虛擬化技術(shù)解決職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的硬件資源不足、拓展實(shí)驗(yàn)環(huán)境的探究

[摘 要] 長期進(jìn)行中高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)安全等專業(yè)課程教學(xué)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真與虛擬化技術(shù)有全面深入的了解，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信仿真與虛擬化輔助教學(xué)有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深入淺出地分析、介紹了當(dāng)前適合不同層次的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)使用的仿真與虛擬化技術(shù)，結(jié)合課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到快速引導(dǎo)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)入門、提高專業(yè)教學(xué)、研究效果的目的。

[關(guān) 鍵 詞] 虛擬化技術(shù)；職業(yè)學(xué)校；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)；硬件資源；實(shí)驗(yàn)環(huán)境

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）23-0130-01

改造、建設(shè)虛擬化的機(jī)房，將有利于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學(xué)，解決實(shí)訓(xùn)機(jī)房短缺的問題。在近些年來，各種專業(yè)的虛擬仿真平臺(tái)有很大的發(fā)展，數(shù)控、汽修等專業(yè)三維立體的仿真在教學(xué)已有相當(dāng)應(yīng)用，但這些仿真價(jià)格不菲，相比實(shí)訓(xùn)用的真實(shí)設(shè)備可能價(jià)格也不低，它們解決學(xué)生反復(fù)練習(xí)、學(xué)習(xí)過程中對(duì)硬件的損壞和一些真實(shí)設(shè)備無法達(dá)到的教學(xué)效果，而計(jì)算機(jī)的仿真虛擬化在近十年來隨著多核x86架構(gòu)的CPU虛擬化技術(shù)的成熟，發(fā)展迅速，價(jià)格低廉，為我們提供硬件平臺(tái)。

建設(shè)虛擬化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)用機(jī)房，對(duì)硬件的要求并不高，在原來的機(jī)房就可以實(shí)現(xiàn)。建設(shè)的關(guān)鍵是穩(wěn)定的虛擬環(huán)境，歸根結(jié)底是軟件的安裝與使用，對(duì)硬件的需求從目前來看沒有提出超高的要求。目前流行的計(jì)算機(jī)的X86架構(gòu)CPU基本上都支持虛擬化，當(dāng)然，最好是四核CPU的主頻能在3.0以上，我們要考慮課程的需要，對(duì)比各種虛擬仿真軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇性安裝。我國的很多家庭的計(jì)算機(jī)都安裝使用Windows操作系統(tǒng)，而在小學(xué)、中學(xué)階段，計(jì)算機(jī)入門學(xué)習(xí)也都是Windows操作系統(tǒng)及一些Windows操作系統(tǒng)上的應(yīng)用軟件，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣這些軟件的使用，因此，學(xué)生很容易上手使用Windows平臺(tái)上的應(yīng)用軟件，Windows操作系統(tǒng)的桌面環(huán)境是相當(dāng)?shù)膬?yōu)秀，但系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性不好，長期運(yùn)行的系統(tǒng)會(huì)有些莫名其妙的問題，其內(nèi)核不公開，我們無法認(rèn)識(shí)到問題的原因，就無法找到解決的辦法。所幸目前Linux的操作系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用，Linux的開發(fā)版本ubuntu目前非常流行，桌面功能相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，非常多的應(yīng)用軟件提供對(duì)ubuntu的支持。Linux本身的系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)的原碼公開，可操作性非常強(qiáng)，為我們架設(shè)虛擬仿真軟件提供可靠的平臺(tái)。

由于Linux各種版本發(fā)展迅猛，各種優(yōu)秀的虛擬仿真軟件的跨平臺(tái)性能力有很大的提高。根據(jù)需求來選擇基礎(chǔ)操作系統(tǒng)平臺(tái)有了余地，我們甚至于可以根據(jù)學(xué)生的不同能力去選擇Windows或是Linux平臺(tái)，如我們讓剛接觸到專業(yè)課程的學(xué)生使用Windows操作系統(tǒng)，學(xué)生有基礎(chǔ)便很快能上手，有一定專業(yè)基礎(chǔ)的，或是學(xué)過Linux的學(xué)生，我們使用ubuntu，這樣實(shí)驗(yàn)虛擬環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定很多。

