基于虛擬化技術(shù)與仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

吳 言

（廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校，廣西 南寧 530000）

0 引言

目前許多高校、職業(yè)院校的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)專業(yè)都開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程，課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是在網(wǎng)絡(luò)及多機(jī)環(huán)境下進(jìn)行，需要許多計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，要完成這些實(shí)驗(yàn)往往要配置專用的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。隨著眾多的高校、職業(yè)院校蓬勃發(fā)展，在校生人數(shù)的不斷增加，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境難以滿足需求，主要存在以下問(wèn)題:

1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺乏。常見的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中，每組的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由若干臺(tái)微機(jī)、路由器、交換機(jī)等構(gòu)成，這些設(shè)備價(jià)格都比較昂貴，因此往往數(shù)量有限。很多學(xué)校只能購(gòu)買少量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者模塊，用于演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)動(dòng)手實(shí)踐。有些實(shí)驗(yàn)只能采取模擬軟件來(lái)完成，或者不開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，這易使學(xué)生對(duì)抽象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

2）教學(xué)方法單一。很多學(xué)校采用了“教師理論講解+教師操作演示+學(xué)生操作”的方式進(jìn)行教學(xué)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容抽象理論較多、操作步驟復(fù)雜時(shí)，學(xué)生容易遺漏某些操作步驟，或難以理解其中原理，造成實(shí)驗(yàn)效果很不理想。

3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受限。為保持微機(jī)操作系統(tǒng)穩(wěn)定和維護(hù)方便，學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室往往都安裝了各種還原系統(tǒng)，不利于學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安裝或者網(wǎng)絡(luò)安全類帶有一定破壞性的實(shí)驗(yàn)。

4）網(wǎng)絡(luò)教室維護(hù)難度大。當(dāng)使用網(wǎng)絡(luò)教室的班級(jí)較多時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的恢復(fù)，都給實(shí)驗(yàn)教師帶來(lái)繁重的工作。

5）實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限。部分學(xué)生不能在正常上課時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也會(huì)影響了這部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。

當(dāng)前，隨著虛擬化和仿真技術(shù)的發(fā)展，虛擬化軟件能夠模擬真實(shí)的物理設(shè)備，如微機(jī)、路由器、交換機(jī)、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并能像真實(shí)設(shè)備一樣對(duì)其進(jìn)行操作。而仿真實(shí)驗(yàn)軟件可建立虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求，自主選擇所需要的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，進(jìn)行接近真實(shí)場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)。本文對(duì)當(dāng)前常見的虛擬仿真軟件的特點(diǎn)進(jìn)行分析比對(duì)，結(jié)合學(xué)校常見的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出使用虛擬仿真軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方法。

1 虛擬化技術(shù)與仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介

當(dāng)前隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的較成熟的虛擬化技術(shù)主要分為服務(wù)器虛擬化，存儲(chǔ)虛擬化，網(wǎng)絡(luò)虛擬化，應(yīng)用虛擬化四種。用戶可以動(dòng)態(tài)啟用虛擬服務(wù)器（又叫虛擬機(jī)），每個(gè)服務(wù)器實(shí)際上可以讓操作系統(tǒng)（以及在上面運(yùn)行的任何應(yīng)用程序）誤以為虛擬機(jī)就是實(shí)際硬件。運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)還可以充分發(fā)揮物理服務(wù)器的計(jì)算潛能，迅速應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心不斷變化的需求。虛擬機(jī)是一種嚴(yán)密隔離的軟件容器，它可以運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，就好像一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)一樣。虛擬機(jī)的行為完全類似于一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)，它包含自己的虛擬（即基于軟件的）CPU、RAM、硬盤和網(wǎng)卡。[1]

VMware是服務(wù)器虛擬化領(lǐng)域最常見產(chǎn)品，除了VMware之外，業(yè)界還有微軟Hyper-V和Xen等服務(wù)器虛擬化軟件。VMware在操作系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)的硬件之間插入一個(gè)虛擬硬件。在任何運(yùn)行在基于x86上的系統(tǒng)都可以運(yùn)行VMware，其中包括所有版本的Windows、Linux和NetWare。

