虛擬化技術在“網絡項目實戰”教學中的應用

摘 要： 隨著計算機網絡技術的飛速發展，學校原有的網絡設備已不能適應新的技術，在“網絡項目實戰”課程教學中引入虛擬化技術，既可以解決教學設備不完善、更新不及時等問題，增強課程教學效果，豐富教學手段，又可以拓寬學生的視野，激發學生對計算機網絡研究的熱情，培養學生的開創與創新意識。

關鍵詞： 虛擬化 網絡規劃與設計 教學應用

1.網絡項目實戰課程教學現狀

1.1課程的教學內容和要求

“網絡項目實戰（畢業設計）”是計算機網絡技術專業的一門核心課程，是最重要的實踐教學環節之一。主要內容是網絡規劃與設計，也就是怎樣選擇合適的網絡技術和網絡設備來構建新的網絡，使它在合理的投資下取得較好的網絡性能。其目的是通過對具體網絡項目的設計，培養和提高學生綜合運用所學計算機網絡的基礎理論、基本知識和基本技能分析、解決實際問題的能力，并掌握實際工作中網絡系統集成項目實施的所有步驟，具有對計算機網絡進行分析、設計、開發、應用、維護和管理的能力。

1.2課程存在的問題

“網絡項目實戰（畢業設計）”要求學生按實際工作中網絡系統集成的要求，完成網絡的規劃與設計，并給出實施方案。網絡是計算機技術和通信相結合的產物，技術復雜，其規劃與建設是一項復雜的系統工程。隨著網絡規模與網絡技術的發展，網絡設備種類和數量的不斷增多，網絡規劃與設計變得更加困難，學校原有的網絡設備很難適應新的技術，以至于學生設計的網絡不能在原有的實驗室實施，進而使教學與社會需求脫節，不利于學生就業。而要建立一個功能齊全、設備先進的網絡實驗室不僅需要花費大量資金，而且要考慮學?，F有網絡的成熟條件；虛擬化技術的出現不僅可以滿足計算機網絡實踐教學的需要，還可以緩解學校經濟壓力。

2.虛擬化技術在網絡項目實戰課程中的應用

為了解決以上網絡規劃與設計中存在的問題，可以采用虛擬化技術對網絡設備進行虛擬化仿真設計和操作?，F以“校園網絡規劃與設計”選題為案例，闡述虛擬化技術在網絡項目實戰課程中的應用。

虛擬化就是把計算機的資源，如運算能力、存儲空間及應用程序抽離出來，讓資源的使用方式更具效率。虛擬化的核心思路是通過軟件或硬件構成一個虛擬平臺并對其進行管理，既可以用多個物理實體創建一個邏輯實體，又可以用一個物理實體創建多個邏輯實體。

2.1 Cisco Packet Tracer在網絡規劃設計中的應用

校園網絡的總體規劃拓撲圖如圖1所示。校園網采用標準的“萬兆主干、千兆匯聚、百兆到桌面”的設計原則。網絡中心主要配備有萬兆核心三層交換機；各辦公樓、教學數、實訓數、圖書館根據地理位置和信息點密集程度，使用匯聚交換機，通過千兆單模光纖連接到網管中心萬兆三層交換機；各信息點通過超五類網線連接到接入層交換機。

該校園網絡規劃設計使用了大量的交換機及部分服務器、路由器等，學生完成設計方案后，不能確定方案是否可以實施，如果使用真實設備按拓撲圖進行連接顯然不現實，而用“Cisco Packet Tracer”軟件卻可以解決這一難題。圖2是用“Cisco Packet Tracer 6.0.1”實現的校園網絡建模圖。

“Cisco Packet Tracer”是接近真實環境的模擬工具軟件，它的命令和最新的Cisco的IOS保持一致，通過它可以可以隨意構建不同類型的網絡，并且PC、交換機、路由器都可被模擬出來，而且能模擬出多種連接方式。學生通過該軟件不僅可以驗證自己設計的方案是否可行，而且可以進一步熟悉VLAN的劃分、IP地址的規劃、路由器、交換機的配置，從而掌握計算機網絡技術的核心知識。

2.2 VMware 在云數據中心規劃設計中的應用

云計算的實現必須解決兩個問題：一是資源的整合，即通過整合多個數據中心的資源，使這些資源連在一起成為一個巨大的系統資源池；二是對外提供統一的入口。

虛擬化技術是實現云計算技術的關鍵，沒有虛擬化技術，談不上云計算技術的實現。因此在校園網絡設計方案中，使用VMware vSphere 來構建云數據中心，VMware vSphere是業界第一款云操作系統，通過將 IT 基礎架構轉變為私有云，從而將 IT 基礎架構作為可輕松訪問的服務交付。

VMware vsphere 5是目前最新功能比較強大的基礎架構虛擬套件，通過數據中心集中管理ESXi主機、文件夾、群集、資源池、vSphere vApp和虛擬機。從數據安全和災難備份角度出發，云數據中心至少使用二臺以上主流配置的服務器安裝ESXi主機并建立集群，配置一套光纖通道SAN存儲器或網絡附加存儲器（NAS），同時另外準備一臺專用服務器安裝vCenter Server，并用一臺PC機安裝vSphere Client，如圖3所示。

從圖3可以看出構建云數據中心至少需要兩臺主流配置的服務器、一臺專用服務器、一臺存儲服務器及一臺PC機，而實驗室里卻沒有那么多的設備可供學生練習，為了積極引導學生動手及創新能力的培養，在教學中選取一臺內存16G、安裝Windows7或WindowsXP64位操作系統并支持虛擬化的計算機，在此計算機中安裝VMware Workstation10.0，然后在VMware Workstation中虛擬出5臺計算機，兩臺內存為4G的安裝ESXi，一臺運行Windows Server 2008R2 64位的安裝vCenter、DNS和SQL2008，一臺運行Windows Server 2003的作為存儲服務器，另外一臺運行Windows XP的安裝vSphere Client。

借助虛擬化軟件VMware Workstation，學生可以像在物理機上一樣練習安裝ESXi、vCenter、vSphere Client，通過安裝在客戶機上的VMware vSphere C1ient登錄管理ESXi，創建集群，建立新的虛擬機、遷移已有的應用系統到虛擬機等。

3.結語

通過上例可知，在網絡項目實戰課程中采用使用虛擬化技術，既可以幫助學生驗證網絡規劃設計方案的正確性，解決網絡設備不足的問題，又可以拓寬學生的視野，激發學生對計算機網絡研究的熱情，培養學生的開創與創新意識；既可以提高學生分析問題、解決問題的能力，掌握科學研究的一些基本方法，又可以有效地節省設備經費投入，更方便、簡潔地維護。另外，還可以緊跟新技術的發展，積極加強學生動手及創新能力的培養。

參考文獻：

[1]楊玲.計算機實驗教學中虛擬化技術的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（5）.

[2]楊厚云.服務器虛擬化技術在數據中心的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（1）.

[3]徐琦.服務器虛擬化技術在高校校園網中的應用[J].中國教育信息化，2013（1）.

[4]陳魁.試論計算機虛擬化技術及其應用[J].電子技術與軟件工程，2014（3） .