虚拟机技术在计算机网络课程教学中的应用
作者:佚名; 更新时间:2017-10-18

  摘要:在计算机网络课程教学中,由于教学和实验环境原因而影响教学效果。本文根据网络教学要求,提出了利用VMware虚拟机技术,在单机上构建网络环境,进行网络教学和实验。解决了网络教学中存在的问题,并通过具体实例,介绍构建和扩展实验教学方法。说明了虚拟机技术在计算机网络教学中具有经济、实用、灵活和易于扩展的特点,可推广使用。

  关键词:虚拟机;VMware;网络教学

  一、引言

  计算机网络技术是当代发展极快的信息技术,是新世纪人才必须掌握的基本技能,因此各高校几乎所有专业都开设《计算机网络基础》课程,《计算机网络基础》已成为高校公共课程,教学意义十分重大。

  由于计算机网络是一门理论和实践结合相当密切课程。教学中搭建一个网络环境,最少需要2台带阿卡的计算机和1根交叉网线;如果组建复杂网络环境,还需要服务器、工作站、交换机、路由器等设备。教师在讲授中,要直观地向学生展示讲授内容和操作过程。对于多媒体教室单机状况,教师很难做到。而在实践教学中,又需要大量的网络设备,由于经费短缺、网络技术发展迅速,各院校对实验设备的更新面临着重重困难,并且所建网络实验室规模较小,实验中常常是几人共用一组实验设备,不利用于学生独立完成实验内容。通用机房,为杜绝学生在计算机上随意安装软件和修改设置,对计算机硬盘采取保护措施,导致网络课程的大多数实验都无法开出,学生动手机会减少,影响教学效果。

  针对网络课程在教学中存在的问题,基于虚拟机技术网络教学架构的设想就应运而生,其思路是通过虚拟化软件的辅助,将网络课程教学中用到的操作系统集中安装在一台计算机上,然后模拟出多操作系统连接的效果,在单机上实现多操作系统的联网,构造出网络环境,满足网络教学和实践的需要。

  二、虚拟机

  目前流行的虚拟机软件有VirtualPc和VMware两款,它们都能在Windows系统上虚拟出多台计算机,用于安装各种版本操作系统,如Windows系列、PS/2等。两款软件相比较,VMware支持Linux操作系统,而VirtualPc2004以后版本不支持;VMware客户操作系统直接运行在X86保护模式下,虚拟机运行的环境逼真、性能出色。教学中选用此软件。

  (一)gMware的特点

  VMwareworkstation6.5是一款优秀软件,在一台宿主机中可以虚拟出多台虚拟机。每台虚拟机不仅有自己的CPU、硬盘、内存等,而且能虚拟出BIOS,可以对BOIS的参数进行设置,对虚拟硬盘进行分区、格式化、安装操作系统等,很像一台真实的计算机。

  (二)VMware工作模式

  YMware提供了虚拟网络设备VMnet0-9,这些设备相当于交换机,通过这些设备,虚拟机和虚拟机、虚拟机和宿主机就可以组建任意形式的局域网。

  虚拟网络就是各虚拟机、宿主机通过虚拟网卡连接到VMnet0-9中的某个交换机上。而连接的方式有:

  1、Bridged(桥接)模式

  桥接模式组成的网络在vMware中以VMnet0表示,实际上是宿主机的局域网在虚拟机网络中的映射,此时的虚拟机相当于直接接入宿主机的网络。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“Bridged”选项,默认连接到虚拟交换机VMnetO上。

  2、NAT模式

  使用NAT模式建立的网络默认连接VMnet8子网上。安装VMware后,宿主机网络连接里会增加两块虚拟网卡AdapterVMnetl和AdapterVMnet8,其中AdapterVMnet8网卡将宿主机与VMnet8子网相连。在这个子网中,VMware不仅提供了DHCP服务,使子网内的机器自动地获取IP地址,而且还为这个子网启用了NAT服务,提供了从VMnet8子网到外网地址转换,有一个实实在在的NAT服务器在运行。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“NAT”选项,默认连接到虚拟交换机gMnet8上。

  3、Host-only(仅主机)模式

  Host-only模式建立的网络默认位于vMnetl子网内,该子网的虚拟机只能与VMnetl网内的虚拟机或宿主机通信,不能与其他虚拟网络的主机通信,这就是“Host-only”名称的由来。这样隔断虚拟网络与宿主机外部网络连接,建立一个独立的私有网络。联网方法是在虚拟机的网卡的网络设置中选“Host-only”选项,默认连接到虚拟交换机VMnetl上。

  VMware中的三种网络模式只是方便用户快速将虚拟机加入宿主机网络的一种预定义模式,VMware软件预先设置好三个虚拟子网,以对应三种基本模式。用户完全可以通过修改这些网络的属性改变它的默认行为。

  为方便组建虚拟网络,用户可以通过Custom(自定义)模式,选用虚拟设备,添加虚拟网卡等方法,组建用户要求的局域网。

  三、网络实验的组建

  教学中常用的网络模式主要有“对等网网络模式”、“客户机/服务器网络模式”、“有路由器的网络模式”等。教学前,教师建立实验所需的虚拟机和虚拟网络,然后把这些虚拟机和网络参数文件放到服务器上共享。这就相当于教师将实验所需的网络模板做好,并将它共享给学生。利用教师做好的模板,学生很快就能在自己的计算机上建立实验需要的网络环境,进行实验。下面通过DHCP服务实验,说明构建实验的方法。

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