虛擬化技術(shù)在“網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要： 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)校原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已不能適應(yīng)新的技術(shù)，在“網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”課程教學(xué)中引入虛擬化技術(shù)，既可以解決教學(xué)設(shè)備不完善、更新不及時(shí)等問(wèn)題，增強(qiáng)課程教學(xué)效果，豐富教學(xué)手段，又可以拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的開創(chuàng)與創(chuàng)新意識(shí)。

關(guān)鍵詞： 虛擬化 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 教學(xué)應(yīng)用

1.網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1課程的教學(xué)內(nèi)容和要求

“網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）”是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，是最重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。主要內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，也就是怎樣選擇合適的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)構(gòu)建新的網(wǎng)絡(luò)，使它在合理的投資下取得較好的網(wǎng)絡(luò)性能。其目的是通過(guò)對(duì)具體網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并掌握實(shí)際工作中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成項(xiàng)目實(shí)施的所有步驟，具有對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)和管理的能力。

1.2課程存在的問(wèn)題

“網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（畢業(yè)設(shè)計(jì)）”要求學(xué)生按實(shí)際工作中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的要求，完成網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，并給出實(shí)施方案。網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信相結(jié)合的產(chǎn)物，技術(shù)復(fù)雜，其規(guī)劃與建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類和數(shù)量的不斷增多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)變得更加困難，學(xué)校原有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備很難適應(yīng)新的技術(shù)，以至于學(xué)生設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)不能在原有的實(shí)驗(yàn)室實(shí)施，進(jìn)而使教學(xué)與社會(huì)需求脫節(jié)，不利于學(xué)生就業(yè)。而要建立一個(gè)功能齊全、設(shè)備先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室不僅需要花費(fèi)大量資金，而且要考慮學(xué)校現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的成熟條件；虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)不僅可以滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)的需要，還可以緩解學(xué)校經(jīng)濟(jì)壓力。

2.虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)課程中的應(yīng)用

為了解決以上網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，可以采用虛擬化技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行虛擬化仿真設(shè)計(jì)和操作。現(xiàn)以“校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)”選題為案例，闡述虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)課程中的應(yīng)用。

虛擬化就是把計(jì)算機(jī)的資源，如運(yùn)算能力、存儲(chǔ)空間及應(yīng)用程序抽離出來(lái)，讓資源的使用方式更具效率。虛擬化的核心思路是通過(guò)軟件或硬件構(gòu)成一個(gè)虛擬平臺(tái)并對(duì)其進(jìn)行管理，既可以用多個(gè)物理實(shí)體創(chuàng)建一個(gè)邏輯實(shí)體，又可以用一個(gè)物理實(shí)體創(chuàng)建多個(gè)邏輯實(shí)體。

2.1 Cisco Packet Tracer在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

校園網(wǎng)絡(luò)的總體規(guī)劃拓?fù)鋱D如圖1所示。校園網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)的“萬(wàn)兆主干、千兆匯聚、百兆到桌面”的設(shè)計(jì)原則。網(wǎng)絡(luò)中心主要配備有萬(wàn)兆核心三層交換機(jī)；各辦公樓、教學(xué)數(shù)、實(shí)訓(xùn)數(shù)、圖書館根據(jù)地理位置和信息點(diǎn)密集程度，使用匯聚交換機(jī)，通過(guò)千兆單模光纖連接到網(wǎng)管中心萬(wàn)兆三層交換機(jī)；各信息點(diǎn)通過(guò)超五類網(wǎng)線連接到接入層交換機(jī)。

該校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)使用了大量的交換機(jī)及部分服務(wù)器、路由器等，學(xué)生完成設(shè)計(jì)方案后，不能確定方案是否可以實(shí)施，如果使用真實(shí)設(shè)備按拓?fù)鋱D進(jìn)行連接顯然不現(xiàn)實(shí)，而用“Cisco Packet Tracer”軟件卻可以解決這一難題。圖2是用“Cisco Packet Tracer 6.0.1”實(shí)現(xiàn)的校園網(wǎng)絡(luò)建模圖。

