基于局域网的高校机房软件维护技术研究与实现毕业论文.docx

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基于局域网的高校机房软件维护技术研究与实现毕业论文

郑州大学

升达经贸管理学院

毕业论文

基于局域网的高校机房软件维护技术

研究与实现

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

高校机房作为高校学生进行上机实践的公共场所，承担着学校的课内上机教学和学生的课外自由上机等任务。

由于机器数量多，软件需求复杂和使用人数众多等原因，使得机房计算机系统软件维护的工作量很大。

如何提高机房的软件维护效率，降低维护人员的工作强度，提高设备的完好率是当前机房软件维护方面必须研究的课题。

目前有部分计算机生产企业为学校机房和网吧开发了专用的网吧型计算机，集成了网络同传和系统还原等技术，可以比较方便地实现计算机软件系统的维护。

但对于大量使用非网吧型计算机的机房则必须另辟渠径。

本文通过对高校公共机房非网吧型计算机硬件环境的考察和对现有计算机系统软件维护方法的分析和比较，发现采用基于局域网的多播克隆技术可以大大提高系统安装的速度，使用自动修改技术可以让多播克隆完的计算机在启动时自动完成网络标识和lP地址的修改，而远程控制技术的使用可以方便教师在上机辅导过程中对学生的指导和监控。

将这几项技术相结合的系统维护方法是一种硬件成本低、维护效率高和通用性强的系统维护方法。

本论文主要对机房软件系统维护中所用到的远程启动、多播克隆、远程修改和远程控制技术进行了研究，实现了基于PXE的远程启动，基于Ghost的多播克隆。

通过编程实现了计算机网络标识和IP地址的自动修改，远程开关机，远程监控等功能。

通过使用本文提出的方案，提高了机房系统的维护效率和设备的完好率，保证了机房的正常使用。

关键词:

机房管理;软件维护:

多播克隆;远程监控

Abstract

Thecollegecomputerlabisapublicsitewheremanytasks,suchascomputerpracticeandfreeoperationoutside-classbycollegestudentsandteachingoperationin-classbyteachers,areperformed.However,itisadifficulttasktomaintaincomputerlabduetotheenormouscomputer,complexsoftwarerequirementaswellasaconsiderablenumbieofusers.Therefore,themaintenanceefficiencyofcomputerlab,thereductionoftheworkintensityofmaintainersandtheimprovementthegoodconditionoftheequipmentsarethenecessarypartsofresearchforthesoftwaremaintenanceintheconputerlabofthecollege.

ThoughsomeconputercompanicsdevelopcomputersparticularlyusedinthecomputerLabinthecollegeandnetworkbartoenhancethemaintenanceefficiencyofsoftwaresystemwiththecombinationofmulticastandsystenrestore,amajorityofconputerhavetoadoptanothermethod.Inthisthesis,someconclusionsarereachedaftertheinvestigationofthehardwareenvironmentincollegeandtheanalysisandcomparisonofthepresentmethodsofsoftwaresysTEMS.Firstly,theapplicationofLANbasedonmulticastcolnecanincreasethespeedofsysteminstallation.Inaddation,remotemodificationtechnologycambeusedtomodifythenetworkmarksandIPaddress.Finally,theremotecontroltechnologyisconvenientforteacherstosupervisethestudentsduringtheclasstime.Accordingly,themaintenancemethodproposedinthisthesiswhichcombitestheabovemethodsisadvantageouys,includinglowcost,highreliabilityandhighquality.

Thisthesisresearchesonthekeytechnologiesforthesoftwaremaintenanceofthecollegecomputerlab,suchasremoteboot,multicastclone,remotemodificationandremotecontrol.TheremotebootisimplementedbasedonPXE.MulticastcloneisonthebasisofGhost.Theremotemonitoringandcontrolfunctionsarerealizedthroughremotemodification,romotemonitoringandcontrolfunctionsarerealizedthroughremotemodification,romoteON/OFFcomputerandremotemonitoring（RMON）.Inthisway,themaintenanceefficiencyofconputerlabandthegoodconditionoftheequipmentareinprovedgreatly.Theschemeissuitableforthecollegecomputerlab.

