Разработка виртуальной инфраструктуры для удаленного доступа к лабораторному оборудованию
Владимир Максимович ВИНАРСКИЙ,
Александр Александрович АМЕРИКАНОВ,
Лариса Геннадьевна ЕВТУШЕНКО,
Ирина Ивановна РОМАНОВА,
Евгений Владимирович ЛЕЖНЕВ https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-10
Аннотация
Статья посвящена разработке инфраструктуры для удаленного доступа к лабораторному оборудованию с использованием средств виртуализации. Создана система, позволяющая удаленно взаимодействовать с установленными на платах программируемых логических интегральными схемами (ПЛИС) и выполнять научные исследования и практические работы. Виртуализация лабораторных стендов, состоящих из персональных компьютеров и подключенных к ним плат, позволяет централизовать управление оборудованием и уменьшить количество физических устройств, необходимых для организации работы и проведения экспериментов. Проведен анализ существующих решений, разработана архитектура удаленного доступа, реализованы методы виртуализации существующих стендов, организована сетевая инфраструктура для удаленного доступа к платам ПЛИС. В рамках апробации разработанной системы проведена косимуляция сетей на кристалле.
При поддержке: Публикация подготовлена в ходе проведения исследования (№ 24-00-012 «Удаленная лаборатория для работы со встраиваемыми системами») в рамках Программы «Научный фонд Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (НИУ ВШЭ)».
Об авторах
Владимир Максимович ВИНАРСКИЙ
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Студент национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». Сфера научных интересов: системы на кристалле, ПЛИС, машинное обучение.
Александр Александрович АМЕРИКАНОВ
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». Сфера научных интересов: разработка САПР, разработка логических устройств, ПЛИС, сети на кристалле.
Лариса Геннадьевна ЕВТУШЕНКО
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Старший преподаватель национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». Сфера научных интересов: разработка логических устройств, ПЛИС.
Ирина Ивановна РОМАНОВА
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Старший преподаватель национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». Сфера научных интересов: Искусственный интеллект, разработка логических устройств, ПЛИС, сети на кристалле.
Евгений Владимирович ЛЕЖНЕВ
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Россия
Россия
Кандидат технических наук, доцент национального исследовательского университета «Высшая школа экономики». Сфера научных интересов: Разработка логических устройств, ПЛИС, сети на кристалле.
Список литературы
1. Ma. J., Nickerson J. Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review. ACM Comput Surv, 2006, vol. 38, issue 3, p. 1, DOI: 10.1145/1132960.1132961.
2. Gomes L., Bogosyan S. Current trends in remote laboratories. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, vol. 56, issue 12, pp. 4744-4756, DOI: 10.1109/TIE.2009.2033293.
3. Gustavsson I. et al. On objectives of instructional laboratories, individual assessment, and use of collaborative remote laboratories, IEEE Transactions on Learning Technologies, 2009, vol. 2, issue 4, pp. 263-274, DOI: 10.1109/TLT.2009.42.
4. Hardison J., DeLong K., Bailey P., Harward V. Deploying interactive remote labs using the iLab Shared Architecture. Proceedings. Frontiers in Education Conference, FIE, 2008, DOI: 10.1109/FIE.2008.4720536.
5. Kazmierkowski M., Liserre M. Advances on Remote Laboratories and e-Learning Experiences (Gomes, L. and Garcia-Zubia, J., Eds.) [Book News]. IEEE Industrial Electronics Magazine, 2008, vol. 2, issue 2, pp. 45-46, DOI: 10.1109/MIE.2008.924851.
6. Winzker M., Kiessling R., Schwandt A., Paez C., Shanab S. Teaching across the ocean with video lectures and remote-lab. EDUNINE 2018. 2nd IEEE World Engineering Education Conference: The Role of Professional Associations in Contemporaneous Engineer Careers, Proceedings, 2018, DOI: 10.1109/EDUNINE.2018.8451002.
7. Harward V. et al. The iLab shared architecture: A web services infrastructure to build communities of internet accessible laboratories. Proceedings of the IEEE, 2008, vol. 96, issue 6, pp. 931-950, DOI: 10.1109/JPROC.2008.921607.
8. Bessghaier N., Ouni A, Sayagh M, Chouchen M, Mkaouer M. Towards understanding code review practices for infrastructure-as-code: An empirical study on OpenStack projects», Empir Softw Eng, 2025, vol. 30, issue 3, pp. 1-52, May 2025, DOI: 10.1007/s10664-025-10654-w.
9. Tkachova O., Salim M., Yahya A. An analysis of SDN-OpenStack integration. 2015 2nd International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications Science and Technology, PIC S and T 2015. Conference Proceedings, 2015, pp. 60-62, DOI: 10.1109/INFOCOMMST.2015.7357269.