網(wǎng)絡(luò)搭建課程目前使用最多的一款軟件就是仿真軟件packet tracer，packet tracer是思科學(xué)院推出的CCNA學(xué)習(xí)的仿真軟件，它的拓?fù)湟晥D幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立網(wǎng)絡(luò)專業(yè)思維有很大幫助，而它的物理視圖對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)綜合布線課程提供了仿真的環(huán)境，它的真實(shí)環(huán)境模擬網(wǎng)絡(luò)通信的真實(shí)效果，它還提供了仿真環(huán)境，模擬我們現(xiàn)實(shí)看不見的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)包傳遞的過程，描述了通信過程中實(shí)際發(fā)生的情況，對(duì)理解網(wǎng)絡(luò)通信是非常重要的，而packet tracer還提供了activity wizard（活動(dòng)向?qū)В┕δ埽瑸槔蠋熆己藱z查學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置提供有效手段，特別是對(duì)剛學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)還沒有入門、對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備命令不是很熟練的學(xué)生有極大幫助，也提高了老師教學(xué)效率，學(xué)生使用活動(dòng)向?qū)Чδ芸梢宰孕懈鶕?jù)向?qū)нM(jìn)行實(shí)驗(yàn)并檢查結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，同時(shí)自動(dòng)評(píng)分功能能及時(shí)反饋學(xué)生的錯(cuò)誤，幫助學(xué)生找到問題所在。思科學(xué)院提供了Windows版本的和Linux版本的packet tracer，兩種都32位版本與64位版本。

但是packet tracer也只是一款仿真軟件，只是對(duì)真實(shí)設(shè)備的高效仿真。深入地學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)搭建課程，這樣的仿真環(huán)境顯得有點(diǎn)不夠用。目前，虛擬化技術(shù)非常成熟，用于設(shè)備虛擬化的一款軟件gns3是我們進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的有效工具，gns3集成了IOL、QEMU等虛擬化軟件，使用思科的設(shè)備內(nèi)核操作系統(tǒng)虛擬網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，包括路由器、交換機(jī)、防火墻等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不同于packet tracer仿真出來的通信設(shè)備，這些設(shè)備可以提供真實(shí)通信效果與真實(shí)世界的計(jì)算機(jī)通信設(shè)備連接，配合抓包軟件wireshark、ping、tracerout等工具，為研究通信過程與協(xié)議提供手段。gns3有效集合了很多設(shè)備，并有非常友好的操作界面，它提供了多種操作系統(tǒng)的支持。

網(wǎng)絡(luò)通信的原理學(xué)習(xí)使用packet tracer入門，使用gns3深入學(xué)習(xí)，在配合真實(shí)的實(shí)訓(xùn)機(jī)房硬件設(shè)備的使用，將會(huì)達(dá)到很好的教學(xué)與研究的效果，反復(fù)通過虛擬仿真軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建實(shí)驗(yàn)的最大好處在于建立專業(yè)的思維方式，對(duì)學(xué)生形成正確的專業(yè)習(xí)慣有很大幫助。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的學(xué)習(xí)就要使用計(jì)算機(jī)虛擬化的軟件，現(xiàn)在虛擬計(jì)算機(jī)的軟件有很多種，技術(shù)成熟、穩(wěn)定性高、使用最為廣泛的當(dāng)然是vmware公司的產(chǎn)品，wmware workstation提供了Windows和Linux的支持。而其他廠商的軟件相當(dāng)多，如oracle的virtual box也有多種操作系統(tǒng)的支持，軟件小而功能全。高端服務(wù)器直接使用vmware的esxi是非常好的選擇，如果是使用Linux操作系統(tǒng)，虛擬計(jì)算機(jī)使用開源的kvm也是不錯(cuò)選擇，Windows的hyper-V也提供了這樣的功能。

目前深入學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)最好的選擇是ubuntu操作系統(tǒng)，使用電子教室italc可以實(shí)現(xiàn)跨Widnows、Linux平臺(tái)廣播。使用ubuntu環(huán)境下gns3配置vmware workstation或是kvm能達(dá)到在一臺(tái)筆記本計(jì)算機(jī)或臺(tái)式機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)全部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯罱?，成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，隨時(shí)進(jìn)行研究，這也是我們進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)搭建測(cè)試不可多得的環(huán)境，為網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的教師和學(xué)生研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不局限于實(shí)訓(xùn)機(jī)房拓展了時(shí)空。