基于虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的研究

劉治國(guó)

(湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,湖南常德 415100)

基于虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的研究

劉治國(guó)

(湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,湖南常德 415100)

高職院校主要是培養(yǎng)具備一定管理能力的高技能應(yīng)用型人才,對(duì)理論學(xué)習(xí)的要求是實(shí)用、夠用、能用,不要求深入研究,重點(diǎn)培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手操作能力。所以對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)率較高的專(zhuān)業(yè)來(lái)講,要符合培養(yǎng)目標(biāo),完成專(zhuān)業(yè)課程各項(xiàng)要求的實(shí)訓(xùn)任務(wù),保證實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率要達(dá)95%以上,可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。本文結(jié)合當(dāng)前高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,提出采用虛擬機(jī)軟件模擬真實(shí)環(huán)境來(lái)提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)率的有效方法。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程 虛擬機(jī) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是保證學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力得到培養(yǎng)和提高的前提，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的合理設(shè)置是保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)效果的關(guān)鍵。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各單位對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求的提高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)人才的技術(shù)要求也越來(lái)越高，這樣也使得各高職院校不斷更新人才培養(yǎng)方案，修改教學(xué)課程內(nèi)容，開(kāi)設(shè)的課程更貼合實(shí)際，所以不少院校投入大量的資金建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生更直接的接觸物理設(shè)備，進(jìn)行實(shí)際操作，提升學(xué)生的動(dòng)手能力。

但硬件條件的改善與教學(xué)效果的提升并不一定成正比，在實(shí)際的教學(xué)中，還存在著許多不盡人意的方面，主要表現(xiàn)在：

(1)設(shè)備更新不及時(shí)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率不足。由于科技的飛速發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)更新較快、和廠商聯(lián)系緊密、專(zhuān)業(yè)性和實(shí)踐性較強(qiáng)等特性，目前社會(huì)有著相對(duì)完善的以生產(chǎn)廠商為主導(dǎo)的認(rèn)證培訓(xùn)資源，如思科公司的CCNA、CCNP、CCIE;華為公司的HCNE、HCSE、HCTE、HCIE;銳捷公司的RCAM、RCNA、RCCP、RCNP、RCIE;但這些還沒(méi)能和高職教學(xué)很好的結(jié)合起來(lái)。很多高職網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)中普遍存在因設(shè)備不足，或是設(shè)備較老，很多實(shí)驗(yàn)課程根本沒(méi)辦法開(kāi)出來(lái)，而且目前配套的實(shí)驗(yàn)教材非常匱乏，沒(méi)有形成完整的實(shí)驗(yàn)體系。

(2)設(shè)備維護(hù)難度較大，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。不少院校雖然建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，但投入的經(jīng)費(fèi)畢竟有限，且不可能持續(xù)的投入，特別是像網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量上欠缺和種類(lèi)及功能模塊上的不完整，且某些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有不可模擬性，導(dǎo)致利用其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果有限且升級(jí)困難。由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，本身對(duì)設(shè)備的不熟悉，有些誤操作導(dǎo)致設(shè)備的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)多人頻繁的操作設(shè)備也會(huì)大大縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重地影響實(shí)訓(xùn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3)設(shè)備數(shù)量不足，影響實(shí)驗(yàn)效果。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在使用上的單用戶(hù)性，和目前高職院校日常的教學(xué)組織形式相矛盾，使得實(shí)訓(xùn)室使用頻率高，但實(shí)驗(yàn)效率極低，如有時(shí)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)搭建實(shí)訓(xùn)，一人就需要多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備，設(shè)備數(shù)量不夠時(shí)，這樣使得很多學(xué)生沒(méi)辦法動(dòng)手實(shí)訓(xùn)，所以網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室比較適合小班化教學(xué)。

