計算機網(wǎng)絡教學中對于虛擬機技術的運用

李晶

摘 要 虛擬機是利用軟件技術配合硬件加速技術開發(fā)的一類軟件，它的應用范圍非常廣泛，最主要的用途是操作系統(tǒng)調試、進行危及系統(tǒng)安全的各類實驗或者是體驗其他操作系統(tǒng)。在計算機網(wǎng)絡教學中對于計算機的應用主要是后兩種，本文將探討如何應用虛擬機于網(wǎng)絡教學中。

關鍵詞 網(wǎng)絡教學 虛擬機

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Application of Virtual Machine Technology in Computer Networks Teaching

LI Jing

（Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College， Taizhou， Jiangsu 225300）

Abstract Virtual machine is a class of software to use software technology with hardware acceleration technology developed， it's a very broad range of applications， the main purpose is the operating system debugging， perform compromise system security is to experience all kinds of experiments or other operating systems. In a computer network for teaching computer applications is mainly the latter two， this article will explore how to apply virtual machine on the network teaching.

Key words network teaching； virtual machine

0 引言

教學環(huán)境的構建是網(wǎng)絡教學的基礎，但是在網(wǎng)絡教學中需要用到的教學環(huán)境較多，如果全部都使用真實的硬件來構建的話無疑會加大學校的負擔，也會給學生帶來麻煩，而且學生的技術水平有限，很容易破壞教學環(huán)境，這些都是構建網(wǎng)絡教學平臺需要考慮到的問題。為了解決這些問題，現(xiàn)在許多的網(wǎng)絡教學環(huán)境都采用虛擬機技術構建，虛擬機的特點恰好可以解決以上提出的問題，因此，將虛擬機技術應用于網(wǎng)絡教學中是一個可行且非常有意義的手段。

1 虛擬機技術特點對網(wǎng)絡教學的益處

1.1 虛擬機的特點與選用

虛擬機技術誕生于上個世紀，它的主要作用是模擬各種硬件，能夠支撐起一個虛擬的操作系統(tǒng)在其上運行。隨著虛擬機技術的發(fā)展，虛擬機軟件又增加了眾多的功能，使之功能愈趨強大。首先是虛擬機軟件能夠提供完備的硬件支持，如CPU、硬盤、網(wǎng)卡、聲卡、顯卡、內存以及各類端口等等。其次是能夠很好地支持虛擬系統(tǒng)與主機之間的資源共享，如輸入輸出設備、文件系統(tǒng)等等。還有如創(chuàng)建分支、快照等等，方便進行各類實驗以及恢復環(huán)境。按照不同的虛擬機實現(xiàn)技術，虛擬機可以分為兩類：第一類為純粹使用軟件進行硬件模擬的虛擬機，如bochs等，這類虛擬機運行速度較慢，但是可調試性非常強大，所以常用于操作系統(tǒng)級別的調試工作。第二類為軟件模擬配合硬件輔助技術的虛擬機，也是使用最為廣泛的虛擬機，如Vmware、VirtualBox等等，這類虛擬機的功能較為強大，由于使用了硬件輔助技術，所以運行速度也更快。在網(wǎng)絡教學中基本不會涉及操作系統(tǒng)級別的調試，所以最好使用此類的虛擬機軟件進行網(wǎng)絡教學環(huán)境構建。

1.2 網(wǎng)絡教學中使用虛擬機的益處

按照上節(jié)所述的虛擬機的特點，結合網(wǎng)絡教學中的對于教學環(huán)境的要求?？梢钥偨Y出在網(wǎng)絡教學中使用虛擬機的益處。

（1）虛擬機可以模仿各種硬件，并不存在真實的硬件，所以不怕各種危險的操作損壞硬件。（2）虛擬機中的操作系統(tǒng)是可以很方便地進行還原操作的，即使學生損壞了操作系統(tǒng)也可以快速地恢復原樣。（3）可以在一臺計算機安裝多個虛擬操作系統(tǒng)，并可以方便地進行各種硬件資源共享，方便構建不同系統(tǒng)環(huán)境。（4）降低主機的運行負擔，可以放心地安裝和使用各種軟件，不會留下任何的痕跡，同時將應用軟件放在虛擬操作系統(tǒng)中也可以加快主機的運行速度。（5）保密性高，可以作為功能加強版的沙盤系統(tǒng)使用。

2 在網(wǎng)絡教學中虛擬機的具體運用方向

虛擬機軟件的功能非常多，在網(wǎng)絡教學中應該充分結合自身的實際要求，發(fā)揮虛擬機的特點，輔助教學順利進行。按照不同的使用要求，可以分為以下幾種情況：

