ZNAI-Q01R型区块链实验教学平台

一、产品概述

区块链实验教学平台是我们面向高校区块链专业的核心课程的实验教学场景所开发的软硬件一体的实验实训产品。该产品填补了高校区块链相关专业和课程在实验是实训环节的空缺，覆盖了区块链原理与技术、区块链开发、区块链运维、区块链安全、区块链实训案例等核心实训教学资源，分层次地融入到实训教学中去，为高校的区块链实验实训提供领先的一体化实验教学环境。

区块链实验教学平台采用B/S访问架构，平台底层采用基于Kubernetes + Docker容器技术可管理系统内的一体化实验平台，部署时将所需的虚拟机、实验指导书、实验工具以容器镜像的形式预置到系统中，根据不同的实验的需要调用对应的实验镜像，实现实验资源的统一编排和轻量化的资源调度，对于复杂的多节点实验环境也能做到快速生成与启动，且支持VNC桌面系统镜像，更好地满足区块链专业实验实训的需求。

区块链实验教学平台内置丰富的实验教学资源，课程涵盖区块链导论、区块链密码学应用、区块链网络与共识机制、区块链系统部署与运维、智能合约与DAPP开发、联盟链技术开发与应用及典型开发案例等内容，并配套PPT、教学讲义、实验指导手册等授课资料。

二、产品架构

区块链实验教学平台的的产品设计由下而上分为四层，即：基础支撑平台、实验云管平台、实验课程资源、用户访问控制。

区块链实验教学云系统采用校内私有云部署方式，但可以与校园网打通，又因其为B/S架构，可实现校内随时随地访问。

三、硬件组成

1、管理运维设备

2、容器调度与存储设备

3、分布式网络管理设备

四、软件组成

1、教学管理系统

1）初始课程；2）教学管理；3）实验学习；4）用户管理；5）讨论交流。

2、容器调度系统

支持实时监视可用资源（平台最大支持数量以及已经创建的数量）；可提供资源访问接口，如资源的开启，关闭，状态查询等。

将容器指定端口映射到特定服务器的端口提供集群对外登陆/访问功能；支持后台实时监控容器的生命周期，可实现实时监视服务器资源并进行调度；系统实时调度用户各节点集群分配到不同机器，均衡使用服务器硬件资源；调度系统支持十万级别并发处理。支持秒级启动实验资源：即从用户在页面点击开始实验到打开实验虚拟机不超过5秒钟。

3、镜像管理仓库

支持对所有镜像进行管理的功能，可查看所有镜像或构建的镜像任务，支持新建任务、分享设置、删除镜像。

管理镜像时，支持镜像分类功能，包括全部、基础镜像、私有镜像，我的分享、他人分享，支持新建构建任务功能，教师用户可选择基于tar构建和基于DockerFile构建两种方式。

4、资源监控系统

平台需提供总资源统计、历史资源统计。对CPU、内存、DISk的总资源、已分配资源、使用率进行图形化展示，帮助管理员/教师掌控资源是否足够，方便决策是否需要升级更高版本或者增加物理资源。

可查看用户资源使用统计，以图形化形式监控当前用户已使用总资源、历史详情、当前使用资源，并且提供用户资源排序，可查看用户资源使用排名。

五、课程体系

产品提供的教学资源包含我们自主研发的10门区块链实验及教学资源，共计130+实验。其中，区块链原理技术类课程4门，该类课程主要介绍区块链系统底层的技术原理，涉及密码算法、共识机制、安全机制等，知识点包括常见的哈希、加密算法、梅克尔树、布隆过滤器、多方计算、共识机制、安全隐私等。区块链开发与运维类课程3门，以全球最成熟以太坊和Hyperledger Fabric开源项目，以及蚂蚁链、Fisco BCOS等国内主流项目为基础，介绍其部署、测试、运维、智能合约/链码开发、DAPP开发等实践技术。区块链案例实训类课程3门，从实际应用案例的角度解析区块链技术。

我们在开发课程资源的同时，同步编写了课程配套的电子教案，在我们区块链实验教学平台发布的同时，已完成了一系列电子讲义的编写（区块链导论、智能合约设计与开发、共识机制与网络编程、区块链安全与隐私保护），这些可作为开设课程的指导手册。