為解決上述問(wèn)題，緩解投入經(jīng)費(fèi)的不足，近年來(lái)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)領(lǐng)域，普遍引入了虛擬機(jī)軟件進(jìn)行輔助教學(xué)的方法，實(shí)踐證明，這是一種行之有效的方法。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，已達(dá)到了相當(dāng)?shù)某潭?，足于開(kāi)發(fā)出能逼真模擬真實(shí)環(huán)境的軟件。引入虛擬機(jī)軟件，可以彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中的許多不足，如使用VMware虛擬機(jī)可以使學(xué)生在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上來(lái)模擬幾臺(tái)主機(jī)完成Windows Server服務(wù)器、Linux服務(wù)器的配置與管理實(shí)訓(xùn)、使用Packet Tracer或是GNS3模擬器可以使學(xué)生在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上來(lái)完成由多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備搭建的實(shí)訓(xùn)，應(yīng)用虛擬機(jī)實(shí)訓(xùn)效果與真實(shí)設(shè)備使用效果基本相當(dāng)，這樣學(xué)生就很容易通過(guò)完成實(shí)訓(xùn)后來(lái)理解相關(guān)知識(shí)，更重要的是模擬設(shè)備不存在損壞問(wèn)題，能反復(fù)進(jìn)行操作，有效地解決了設(shè)備損耗問(wèn)題。

所以，在高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了購(gòu)置一定的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建立專(zhuān)用實(shí)訓(xùn)室的同時(shí)，輔以網(wǎng)絡(luò)虛擬機(jī)軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，充分利用虛擬機(jī)軟件在教學(xué)過(guò)程中所起的設(shè)備替代和教學(xué)輔助作用，虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建科學(xué)完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)和實(shí)訓(xùn)體系。目前，各類(lèi)虛擬機(jī)軟件很多，功能各不相同，如GNS3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器側(cè)重于做路由器實(shí)訓(xùn)，像真實(shí)路由器設(shè)備一樣，可以完成路由器的各類(lèi)配置操作，VPN的搭建;Packet Tracer網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器可以很直觀的做交換和路由實(shí)訓(xùn)，但很多命令不太支持，局限性較大;VMware可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上虛擬出多臺(tái)計(jì)算機(jī)，并且完全模擬出真實(shí)計(jì)算機(jī)的操作，這樣在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中均能完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置與管理實(shí)訓(xùn)，且在虛擬機(jī)中的任何問(wèn)題并不影響真實(shí)主機(jī)。所以虛擬機(jī)非常適合于高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文以介紹兩種虛擬機(jī)軟件，來(lái)體驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入模擬軟件的優(yōu)越性。

圖1

2 Packet Tracer軟件

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶(hù)可以在軟件的圖形用戶(hù)界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒖商峁?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過(guò)程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況?？梢詫W(xué)習(xí)IOS的配置、鍛煉故障排查能力。Packet Tracer是一個(gè)功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)仿真程序，允許學(xué)生實(shí)驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)行為，有利于教學(xué)和復(fù)雜的技術(shù)概念的學(xué)習(xí)。目前最新的版本是 Packet Tracer 6.1，可以完成Cisco的所有CCNA實(shí)驗(yàn)。

實(shí)例：在Packet Tracer模擬器中做OSPF多區(qū)域配置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D(圖1）：

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：對(duì)各路由器按圖中規(guī)劃進(jìn)行配置，使用OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議進(jìn)行全網(wǎng)通信。

具體配置過(guò)程：(1)在Packet Tracer中，拖入3個(gè)2811路由器、3臺(tái)2950-24交換機(jī)、3臺(tái)終端PC機(jī)，然后使用Serial DCE連接線(xiàn)按圖所示把設(shè)備連接起來(lái)。注意DCE連接線(xiàn)的方向。

