利用VMware技術實現網絡課程教學的虛擬化

摘 要：在信息技術飛速發展的今天，計算機網絡技術的應用也越來越多，具備一定的計算機網絡技術技能，是新世紀的高素質技能型人才所需要的。所以，《計算機網絡基礎》已成為高校公共課程，教學意義十分重大。但在網絡課程的教學中，網絡環境的搭建一直是個難題，針對這個問題，基于虛擬機技術的網絡教學架構的設想就應運而生。本文結合教學工作的實際經驗和體會，對虛擬機技術在網絡課程教學中的應用進行了研究和探討。

關鍵詞：虛擬機技術；虛擬網絡環境；DHCP服務

中圖分類號：TP393.07-4

在網絡課程的教學和實驗中，教師要想形象直觀地向學生展示具體的教學內容和詳細的操作步驟，并且使學生能夠實際動手操作，最直接的方式就是組建一個真實的網絡環境。組建最簡單的網絡至少需要以下設備：兩臺計算機，并且安裝配置了網卡；一根交叉雙絞線。如果要組建比較復雜的網絡，還需要安裝配置以下網絡設備：服務器、工作站、路由器、交換機等。

如果將網絡課程安排在多媒體教室進行，其中只有一臺多媒體計算機，這種條件下教師很難高效地完成教學任務。而要通過購置大量的網絡設備組建專門的網絡實驗室，又遇到了網絡技術迅速發展導致設備更新快和經費短缺的難題，所以，實驗設備的購置和更新問題是目前各院校普遍面臨的巨大困難。即便有些院校投入建立了網絡實驗室，但往往規模也比較小，實驗基本是以小組的方式進行，也就是一組實驗設備由幾個學生共同使用，不能很好地鍛煉和提高學生的獨立操作能力，最終導致網絡課程的教學中實驗效果不明顯，實驗項目的開出率較低，嚴重影響教學效果。

虛擬機技術就是針對以上問題提出的一種通過構建虛擬網絡環境實現教學的設想。其主要思路是通過在一臺計算機上安裝配置虛擬化軟件，在虛擬化軟件的輔助下，集中在一臺計算機上安裝配置網絡課程教學和實踐中用到的各種操作系統，然后在單機上實現多操作系統間的聯網，模擬出多操作系統連接的效果，為了更好地滿足教學需要，提供虛擬的操作平臺，構造虛擬的網絡環境。

1 VMware虛擬機

VMware workstation 6.5是目前流行的一種虛擬機軟件，它很像一臺真實的計算機。它能在Windows系統上虛擬出多臺計算機。VMware提供了VMnet0-9虛擬網絡設備，通過這些虛擬網絡設備，就可以組建虛擬機和宿主機、虛擬機和虛擬機等任意形式的局域網，這些設備的作用相當于交換機。而且，在每臺虛擬上我們不僅可以根據需要進行內存容量、硬盤空間、CPU等硬件配置，還能對虛擬出的基本輸入輸出系統（BOIS）設置各項參數，安裝配置操作系統等。

網絡連接的方式有：

（1）橋接模式（Bridged）。在VMware中以VMnet0表示使用橋接模式組成的網絡，此時就相當于將虛擬機直接接入宿主機所在的網絡，實際上就是在虛擬機網絡中映射了宿主機的局域網。（2）網絡地址轉換模式（NAT）。在VMware中以VMnet8表示使用NAT模式建立的網絡。在這個子網中，VMware提供了兩種服務：一種是動態主機配置（DHCP）服務，使子網內的計算機可以自動獲取IP地址及相關參數；二是網絡地址轉換（NAT）服務，可以將VMnet8子網的私有地址轉換為外網的合法地址。（3）僅主機模式（Host-only）。在VMware中以VMnet1表示使用僅主機模式組成的網絡。該子網的虛擬機的通信受到限制，即不能與其他虛擬網絡的主機進行通信，只能與宿主機或VMnetl網內的虛擬機進行通信，這樣就建立了一個獨立的私有網絡，虛擬網絡與宿主機外部網絡的連接也被隔斷了。

