虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

侯貞霞 宋斌豐

摘要本文介紹了虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)、操作系統(tǒng)教學(xué)及輔助教學(xué)中的應(yīng)用，解決了硬件資源的不足。

關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)教學(xué)虛擬技術(shù)Vmware

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

我們的計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)專業(yè)的教學(xué)要不斷的安裝新系統(tǒng)、進(jìn)行硬盤格式化等操作，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的教學(xué)需要搭建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)……硬件資源的不足嚴(yán)重地制約了我們的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的相對(duì)薄弱令我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)在是有點(diǎn)捉襟見肘了。面對(duì)如此的一種狀況，我們?cè)诮虒W(xué)中引入了虛擬技術(shù)，運(yùn)用虛擬機(jī)可以在單臺(tái)機(jī)器上安裝多系統(tǒng)、對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū)格式化操作、構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)、教學(xué)過程的適時(shí)錄制等。

目前比較流行的虛擬機(jī)技術(shù)是利用VMware的Vmware Workstation。它可以在一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)上虛擬出一臺(tái)或數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)，并且每臺(tái)機(jī)器都有各自的BIOS參數(shù)，即使是系統(tǒng)崩潰也互不干擾。

使用VMware軟件（我們使用的是VMware Workstation6.5），在運(yùn)行Windows（NT以上）或Linux操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行安裝VMware Workstation，然后啟動(dòng)VMware Workstation就可以創(chuàng)建模擬機(jī)了。

安裝VMware Workstation過程簡單敘述如下：（1）打開VMware Workstation——新建虛擬機(jī)；（2）新建虛擬機(jī)向?qū)А远x；（3）選擇一個(gè)虛擬機(jī)格式——新的；（4）選擇一個(gè)客戶機(jī)操作系統(tǒng)——Microsoft Windows；（5）命名虛擬機(jī)——Windows Server 2003；（6）下一步直到選擇網(wǎng)絡(luò)類型；（7）下一步直到選擇磁盤容量；（8）完成后選擇系統(tǒng)鏡像，打開電源聯(lián)接；（9）重起虛擬機(jī)，完成虛擬機(jī)硬件設(shè)置后，就可以安裝操作系統(tǒng)了。

需要說明的是：運(yùn)用虛擬機(jī)搭建的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，只是模擬了物理計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備，進(jìn)行的所有操作不會(huì)影響到主機(jī)環(huán)境，不會(huì)損壞計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備。

下面我們通過教學(xué)示例來看虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的一些應(yīng)用。

1 在計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的組裝與維護(hù)課程中有一項(xiàng)很重要的教學(xué)內(nèi)容就是更改計(jì)算機(jī)Bios參數(shù)、對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤的分區(qū)和格式化操作。頻繁更改計(jì)算機(jī)Bios參數(shù)、反復(fù)對(duì)硬盤進(jìn)行分區(qū)、格式化操作，對(duì)計(jì)算機(jī)、硬盤肯定會(huì)有很大的損傷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)、硬盤報(bào)廢掉。為保護(hù)計(jì)算機(jī)設(shè)備和系統(tǒng)，機(jī)房中計(jì)算機(jī)往往安裝有系統(tǒng)還原系統(tǒng)，實(shí)際操作起來很麻煩。如果只講理論，看看圖片進(jìn)行教學(xué)，教師講起來很費(fèi)勁、學(xué)生學(xué)起來也很乏味。運(yùn)用虛擬機(jī)進(jìn)行這方面的教學(xué)，就可以很好的解決這個(gè)問題。

當(dāng)按操作步驟提示在計(jì)算機(jī)上安裝完VMware Workstation6.5進(jìn)行時(shí)，使用DOS命令提示輸入Fdisk分區(qū)。完成分區(qū)以后，重啟虛擬機(jī)再進(jìn)行Format格式化處理。格式化完成后重起虛擬機(jī)就可以安裝操作系統(tǒng)了。當(dāng)安裝完操作系統(tǒng)重啟后，再進(jìn)行虛擬客戶機(jī)操作系統(tǒng)的VMware Tools(工具包)驅(qū)動(dòng)程序安裝。至此，一套新的操作系統(tǒng)就完成了，我們可以在這個(gè)平臺(tái)上繼續(xù)進(jìn)行我們的實(shí)驗(yàn)了。

虛擬機(jī)的運(yùn)用，有效的解決了該專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能在公共機(jī)房進(jìn)行的問題，對(duì)改善實(shí)驗(yàn)條件起到了很好的效果。

