虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

◆李晉峰

（長(zhǎng)治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西 046011）

1 引言

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生在上課以及實(shí)踐時(shí)，通常在學(xué)校的機(jī)房?jī)?nèi)完成，學(xué)校機(jī)房的計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不能缺少的關(guān)鍵設(shè)備，但是現(xiàn)階段許多學(xué)校的機(jī)房應(yīng)用環(huán)境還存在問題。當(dāng)前實(shí)踐中有很多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是現(xiàn)階段學(xué)校機(jī)房往往會(huì)使用不同的操作系統(tǒng)與相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境，所以之前的方法漸漸不能滿足學(xué)生通過計(jì)算機(jī)操作來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需要，學(xué)校以及相關(guān)學(xué)者需要研究新的技術(shù)手段來對(duì)以上問題進(jìn)行處理。虛擬機(jī)技術(shù)是在信息時(shí)代下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展從而出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以幫助學(xué)校處理目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)出現(xiàn)的問題，幫助學(xué)生更高效進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2 網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學(xué)存在的問題

對(duì)于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生來說，機(jī)房的硬件設(shè)備條件、以及對(duì)計(jì)算機(jī)的維護(hù)和管理狀況都對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有很大的影響，因?yàn)閷W(xué)校安排的計(jì)算機(jī)教學(xué)課程多種多樣，類別較多，所以學(xué)校機(jī)房的計(jì)算機(jī)通常會(huì)需要安裝很多不同的系統(tǒng)以及各種各樣的軟件，這就造成學(xué)校需要投入大量的人員和精力去管理及維護(hù)機(jī)房，而學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)過程中也需要投入很多的時(shí)間和精力來選擇和組織想要使用的軟件，詳細(xì)來講，學(xué)校供學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)房普遍會(huì)出現(xiàn)的以下幾個(gè)問題。

2.1 機(jī)器太多，學(xué)習(xí)時(shí)間有限

現(xiàn)階段許多學(xué)校的機(jī)房的電腦數(shù)量通常會(huì)接近五十臺(tái)，基本可以滿足構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教學(xué)需要，但是在這個(gè)過程中會(huì)消耗學(xué)生不必要的學(xué)習(xí)時(shí)間。平均每一個(gè)計(jì)算機(jī)在進(jìn)行軟件安裝的時(shí)候每安裝一個(gè)軟件需要花費(fèi)最少60 秒時(shí)間，即使全部計(jì)算機(jī)都只安裝一個(gè)軟件，也需要安裝人員花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，學(xué)校機(jī)房在一個(gè)學(xué)期需要滿足學(xué)校所有學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)生的上機(jī)需求，會(huì)很少出現(xiàn)機(jī)房沒有在使用的情況，所以學(xué)校應(yīng)該減少學(xué)生在安裝軟件上的時(shí)間。

2.2 系統(tǒng)恢復(fù)難度大

計(jì)算機(jī)專業(yè)的維護(hù)課程往往對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件有較高的要求，學(xué)生在實(shí)踐過程中需要對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行格式化操作、計(jì)算機(jī)分區(qū)操作、選擇局域網(wǎng)以及重裝系統(tǒng)等操作，造成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)會(huì)陷入一定的困境。假如學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生在性能不夠優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)際操作，就會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)效果不盡人意的情況；假如在性能較差的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行教學(xué)，那么所用的系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)崩潰的情況，如果學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)失誤，就會(huì)造成計(jì)算機(jī)很難再恢復(fù)成原來的狀態(tài)，其他的學(xué)生在使用計(jì)算機(jī)就會(huì)受到影響。

2.3 學(xué)生課堂上練習(xí)受到限制

在局域網(wǎng)中，因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有一定的要求，往往會(huì)在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上來設(shè)置不一樣的服務(wù)器，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置的時(shí)候，離不開路由器和交換機(jī)的檢測(cè)功能。在課堂上，學(xué)生分為幾類學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)資源在日常使用和學(xué)習(xí)中受到不同程度的破壞，造成學(xué)生無法進(jìn)行足夠的練習(xí)，有效的通信更加困難。而現(xiàn)階段依靠理論來解釋諸如特洛伊木馬和病毒之類的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程，效果也大打折扣。

