基于虛擬機在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗的研究

劉治國

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

基于虛擬機在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗的研究

劉治國

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

高職院校主要是培養(yǎng)具備一定管理能力的高技能應(yīng)用型人才,對理論學(xué)習(xí)的要求是實用、夠用、能用,不要求深入研究,重點培養(yǎng)實際動手操作能力。所以對于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗率較高的專業(yè)來講,要符合培養(yǎng)目標(biāo),完成專業(yè)課程各項要求的實訓(xùn)任務(wù),保證實驗開出率要達95%以上,可見實驗教學(xué)的重要性。本文結(jié)合當(dāng)前高職計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀,提出采用虛擬機軟件模擬真實環(huán)境來提高計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實驗率的有效方法。

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程 虛擬機 實驗教學(xué)

1 目前計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

實驗教學(xué)是保證學(xué)生實際動手操作能力得到培養(yǎng)和提高的前提，實驗內(nèi)容的合理設(shè)置是保證計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)效果的關(guān)鍵。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各單位對網(wǎng)絡(luò)需求的提高，對網(wǎng)絡(luò)人才的技術(shù)要求也越來越高，這樣也使得各高職院校不斷更新人才培養(yǎng)方案，修改教學(xué)課程內(nèi)容，開設(shè)的課程更貼合實際，所以不少院校投入大量的資金建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗室，讓學(xué)生更直接的接觸物理設(shè)備，進行實際操作，提升學(xué)生的動手能力。

但硬件條件的改善與教學(xué)效果的提升并不一定成正比，在實際的教學(xué)中，還存在著許多不盡人意的方面，主要表現(xiàn)在：

(1)設(shè)備更新不及時，實驗開出率不足。由于科技的飛速發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)更新較快、和廠商聯(lián)系緊密、專業(yè)性和實踐性較強等特性，目前社會有著相對完善的以生產(chǎn)廠商為主導(dǎo)的認證培訓(xùn)資源，如思科公司的CCNA、CCNP、CCIE;華為公司的HCNE、HCSE、HCTE、HCIE;銳捷公司的RCAM、RCNA、RCCP、RCNP、RCIE;但這些還沒能和高職教學(xué)很好的結(jié)合起來。很多高職網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)中普遍存在因設(shè)備不足，或是設(shè)備較老，很多實驗課程根本沒辦法開出來，而且目前配套的實驗教材非常匱乏，沒有形成完整的實驗體系。

(2)設(shè)備維護難度較大，影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。不少院校雖然建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室，但投入的經(jīng)費畢竟有限，且不可能持續(xù)的投入，特別是像網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量上欠缺和種類及功能模塊上的不完整，且某些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有不可模擬性，導(dǎo)致利用其進行實驗教學(xué)的效果有限且升級困難。由于學(xué)生在實驗操作時，本身對設(shè)備的不熟悉，有些誤操作導(dǎo)致設(shè)備的不正常運轉(zhuǎn)，同時多人頻繁的操作設(shè)備也會大大縮短設(shè)備的使用壽命，嚴重地影響實訓(xùn)室的正常運轉(zhuǎn)。

(3)設(shè)備數(shù)量不足，影響實驗效果。實際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在使用上的單用戶性，和目前高職院校日常的教學(xué)組織形式相矛盾，使得實訓(xùn)室使用頻率高，但實驗效率極低，如有時某個網(wǎng)絡(luò)搭建實訓(xùn)，一人就需要多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，多臺計算機設(shè)備，設(shè)備數(shù)量不夠時，這樣使得很多學(xué)生沒辦法動手實訓(xùn)，所以網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室比較適合小班化教學(xué)。

為解決上述問題，緩解投入經(jīng)費的不足，近年來在計算機網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)領(lǐng)域，普遍引入了虛擬機軟件進行輔助教學(xué)的方法，實踐證明，這是一種行之有效的方法。計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，已達到了相當(dāng)?shù)某潭龋阌陂_發(fā)出能逼真模擬真實環(huán)境的軟件。引入虛擬機軟件，可以彌補網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中的許多不足，如使用VMware虛擬機可以使學(xué)生在一臺計算機上來模擬幾臺主機完成Windows Server服務(wù)器、Linux服務(wù)器的配置與管理實訓(xùn)、使用Packet Tracer或是GNS3模擬器可以使學(xué)生在一臺計算機上來完成由多臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搭建的實訓(xùn)，應(yīng)用虛擬機實訓(xùn)效果與真實設(shè)備使用效果基本相當(dāng)，這樣學(xué)生就很容易通過完成實訓(xùn)后來理解相關(guān)知識，更重要的是模擬設(shè)備不存在損壞問題，能反復(fù)進行操作，有效地解決了設(shè)備損耗問題。

所以，在高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)中，除了購置一定的實際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建立專用實訓(xùn)室的同時，輔以網(wǎng)絡(luò)虛擬機軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)平臺，充分利用虛擬機軟件在教學(xué)過程中所起的設(shè)備替代和教學(xué)輔助作用，虛實結(jié)合，構(gòu)建科學(xué)完整的計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和實訓(xùn)體系。目前，各類虛擬機軟件很多，功能各不相同，如GNS3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器側(cè)重于做路由器實訓(xùn)，像真實路由器設(shè)備一樣，可以完成路由器的各類配置操作，VPN的搭建;Packet Tracer網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器可以很直觀的做交換和路由實訓(xùn)，但很多命令不太支持，局限性較大;VMware可以在一臺計算機上虛擬出多臺計算機，并且完全模擬出真實計算機的操作，這樣在一臺計算機中均能完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置與管理實訓(xùn)，且在虛擬機中的任何問題并不影響真實主機。所以虛擬機非常適合于高職計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗教學(xué)。本文以介紹兩種虛擬機軟件，來體驗在網(wǎng)絡(luò)課程實驗教學(xué)中引入模擬軟件的優(yōu)越性。