“Cisco Packet Tracer”是接近真實(shí)環(huán)境的模擬工具軟件，它的命令和最新的Cisco的IOS保持一致，通過(guò)它可以可以隨意構(gòu)建不同類型的網(wǎng)絡(luò)，并且PC、交換機(jī)、路由器都可被模擬出來(lái)，而且能模擬出多種連接方式。學(xué)生通過(guò)該軟件不僅可以驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的方案是否可行，而且可以進(jìn)一步熟悉VLAN的劃分、IP地址的規(guī)劃、路由器、交換機(jī)的配置，從而掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心知識(shí)。

2.2 VMware 在云數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)必須解決兩個(gè)問(wèn)題：一是資源的整合，即通過(guò)整合多個(gè)數(shù)據(jù)中心的資源，使這些資源連在一起成為一個(gè)巨大的系統(tǒng)資源池；二是對(duì)外提供統(tǒng)一的入口。

虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)的關(guān)鍵，沒(méi)有虛擬化技術(shù)，談不上云計(jì)算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。因此在校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案中，使用VMware vSphere 來(lái)構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心，VMware vSphere是業(yè)界第一款云操作系統(tǒng)，通過(guò)將 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗接性?，從而?IT 基礎(chǔ)架構(gòu)作為可輕松訪問(wèn)的服務(wù)交付。

VMware vsphere 5是目前最新功能比較強(qiáng)大的基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬套件，通過(guò)數(shù)據(jù)中心集中管理ESXi主機(jī)、文件夾、群集、資源池、vSphere vApp和虛擬機(jī)。從數(shù)據(jù)安全和災(zāi)難備份角度出發(fā)，云數(shù)據(jù)中心至少使用二臺(tái)以上主流配置的服務(wù)器安裝ESXi主機(jī)并建立集群，配置一套光纖通道SAN存儲(chǔ)器或網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)器（NAS），同時(shí)另外準(zhǔn)備一臺(tái)專用服務(wù)器安裝vCenter Server，并用一臺(tái)PC機(jī)安裝vSphere Client，如圖3所示。

從圖3可以看出構(gòu)建云數(shù)據(jù)中心至少需要兩臺(tái)主流配置的服務(wù)器、一臺(tái)專用服務(wù)器、一臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器及一臺(tái)PC機(jī)，而實(shí)驗(yàn)室里卻沒(méi)有那么多的設(shè)備可供學(xué)生練習(xí)，為了積極引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在教學(xué)中選取一臺(tái)內(nèi)存16G、安裝Windows7或WindowsXP64位操作系統(tǒng)并支持虛擬化的計(jì)算機(jī)，在此計(jì)算機(jī)中安裝VMware Workstation10.0，然后在VMware Workstation中虛擬出5臺(tái)計(jì)算機(jī)，兩臺(tái)內(nèi)存為4G的安裝ESXi，一臺(tái)運(yùn)行Windows Server 2008R2 64位的安裝vCenter、DNS和SQL2008，一臺(tái)運(yùn)行Windows Server 2003的作為存儲(chǔ)服務(wù)器，另外一臺(tái)運(yùn)行Windows XP的安裝vSphere Client。

借助虛擬化軟件VMware Workstation，學(xué)生可以像在物理機(jī)上一樣練習(xí)安裝ESXi、vCenter、vSphere Client，通過(guò)安裝在客戶機(jī)上的VMware vSphere C1ient登錄管理ESXi，創(chuàng)建集群，建立新的虛擬機(jī)、遷移已有的應(yīng)用系統(tǒng)到虛擬機(jī)等。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上例可知，在網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)課程中采用使用虛擬化技術(shù)，既可以幫助學(xué)生驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的正確性，解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不足的問(wèn)題，又可以拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的熱情，培養(yǎng)學(xué)生的開創(chuàng)與創(chuàng)新意識(shí)；既可以提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，掌握科學(xué)研究的一些基本方法，又可以有效地節(jié)省設(shè)備經(jīng)費(fèi)投入，更方便、簡(jiǎn)潔地維護(hù)。另外，還可以緊跟新技術(shù)的發(fā)展，積極加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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