3 虛擬機(jī)在教學(xué)應(yīng)用中的策略

3.1 建立良好的教學(xué)環(huán)境

為了使虛擬機(jī)技術(shù)有效地用于網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中，學(xué)校應(yīng)在相關(guān)方面加大人力，財(cái)力和物力的投入，使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不斷完善。 因此，高職院校應(yīng)安裝與此相關(guān)的軟件，以便在使用虛擬機(jī)時(shí)可以不斷完善系統(tǒng)，并使操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相匹配，從而為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)造了良好的條件，使虛擬機(jī)在使用時(shí)可以充分發(fā)揮其自身的功能和有效性，可以大大提高整體教學(xué)效果。

3.2 合理設(shè)置虛擬機(jī)數(shù)量

在虛擬機(jī)的教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)需求，合理設(shè)置足夠數(shù)量的虛擬機(jī)，但是也不能設(shè)置太多造成浪費(fèi)。一般來說，在教學(xué)中設(shè)置兩個(gè)虛擬機(jī)可以滿足培訓(xùn)需求。如果虛擬機(jī)過多，將大大影響系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行速度，不利于有效的教學(xué)。同時(shí)，在設(shè)置虛擬機(jī)時(shí)，需要安裝相應(yīng)的軟件，使用網(wǎng)絡(luò)橋接方法將虛擬機(jī)集成到網(wǎng)絡(luò)中，從而可以重現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并滿足實(shí)際學(xué)習(xí)需求，學(xué)習(xí)環(huán)境得到充分實(shí)現(xiàn)。另外，虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)往往會(huì)出現(xiàn)占用大量?jī)?nèi)存，所以在建設(shè)學(xué)校機(jī)房時(shí)，需要確保機(jī)房有足夠的相應(yīng)配置，以防止系統(tǒng)運(yùn)行卡在教學(xué)過程中。

3.3 虛擬機(jī)與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合

在虛擬機(jī)的應(yīng)用中，應(yīng)以教學(xué)的主要內(nèi)容為主體，以便學(xué)生靈活運(yùn)用虛擬機(jī)技術(shù)。例如，當(dāng)講授局域網(wǎng)組網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以使用多媒體向?qū)W生介紹局域網(wǎng)構(gòu)建所使用的軟件，相應(yīng)的知識(shí)原理、構(gòu)建方法、組網(wǎng)類型、所能提供的服務(wù)與管理等。然后使用虛擬機(jī)技術(shù)演示實(shí)際操作。演示需要逐步進(jìn)行，以便學(xué)生可以更清楚地了解和理解網(wǎng)絡(luò)組建的操作過程。在虛擬機(jī)的幫助下，學(xué)生將更好地了解相關(guān)知識(shí)的特性和用法。演示后，教師需要根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中給予的教學(xué)反饋，適當(dāng)?shù)鼗胤沤虒W(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的解釋，整體教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)用性。此外，學(xué)生也可以獲得更好的實(shí)操體驗(yàn)，使學(xué)生可以獨(dú)立自主參與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，領(lǐng)會(huì)和掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，投入更多精力，取得更好效果。

3.4 虛擬機(jī)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要組成部分，直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)的質(zhì)量。然而，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，安全教學(xué)常常受到不同的阻礙，這使得正常進(jìn)行安全實(shí)驗(yàn)變得困難。因此，很難完全保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果。從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)和管理的角度出發(fā)，要求學(xué)生以小組學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，這在一定程度上影響了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立性。學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力較差的學(xué)生難以獲得良好的發(fā)展，從而大大降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果。虛擬機(jī)的應(yīng)用可以為學(xué)生搭建一個(gè)更加真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性，保證學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。例如，在研究黑客攻擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可以結(jié)合自己的興趣和愛好來獨(dú)立選擇相關(guān)的實(shí)用軟件。在這種情況下，實(shí)驗(yàn)將更加多樣化，并且學(xué)生也可以在個(gè)性化方面獲得更好的發(fā)展。

