虛擬PC在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

張瑞顯

摘 要：當前高校在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的人多機少問題，嚴重阻礙了計算機相關(guān)實踐課程的開展。基于此，文章分析虛擬機應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點，闡述當前計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在的人多機少相關(guān)問題，探究計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中對虛擬機技術(shù)的具體應(yīng)用策略，以有效地發(fā)揮虛擬機的優(yōu)點，針對性解決當前存在的教學(xué)問題，提升相關(guān)課程的教學(xué)水平和管理效率。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué);教學(xué)應(yīng)用;虛擬機技術(shù)

0? ? 引言

當前許多高校機房的應(yīng)用情況十分復(fù)雜，由于計算機技術(shù)不斷革新，對計算機系統(tǒng)及相關(guān)硬件的要求更高，因此，高校需要持續(xù)的投入大量資金來建設(shè)機房，這對于許多高校而言是不現(xiàn)實的，加上近年來計算機相關(guān)專業(yè)就業(yè)火爆，許多高校加設(shè)了相關(guān)專業(yè)、增加了這些專業(yè)的招生人數(shù)，因此許多高校計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在明顯的人多機少問題，系統(tǒng)滯后與多樣操作、復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境之間的矛盾進一步凸顯，增加了管理的難度，使得計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的教學(xué)與實踐難以有效開展。

1? ? 計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中人多機少現(xiàn)象及相關(guān)問題分析

1.1? 安全隱患

為了使學(xué)生能在真實環(huán)境下進行計算機實操練習(xí)，需要頻繁地應(yīng)用計算機設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，因此可能產(chǎn)生更大的網(wǎng)絡(luò)安全隱患，特別是在“計算機網(wǎng)絡(luò)安全”等課程教學(xué)中，需要在計算機系統(tǒng)中演示終端機受到網(wǎng)絡(luò)病毒入侵的具體情況，存在病毒快速傳播、后期清理不完全的安全隱患，加上人多機少，許多學(xué)生不得不借助自身計算機進行學(xué)習(xí)，也會給學(xué)生電腦安全帶來一定的隱患[1]。

1.2? 實踐內(nèi)容少，實踐受限

由于人多機少等根本問題，計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程的實踐教學(xué)無法有效開展，主要表現(xiàn)在實踐內(nèi)容少、課時短、學(xué)生實踐受限等方面。一些高校由于機少人多，常常只借助PPT、視頻、微課等形式[2]，讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識，但學(xué)生只能停留在了解知識的層面，無法通過多元、大量的實操來真實體驗、觀察和掌握相關(guān)的知識和操作技能。

1.3? 教學(xué)碎片化

計算機網(wǎng)絡(luò)知識在不斷更新，許多教學(xué)素材不斷被更新，計算機網(wǎng)絡(luò)知識點較多且較零散。為了使學(xué)生更好地掌握，實際教學(xué)中需要保證系統(tǒng)知識的呈現(xiàn)，然而由于人多機少等教學(xué)環(huán)境的限制，一些實踐無法開展，增加了教師整合知識的難度，導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)難以系統(tǒng)化的開展。

2? ? 虛擬PC應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的特點分析

虛擬機技術(shù)的核心是虛擬機監(jiān)視技術(shù)，即在操作系統(tǒng)和物理計算機間插入軟件抽象層，通過虛擬機可在一臺主機中虛擬呈現(xiàn)多臺計算機，通過網(wǎng)絡(luò)，每個虛擬的計算機是相對獨立、互不干擾的，能較好地解決計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)課程教學(xué)中設(shè)備缺少的問題[3]。以VMwarev Sphere虛擬機軟件為例，其在計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用具有以下特點。

