虛擬機(jī)技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

溫會寶　王朋嬌

摘要 針對當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中出現(xiàn)的諸多問題，提出運用虛擬機(jī)技術(shù)予以解決。結(jié)合一個具體實例，全面闡述如何通過運用虛擬機(jī)技術(shù)進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實驗。

關(guān)鍵詞 虛擬機(jī)；網(wǎng)絡(luò)實驗；多機(jī)聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：G642.423文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-489X（2009）12-0127-02

Application of Virtual Machine Technology in Experimental Teaching of Computer Network: Multi-Networking Experiment//Wen Huibao, Wang Pengjiao

Abstract This paper concerns to many problems that arise current experimental teaching of computer network, put forward to apply virtual machine technology to address the problems. Combined with a concrete example, a comprehensive exposition of how to use virtual machine technology during the process of computer network teaching experiment.

Key words virtual machine；network experiment；multi-networking

Authors address Liaoning Normal University, Dalian, Liaoning, 116081

目前，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中存在很多問題，計算機(jī)少、實驗難等問題非常突出，很多學(xué)校常常采用多媒體演示文稿的形式進(jìn)行講解和教學(xué)，而無法進(jìn)行真正的計算機(jī)教學(xué)實驗，這其中一個主要的原因就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)過程中計算機(jī)維護(hù)工作量太大的問題。例如某些系統(tǒng)維護(hù)實驗，包括磁盤分區(qū)、格式化和操作系統(tǒng)的安裝等環(huán)節(jié)均需要學(xué)生親自動手實驗才能得以深刻地理解和掌握。對于一些需要聯(lián)網(wǎng)的實驗，現(xiàn)有的機(jī)房硬件環(huán)境更是無法滿足計算機(jī)實驗教學(xué)的要求，如果在計算機(jī)實驗教學(xué)中采用虛擬機(jī)技術(shù)，則可以有效地解決上述計算機(jī)實驗教學(xué)中出現(xiàn)的各種問題。

1 虛擬機(jī)的概念

虛擬機(jī)的含義主要有2種，一種是像JAVA那樣提供介于硬件和編程程序之間的軟件，另一種指利用軟件的方式虛擬出來一臺計算機(jī)，通常所指的虛擬機(jī)是指第二種，是建立在主操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，靠軟件方式虛擬的計算機(jī)[1]。

2 虛擬機(jī)軟件VMware 5.5.1簡介

VMware 5.5.1 是VMware公司開發(fā)的一款虛擬機(jī)軟件，利用它可以在一臺計算機(jī)上模擬出多臺機(jī)器，這些虛擬機(jī)如同真實的物理的計算機(jī)一樣擁有各自獨立的操作系統(tǒng)，包括客戶機(jī)操作系統(tǒng)(與主機(jī)操作系統(tǒng)相對應(yīng))、CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)和USB等部件。

3 虛擬機(jī)的功能和用途

虛擬機(jī)的功能和用途有很多方面，而在計算機(jī)實驗教學(xué)方面，其主要功能可以包括以下幾個方面。

3.1 安裝操作系統(tǒng)無論是在計算機(jī)教學(xué)還是在個人學(xué)習(xí)或其他方面，都不可在操作系統(tǒng)沒有任何故障的情況下，去進(jìn)行練習(xí)操作系統(tǒng)的安裝。即使在條件允許的情況下，對于初學(xué)者也同樣是不敢嘗試的，虛擬機(jī)卻提供了這樣一個機(jī)會。通過虛擬機(jī)可以隨意安裝系統(tǒng)，如Windows 系列或Linux系列操作系統(tǒng)等。

3.2 測試軟件有一些軟件可能在安裝過程中容易出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致程序無法正常運行，此時需要重新安裝，但重新安裝之前必須完全卸載。這時出現(xiàn)一個問題，即卸載不徹底安裝不上的問題，很多人都會選擇重新安裝系統(tǒng)，這樣給學(xué)習(xí)者帶來很大的不便。

3.3 “破壞性”實驗在學(xué)習(xí)系統(tǒng)安裝實驗時，難免要對硬盤進(jìn)行重新分區(qū)和格式化。如果在真實的計算機(jī)中進(jìn)行實驗，可能產(chǎn)生很多問題，如實驗后操作系統(tǒng)不易恢復(fù)、數(shù)據(jù)容易丟失。使用虛擬機(jī)教學(xué)既不影響主機(jī)的運行，又可以讓學(xué)生有所學(xué)習(xí)。

3.4 “聯(lián)網(wǎng)”實驗組建小型局域網(wǎng)是整個計算機(jī)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中不可或缺的一部分。而一個小型局域網(wǎng)，至少需要3臺計算機(jī)、1臺交換機(jī)、3條網(wǎng)線等硬條件。無論是個人還是學(xué)校等組織機(jī)構(gòu)，以學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)條件，也是無法滿足實驗需要的。

4 多機(jī)聯(lián)網(wǎng)實驗實例

本實例中主機(jī)安裝的是Windows XP Professional操作系統(tǒng)，實驗欲達(dá)到以下目的：在主機(jī)中安裝虛擬機(jī)軟件，并在虛擬機(jī)中建立3臺分別裝有Windows 98、Windows 2000 Professional和Windows XP Professional等不同操作系統(tǒng)的計算機(jī)，實現(xiàn)多臺計算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)以及整個網(wǎng)絡(luò)資源的共享。下面是實驗步驟。

1）安裝軟件，在主機(jī)操作系統(tǒng)上安裝虛擬機(jī)軟件VMware 5.5.1。

2）運行虛擬軟件VMware 5.5.1，新建3個虛擬機(jī)，名稱分別是Win 98、Win 2000和Win XP。其各虛擬機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)存大小及磁盤空間配置如表1所示。

