虛擬機在網絡課程實踐教學的應用探討

劉治國

（湖南應用技術學院 湖南常德 415100）

摘 要：隨著信息技術的高速發展，網絡技術專業對于網絡實驗設備的投入不能滿足學生實驗實訓需求，部分網絡實驗教學難以實現，而實踐教學是提高學生應用能力和學習興趣的重要教學環節，應用虛擬機技術，搭建網絡的各種實驗環境有利于降低實驗成本，也有利于學生自主開展網絡實驗操作。本文主要是應用虛擬機軟件在網絡課程實踐教學中進行具體、深入的探討。

關鍵詞：網絡課程 虛擬機 實踐教學

當前，網絡課程的教學尤其是實踐教學，成為很多高校不斷探索、不斷研究、不斷改進的一個課題。要想提高學生實踐能力，必須加強網絡實踐教學環境的改變。由于受資金、技術、實驗人員管理等各方面條件的限制，計算機網絡實驗室不能滿足學生的網絡實驗需求。例如開展簡單的局域網組建實驗，至少要為每組學生配備二臺PC、一臺交換機，這對學校來說是一筆不小的開銷。大多數學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，給學生做實驗帶來了很大的限制，也給教師準備實驗環境帶來了困難。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，構建一個與真實網絡環境相同的虛擬網絡教學、實驗平臺，我們通過采用虛擬機來進行實踐教學，是目前在計算機教育教學中廣泛采取的一種方法。經過實踐證明，采用虛擬機技術對我們的實踐教學有很大的可行性和創新性。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用程序，但是對于在虛擬機中運行的應用程序而言，它就像是在真正的計算機中進行工作。這既能節約實驗成本，也便于教師課堂講解，提高網絡課程的教學效果，學生還可以用自己的計算機安排課外時間開展自主實驗學習。通過實踐操作能使學生透徹地理解我們學習的知識。[1]

一、虛擬機介紹

虛擬機技術，就是用軟件模擬現實的計算機系統的技術。其技術早已成為熱門的軟件技術，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中安裝多個其他操作系統（如，Windows、Linux等），輕松實現多個虛擬系統和真實主機系統共存，如在網絡服務器搭建過程實訓中，利用Vmware實現一臺主機虛擬出多臺主機的效果，互不干擾，且同在一個局域網內，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，從而解決了一個學生做實訓需要多臺計算機、多個操作系統的問題。[2]

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

二、虛擬機在網絡課程實踐教學中的應用

（1）Vmware虛擬機在WINDOWS服務器配置與管理課程中應用

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服務器，在服務器里添加并配置好諸如DHCP、DNS、WEB、fTrP等服務器后，可再模擬出l～3臺Windows xp或Linux客戶機進行測試試驗。

在講解服務器配置中的DNS和WEB時，結合實際情況，關聯兩個服務器進行講述，效果會明顯。例如：若要架設WEB服務器，搭建一個內部網站，IP地址為192.168.1.200，域名為www.XM.com，主目錄為C：＼WEB，網站主頁文檔為home.htm，其內容為“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訪問內部網站首頁，訪問結果（如圖1）：

若按照實驗要求每組應配備兩臺計算機，一臺做為服務器，一臺做為客戶機，在服務器中要安裝有DNS和WEB服務器，才能實現結果?，F應用Vmware虛擬機，只需要在一臺計算機中安裝Vmware虛擬機，再在Vmware虛擬機內安裝Windows Server 2008和Windows xp兩種操作系統既可。

（2）Cisco Packet Tracer模擬器在網絡設備課程中應用

借助Packet Tracer仿真模式進行交換與路由教學，教師可以詳細、直觀地現場操作、講解相關內容，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，供學生參考。學生憑借理論課程中學習的知識，結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定的實訓內容，最后以pkt文件形式提交自己的實驗結果。例如：

實驗拓撲（如圖2）：

實驗具體要求：

①連接各設備，并對網絡中各設備進行基本配置（主機名按自己姓名拼音首字母+設備類型，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備配置地址）。

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

③全網運用OSPF路由協議。

④配置網絡中的路由器R1和三層交換機SW1兩臺設備，使這兩臺設備均能實現遠程管理，設置特權密碼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，三層交換機創建VLAN10、VLAN20，利用三層交換機SVI實現VLAN間通信。

⑥在R1中配置DHCP服務器，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（廣域網鏈路），在S口封裝PPP協議，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NAT配置，將WEB服務器的192.168.1.2轉換成1.1.1.3/29，將DNS服務器的192.168.1.1轉換成1.1.1.4/29，使外網用戶通過域名來訪問WEB服務器。

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

⑩測試相關結果（ 分別通過PC1、PC2主機通過域名訪問WEB服務器；?分別通過PC1、PC2主機遠程登錄R1和三層交換機）。部分結果如圖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應用Packet Tracer模擬器，則只需要一臺計算機，在其上面安裝Packet Tracer即可全面實現實驗需求。它可以讓學生在機房或其它地方隨時隨地進行實驗，練習操作命令，掌握操作過程，實現實驗結果，這種技能的獲得對學生在真正設備上進行具體操作來說是不可或缺的。

結語

要學好實踐性比較強的課程，需要有較深的理論知識作為基礎，同時要注重網絡實驗的學習和實踐。通過在教學中引入虛擬機技術，解決了實驗設備不足、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境下無損害地重復進行，能完成原先一些因實驗條件和經費投入等原因無法開展的實驗內容，極大地豐富了課程的實驗內容。虛擬機的使用非常靈活，可以為計算機網絡專業的多門課程提供實踐環境。教學實踐表明，虛擬機技術的推廣和應用將對課程教學產生積極的影響，值得進一步探索和實踐。當然，虛擬機技術不能替代真正的設備，但可以取代對服務器或是網絡實際設備的使用和掌握，網絡應用能力的最終提高，還是要依賴于學生對網絡基本理論的深刻理解和實際設備的熟練掌握來實現。

參考文獻

[1] 劉青﹒虛擬機技術在計算機網絡實踐教學中的應用[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軟件在計算機網絡課程教學中的應用[J]﹒廣西教育c：職業與高等教育版，2013（4）：191-192

[3]余先虎﹒VMware虛擬機在網絡實驗教學中的應用[J]﹒計算機時代，2013（6）：20-22