2 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

我們以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中搭建企業(yè)網(wǎng)為例來簡述虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)要求使用4臺(tái)計(jì)算機(jī)、兩臺(tái)交換機(jī)、一臺(tái)路由器搭建一個(gè)常用的企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，在工作組模式下完成Windows Server 2003的多種常用服務(wù)器配置；實(shí)現(xiàn)交換機(jī)VLAN劃分，路由器的安全策略。其中，WEB服務(wù)器和FTP服務(wù)器為PC1，打印服務(wù)器為PC2，接到Route和Switch 1上，PC3、PC4為普通網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，接Switch 2，兩Switch 互聯(lián)。為做好實(shí)驗(yàn)，我們?cè)谝慌_(tái)計(jì)算機(jī)上用虛擬機(jī)軟件模擬出PC1和PC2，第二臺(tái)計(jì)算機(jī)上模擬出PC3，PC4。具體操作步驟如下：（1）在一臺(tái)機(jī)上創(chuàng)建虛擬機(jī)，配置為512M、8G硬盤、以太網(wǎng)卡，CPU為虛擬；（2）在該虛擬機(jī)上安裝WINDOWS 2003操作系統(tǒng)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)模式為橋接模式；（3）按照實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，連接各種設(shè)備；（4）設(shè)置好每臺(tái)虛擬機(jī)的IP地址，重新命名虛擬機(jī)的計(jì)算機(jī)名；（5）在Windows 2003系統(tǒng)上搭建WEB服務(wù)器、FTP服務(wù)器；（6）在交換機(jī)上按實(shí)驗(yàn)要求劃分VLAN；（7）在路由器上按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置好路由器策略功能；（8）測(cè)試PC3、PC4能否訪問PC1、PC2上的WEB服務(wù)器和FTP服務(wù)器，能否使用網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。虛擬機(jī)的使用，節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源，改善了教學(xué)效果。

3 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全涉及系統(tǒng)安全設(shè)置、系統(tǒng)漏洞的分析與攻防、計(jì)算機(jī)病毒和黑客入侵防范等內(nèi)容。為了讓學(xué)生更好地明白系統(tǒng)配置方法，黑客攻防的原理，我們?cè)诮虒W(xué)中運(yùn)用虛擬機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生結(jié)合黑客工具軟件進(jìn)行漏洞掃描分析、進(jìn)行實(shí)際的攻防操作，讓學(xué)生們?cè)诟鞣N攻擊工具所造成的危害中進(jìn)行分析和思考，從而加深對(duì)系統(tǒng)配置的理解及在實(shí)際操作中加強(qiáng)防范措施。

在系列的安全實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用虛擬機(jī)所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)設(shè)備造成的危害最小，系統(tǒng)維護(hù)的工作量也最少，所起的效果也是最明顯。

4 在操作系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

目前常用的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要是：Windows系列和Linux系列。計(jì)算機(jī)維護(hù)專業(yè)的教學(xué)要進(jìn)行系統(tǒng)安裝、Ghost系統(tǒng)還原等操作，并且絕大多數(shù)保護(hù)系統(tǒng)是針對(duì)Windows的，對(duì)Linux保護(hù)相對(duì)較弱，Linux系統(tǒng)安全再者如果是雙系統(tǒng)的話， Linux系統(tǒng)更改，Windows還要重新進(jìn)行安裝，況且學(xué)生機(jī)房中還有著系統(tǒng)還原之類的保護(hù)措施，頻繁的更改操作系統(tǒng)在公共機(jī)房也是不允許的。諸多因素就造成對(duì)操作系統(tǒng)教學(xué)的不便使用虛擬機(jī)，就可以輕松化解這類問題。我們?cè)赪indows系統(tǒng)下安裝虛擬機(jī)，再去安裝 Linux、對(duì)Linux更改設(shè)置、進(jìn)行Ghost系統(tǒng)還原等。

5 在輔助教學(xué)中的應(yīng)用

VMware Workstation還提供了一項(xiàng)很實(shí)用的功能：視頻捕捉和屏幕截圖。對(duì)一些重復(fù)要講的內(nèi)容我們可以通過視頻捕捉把要操作的內(nèi)容進(jìn)行適時(shí)錄制或者進(jìn)行截圖，再通過投影設(shè)備展示給學(xué)生，這樣既減輕了教師負(fù)擔(dān)又節(jié)省了時(shí)間，還能充分利用現(xiàn)有設(shè)備解決教學(xué)問題。

總之，通過搭建虛擬機(jī)可以給計(jì)算機(jī)教學(xué)提供一個(gè)更安全、更真實(shí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，降低實(shí)驗(yàn)成本，提高計(jì)算機(jī)課的教學(xué)效果，而且能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力能和提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王春海著.虛擬機(jī)技術(shù)與應(yīng)用:配置、管理與實(shí)驗(yàn).清華大學(xué)出版社,2007.

[2]石志國著.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教程.清華大學(xué)出版社,2006.

[3]何珍祥,任文.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的利器——虛擬機(jī)之應(yīng)用研究.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2010.2.