(2)對(duì)路由器的具體配置略。

(3)對(duì)PC機(jī)配置相關(guān)的IP、子網(wǎng)掩碼及網(wǎng)關(guān)。

(4)通過(guò)PING命令實(shí)驗(yàn)測(cè)試，PC0、PC1與PC2均能互相通信。

完成上述實(shí)例，若使用真實(shí)設(shè)備，則每名學(xué)生要使用3臺(tái)路由器、3臺(tái)交換機(jī)、3臺(tái)計(jì)算機(jī)，2條DCE連接線(xiàn)，6根直通線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)多的話(huà)則需要很多的設(shè)備才能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求;若使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器軟件模擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行案例教學(xué)，則每名學(xué)生只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)即可，而且實(shí)驗(yàn)效果也很直觀，學(xué)生印象深刻。用該平臺(tái)做的路由交換實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生理解動(dòng)態(tài)路由OSPF協(xié)議、DTE/DCE設(shè)備等概念都有很大幫助，可以在深度和廣度上對(duì)知識(shí)進(jìn)一步拓展。

3 VMware軟件

VMware是一個(gè)“虛擬PC”軟件公司，提供服務(wù)器、桌面虛擬化的解決方案。其工作站軟件包含一個(gè)用于英特爾x86相容電腦的虛擬機(jī)套裝，其允許用戶(hù)同時(shí)創(chuàng)建和運(yùn)行多個(gè)x86虛擬機(jī)。每個(gè)虛擬機(jī)實(shí)例可以運(yùn)行其自己的客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)， 可以使你在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行二個(gè)或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。與“多啟動(dòng)”系統(tǒng)相比，VMWare采用了完全不同的概念。多啟動(dòng)系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)切換時(shí)需要重新啟動(dòng)機(jī)器。VMWare是真正“同時(shí)”運(yùn)行，多個(gè)操作系統(tǒng)在主系統(tǒng)的平臺(tái)上，就象標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣切換。而且每個(gè)操作系統(tǒng)你都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實(shí)硬盤(pán)的數(shù)據(jù)，你甚至可以通過(guò)網(wǎng)卡將幾臺(tái)虛擬機(jī)用網(wǎng)卡連接為一個(gè)局域網(wǎng)，極其方便。安裝在VMware操作系統(tǒng)性能上比直接安裝在硬盤(pán)上的系統(tǒng)低不少，因此，比較適合學(xué)習(xí)和測(cè)試。其工作站軟件目前最新的版本是VMware workstation10.0。

實(shí)例：使用虛擬機(jī)VMware做Active Directory(活動(dòng)目錄)服務(wù)器的管理實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求：在域管理器中對(duì)用戶(hù)和組的管理，創(chuàng)建一域用戶(hù)TEST，并應(yīng)用TEST在域客戶(hù)機(jī)登錄，再訪問(wèn)域中資源。

具體配置過(guò)程：略。

完成上述實(shí)例，若在真實(shí)環(huán)境中完成該實(shí)驗(yàn)，則每名學(xué)生至少要有兩臺(tái)主機(jī)，一臺(tái)承擔(dān)域控制器(即要在此計(jì)算機(jī)中安裝AD)，另一臺(tái)充當(dāng)域客戶(hù)機(jī)(即要將此計(jì)算機(jī)加入到域中)，這樣才能完成AD中的相關(guān)管理配置后的測(cè)試;若使用VMware虛擬機(jī)則只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬兩臺(tái)計(jì)算機(jī)完成該實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室和虛擬機(jī)軟件模擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相結(jié)合，有效地解決了高職院校實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中資金和設(shè)備的短缺問(wèn)題， 通過(guò)模擬平臺(tái)使學(xué)生能得到充分的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)訓(xùn)練， 將有效地提高教學(xué)效果，節(jié)約學(xué)校的設(shè)備投入，具有廣泛的推廣價(jià)值，同時(shí)又能通過(guò)實(shí)際設(shè)備增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)的感性認(rèn)識(shí)。

[1]任曉鵬,李偉華.基于Packet Tracer構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育,2006,(27)：44-46.

[2]程勇軍.利用模擬軟件改進(jìn)中高職網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探討[J].廣州廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2008,(2)：52-55.

[3]王海峰.《Packet Tracer在高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用》.電腦知識(shí)與技術(shù),2011.

[4]徐佩鋒.《用Packet Tracer模擬軟件改進(jìn)高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)》.計(jì)算機(jī)教育,2008.

基于虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的研究。