虛擬機在網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)的應(yīng)用探討

劉治國

（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 湖南常德 415100）

摘 要：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)對于網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備的投入不能滿足學(xué)生實驗實訓(xùn)需求，部分網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)難以實現(xiàn)，而實踐教學(xué)是提高學(xué)生應(yīng)用能力和學(xué)習(xí)興趣的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)用虛擬機技術(shù)，搭建網(wǎng)絡(luò)的各種實驗環(huán)境有利于降低實驗成本，也有利于學(xué)生自主開展網(wǎng)絡(luò)實驗操作。本文主要是應(yīng)用虛擬機軟件在網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)中進行具體、深入的探討。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)課程 虛擬機 實踐教學(xué)

當前，網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)尤其是實踐教學(xué)，成為很多高校不斷探索、不斷研究、不斷改進的一個課題。要想提高學(xué)生實踐能力，必須加強網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)環(huán)境的改變。由于受資金、技術(shù)、實驗人員管理等各方面條件的限制，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室不能滿足學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)實驗需求。例如開展簡單的局域網(wǎng)組建實驗，至少要為每組學(xué)生配備二臺PC、一臺交換機，這對學(xué)校來說是一筆不小的開銷。大多數(shù)學(xué)校的實驗室為了方便管理，都安裝了硬盤保護還原卡或者還原軟件，給學(xué)生做實驗帶來了很大的限制，也給教師準備實驗環(huán)境帶來了困難。為了解決這些問題，一種比較好的解決方案就是在單機上安裝虛擬機軟件，構(gòu)建一個與真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相同的虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實驗平臺，我們通過采用虛擬機來進行實踐教學(xué)，是目前在計算機教育教學(xué)中廣泛采取的一種方法。經(jīng)過實踐證明，采用虛擬機技術(shù)對我們的實踐教學(xué)有很大的可行性和創(chuàng)新性。虛擬機對于使用者而言，它只是運行在你物理計算機上的一個應(yīng)用程序，但是對于在虛擬機中運行的應(yīng)用程序而言，它就像是在真正的計算機中進行工作。這既能節(jié)約實驗成本，也便于教師課堂講解，提高網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果，學(xué)生還可以用自己的計算機安排課外時間開展自主實驗學(xué)習(xí)。通過實踐操作能使學(xué)生透徹地理解我們學(xué)習(xí)的知識。[1]

一、虛擬機介紹

虛擬機技術(shù)，就是用軟件模擬現(xiàn)實的計算機系統(tǒng)的技術(shù)。其技術(shù)早已成為熱門的軟件技術(shù)，VMware就是一款具有代表性的虛擬機軟件，利用它可以在原有操作系統(tǒng)中安裝多個其他操作系統(tǒng)（如，Windows、Linux等），輕松實現(xiàn)多個虛擬系統(tǒng)和真實主機系統(tǒng)共存，如在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器搭建過程實訓(xùn)中，利用Vmware實現(xiàn)一臺主機虛擬出多臺主機的效果，互不干擾，且同在一個局域網(wǎng)內(nèi)，所做的實驗得出的效果和使用幾臺真實計算機得出的效果一樣，從而解決了一個學(xué)生做實訓(xùn)需要多臺計算機、多個操作系統(tǒng)的問題。[2]

Cisco Packet Tracer和GNS3均是一款非常實用的模擬交換機、路由器設(shè)備的虛擬機，由于交換機、路由器設(shè)備的費用較高，如果要滿足一個教學(xué)班同時進行實驗，就得購置多組相同的設(shè)備，硬件的投入就更高了。所以，很多資金不太充足的學(xué)校常采用模擬器進行實踐教學(xué)。Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個輔助學(xué)習(xí)工具，主要面向CCNA、CCNP課程，學(xué)生可在圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓撲，并允許學(xué)生配置設(shè)備，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運行情況，完成相關(guān)的實驗?zāi)M操作，也可以用于虛擬體驗Cisco操作系統(tǒng)IOS或者是檢驗將要在真實的路由器上部署實施的相關(guān)配置。[3]

二、虛擬機在網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用

（1）Vmware虛擬機在WINDOWS服務(wù)器配置與管理課程中應(yīng)用

在機房的計算機中安裝虛擬機軟件VMWare后，利用VMWare模擬出1臺WindowsServer 2008服務(wù)器，在服務(wù)器里添加并配置好諸如DHCP、DNS、WEB、fTrP等服務(wù)器后，可再模擬出l～3臺Windows xp或Linux客戶機進行測試試驗。

在講解服務(wù)器配置中的DNS和WEB時，結(jié)合實際情況，關(guān)聯(lián)兩個服務(wù)器進行講述，效果會明顯。例如：若要架設(shè)WEB服務(wù)器，搭建一個內(nèi)部網(wǎng)站，IP地址為192.168.1.200，域名為www.XM.com，主目錄為C：＼WEB，網(wǎng)站主頁文檔為home.htm，其內(nèi)容為“湖南騰飛科技有限公司歡迎您”。在客戶端PC機上使用http：//www.XM.com訪問內(nèi)部網(wǎng)站首頁，訪問結(jié)果（如圖1）：

若按照實驗要求每組應(yīng)配備兩臺計算機，一臺做為服務(wù)器，一臺做為客戶機，在服務(wù)器中要安裝有DNS和WEB服務(wù)器，才能實現(xiàn)結(jié)果?，F(xiàn)應(yīng)用Vmware虛擬機，只需要在一臺計算機中安裝Vmware虛擬機，再在Vmware虛擬機內(nèi)安裝Windows Server 2008和Windows xp兩種操作系統(tǒng)既可。