1.2 仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)仿真軟件（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器）是指安裝在普通PC機(jī)上，對(duì)真實(shí)的路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作環(huán)境進(jìn)行模擬仿真的軟件，在軟件環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、管理、規(guī)劃等操作。常見的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件可分為兩類:一類，是以Dynamips為代表的硬件模擬器，其原理是模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件環(huán)境。它可以模擬出路由器的真實(shí)環(huán)境，功能強(qiáng)大。但缺點(diǎn)是:占用系統(tǒng)資源大，可支持的交換命令少，在網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)中不適用。另一類，是以Packet Tracer為代表行為模擬器，其原理是模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IOS命令行。其特點(diǎn)是:簡(jiǎn)單易用，設(shè)備種類齊全，占用系統(tǒng)資源較少。[2]

1.3 常見虛擬機(jī)軟件對(duì)比分析

對(duì)目前常見的三種虛擬機(jī)軟件進(jìn)行對(duì)比分析（見表1）。

表1

對(duì)以上三種軟件在全球范圍內(nèi)的關(guān)注度做以下分析[3]（見圖1）。

1.4 常見網(wǎng)絡(luò)仿真軟件對(duì)比分析

圖1

對(duì)目前常見的三種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器（仿真）軟件進(jìn)行對(duì)比分析（見表 2）。

表2

對(duì)以上三種軟件在全球范圍內(nèi)的關(guān)注度做以下分析[4]（見圖2）。

［實(shí)驗(yàn)設(shè)備］微機(jī)（1 臺(tái)）、Packet Tracer軟件

［實(shí)驗(yàn)步驟］在Packet Tracer軟件中完成以下操作:

1）在交換機(jī)2960創(chuàng)建vlan并分配相應(yīng)端口。

S2960(config)#vlan 10 //創(chuàng)建 Vlan10

S2960(config)#vlan 20 //創(chuàng)建 Vlan20

S2960(config)#interface fastethernet 0/1 //進(jìn)入接口配置模式

S2960(config-if)#swichport access vlan 10 //將F0/2端口分配給vlan 20

S2960(config)#interface fastethernet 0/2 //進(jìn)入接口配置模式

S2960(config-if)#swichport access vlan 20 //將F0/2端口分配給vlan 20

S2960(config)#interface fastethernet 0/24 //進(jìn)入接口配置模式

S2960(config-if)#swichport mode trunk //配置trunk端口

2）驗(yàn)證測(cè)試:驗(yàn)證VLAN和Trunk配置。

S2960(config)#show vlan //顯示vlan信息

S2960(config)#show interface fastehternet 0/24 trunk //驗(yàn)證端口

圖2

2 虛擬化技術(shù)和仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 Packet Tracer仿真軟件在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

通過(guò)Packet Tracer的仿真技術(shù)，可建立一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在此環(huán)境中，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，自己選擇所需要的集線器、交換機(jī)、路由器、無(wú)線AP、計(jì)算機(jī)、無(wú)線寬帶路由器、服務(wù)器和各種線纜等，然后對(duì)選中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)配置，并進(jìn)行性能測(cè)試，通過(guò)可視化的仿真界面和靈活方便的配置窗口，學(xué)生可在接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的仿真環(huán)境中實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，學(xué)生還可方便地重復(fù)或再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)、細(xì)節(jié)，從而更有效地學(xué)習(xí)各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。[5]以下用兩個(gè)例子演示Packet Tracer在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

例1 單臂路由實(shí)驗(yàn)

［實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菡莆杖绾瓮ㄟ^(guò)路由器實(shí)現(xiàn)vlan間路由。