3）Windows 2000操作系統(tǒng)在功能和圖形操作方面是介于Windows 98和Windows XP之間的一個操作系統(tǒng)，以安裝Windows 2000操作系統(tǒng)為例，簡單介紹操作系統(tǒng)的安裝方法。

①新建Win 2000虛擬機(jī)。啟動VMware Workstation，在虛擬機(jī)窗口右欄中單擊“新建虛擬機(jī)”圖標(biāo)后，選擇虛擬機(jī)配置方式為“典型”，下一步，選擇操作系統(tǒng)類型為Microsoft Windows——Windows 2000 Professional。下一步，設(shè)置虛擬機(jī)名稱（Win 2000）及虛擬機(jī)文件存放位置。下一步，設(shè)置虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接模式，這里選擇橋接模式(bridged),使虛擬機(jī)是局域網(wǎng)中的一個獨立的主機(jī)系統(tǒng)。最后，分配磁盤空間，可根據(jù)主機(jī)硬盤大小實際情況進(jìn)行劃分，但不應(yīng)小于表1中的最低配置。

②安裝Windows 2000操作系統(tǒng)。首先，設(shè)置虛擬機(jī)BIOS啟動方式，將光驅(qū)啟動(CD-ROM Drive)設(shè)置為第一啟動方式,并按F10保存設(shè)置。其次，光驅(qū)啟動之后，進(jìn)入操作系統(tǒng)安裝界面，選擇安裝系統(tǒng)版本。再次，創(chuàng)建磁盤分區(qū)，磁盤容量可根據(jù)實際情況設(shè)置。最后，直至操作系統(tǒng)安裝成功。

③建立Win 98和Win XP 虛擬機(jī)并為其分別安裝操作系統(tǒng)。建立Win 98和Win XP虛擬機(jī)并安裝操作系統(tǒng)，在原理和方法上與安裝Windows 2000類似，只是在安裝過程中個別地方設(shè)置有所不同，本文在此不再贅述。

4）多機(jī)聯(lián)網(wǎng)。本實驗主要是可以實現(xiàn)以下功能：即在1臺計算機(jī)上虛擬出3臺裝有不同操作系統(tǒng)的機(jī)器，并與主機(jī)實現(xiàn)互聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上組成一個擁有4臺機(jī)器的對等網(wǎng)絡(luò)，4臺計算機(jī)在功能和地位上是同等的，不存在主從關(guān)系。

主機(jī)與3臺虛擬機(jī)均訪問外網(wǎng)，并且這4臺計算機(jī)可以實現(xiàn)資源共享、互相訪問。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示，Win 98、Win 2000和Win XP為虛擬機(jī)，主機(jī)A、主機(jī)B和主機(jī)C為物理主機(jī)，其中，虛擬機(jī)Win 98、Win 2000和Win XP是在主機(jī)A上通過軟件的方式虛擬出的計算機(jī)，每臺計算機(jī)通過路由器聯(lián)接上網(wǎng)。

5）Win 98/2000/XP網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置。本實例為了簡化操作，均以guest用戶身份進(jìn)過網(wǎng)絡(luò)互訪，不需要重新設(shè)置賬戶名和密碼。以下分別介紹不同操作系統(tǒng)虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置情況（由于網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)使用路由器上網(wǎng)方式，所以使用自動獲得IP地址的方式訪問外網(wǎng)即可，其他虛擬機(jī)均可使用自動獲得IP這種方式訪問外網(wǎng)）。

①Win 98虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置情況。Win 98的權(quán)限設(shè)置方式比較簡單，不存在“本地安全策略”項，只需要設(shè)一個共享文件夾，并將訪問類型設(shè)置為“完全”即可。

②Win 2000虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置情況。首先，在“本地用戶和組”中啟用“guest”用戶，通過自動獲得IP地址的方式連接網(wǎng)絡(luò)。其次，創(chuàng)建共享文件夾，并將其“權(quán)限類型”設(shè)置為“完全控制”。最后，在“guest”屬性對話框中，撤選“賬戶已停用”選項。

③Win XP虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置情況。在“本地安全策略”——“安全選項”中進(jìn)行如下設(shè)置：網(wǎng)絡(luò)訪問讓“每個人”權(quán)限應(yīng)用于匿名用戶（啟用）；網(wǎng)絡(luò)訪問本地賬戶的共享和安全模式設(shè)置為“經(jīng)典”；在“用戶權(quán)限指派”選項“拒絕從網(wǎng)絡(luò)中訪問這臺計算機(jī)”中，刪除“guest”用戶。

5 結(jié)束語

綜上所述，將虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用于計算機(jī)實驗教學(xué)，能夠很好地解決當(dāng)前計算機(jī)教學(xué)中所遇到的問題，如當(dāng)前學(xué)校實驗設(shè)備和場地不足的問題。虛擬機(jī)為實驗教學(xué)提供一個新的教學(xué)輔助工具，降低實驗室計算機(jī)維護(hù)方面的難度，增加學(xué)生上機(jī)實踐的機(jī)會，加強(qiáng)學(xué)生的動手實踐能力，提高計算機(jī)教學(xué)的質(zhì)量?？梢哉f，虛擬機(jī)在計算機(jī)教學(xué)實驗中的應(yīng)用是一種非常有益的嘗試。

參考文獻(xiàn)

[1]王春海.虛擬機(jī)技術(shù)與應(yīng)用——配置、管理與實驗[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006(12)