2 VMware在網絡教學和實驗中的應用

下面我們通過網絡實驗中常用到的動態主機配置（DHCP）服務的實驗，說明利用虛擬機技術構建實驗環境的方法。

教師想高效地完成教學任務，最基本的首先就是讓學生能準確快速地完成虛擬機和虛擬網路的配置，所以，教師在教學前就要就建立相關的說明文件和參數文件并將其上傳到網絡服務器中共享。學生利用教師共享的這些文件，進行實驗。具體過程如下：

2.1 構建實驗環境

組建網絡，需要新建兩臺虛擬機。虛擬機安裝完成后，實驗模板也就準備好了，教師將實驗模板保存在共享文件夾中，供教師演示和學生實驗使用。

具體過程如下：

（1）啟動已經安裝好的虛擬機軟件，創建兩臺虛擬機：操作系統分別為Windows Server 2003 Standard和Windows XP Professional。創建中要為虛擬機分配內存、創建硬盤等。（2）分別打開兩臺虛擬機，添加網卡，并連接在虛擬交換機VMnet2上。（3）分別為兩臺虛擬機安裝Windows Server 2003操作系統和Windows XP操作系統。（4）分別為兩臺虛擬機安裝虛擬機工具。方法是啟動相應的虛擬機，在菜單中選擇命令“虛擬機”—“安裝虛擬機工具”。

2.2 實驗過程

（1）安裝配置DHCP服務器：1）因為DHCP服務器的IP參數必須是固定的，所以首先應啟動并配置作為服務器的Windows Server 2003虛擬機的網絡協議為固定IP參數。如，IP地址為192.168.1.1，子網掩碼為255.255.255.0，默認網關為192.168.1.254。2）配置了固定的IP地址后就可以安裝服務了。首先在服務器上打開“管理您的服務器”對話框，通過“添加或刪除角色”命令打開“配置您的服務器向導”對話框，在向導的“服務器角色”窗格中選擇“DHCP服務器”選項，為該機安裝DHCP服務。3）配置DHCP服務的各項參數。首先設置作用域名稱，然后在“IP地址范圍”中設置該作用域用于分配的地址范圍、子網掩碼、排除地址和租約期限。完成后，再進行“DHCP選項”的配置：默認網關、DNS服務器及WINS服務器等，最后要想服務器發揮動態分配地址的作用還需要進行激活。（2）配置DHCP客戶端。Windows XP虛擬機最為客戶端，其配置比較簡單，只需設置網絡協議，即設置IP地址為自動獲取方式，這樣該機就可以使用DHCP服務器自動分配的地址了。（3）測試DHCP服務。測試是在客戶端虛擬機進行的，選擇“開始”中的“運行”命令，打開運行對話框，輸入命令“CMD”，進入命令界面。在命令提示符后輸入網絡測試命令：Ping DHCP服務器地址：測試本機到DHCP服務器是否聯通。Ipconfig /release：釋放原IP地址。Ipconfig /Renew：重新獲得動態IP地址。（4）擴展實驗。我們還可以利用虛擬機進行擴展實驗，通過虛擬機的克隆功能，克隆Windows XP虛擬機。啟動克隆后的Windows XP虛擬機，將機器名稱更改，并對DHCP服務的“用戶類別”、“類選項”、“保留IP地址”等功能進行擴充測試。還可以配置測試多宿主DHCP服務器，這需要為DHCP服務器再添加一塊與另一個子網相連的網卡。

3 結束語

綜上所述，虛擬機技術在網絡教學和實驗中的應用，不僅可以減少投資，較低費用，而且操作方便靈活，易于更新實驗環境和實驗內容，彌補了真實實驗室的局限性，可推廣使用。

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作者簡介：丁迎迎（1982.12-），女，山東濰坊人，教師，講師，工程碩士，研究方向：計算機應用技術。

作者單位：山東經貿職業學院，山東濰坊 261011