2.1 構建各種操作系統(tǒng)環(huán)境

在網(wǎng)絡教學課程中，涉及到各種各樣的操作系統(tǒng)，如Windows系列操作系統(tǒng)以及各種發(fā)行版Linux操作系統(tǒng)。但是顯然學校是不可能每一種操作系統(tǒng)都使用一臺計算機，即使使用多操作系統(tǒng)共存的方式構建網(wǎng)絡教學環(huán)境，也會浪費許多的人力與時間，因此，使用虛擬機安裝各類操作系統(tǒng)是虛擬機在網(wǎng)絡教學中最重要的用途。

這樣學校節(jié)省了大筆資金，學生也可以方便地學習各種不同操作系統(tǒng)。同時，虛擬機軟件對于虛擬的操作系統(tǒng)的設置都是可以導出的，硬盤文件同樣可以在真實機上進行操作，所以一個操作系統(tǒng)可以很方便地從一臺計算機復制中到另一臺計算機中，適合大面積地更新操作系統(tǒng)且能減少更新時間。同時結合虛擬機軟件提供的快照功能，可以建立用于不同情況下的差別不大的系統(tǒng)的快照，這樣就可以在不同的系統(tǒng)情況間快速切換了。

2.2 網(wǎng)絡環(huán)境搭建

計算機網(wǎng)絡課程往往會涉及到多個計算機，因此可以用虛擬機軟件在一臺計算機上虛擬安裝多個操作系統(tǒng)，通過設置硬件讓多個虛擬的操作系統(tǒng)共享網(wǎng)卡，就可以讓學生進行類似局域網(wǎng)構建、網(wǎng)絡安全防御等等實驗，從宏觀上感受網(wǎng)絡。

虛擬機軟件的網(wǎng)卡共享模式分為許多種，根據(jù)教學需要可以進行設置，一般情況下，常用到的有以下三種模式：① Bridged模式。當需要虛擬操作系統(tǒng)作為當前局域網(wǎng)中一臺主機時可以使用該模式，設置好IP地址以及子網(wǎng)掩碼后，即可加入局域網(wǎng)中。② Host-Only模式。使用該模式時，虛擬系統(tǒng)與主機不能進行網(wǎng)絡連接，但是所有安裝于該主機的虛擬系統(tǒng)之間可以相互訪問，可用于特殊情況下的網(wǎng)絡調試。③ NAT模式。在此模式下，虛擬系統(tǒng)可以通過主機的網(wǎng)絡訪問外部網(wǎng)絡，虛擬系統(tǒng)之間同樣可以相互訪問，但是無法訪問主機所在局域網(wǎng)絡。此類模式用法最為簡單，無需進行任何的網(wǎng)絡設置。

2.3 全性實驗

在進行安全性實驗時，如果操作不當很容易對系統(tǒng)造成傷害，因此在進行計算機安全類教學時，應構筑起一個安全的實驗環(huán)境，所以需要使用虛擬機軟件虛擬操作系統(tǒng)進行此類實驗。

首先，虛擬機技術可以隔離虛擬系統(tǒng)與主機之間的關系，在虛擬系統(tǒng)上可以任意地進行各類實驗不用擔心傷害到主機。目前雖然有可以穿虛擬機軟件的病毒，但是該技術沒有擴散，所以可以放心進行各類安全性實驗，只需要注意不要讓虛擬系統(tǒng)通過網(wǎng)絡波及到主機即可。其次，虛擬機軟件帶有快照功能，類似于系統(tǒng)還原，在進行實驗前可以先做一個快照，實驗完成后恢復快照就可以還原虛擬系統(tǒng)，速度非常快。

2.4 其他用途

除以上所提外，在網(wǎng)絡教學中虛擬機技術還可以有其他用途，如以下兩點：（1）用于錄制屏幕。在教學過程中，教師不可能逐個去巡視學生的操作情況，這是可以開啟虛擬機的屏幕錄像功能，記錄學生操作，方便教師查看。（2）凈化主機環(huán)境。將教學中需要用到的軟件轉移至虛擬系統(tǒng)中，減輕各類軟件對主機的影響。

3 結束語

現(xiàn)在虛擬機軟件可以實現(xiàn)的功能較多，每個功能均有其獨特的特點，將虛擬機技術應用于網(wǎng)絡教學時，應當盡力挖掘虛擬機技術的應用潛力，提升網(wǎng)絡教學中的環(huán)境與質量，相信隨著虛擬機技術的不斷進步以及網(wǎng)絡教學理念的不斷創(chuàng)新，虛擬機技術可以在網(wǎng)絡教學中發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻

[1] 王煒.VMware在計算機網(wǎng)絡教學中的應用[J].廣西輕工業(yè)，2010（7）.

[2] 張國鋒.網(wǎng)絡教學平臺的設計與實現(xiàn)[D].華東師范大學，2007（5）.

[3] 盧勇.反病毒虛擬機的研究與實現(xiàn)[D].電子科技大學，2007（4）.

[4] 李巍.虛擬機機制研究[D].電子科技大學，2004（3）.

[5] 張宇航.虛擬機技術在計算機網(wǎng)絡教學中的應用[J].遼寧科技學院學報，2011（9）.