圖1

2 Packet Tracer軟件

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去設(shè)計、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓撲，并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進的詳細處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運行情況。可以學(xué)習(xí)IOS的配置、鍛煉故障排查能力。Packet Tracer是一個功能強大的網(wǎng)絡(luò)仿真程序，允許學(xué)生實驗與網(wǎng)絡(luò)行為，有利于教學(xué)和復(fù)雜的技術(shù)概念的學(xué)習(xí)。目前最新的版本是 Packet Tracer 6.1，可以完成Cisco的所有CCNA實驗。

實例：在Packet Tracer模擬器中做OSPF多區(qū)域配置實驗實驗拓撲圖(圖1）：

實驗內(nèi)容和要求：對各路由器按圖中規(guī)劃進行配置，使用OSPF動態(tài)路由協(xié)議進行全網(wǎng)通信。

具體配置過程：(1)在Packet Tracer中，拖入3個2811路由器、3臺2950-24交換機、3臺終端PC機，然后使用Serial DCE連接線按圖所示把設(shè)備連接起來。注意DCE連接線的方向。

(2)對路由器的具體配置略。

(3)對PC機配置相關(guān)的IP、子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)。

(4)通過PING命令實驗測試，PC0、PC1與PC2均能互相通信。

完成上述實例，若使用真實設(shè)備，則每名學(xué)生要使用3臺路由器、3臺交換機、3臺計算機，2條DCE連接線，6根直通線，實驗學(xué)生數(shù)多的話則需要很多的設(shè)備才能滿足實驗要求;若使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器軟件模擬網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)平臺進行案例教學(xué)，則每名學(xué)生只需要一臺計算機即可，而且實驗效果也很直觀，學(xué)生印象深刻。用該平臺做的路由交換實驗，對于學(xué)生理解動態(tài)路由OSPF協(xié)議、DTE/DCE設(shè)備等概念都有很大幫助，可以在深度和廣度上對知識進一步拓展。

3 VMware軟件

VMware是一個“虛擬PC”軟件公司，提供服務(wù)器、桌面虛擬化的解決方案。其工作站軟件包含一個用于英特爾x86相容電腦的虛擬機套裝，其允許用戶同時創(chuàng)建和運行多個x86虛擬機。每個虛擬機實例可以運行其自己的客戶機操作系統(tǒng)， 可以使你在一臺機器上同時運行二個或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。與“多啟動”系統(tǒng)相比，VMWare采用了完全不同的概念。多啟動系統(tǒng)在一個時刻只能運行一個系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時需要重新啟動機器。VMWare是真正“同時”運行，多個操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺上，就象標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個操作系統(tǒng)你都可以進行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實硬盤的數(shù)據(jù)，你甚至可以通過網(wǎng)卡將幾臺虛擬機用網(wǎng)卡連接為一個局域網(wǎng)，極其方便。安裝在VMware操作系統(tǒng)性能上比直接安裝在硬盤上的系統(tǒng)低不少，因此，比較適合學(xué)習(xí)和測試。其工作站軟件目前最新的版本是VMware workstation10.0。

實例：使用虛擬機VMware做Active Directory(活動目錄)服務(wù)器的管理實驗。

實驗內(nèi)容和要求：在域管理器中對用戶和組的管理，創(chuàng)建一域用戶TEST，并應(yīng)用TEST在域客戶機登錄，再訪問域中資源。

具體配置過程：略。

完成上述實例，若在真實環(huán)境中完成該實驗，則每名學(xué)生至少要有兩臺主機，一臺承擔(dān)域控制器(即要在此計算機中安裝AD)，另一臺充當(dāng)域客戶機(即要將此計算機加入到域中)，這樣才能完成AD中的相關(guān)管理配置后的測試;若使用VMware虛擬機則只需要一臺計算機來模擬兩臺計算機完成該實驗。

4 結(jié)語

將實際網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)室和虛擬機軟件模擬網(wǎng)絡(luò)平臺相結(jié)合，有效地解決了高職院校實踐實訓(xùn)中資金和設(shè)備的短缺問題， 通過模擬平臺使學(xué)生能得到充分的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)訓(xùn)練， 將有效地提高教學(xué)效果，節(jié)約學(xué)校的設(shè)備投入，具有廣泛的推廣價值，同時又能通過實際設(shè)備增加對網(wǎng)絡(luò)的感性認識。

[1]任曉鵬,李偉華.基于Packet Tracer構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)平臺[J].中國職業(yè)技術(shù)教育,2006,(27)：44-46.

[2]程勇軍.利用模擬軟件改進中高職網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的探討[J].廣州廣播電視大學(xué)學(xué)報,2008,(2)：52-55.

[3]王海峰.《Packet Tracer在高職計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程中的應(yīng)用》.電腦知識與技術(shù),2011.

[4]徐佩鋒.《用Packet Tracer模擬軟件改進高職計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)》.計算機教育,2008.

基于虛擬機在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計的研究。