（2）Cisco Packet Tracer模擬器在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備課程中應(yīng)用

借助Packet Tracer仿真模式進行交換與路由教學(xué)，教師可以詳細、直觀地現(xiàn)場操作、講解相關(guān)內(nèi)容，突出重點、難點，且可以將配置的實驗示例以pkt文件的形式保存，供學(xué)生參考。學(xué)生憑借理論課程中學(xué)習(xí)的知識，結(jié)合教師在實驗課中的演示及提供的pkt文件和其它參考資料即可完成教師規(guī)定的實訓(xùn)內(nèi)容，最后以pkt文件形式提交自己的實驗結(jié)果。例如：

實驗拓撲（如圖2）：

實驗具體要求：

①連接各設(shè)備，并對網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備進行基本配置（主機名按自己姓名拼音首字母+設(shè)備類型，如張三做題，R1命名為：ZS-R1、Switch1命名為：ZS-SW1，按照圖上所給地址為設(shè)備配置地址）。

②在服務(wù)器中開啟WEB服務(wù)和DNS服務(wù)，并在DNS服務(wù)器中配置DNS域名為WWW.XM.COM（如張三，則為WWW.ZS.COM），使后面在訪問WEB服務(wù)器時通過域名訪問。

③全網(wǎng)運用OSPF路由協(xié)議。

④配置網(wǎng)絡(luò)中的路由器R1和三層交換機SW1兩臺設(shè)備，使這兩臺設(shè)備均能實現(xiàn)遠程管理，設(shè)置特權(quán)密碼123，TELNET遠程密碼456。（密碼均為明文）

⑤在三層交換機SW1與二層交換機SW2和SW3中利用VTP協(xié)議進行VLAN管理，三層交換機SW1為VTP SERVER，二層交換機SW2、SW3為VTP client，域名為XM（如張三則為ZS），在二層交換機中VLAN10包含1-5端口，VLAN20包含6-10端口，三層交換機創(chuàng)建VLAN10、VLAN20，利用三層交換機SVI實現(xiàn)VLAN間通信。

⑥在R1中配置DHCP服務(wù)器，三層交換機中配置DHCP中繼，使PC1-PC4均能自動獲取IP。

⑦路由器R1和R2通過V.35線纜連接（廣域網(wǎng)鏈路），在S口封裝PPP協(xié)議，并采用CHAP驗證方式建立連接。（密碼：123456，R1為驗證方，R2為被驗證方）

⑧在R2中作靜態(tài)NAT配置，將WEB服務(wù)器的192.168.1.2轉(zhuǎn)換成1.1.1.3/29，將DNS服務(wù)器的192.168.1.1轉(zhuǎn)換成1.1.1.4/29，使外網(wǎng)用戶通過域名來訪問WEB服務(wù)器。

⑨在SW1作配置禁止VLAN10內(nèi)的主機通過域名對WEB服務(wù)器進行訪問，但可以通過IP訪問WEB，其它主機不受訪問限制。

⑩測試相關(guān)結(jié)果（ 分別通過PC1、PC2主機通過域名訪問WEB服務(wù)器；?分別通過PC1、PC2主機遠程登錄R1和三層交換機）。部分結(jié)果如圖3-圖6：

若按照實驗要求每組需要準備2臺路由器、1臺三層交換機、3臺2層交換機、5臺計算機?，F(xiàn)應(yīng)用Packet Tracer模擬器，則只需要一臺計算機，在其上面安裝Packet Tracer即可全面實現(xiàn)實驗需求。它可以讓學(xué)生在機房或其它地方隨時隨地進行實驗，練習(xí)操作命令，掌握操作過程，實現(xiàn)實驗結(jié)果，這種技能的獲得對學(xué)生在真正設(shè)備上進行具體操作來說是不可或缺的。

結(jié)語

要學(xué)好實踐性比較強的課程，需要有較深的理論知識作為基礎(chǔ)，同時要注重網(wǎng)絡(luò)實驗的學(xué)習(xí)和實踐。通過在教學(xué)中引入虛擬機技術(shù)，解決了實驗設(shè)備不足、場地不足、管理不到位等問題，可以讓所有的實驗操作在虛擬環(huán)境下無損害地重復(fù)進行，能完成原先一些因?qū)嶒灄l件和經(jīng)費投入等原因無法開展的實驗內(nèi)容，極大地豐富了課程的實驗內(nèi)容。虛擬機的使用非常靈活，可以為計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的多門課程提供實踐環(huán)境。教學(xué)實踐表明，虛擬機技術(shù)的推廣和應(yīng)用將對課程教學(xué)產(chǎn)生積極的影響，值得進一步探索和實踐。當然，虛擬機技術(shù)不能替代真正的設(shè)備，但可以取代對服務(wù)器或是網(wǎng)絡(luò)實際設(shè)備的使用和掌握，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力的最終提高，還是要依賴于學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)基本理論的深刻理解和實際設(shè)備的熟練掌握來實現(xiàn)。

參考文獻

[1] 劉青﹒虛擬機技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J]﹒電腦編程技巧與維護，2010（18）：138-140

[2] 彭越﹒VM虛擬機和思科PT軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]﹒廣西教育c：職業(yè)與高等教育版，2013（4）：191-192

[3]余先虎﹒VMware虛擬機在網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J]﹒計算機時代，2013（6）：20-22