[发明专利]一种网络靶场环境中流式动态公平场景分配方法与装置

说明书

本发明公开了一种网络靶场环境中流式动态公平场景分配方法与装置，该方法在收到新用户的进入请求时，从当前已经分配的场景中，为新用户随机挑选一个场景，并随机挑选场景中已有的用户，用新用户替换选中的用户实现新用户场景的分配，对于替换出的用户再为其重新分配场景。本发明无需预先知道参与分配的用户总数，而是在每个用户到达系统后，动态调整当前场景列表每个用户的分配概率，从而从统计学的角度保证每个用户出现在每个场景中的概率相等，实现动态公平分配对于用户数量无法事先统计的使用场景，实现完全公平的随机场景分配。

技术领域

本发明涉及网络靶场环境中流式动态公平场景分配方法与装置，属于网络技术领域。

背景技术

在网络靶场中，场景拓扑定义为由虚拟机、路由器等一系列网络设备组成的点和边的图形集合，集合中每个点分别代表一种网络设备，边代表设备间的连接关系。通过OpenStack等虚拟化技术可对该拓扑中所有的节点设备进行实例化，实例化后的拓扑定义为场景。依托于场景，用户可以在靶场中完成各种网络实验以及科学验证。基于物理计算资源有限的前提，在教学环境中一般多用户共享一个场景以节约物理计算资源。

在类似学校公开课的靶场使用环境中，用户分别会在不同的时间点陆续进入系统使用靶场，此时用户呈现以流的方式持续加入的特性。在这种情况下，某个特定的时间点无法判断后续时间是否还有新用户进入，所以无法统计用户总数。教学类的使用场景中，老师会将若干名（比如3名）学生组成一队，共同使用某个虚拟化场景以完成某项教学实验，为了保证实验成绩的公平性，分配时需要保证人员完全随机，即每个学生出现在每个场景中的概率相等。

现有的分配方案要求在实际分配之前，参与场景分配的人数已经确定，即开始分配后没有新用户加入，否则无法保证新用户和分配动作开始前已参与分配的用户以相同的概率随机分配到某个场景中。当前的场景分配流程如图1所示。为方便表述，做如下假设：假设初始需要参与场景分配的用户总数记为M，每X个人分为一个场景；考虑到总人数M不可能永远是X的整数倍，允许最后一个场景的人员数小于等于X；记最近一个生成的场景为当前场景。目前场景分配流程是：1、将所有需要参与场景分配的用户加入待分配列表；2、统计待分配列表中需要参与场景分配的用户数，记为M；3、只要待分配列表中有需要场景分配的用户，即M0，持续场景分配动作；否则停止分配流程；4、从待分配列表中随机选取一个用户记为A；5、判断当前场景是否已满（场景中的人数等于X人认为已满），场景已满转跳步骤6，否则转跳步骤7；6、为步骤4中选中的用户A新建一个场景，将该场景标记为当前场景，转跳步骤8；7、将步骤4中选中的用户A加入当前场景，转跳步骤8；8、将用户A从待分配列表移除，转跳步骤2。

上述现有场景分配流程只能针对事先已知数量的用户进行场景分配，对于一直有新用户加入的流式情形，即用户总数无法确定的情况，不能实现完全公平的随机场景分配。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供网络靶场环境中流式动态公平场景分配方法与装置，适用于用户数量无法事先统计的使用场景，实现完全公平的随机场景分配。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供一种网络靶场环境中流式动态公平场景分配方法，包括如下步骤：

步骤1、创建场景队列用于存储分配的场景，并为每个分配的场景创建用户队列用于存储场景中的用户；其中用户队列的长度不超过X ，X为每个场景可分配的用户数上限；

步骤2、监听新用户的进入请求，新用户记为A；

步骤3、从场景队列中随机挑选一个已分配的场景；

步骤4、从步骤3选中的场景对应的用户队列中随机挑选一个用户，该用户记为B；

步骤5、将用户B从选中的场景中退出，并将用户A加入选中的场景，同时更新选中场景对应的用户队列；