Keywords:

ComputerLabManagement;SoftwareMaintenance;MulticastClone;RM

目录

第1章绪论1

1.1研究背景1

1.2国内外研究现状2

1.3主要研究内容3

1.4论文的结构4

第2章系统需求分析与总体设计5

2.1高校机房业务简介5

2.2高校机房管理需求分析5

2.3系统总体设计6

2.3.1系统实现目标6

2.3.2主控端模块设计7

2.3.3受控端模块设计8

2.4系统的实现平台9

2.4.1硬件平台9

2.4.2软件平台9

2.5本章小结10

第3章远程启动功能的设计与实现11

3.1远程启动在机房管理中的作用11

3.2远程启动的原理11

3.3基于RpL的远程启动12

3.4基于PXE的远程启动14

3.5RPL方式与PxE方式的比较15

3.6本章小结15

第4章网络多播克隆的设计与实现16

4.1网络多播克隆在高校实验室管理中的作用16

4.2Ghost简介16

4.2.1.Ghost软件版本17

4.2.2.SymanteeGhost运行环境17

4.2.3.Ghost多播克隆过程简述17

4.3工作站PXE启动方式的设置18

4.4PXE启动映像文件的制作18

4.4.1用GhostBootWizard生成远程启动文件18

4.4.2.用3COM的DABS生成PXE远程启动映像文件19

4.4.3.对生成的远程启动文件进行修改20

4.4.4服务器端PXE启动设置23

4.6网络多播克隆的实现25

4.7网络标识和IP地址的修改26

4.7.1修改计算机的网络标识和lP地址26

4.7.2实现方法27

4.8本章小结30

第5章计算机远程监控功能的设计与实现31

5.1远程监控原理31

5.1.1.远程监视31

5.1.2.远程控制32

5.2主控端功能的实现32

5.2.1远程唤醒32

5.2.2扫描主机34

5.3受控端进程隐藏35

5.3.1受控端监听线程35

5.3.2文件管理的实现36

5.3.3列文件目录清单40

5.3.4查看文件内容40

5.3.5文件传输功能的实现40

5.3.6远程重启或关闭计算机的实现41

5.3.7鼠标和键盘消息模拟41

5.3.8其他功能的实现42

5.4本章小结42

第6章总结43

参考文献44

第1章绪论

1.1研究背景

随着计算机的大量普及和在教学中的广泛应用，各个学校都建立了大量基于局域网的多媒体教室、计算机机房和电子阅览室，这些地方由于每天开放时间长，人员流动大，应用需求复杂，使得计算机系统的维护十分繁杂。

经常出现硬件损坏、网络不通、病毒感染、系统崩溃等问题，为此学校不得不花费大量的人力，由专人进行系统维护。

在硬件、网络和软件三方面的维护工作量中，软件维护所占的比重最大。

一方面随着操作系统和应用软件的功能越来越复杂，软件容量越来越大，使得安装单台计算机软件的时间越来越长;另一方面，机房计算机使用情况复杂，人为的原因以及各种病毒的破坏，大多数计算机都未装硬盘保护卡，也使操作系统容易被破坏。

为了提高系统维护的效率，我们以前采用的方法是：

构建一个Novell4.11服务器，用RPL方式远程启动计算机进入Dos环境，先在Dos方式下用Ghast将某个型号计算机所安装的某个操作系统压缩成服务器上的一个镜像文件。