3.5 訓(xùn)練學(xué)生的虛擬機(jī)維護(hù)和組裝能力

為了幫助學(xué)生增強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的認(rèn)識(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生維護(hù)和組裝虛擬機(jī)，從而全面提高學(xué)生的動(dòng)手能力，從而可以更好地捍衛(wèi)計(jì)算機(jī)安全。為了充分培養(yǎng)維護(hù)和組裝能力，學(xué)校需要改善軟件和硬件的安裝條件，并安裝映像軟件，以便可以隨時(shí)還原文件。同時(shí)，為了使學(xué)生對(duì)安裝知識(shí)有更深入的了解，有必要組織他們學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)并對(duì)其進(jìn)行分類，從而為虛擬機(jī)的安裝創(chuàng)造良好的條件。此外，虛擬機(jī)可用于安裝各種軟件，以防止學(xué)生在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中損壞計(jì)算機(jī)。

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學(xué)中虛擬機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 計(jì)算機(jī)維護(hù)實(shí)驗(yàn)

在計(jì)算機(jī)維護(hù)實(shí)踐教學(xué)中，所使用的計(jì)算機(jī)教室通常是具有各專業(yè)通用的公共機(jī)房。并且計(jì)算機(jī)的軟件安裝和維護(hù)由專人負(fù)責(zé)。在課程中，學(xué)生需要對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)際操作。由于學(xué)校機(jī)房教室認(rèn)為學(xué)生在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)過程中某些操作可能對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的初始配置進(jìn)行更改，甚至?xí)斐捎?jì)算機(jī)出現(xiàn)崩潰死機(jī)的情況，因此使用磁盤保護(hù)卡之類的硬件保護(hù)設(shè)備，學(xué)生不能安裝計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程之外的軟件，也不能對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤進(jìn)行分區(qū)、格式化、重裝系統(tǒng)等操作。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的過程中，教師不能很方便地利用廣播教學(xué)軟件來對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和教學(xué)。通過虛擬機(jī)技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用，教師能夠在虛擬主機(jī)上完成一些對(duì)實(shí)際操作系統(tǒng)可能造成風(fēng)險(xiǎn)的操作，從而可以很好地完成教師的演示和學(xué)生練習(xí)。

4.2 局域網(wǎng)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

VMware 虛擬機(jī)通常有3 種連接模式。第一種是主機(jī)模式，宿主機(jī)可以和與虛擬機(jī)連接從而建立一個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)，虛擬系統(tǒng)不再和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)相連；第二種是橋接模式，宿主機(jī)與虛擬機(jī)的使用同一個(gè)IP 地址；第三種是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式，虛擬機(jī)能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址的轉(zhuǎn)換，利用宿主機(jī)來對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問。無論是在何種的系統(tǒng)下，都離不開網(wǎng)絡(luò)通信這一途徑，并且還添加了虛擬網(wǎng)卡、虛擬交換機(jī)等，進(jìn)一步模擬出更加真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

5 結(jié)束語

當(dāng)前社會(huì)對(duì)大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求越來越高，這就要求教師應(yīng)用更加先進(jìn)的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生積極性，增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)的操作能力。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，以教師為中心。在這種情況下，許多學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)不感興趣，他們的獨(dú)立意識(shí)和創(chuàng)造力受到限制，并且很難充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主要地位。就當(dāng)前的計(jì)算機(jī)教學(xué)而言，它主要在計(jì)算機(jī)室進(jìn)行。學(xué)校統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)室，一旦關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源后，將刪除或恢復(fù)計(jì)算機(jī)機(jī)房中的數(shù)據(jù)，清除存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)，并確保其安全性和穩(wěn)定性。采用虛擬機(jī)技術(shù)后，就可以改善這一狀況，這主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中使用的虛擬系統(tǒng)不會(huì)與機(jī)房中的操作系統(tǒng)發(fā)生沖突，并且不會(huì)影響過程。虛擬機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以模擬和演示網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)所需的環(huán)境，并豐富了教學(xué)手段。在講授原理內(nèi)容時(shí)，學(xué)生可以親自練習(xí)，以幫助學(xué)生加深對(duì)原理的理解和吸收。

簡(jiǎn)而言之，虛擬機(jī)技術(shù)是一種相對(duì)先進(jìn)的技術(shù)。虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用可以為教學(xué)的有序發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，解決當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐能力不足和實(shí)踐環(huán)節(jié)欠缺的問題。