2.1? 對軟硬件兼容性高

虛擬機對不同軟件、硬件兼容性均較好。首先，計算機硬件主要包括CPU、顯卡、主板和網(wǎng)卡、硬盤等，對系統(tǒng)資源的占用率較低，虛擬機運行的狀態(tài)下，計算機的這些硬件資源占用依然少，因此支持設(shè)備正常驅(qū)動、獨立操作;其次，虛擬存儲器借助虛擬地址，輔助存儲信息載體，計算機軟件系統(tǒng)通過虛擬鏡像還原，模擬了主機軟件的所有操作界面及功能，在加載虛擬機產(chǎn)生的映像時，基本能夠完成常見軟件的加載和使用，因此適合應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。

2.2? 獨立的運行環(huán)境

基于網(wǎng)絡(luò)安全考慮，若某臺PC機被網(wǎng)絡(luò)病毒侵入，但學(xué)生未及時清除病毒，則可能導(dǎo)致病毒迅速傳播至其他計算機，可能造成機房大片計算機癱瘓，而虛擬機運行過程中，而VMware Server可以單獨安裝、運行，運行環(huán)境與其他主機是獨立的，可提供近乎與主機性能相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及整合性功能，并提供存儲虛擬機文件的文件系統(tǒng)，而虛擬機系統(tǒng)有獨立的虛擬內(nèi)存、CPU及其他資源，因此獨立的運行環(huán)境能提升計算機使用的安全性，并為虛擬機管理提供便利。

2.3? 拓展性

首先，虛擬機對主機硬軟件及運行系統(tǒng)的條件要求不高，即便一些高校機房使用的計算機系統(tǒng)較為落后，在終端聯(lián)網(wǎng)后，也可支持虛擬機較好的運行，可下載不同類型、版本的虛擬機。其次，VMware Server可提供可伸縮、可擴展的虛擬平臺，充分了解并構(gòu)建虛擬機的基礎(chǔ)架構(gòu)，實現(xiàn)關(guān)鍵組件的配置，管理者還可以簡化和自動控制虛擬機應(yīng)用情況，從而實現(xiàn)更快捷、統(tǒng)一的管理。

3? ? 計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中虛擬機技術(shù)的具體應(yīng)用及應(yīng)用策略探究

3.1? 在計算機維護實驗中的應(yīng)用

在計算機維護課堂中，需要進行硬盤格式化、硬盤分區(qū)及系統(tǒng)安裝等實踐操作時，由于機少人多，考慮到學(xué)生不當?shù)牟僮?，可能對計算機磁盤等造成一定破壞，因此，需要利用虛擬機模擬真實的計算機硬盤文件形式，學(xué)生在虛擬界面可對計算機CPU、BIOS及硬盤等，進行計算機維護相關(guān)的實踐操作，都不會對主機硬件造成真實損害，也不會影響操作的速度，保證學(xué)生能充分實踐，減少管理負擔。

3.2? 在組網(wǎng)實驗、網(wǎng)路管理、設(shè)備配置、服務(wù)器系統(tǒng)配置和系統(tǒng)學(xué)習(xí)等實踐中的應(yīng)用

局域網(wǎng)組網(wǎng)實踐中，VMware虛擬機可提供3種連接模式，以主機模式為例，將宿主機與虛擬機組成，形成專有局域網(wǎng)，而基于虛擬系統(tǒng)的獨立性和真實體驗性，學(xué)生能進行的真實、全面的組網(wǎng)實踐。在網(wǎng)絡(luò)配置及管理的實踐教學(xué)中，綜合應(yīng)用虛擬機、服務(wù)器配置和Dynamips、Tracer等模擬器，可營造較為真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及真實的網(wǎng)絡(luò)配置實踐學(xué)習(xí)環(huán)境，同時也可結(jié)合真實網(wǎng)絡(luò)進行實操教學(xué)，利用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)。實際教學(xué)中，為方便這些實踐教學(xué)的開展，方便學(xué)生安全、合理地使用虛擬機，及提升教學(xué)管理的效率，需要合理的配置服務(wù)器系統(tǒng)，對虛擬機進行合理、統(tǒng)一的管理。