当需要对某台计算机进行系统恢复时，远程启动该计算机进入Novell服务器后，用Ghost对选定的压缩包进行恢复。

使用这种方法，在进行单机恢复时，速度可达到每分钟200MB至每分钟800MB不等（各个主机配置不同，恢复速度有较大差异）。

但当同时进行恢复的计算机数达到10台以上时，恢复速度就开始急剧下降，甚至达到每分钟只有几MB的程度，这对于一个有着1000多MB的系统软件来讲，所需的时间太长。

采用这种方法恢复计算机时，必须要搞清楚每台计算机的硬件配置是和服务器上的哪一个压缩包对应的，如果选错了，恢复后是无法启动的。

对于恢复系统后的计算机由于所有设置都是一样的，这在同一局域网会发生冲突，所以还需要手工修改计算机的机器名及有关配置。

在机房的维护和日常管理中管理员需要对整个机房的计算机进行开关机操作，此时使用远程唤醒和远程关机等操作将使用相关工作变得简单而高效。

在教师

进行上机辅导的过程中，需要对学生的计算机进行远程监控和远程辅导，可以在教师机上查看学生的操作情况，并可给予指导。

1.2国内外研究现状

针对机房系统维护的现状，国内外有许多公司都在进行这方面的研究，目前主要有软件和硬件两种解决方案。

在硬件维护方案中，现在各机房使用较多的是各种硬盘保护卡，这类卡一般分为两种类型:

一种是集网卡和硬盘保护卡于一体，同时带有网络同传功能。

这类卡功能强大，有配套软件支持，可以实现远程启动、保护指定的硬盘分区、系统还原、CMOS复原、多重引导、网卡功能、网络克隆、远程唤醒，远程管理等功能，价格一般都在100元以上;另一类保护卡是没有集成网卡，只有硬盘保护功能而不能进行网络复制，价格在100元以下。

使用硬盘保护卡的不足之处在于:

一是增加了硬件成本;二是安装和拆卸都要打开机箱，有时进行软件系统维护时也取下保护卡，很不方便;三是现在网上己有许多针对这类卡的破解程序和方法，可使这类卡的保护功能失效，使其可靠性大打折扣。

在软件维护方案中，首推德国的赛门铁克公司的Ghost软件，它既可以将安装好操作系统的硬盘压缩成一个文件，在需要恢复系统时，直接从该文件进行恢复;也可以直接将一个硬盘的内容复制到其它硬盘。

Ghost支持的当前大多数文件格式，如:

FAT16、FAT32、NTFS、EXTZ、Novell等。

目前，在各个学校机房软件系统的维护中，大都是基于Ghost系统的。

现在各个学校在机房维护方面普遍采用的方法有:

一是使用Ghest进行硬盘对拷，就是对一批相同配置的计算机，在其中一台计算机上安装好有关软件后，再将其它计算机上的硬盘拆下来，在本机上用Ghast软件进行整盘复制。

缺点是打开机箱，操作复杂，容易损坏硬件，效率低。

二是安装保护卡，用硬件的形式对硬盘中的某些分区内容进行保护。

缺点是有些软件在安装了保护卡的情况下无法安装，或者安装的新软件，一旦重启计算机将全部清除。

三是使用软件对硬盘分区进行备份和隐藏，缺点是操作繁琐。

四是利用局域网对系统进行恢复，用Novell或NT做服务器，用相应的远程启动芯片远程启动计算机，再从服务器上进行系统恢复。

缺点是同时恢复多台计算机时速度较慢。

这些方法虽然在一定程度上减少了系统维护的工作量，但仍然存在操作繁琐、效率低、恢复完成后还要手工修改计算机名称、IP地址等问题，造成管理员工作量大、维护效率低等问题。

由于现在的计算机设计的同质化现象严重，普遍未考虑计算机在学校机房、实验室、电子阅览室等使用人群具有的高流动，高适应性的特点。

只有少数计算机生产厂商如联想在其定位于学校机房使用的启天Iv代系列商用机中加入了网络同传、个人数据分区、远程管理控制等应用功能，极大地减轻了机房系统维护的压力，但其它机型并不能使用这些功能。