10. Ascensão P., Neto L., Velasquez K., Abreu D. Assessing Kubernetes Distributions: A Comparative Study. 2024 IEEE 22nd Mediterranean Electrotechnical Conference, MELECON, 2024, pp. 832-837, DOI: 10.1109/MELECON56669.2024.10608706.
11. Ochuba N., Kisina D., Adanigbo O., Uzoka A., Akpe O., Gbenle T. Systematic Review of Infrastructure as Code (IaC) and GitOps for Cloud Automation and Governance. International Journal of Multidisciplinary Research and Growth Evaluation, vol. 4, issue 2, pp. 664-670, 2023, DOI: 10.54660/.IJMRGE.2023.3.2.664-670.
12. Наваби З. Проектирование встраиваемых систем на ПЛИС. Litres, 2022. / Nawabi Z. Design of Embedded Systems on FPGAs. Litres, 2022. (in Russian).
13. Application for fast remote – AnyDesk. Available at: https://anydesk.com/en, accessed 29.10.2025.
14. Oleksiuk V., Oleksiuk O., Spirin O. Comparative Study of the Support of Academic Clouds Based on Apache CloudStack and Proxmox VE Platforms, 2023, pp. 349-361, DOI: 10.5220/0012064300003431.
15. XCP new generation GitHub. Available at: https://github.com/xcp-ng/, accessed 29.10.2025.
16. LXC - Linux Containers. Available at: https://github.com/lxc/, accessed 20.12.2025.
17. Quartus Prime Design Software. Available at: https://www.intel.com/content/www/us/en/software/programmable/quartus-prime/overview.html, accessed 20.12.2025.
18. Network File System Version 4 (nfsv4). Available at: https://datatracker.ietf.org/group/nfsv4/documents/, accessed 29.10.2025.
19. Hagström M. Remote desktop protocols: A comparison of Spice, NX and VNC, 2012.
20. Hassan I. Levereging Apache Guacamole, Linux LXD and Docker Containers to Deliver a Secure Online Lab for a Large Cybersecurity Course. Proceedings. Frontiers in Education Conference, FIE, vol. 2022-October, 2022, DOI: 10.1109/FIE56618.2022.9962510.
21. GitHub - Ylianst/MeshCentral: A complete web-based remote monitoring and management web site. Once setup you can install agents and perform remote desktop session to devices on the local network or over the Internet. Available at: https://github.com/Ylianst/MeshCentral, accessed 29.01.2025.
22. Американов А.А., Винарский В.М., Евтушенко Л.Г., Зунин В.В., Романова И.И. Разработка архитектур удаленных лабораторий для обучения проектированию на ПЛИС. Информационные технологии, т. 31, вып. 3, с. 124-130, мар. 2025, doi: 10.17587/IT.31.124-130. / Amerikanov A.A., Vinarskii V.M., Evtushenko L.G., Zunin V.V., Romanova I.I., CAD for remote high-level modeling of NoC. Proc. ISP RAS, vol. 37, issue 1, 2025. pp. 133-144. (in Russian).
23. Official PostgreSQL GIT. Available at: https://github.com/postgres/postgres, accessed 29.10.2025.
24. Redis GitHub. Available at: https://github.com/redis/redis, accessed 29.10.2025.
25. The official NGINX Open Source repository. Available at: https://github.com/nginx/nginx, accessed 29.10.2025.
26. Tiefenau С., Von Zezschwitz E., Häring M., Krombholz K., Smith M. A usability evaluation of let’s encrypt and CertBot: Usable security done right, Proceedings of the ACM Conference on Computer and Communications Security, pp. 1971-1988, 2019, DOI: 10.1145/3319535.3363220.
27. Frp GitHub. Available at: https://github.com/fatedier/frp, accessed 29.10.2025.
28. Ou J. и Prasanna V. MATLAB/simulink based hardware/software co-simulation for designing using FPGA configured soft processors. Proceedings. 19th IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium, IPDPS 2005, vol. 2005, DOI: 10.1109/IPDPS.2005.275.
29. Lezhnev E., Zunin V., Amerikanov A., Romanov A. Electronic Computer-Aided Design for Low-Level Modeling of Networks-on-Chip, IEEE Access, 2024, vol. 12, pp. 48750-48763, DOI: 10.1109/ACCESS.2024.3382710.
Рецензия
Для цитирования:
ВИНАРСКИЙ В.М., АМЕРИКАНОВ А.А., ЕВТУШЕНКО Л.Г., РОМАНОВА И.И., ЛЕЖНЕВ Е.В. Разработка виртуальной инфраструктуры для удаленного доступа к лабораторному оборудованию. Труды Института системного программирования РАН. 2026;38(3):171-186. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-10
For citation:
VINARSKII V.M., AMERIKANOV A.A., EVTUSHENKO L.G., ROMANOVA I.I., LEZHNEV E.V. Development of a Virtual Infrastructure for Remote Access to Laboratory Equipment. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2026;38(3):171-186. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2026-38(3)-10
Послать статью по эл. почте 