［實(shí)驗(yàn)描述］作為企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理員，按企業(yè)的部門結(jié)構(gòu)創(chuàng)建了多個(gè)vlan，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，現(xiàn)在需要使不同vlan的用戶相互通信，于是決定配置路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)vlan間路由。

［實(shí)驗(yàn)功能］位于不同vlan的用戶通過(guò)路由器可以相互通信。［實(shí)驗(yàn)拓?fù)洌輪伪勐酚扇鐖D3所示。的完整配置

圖3

3）在R2811路由器上配置接口F0/0的子端口。

R2811(config)#interface fa0/0

R2811(config-if)#no shutdown

R2811(config)#interface fastethernet 0/0.10 //進(jìn)入子接口F0/0.10配置模式

R2811(config-subif)#encapsulation dot1q 10 //封裝 802.1Q并指定Vlan號(hào)10

R2811(config-subif)#ip address 192.168.10.1255.55.255.0//配置子接口F0/0.10IP地址

R2811(config)#interface fastethernet 0/0.20 //進(jìn)入子接口F0/0.20配置模式

R2811(config-subif)#encapsulation dot1q 20 //封裝 802.1Q并指定Vlan號(hào)20

R2811(config-subif)#ip address 192.168.20.1255.55.255.0//配置子接口F0/0.20IP地址

圖4

圖5

圖6

4）驗(yàn)證測(cè)試:驗(yàn)證接口配置和VLAN配置。

R2811#show ip interface brief

R2811#show vlan

5）測(cè)試vlan間路由

使用ping在PC0的命名行方式下驗(yàn)證能夠ping通PC1

［經(jīng)驗(yàn)提示］:

（1）各個(gè)vlan內(nèi)主機(jī)的網(wǎng)關(guān)須指定為路由器上對(duì)應(yīng)的子接口IP地址。

（2）路由器可以配置的帶802.1Q封裝的子接口數(shù)最多256個(gè)。

例2 綜合測(cè)試

使用Packet Tracer的活動(dòng)向?qū)Чぞ呖珊芊奖愕剡M(jìn)行無(wú)紙化考核并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)評(píng)分?；顒?dòng)向?qū)且粋€(gè)評(píng)估工具，在教學(xué)中還能起到輔助引導(dǎo)學(xué)生交互實(shí)驗(yàn)、協(xié)助教師制作網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課件的作用。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求提前完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并根據(jù)實(shí)現(xiàn)步驟寫出相關(guān)配置說(shuō)明文檔，設(shè)置各考點(diǎn)得分分值，學(xué)生可按說(shuō)明文檔要求逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

以《網(wǎng)絡(luò)管理與安全技術(shù)》課程考試為例:按以下流程圖設(shè)置好測(cè)試內(nèi)容（見圖4-圖6）。

圖5為測(cè)試說(shuō)明文檔，圖6是測(cè)試完畢之后的答案拓?fù)?，在答案拓?fù)渲性O(shè)置好評(píng)分點(diǎn)和分值，在交卷后（點(diǎn)擊圖5中的檢查結(jié)果按鈕），系統(tǒng)會(huì)將初始拓?fù)湓O(shè)備配置與答案拓?fù)涞脑O(shè)備配置進(jìn)行比較，得出相應(yīng)的分值。

通過(guò)以上兩個(gè)例子說(shuō)明:通過(guò)使用Packet Tracer軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，不受時(shí)間、場(chǎng)地、設(shè)備條件的限制，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。對(duì)教師來(lái)說(shuō):減少維護(hù)時(shí)間、節(jié)約維護(hù)經(jīng)費(fèi)；提高實(shí)驗(yàn)工作效率；方便考試考核。

2.2 VMware虛擬機(jī)在在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

搭建虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境:

VMware虛擬網(wǎng)絡(luò)主要由以下幾個(gè)部分組成:虛擬主機(jī)、虛擬交換機(jī)、虛擬網(wǎng)橋、虛擬NAT設(shè)備、虛擬DHCP服務(wù)器、虛擬網(wǎng)卡。其中虛擬交換機(jī)和實(shí)際物理交換機(jī)一樣，可以將不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。VMware可根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建所需要的虛擬交換機(jī)（最多可以創(chuàng)建10個(gè)），并可將多個(gè)虛擬機(jī)連接到同一個(gè)虛擬交換機(jī)上。在宿主機(jī)上通過(guò)VMware軟件虛擬多臺(tái)計(jì)算機(jī)，虛擬機(jī)上可以安裝當(dāng)前大多數(shù)操作系統(tǒng)，并與宿主機(jī)互連。[6]通過(guò)VMware虛擬軟件組建的網(wǎng)絡(luò)有4種模式:橋接模式（Bridged）、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式 （NAT）、主機(jī)模式（Host-Only）和定制模式(Custom)。

VMware虛擬交換機(jī)的命名規(guī)則為:格式為VMnet+交換機(jī)編號(hào)，并且默認(rèn)有不同類型的網(wǎng)絡(luò)和其相關(guān)聯(lián)。例如，VMnet0默認(rèn)為橋接模式，VMnet1默認(rèn)為主機(jī)模式，VMnet8默認(rèn)為NAT模式，其余的虛擬交換機(jī)默認(rèn)為定制模式。但上述默認(rèn)類型也可進(jìn)行修改。

在網(wǎng)橋模式下，宿主機(jī)和虛擬機(jī)如同連接在同一個(gè)交換機(jī)上，虛擬機(jī)的IP地址需要手工配置，配置與宿主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)段，則虛擬機(jī)就像局域網(wǎng)中的一臺(tái)獨(dú)立的主機(jī)，它可以訪問(wèn)網(wǎng)內(nèi)任何一臺(tái)機(jī)器。如果要利用VMware在局域網(wǎng)內(nèi)搭建一個(gè)服務(wù)器，提供相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，則應(yīng)該選擇網(wǎng)橋模式。

在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式下，虛擬主機(jī)在虛擬網(wǎng)絡(luò)VMnet8內(nèi)，IP地址由VMnet8虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的DHCP服務(wù)器分配，宿主機(jī)的VMnet8虛擬適配器與虛擬機(jī)的IP配置自動(dòng)被設(shè)置在同一個(gè)網(wǎng)段，能互相通信，虛擬機(jī)訪問(wèn)外網(wǎng)是通過(guò)NAT路由器代理，所以外網(wǎng)主機(jī)不能直接訪問(wèn)虛擬機(jī)。該模式對(duì)于宿主機(jī)使用撥號(hào)連入因特網(wǎng)，又要使虛擬機(jī)也能訪問(wèn)因特網(wǎng)的情況很有用。

在主機(jī)模式下，虛擬主機(jī)在虛擬網(wǎng)絡(luò)VMnet1內(nèi)，lP地址由VMnet1虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的DHCP服務(wù)器分配，宿主機(jī)的VMnet1虛擬適配器和各虛擬機(jī)的lP配置在同一網(wǎng)段，能互相通信，但虛擬機(jī)和宿主機(jī)外的結(jié)點(diǎn)是被隔離開的。該模式主要針對(duì)某些特殊的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試實(shí)驗(yàn)，要求將真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境隔離開?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的網(wǎng)絡(luò)模式，組建一個(gè)低成本的“局域網(wǎng)”來(lái)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

下面以《Windows server2003服務(wù)器配置管理》課程中的“Windows2003的軟路由的配置”實(shí)驗(yàn)為例，介紹VMware虛擬網(wǎng)絡(luò)的方法。

［實(shí)驗(yàn)環(huán)境］宿主機(jī)一臺(tái)，在其中安裝:虛擬機(jī)一臺(tái)，安裝Windows2003 Server雙網(wǎng)卡用于搭建服務(wù)器，另兩臺(tái)虛擬機(jī)安裝windowsXP用于測(cè)試，局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境如圖7所示。