对于大多数已经建好的机房或选用其它机型建设的机房仍然存在软件系统维护困难的问题。

因此建立一个完善而高效的机房软件维护系统是很有必要的。

1.3主要研究内容

高校机房管理的主要工作是维护计算机的正常运行，根据实验需要实时更新计算机所安装的相关软件，保证上机实验的正常进行。

随着计算机硬件的可靠性不断提高，软件维护己经成了机房管理的主要工作。

机房利用率的提高，新开课程的不断增加，加上考试测验等一系列的特殊要求，都对机房的维护提出挑战。

传统的机房维护是采用单台计算机的系统重装，一个管理员要面对的是几十台微机，工作量巨大，因而设计高效可靠的机房软件维护系统是非常必要的。

本设计就是通过分析高校机房的硬件环境，利用己有软件并融合相关系统维护技术，完成一个一体化的机房软件维护系统的设计与实现，研究的主要内容和技术为:

（l）对于现有的使用RPL启动的网卡，通过改造网卡上远程启动芯片，实现基于PXE的远程启动;

（2）使用网络同传实现系统的快速复制，对机房中相同配置的计算机可以在实现基于PXE远程启动的基础上，使用Ghest实现多播克隆，这是提高多机恢复速度的有效方法;

（3）计算机设置的程序修改方法:

在克隆完成后自动完成计算机的网络标识和IP地址的修改;

（4）实现远程开关机:

在上课之前可以通过教师机统一启动学生机，下课时时可通过远程关机关闭所有的学生机;

（5）网络监控原理及实现:

根据上机教学的需要，用Vc编程实现教师机对学生计算机的监视并控制各个计算机的运行情况。

可以在老师讲解时远程锁定学生机的键盘和鼠标，使其专心听讲，在需要学生操作时解除对学生机的锁定让其自行操作。

教师也可以将教学需要的软件通过网络分发给学生，还可以远程对学生机进行操作，实现远程指导等。

1.4论文的结构

本文主要讨论计算机软件系统的快速维护和计算机远程控制的应用研究，基于目前计算机软件维护技术的研究现状，找出他人在机房维护和远程控制方面的差异，提出自己的研究方法和实际应用，并分析了相关成果的实际应用效果及应用前景。

本论文共分五章，各章内容如下:

第1章绪论介绍了计算机软件系统维护的内容和现状，存在的主要缺陷，提出了

本研究的现实意义和应用前景。

第2章对整个软件维护和远程控制系统进行了需求分析和总体设计。

第3章对目前常用的几种远程启动技术及其实现原理进行了分析比较。

第4章详细论述了网络多播克隆原理与具体实现方法，首先用Tftp32做DHCP服务器，实现IP地址的自动分配，用PXE实现远程启动，再得用Ghost企业版实现了WINDOWS2000/XP系统的多播克隆。

以及克隆完成后自动修改计算机名和IP地址的方法。

第5章是对远程监控技术进行了分析并给出了远程监视和远程控制的具体实现方法，通过对所开发系统的具体分析，阐述了论文中的创新点。

结束语中对论文的工作和创新点及应用前景做了总结，并提出了下一步的研究方向。

第2章系统需求分析与总体设计

2.1高校机房业务简介

国内高校机房的业务主要涉及以下几个方面:

一是做好设备管理和设备维护，保证各教学软件的正常使用;二是合理安排学生的上机时间，充分利用机房资源，同时在学生的计划内上机期间对学生进行有效管理;三是对计划外的上机进行收费管理。

随着校园网的普及，国内学校机房的硬件设施越来越好，如何充分发挥各类计算机机房的效能、开放机房，最大限度地为教学服务;既要提高机房的科学管理水平，又要减轻机房的管理工作，使机房管理更加规范、有序，这是大多机房管理人员面临的一个较为迫切的问题。

高校的计算机机房做为学校上机教学的主要实践场地，一方面承担了全校各专业的计算机课程上机实验、上机实习等大量的计划内教学任务，另一方面还承担了数学建模、计算机等级考试和自由上机等计划外的任务。

近年来由于高校扩招导致在校学生人数的增长，常常使得各高校计算机机房满负荷或超负荷运行，加之计算机病毒、学生的