在虛擬云桌面中存入所需的知識(shí)，通過另一臺(tái)主機(jī)對(duì)其訪問測(cè)試。登陸云制造平臺(tái)中，點(diǎn)擊云桌面對(duì)其訪問，輸入服務(wù)器地址，點(diǎn)擊訪問，登錄后頁面如圖7所示，用戶可通過云桌面訪問主服務(wù)器上的相關(guān)軟件及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線仿真、遠(yuǎn)程診斷、協(xié)同設(shè)計(jì)等任務(wù)。

圖7 云桌面運(yùn)行測(cè)試

7 結(jié)束語

本文通過對(duì)虛擬云桌面的分析，應(yīng)用VMware Workstation以及微軟的遠(yuǎn)程桌面連接對(duì)虛擬云桌面進(jìn)行了搭建，之后通過web、接口優(yōu)化了虛擬云桌面，并且應(yīng)用TBAC模型對(duì)平臺(tái)的訪問權(quán)限進(jìn)行了設(shè)置。最后通過測(cè)試，證明了云桌面的可行性。然而，此方案在安全性、兼容性方面還存在不足之處，需要進(jìn)一步的優(yōu)化以及完善。

[1] 李伯虎,張霖,任磊,等.云制造典型特征、關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)集成制造,2012,18(7)：1345-1356.

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[3] 吳玉征.服務(wù)用戶：從桌面管理做起[N].計(jì)算機(jī)世界,2010-01-18034.

[4] 閆龍川,劉志永.桌面虛擬化技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電力信息化,2010,07：55-58.

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