圖7

［網(wǎng)絡(luò)配置步驟］:

1）在 VMware中，Windows2003 的網(wǎng)卡 1，連入 VMnet2，網(wǎng)卡 2 連入VMnet3

2）在VMware中，PC1網(wǎng)卡連入VMnet2，PC2網(wǎng)卡連入VMnet3

3）在虛擬機(jī)中，啟動(dòng)Windows2003 Server和兩臺(tái)WindowsXP。

4）Windows 2003的網(wǎng)卡 1(本地連接 2)設(shè)置 IP地址為192.168.0.1，網(wǎng)卡2(本地連接)設(shè)置IP地址為192.168.1.1。

5）PC1的IP地址為192.168.0.2網(wǎng)關(guān)為192.168.0.1，24位子網(wǎng)掩碼。

6）PC2的IP地址為192.168.1.2網(wǎng)關(guān)為192.168.1.1，24位子網(wǎng)掩碼。

7）至此劃分了2個(gè)網(wǎng)段，分別連接著服務(wù)器的2個(gè)網(wǎng)卡，每個(gè)網(wǎng)段分別連接一臺(tái)客戶機(jī)PC1和PC2。

8）目前網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試為表3所示。

表3

［軟路由配置步驟］

1）在 windows2003 中點(diǎn)擊“開始”-“管理工具”-“路由和遠(yuǎn)程訪問(wèn)”，在彈出的“路由和遠(yuǎn)程訪問(wèn)”窗口中，展開“路由和遠(yuǎn)程訪問(wèn)”，對(duì)“服務(wù)器狀態(tài)”按右鍵，選擇“添加服務(wù)器”，選擇“這臺(tái)計(jì)算機(jī)”，點(diǎn)擊確定。

2）完成后會(huì)有一臺(tái)本地的機(jī)器，因?yàn)樯形催M(jìn)行配置，所以為停止?fàn)顟B(tài)，如圖8所示。

圖8

3）對(duì)這個(gè)服務(wù)器按右鍵，選擇“配置并啟用遠(yuǎn)程訪問(wèn)和路由”，點(diǎn)擊“下一步”。選擇“自定義”配置，點(diǎn)擊“下一步”。在“LAN間路由”處打鉤，點(diǎn)擊“下一步”。點(diǎn)擊完成。

4）在“路由和遠(yuǎn)程訪問(wèn)”窗口能看到如下配置（見圖9）。

5）在PC1（192.168.0.2）中 ping 192.168.1.2結(jié)果如圖10所示。

6）注:第一個(gè)包延遲高可能是因?yàn)锳RP表的建立，在PC2（192.168.1.2）中使用ping命令驗(yàn)證:ping 192.168.0.2–t結(jié)果如圖11所示。

圖9

圖10

圖11

圖12

8）Windows2003上執(zhí)行上面的步驟3，回到PC2中可以再次看到如圖13所示。

圖13

驗(yàn)證成功，實(shí)驗(yàn)完成。

3 基于虛擬化和仿真技術(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

3.1 構(gòu)建基本原則

構(gòu)建基于虛擬化和仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)體系，要從滿足網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求出發(fā)，目的是夠完成所需的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)基本原則。

3.1.1 科學(xué)性。虛擬化的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中應(yīng)能夠完整地仿真整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)體系中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也可以仿真綜合性、開發(fā)性的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)。

3.1.2 仿真性。在虛擬化的仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中應(yīng)該能夠盡可能地仿真真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)環(huán)境。能夠針對(duì)按行業(yè)要求和實(shí)際工作崗位設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和制定教學(xué)計(jì)劃。

3.1.3 易操作性。虛擬化的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)該容易搭建，虛擬設(shè)備之間可以方便地進(jìn)行互連，從而實(shí)現(xiàn)綜合性的實(shí)驗(yàn)。既方便了實(shí)驗(yàn)工作人員的管理，也降低了工作的強(qiáng)度。

