虛擬化技術解決職業學校計算機網絡專業的硬件資源不足、拓展實驗環境的探究

[摘 要] 長期進行中高職計算機網絡技術專業的網絡組建、網絡服務及網絡安全等專業課程教學，對網絡設備仿真與虛擬化技術有全面深入的了解，對網絡通信仿真與虛擬化輔助教學有豐富的教學經驗，深入淺出地分析、介紹了當前適合不同層次的網絡專業學生實驗、學習使用的仿真與虛擬化技術，結合課程的學習，達到快速引導學生專業學習入門、提高專業教學、研究效果的目的。

[關 鍵 詞] 虛擬化技術；職業學校；計算機網絡專業；硬件資源；實驗環境

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）23-0130-01

改造、建設虛擬化的機房，將有利于計算機網絡專業課程教學，解決實訓機房短缺的問題。在近些年來，各種專業的虛擬仿真平臺有很大的發展，數控、汽修等專業三維立體的仿真在教學已有相當應用，但這些仿真價格不菲，相比實訓用的真實設備可能價格也不低，它們解決學生反復練習、學習過程中對硬件的損壞和一些真實設備無法達到的教學效果，而計算機的仿真虛擬化在近十年來隨著多核x86架構的CPU虛擬化技術的成熟，發展迅速，價格低廉，為我們提供硬件平臺。

建設虛擬化的網絡實訓用機房，對硬件的要求并不高，在原來的機房就可以實現。建設的關鍵是穩定的虛擬環境，歸根結底是軟件的安裝與使用，對硬件的需求從目前來看沒有提出超高的要求。目前流行的計算機的X86架構CPU基本上都支持虛擬化，當然，最好是四核CPU的主頻能在3.0以上，我們要考慮課程的需要，對比各種虛擬仿真軟件的優缺點，選擇性安裝。我國的很多家庭的計算機都安裝使用Windows操作系統，而在小學、中學階段，計算機入門學習也都是Windows操作系統及一些Windows操作系統上的應用軟件，學生已經習慣這些軟件的使用，因此，學生很容易上手使用Windows平臺上的應用軟件，Windows操作系統的桌面環境是相當的優秀，但系統本身的穩定性不好，長期運行的系統會有些莫名其妙的問題，其內核不公開，我們無法認識到問題的原因，就無法找到解決的辦法。所幸目前Linux的操作系統有很廣泛的應用，Linux的開發版本ubuntu目前非常流行，桌面功能相當的穩定，非常多的應用軟件提供對ubuntu的支持。Linux本身的系統穩定，系統的原碼公開，可操作性非常強，為我們架設虛擬仿真軟件提供可靠的平臺。

由于Linux各種版本發展迅猛，各種優秀的虛擬仿真軟件的跨平臺性能力有很大的提高。根據需求來選擇基礎操作系統平臺有了余地，我們甚至于可以根據學生的不同能力去選擇Windows或是Linux平臺，如我們讓剛接觸到專業課程的學生使用Windows操作系統，學生有基礎便很快能上手，有一定專業基礎的，或是學過Linux的學生，我們使用ubuntu，這樣實驗虛擬環境相對穩定很多。

網絡搭建課程目前使用最多的一款軟件就是仿真軟件packet tracer，packet tracer是思科學院推出的CCNA學習的仿真軟件，它的拓撲視圖幫助學生認識網絡拓撲結構，建立網絡專業思維有很大幫助，而它的物理視圖對學生認識綜合布線課程提供了仿真的環境，它的真實環境模擬網絡通信的真實效果，它還提供了仿真環境，模擬我們現實看不見的網絡通信數據包傳遞的過程，描述了通信過程中實際發生的情況，對理解網絡通信是非常重要的，而packet tracer還提供了activity wizard（活動向導）功能，為老師考核檢查學生網絡設備的配置提供有效手段，特別是對剛學習網絡知識還沒有入門、對網絡設備命令不是很熟練的學生有極大幫助，也提高了老師教學效率，學生使用活動向導功能可以自行根據向導進行實驗并檢查結果，提高學生學習的效率，同時自動評分功能能及時反饋學生的錯誤，幫助學生找到問題所在。思科學院提供了Windows版本的和Linux版本的packet tracer，兩種都32位版本與64位版本。

但是packet tracer也只是一款仿真軟件，只是對真實設備的高效仿真。深入地學習網絡搭建課程，這樣的仿真環境顯得有點不夠用。目前，虛擬化技術非常成熟，用于設備虛擬化的一款軟件gns3是我們進行網絡學習的有效工具，gns3集成了IOL、QEMU等虛擬化軟件，使用思科的設備內核操作系統虛擬網絡通信設備，包括路由器、交換機、防火墻等各種網絡設備，不同于packet tracer仿真出來的通信設備，這些設備可以提供真實通信效果與真實世界的計算機通信設備連接，配合抓包軟件wireshark、ping、tracerout等工具，為研究通信過程與協議提供手段。gns3有效集合了很多設備，并有非常友好的操作界面，它提供了多種操作系統的支持。

網絡通信的原理學習使用packet tracer入門，使用gns3深入學習，在配合真實的實訓機房硬件設備的使用，將會達到很好的教學與研究的效果，反復通過虛擬仿真軟件進行網絡搭建實驗的最大好處在于建立專業的思維方式，對學生形成正確的專業習慣有很大幫助。

網絡服務的學習就要使用計算機虛擬化的軟件，現在虛擬計算機的軟件有很多種，技術成熟、穩定性高、使用最為廣泛的當然是vmware公司的產品，wmware workstation提供了Windows和Linux的支持。而其他廠商的軟件相當多，如oracle的virtual box也有多種操作系統的支持，軟件小而功能全。高端服務器直接使用vmware的esxi是非常好的選擇，如果是使用Linux操作系統，虛擬計算機使用開源的kvm也是不錯選擇，Windows的hyper-V也提供了這樣的功能。

目前深入學習網絡最好的選擇是ubuntu操作系統，使用電子教室italc可以實現跨Widnows、Linux平臺廣播。使用ubuntu環境下gns3配置vmware workstation或是kvm能達到在一臺筆記本計算機或臺式機上就能實現全部網絡拓撲搭建，成為一個網絡實訓室，隨時進行研究，這也是我們進行虛擬網絡搭建測試不可多得的環境，為網絡專業的教師和學生研究網絡技術不局限于實訓機房拓展了時空。