3.3? 在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)安全是十分重要的課程教學(xué)內(nèi)容，由于許多網(wǎng)絡(luò)安全實踐教學(xué)內(nèi)容具有較大的安全隱患，如網(wǎng)絡(luò)病毒相關(guān)知識及其實踐教學(xué)，學(xué)生利用真實計算機進行實踐存在較大安全風(fēng)險。因此，在網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)技術(shù)實踐時，需要借助虛擬機創(chuàng)造虛擬的計算機環(huán)境，學(xué)生可觀察病毒侵入過程、網(wǎng)絡(luò)攻防及Sniffer抓包等演練，并進行實操練習(xí)，不會損害到計算機，同時學(xué)生可以放心地使用自己的計算機設(shè)備，應(yīng)用虛擬機進行相關(guān)實操，一定程度上解決了機少人多的問題。

3.4? 基本的應(yīng)用策略

首先，需要整理虛擬機及相關(guān)文件的文件名，方便之后的文件存儲、文件整理等操作，避免學(xué)生使用虛擬機聯(lián)網(wǎng)時，終端的內(nèi)存占比過高，影響計算機反應(yīng)速度，避免出現(xiàn)認證等操作序列混亂的問題。因此，每次啟動虛擬機聯(lián)網(wǎng)教學(xué)時，都需要重新整理終端機的相關(guān)的文件及文件名，教學(xué)中可由教師統(tǒng)一編碼。

其次，為強化網(wǎng)絡(luò)安全等課程的實踐效果。需構(gòu)建攻防操作平臺，更好地進行網(wǎng)絡(luò)安全隱患、病毒入侵手段等教學(xué)內(nèi)容的傳授，同時使學(xué)生能通過更多實操來深入理解理論知識。另外，要重視考評學(xué)生實踐中的操作過程和結(jié)果，以此為途徑加強對學(xué)生計算機綜合能力的考核，同時可提升學(xué)生對實操練習(xí)的重視程度。

3.5? 應(yīng)用虛擬機優(yōu)化機房管理，以提升教學(xué)及管理的效率

機房使用的情況一般很復(fù)雜，為保證教學(xué)的效率，首先需要提升機房管理的統(tǒng)一性及效率，從而有效緩解機少人多和管理復(fù)雜的教學(xué)壓力。因此，需要建構(gòu)自動化的虛擬機編排系統(tǒng)及管理平臺，實現(xiàn)和管理服務(wù)器及虛擬機的配置。以虛擬機管理平臺的實現(xiàn)為例，可實現(xiàn)從虛擬機申請到各種操作審批的管理，建立合理的工作流程，對服務(wù)器和所有的虛擬機進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，首先需要應(yīng)用B/S架構(gòu)，用戶需要在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下進行虛擬機使用申請、管理等工作，以降低虛擬機電腦的負載，然后通過劃分學(xué)生的請求，降低層與層的耦合度，提升處理申請的合理性和效率，最后服務(wù)器對虛擬機申請、模板及監(jiān)控進行管理，并存儲在數(shù)據(jù)庫中，以避免占用計算機內(nèi)存，又滿足了教、學(xué)應(yīng)用需求。加上通過服務(wù)器可配置相關(guān)的虛擬機使用功能，既為學(xué)生提供了統(tǒng)一的虛擬機使用環(huán)節(jié)，又從多角度提升了教學(xué)及機房管理的效率。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，高校需要積極的在相關(guān)課程中應(yīng)用虛擬機等技術(shù)，采取合適的應(yīng)用策略，并打造高效的機房管理平臺，為學(xué)生創(chuàng)造較好的學(xué)習(xí)、實踐環(huán)境，幫助其提升學(xué)習(xí)效率。

[參考文獻]

[1]郭波濤.試析虛擬機技術(shù)在高職計算機網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2018（26）：136-137，156.

[2]鄭寶林.虛擬機技術(shù)在高職計算機網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（13）：154，212.

[3]陳卓.在高職計算機網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)中虛擬機技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中外企業(yè)家，2016（11）：184.

（編輯 傅金睿）