3.1.4 易維護(hù)性。虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和設(shè)備應(yīng)能夠快速恢復(fù)還原，可以正常開展破壞性實(shí)驗(yàn)如:格式化分區(qū)、系統(tǒng)重裝、網(wǎng)絡(luò)安全等實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

3.1.5 經(jīng)濟(jì)性。虛擬化的仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立的一大優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省建設(shè)資金，比如可在仿真環(huán)境中開設(shè)一些需要許多昂貴設(shè)備的試驗(yàn)，這大大降低了實(shí)驗(yàn)成本。

3.1.6 開放性。虛擬化的仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是開放的，同時(shí)設(shè)立幫助、自我測(cè)試環(huán)節(jié)，可以讓學(xué)生自行靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間、內(nèi)容。方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探索。

3.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

基于虛擬化仿真軟件技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)建是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)體系中主要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以分為局域網(wǎng)組建、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)安裝與配置、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的配置、網(wǎng)絡(luò)安全，病毒防護(hù)、交換機(jī)路由器配置及無(wú)線組網(wǎng)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這些實(shí)驗(yàn)的組合可以設(shè)計(jì)成:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)安全等綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

在這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的虛擬化仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中可通過(guò)以上介紹的VMware、Packet Tracer等軟件構(gòu)建，如圖14所示。

圖14

3.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)流程

基于虛擬仿真軟件技術(shù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建可按下幾個(gè)步驟進(jìn)行:

3.3.1 準(zhǔn)備工作。主要包括虛擬仿真軟件、操作系統(tǒng)的鏡像安裝文件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IOS等。

3.3.2 虛擬軟件參數(shù)配置。配置虛擬主機(jī)時(shí)，一般需要設(shè)置主機(jī)的CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡等。配置仿真軟件的虛擬環(huán)境中的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，一般需要設(shè)置交換機(jī)、路由器等設(shè)備的參數(shù)，如這些設(shè)備的lOS文件、連接這些設(shè)備的IP地址和端口等；虛擬通信環(huán)境時(shí)，一般需要設(shè)置軟件運(yùn)行的環(huán)境變量等。

3.3.3 設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)拓?fù)?。虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境運(yùn)行前，要先設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的拓?fù)?，大部分虛擬仿真軟件都可用鼠標(biāo)拖放的方式來(lái)搭建實(shí)驗(yàn)拓?fù)洵h(huán)境，Packet Tracer、Boso NetSim等。

3.3.4 虛擬化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置及運(yùn)行。虛擬化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置是虛擬計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的核心內(nèi)容，通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置及運(yùn)行可以仿真真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.3.5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建完成后，可以通過(guò)一些測(cè)試手段(如Ping命令)來(lái)驗(yàn)證其可行性。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)有效應(yīng)用虛擬化軟件和仿真軟件，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前大部分網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的仿真，在保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性的同時(shí)，提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用率，還能在一定程度上解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地不足的問(wèn)題。本文對(duì)當(dāng)前常見的虛擬化軟件和仿真軟件進(jìn)行了分析，對(duì)常見網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)所使用的虛擬軟件進(jìn)行總結(jié)，提出構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方法，同時(shí)還給出了構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本步驟。

［1］http://www.vmware.com/cn/virtualization/virtualization-basics/what-is-virtualization.html[OL].

［2］周海波.利用PacketTracer完善技工院校網(wǎng)絡(luò)一體化教學(xué)體系[OL].科協(xié)論壇,2011,2.

［3］http://www.google.com/trends/explore?hl=zh-CN#q=VMware%2C%20VirtualPC%2C%20VirtualBox&cmpt=q[OL].

［4］http://www.google.com/trends/explore?hl=zh -CN#q =BosonNetSim% 2C%20PacketTracer%2C%20DynamipsGUI&cmpt=q[OL].

［5］丁美榮.虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011(5):163-166.

［6］馮陳偉.利用 VMware 構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[J].信息系統(tǒng)工程，2009(8).