虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中的應用

王瑛++陳莉

摘要：如今的世界，科技迅速發展，網絡逐漸滲透到人們生活的各個方面，從衣食到住行，計算機的安全也越來越受到人們的關注。在教學中，有關于計算機安全技術的課程實驗，對實驗的環境要求頗高，不僅需要高成本的網絡環境架構，而且極易損害計算機，同時，后期維護成本高，不易維護！虛擬機則很好的解決了這方面的問題，在電腦上安裝上虛擬機，可以虛擬出需要的系統，如Windows操作系統、LINUX操作系統、Unix操作系統等，也可以虛擬出不同的版本，如windows xp、win7、win8、win10等……本文介紹虛擬機的特點，并詳細講述虛擬機在計算機安全技術的教學中的應用和意義。

關鍵詞：虛擬機；計算機；安全技術；實驗教學

引言

眾所周知，科技是第一生產力。于科技而言，計算機占據重要地位。作為一門實踐性極強的學科，計算機實驗教學質量的高低直接影響著高應用型人才的培養。因此，完善計算機的上機實驗教學，極為重要！在實驗室建設、實踐性教學中虛擬機技術顯得非常重要！虛擬機技術的存在解決以下幾大問題：一是計算機實驗資金短缺；二是實驗設備短缺；三是計算機安全實驗對電腦極易造成破壞。虛擬機技術具有以下幾大優點：一是可以在機房進行交互式驗證、設計及研發型的實驗[1]；二是為學生課內外的自主學習提供便捷；三是節省了資金投入。因此，將虛擬機技術應用于計算機安全技術實驗教學中及其有意義的。

一、虛擬機技術的介紹

1.1虛擬機的定義

虛擬機的英文名叫virtual machine，它不是硬件，而是一種及其特殊軟件，利用軟件虛擬出電腦，因此虛擬機又稱為電腦中的電腦。用戶可以用這個軟件創造出一種環境來操作其他軟件。運行虛擬機的電腦分為宿主機和虛擬機。宿主機是物理計算機主機，即運行虛擬機的主機，虛擬機也稱客戶機，即在主系統中虛擬出來的環境，與物理計算機幾乎一樣。用戶可以虛擬出自己需要的系統，如Windows操作系統、LINUX操作系統、Unix操作系統等，也可以虛擬出不同的版本，如windows xp、win7、win8、win10等……用戶在虛擬機中進行任何操作均不會對電腦造成任何影響。

1.2虛擬機的特點

從1.1虛擬機的定義的介紹中可知，虛擬機的運行環境極易滿足，只需電腦上安裝上VMware即可。所以，虛擬機具有跨平臺性、執行效率高等多種優點。虛擬機的主要特點如下：一是與主機進行通信。一臺電腦可以裝上多個虛擬機，一個虛擬機可以裝多個操作系統[2]。每個虛擬機均可以與主機建立連接，即兩者之間可以相互傳遞文件，實現資源共享；二是可以以客戶端服務器形式運行，即運行C/S方式的應用；三是安全可靠。虛擬機與主機分離，所以在虛擬機上進行的操作不會對主機造成任何傷害，而且實驗中對虛擬機造成的破壞能夠自己快速恢復；四是硬件無關性。在PC機上虛擬的硬件是一樣的，在不同的主機間具有通用性，所以具有可移植性。因此，將虛擬機運用到計算機安全的教學實驗中受到師生一致的好評，虛擬機技術在計算機方面的學習中也占據重要地位！

1.3虛擬機在教學中的應用

據以上虛擬機的特點分析可知：虛擬機在教學中的應用有配置不同類型的操作系統、進行數據加密、進行病毒的分析與預防等。在教學中，僅僅用一臺電腦就可以進行計算機安全技術的實驗，大大節省教學資源，更具有安全性。同時，與主機的環境幾乎一樣的特點更加方便學生的操作，更加易學易懂！

二、網絡連接方式

在安裝虛擬機的過程中，要想實現計算機的主機與虛擬機的通信，首先選擇客戶機操作系統：有Windows、Linux、Novell NetWare、Solaris、VMware ESX等，選擇版本：有32位、有64位、有企業版、有標準版、有家庭版、有win7、8、10、Xp等；然后可以進行處理器的配置，可以有多個處理器；之后是進行網絡連接。

網絡連接有四種：一是使用橋接網絡。橋接網絡為客戶機操作系統提供直接訪問的外部以太網網絡的權限。客戶機在外部的網絡上必須有自己的IP地址。二是使用網絡地址轉換。為客戶機操作系統提供使用主機IP地址訪問主機撥號連接或外部以太網網絡連接的權限。三是使用僅主機的模式網絡。將客戶機操作系統連接到主機的專用虛擬網絡。四是不使用網絡連接。

三、虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中的應用

3.1虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中的應用

虛擬機技術不僅在計算機安全技術的基礎實驗教學中作用重大，而且在操作系統的實驗中也占據重要地位。虛擬機技術可以避免應用程序或工具軟件安裝過程中的風險，還可以進行磁盤分區、安裝不同的操作系統、進行格式化。同時，虛擬機技術一方面可以用于計算機網絡類實驗，如配置家庭網、資源共享、遠程控制等，另一方面，虛擬機技術還可以用于搭建機群，如搭建機群，搭建PC機群等[3]。

從維護管理機房的角度看，虛擬機技術降低管理人員的工作強度，理由如下：一是機房不再需要安裝各種操作平臺就可以滿足需求；二是部分上機實驗的軟件安裝導致系統崩潰的問題得到很好的解決。

3.2案例

某高校在計算機安全技術的上機的機房中每臺電腦中均裝有虛擬機。場景：一是每個計算資源在虛擬化堆棧中都是邏輯隔離，相互獨立。二是不需要為單獨配置每個計算資源，而使他們工作在一起。三是計算資源變成一種立即生效的、按需提供的服務。收益：一是能夠在系統架構中動態的添加、更新各種服務器計算資源。二是提供構建動態IT的技術基礎。三是提高計算機資源的共享性。四是能夠很短時間就能重新定位和恢復應用服務器，提供很好的上機環境。五是在不中斷關鍵的上機實驗前提下，具有更短的服務器維護時間。

四、結語

由以上分析可知：虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中占據重要的地位！虛擬機技術在計算機安全技術實驗教學中的意義：一是虛擬機技術給計算機的上機實踐帶來了安全保障；二是虛擬機技術解決了實驗設備不足的問題，提高計算機資源的共享性；三是虛擬機技術滿足多環境配置的需求；四是降低了實驗室的管理難度，提高教學的效率。因此，虛擬機技術的使用與推廣對學習計算機的學生來說是一大福音！

參考文獻：

[1]石幼生.計算機網絡實驗室建設與實驗教學的探討[J].中國現代教育設備，2012，6（8）：97-98.

[2]羅梓元.基于虛擬機技術的虛擬實驗環境的構建[J].職業教育研究，2015，5（3）：86-87.

[3]劉羽.虛擬機技術在教學實驗中的應用[J].桂林工學院學報，2013，（4）8：416-418.