利用VMware技术实现网络课程教学的虚拟化

摘 要：在信息技术飞速发展的今天，计算机网络技术的应用也越来越多，具备一定的计算机网络技术技能，是新世纪的高素质技能型人才所需要的。所以，《计算机网络基础》已成为高校公共课程，教学意义十分重大。但在网络课程的教学中，网络环境的搭建一直是个难题，针对这个问题，基于虚拟机技术的网络教学架构的设想就应运而生。本文结合教学工作的实际经验和体会，对虚拟机技术在网络课程教学中的应用进行了研究和探讨。

關键词：虚拟机技术；虚拟网络环境；DHCP服务

中图分类号：TP393.07-4

在网络课程的教学和实验中，教师要想形象直观地向学生展示具体的教学内容和详细的操作步骤，并且使学生能够实际动手操作，最直接的方式就是组建一个真实的网络环境。组建最简单的网络至少需要以下设备：两台计算机，并且安装配置了网卡；一根交叉双绞线。如果要组建比较复杂的网络，还需要安装配置以下网络设备：服务器、工作站、路由器、交换机等。

如果将网络课程安排在多媒体教室进行，其中只有一台多媒体计算机，这种条件下教师很难高效地完成教学任务。而要通过购置大量的网络设备组建专门的网络实验室，又遇到了网络技术迅速发展导致设备更新快和经费短缺的难题，所以，实验设备的购置和更新问题是目前各院校普遍面临的巨大困难。即便有些院校投入建立了网络实验室，但往往规模也比较小，实验基本是以小组的方式进行，也就是一组实验设备由几个学生共同使用，不能很好地锻炼和提高学生的独立操作能力，最终导致网络课程的教学中实验效果不明显，实验项目的开出率较低，严重影响教学效果。

虚拟机技术就是针对以上问题提出的一种通过构建虚拟网络环境实现教学的设想。其主要思路是通过在一台计算机上安装配置虚拟化软件，在虚拟化软件的辅助下，集中在一台计算机上安装配置网络课程教学和实践中用到的各种操作系统，然后在单机上实现多操作系统间的联网，模拟出多操作系统连接的效果，为了更好地满足教学需要，提供虚拟的操作平台，构造虚拟的网络环境。

1 VMware虚拟机

VMware workstation 6.5是目前流行的一种虚拟机软件，它很像一台真实的计算机。它能在Windows系统上虚拟出多台计算机。VMware提供了VMnet0-9虚拟网络设备，通过这些虚拟网络设备，就可以组建虚拟机和宿主机、虚拟机和虚拟机等任意形式的局域网，这些设备的作用相当于交换机。而且，在每台虚拟上我们不仅可以根据需要进行内存容量、硬盘空间、CPU等硬件配置，还能对虚拟出的基本输入输出系统（BOIS）设置各项参数，安装配置操作系统等。

网络连接的方式有：

（1）桥接模式（Bridged）。在VMware中以VMnet0表示使用桥接模式组成的网络，此时就相当于将虚拟机直接接入宿主机所在的网络，实际上就是在虚拟机网络中映射了宿主机的局域网。（2）网络地址转换模式（NAT）。在VMware中以VMnet8表示使用NAT模式建立的网络。在这个子网中，VMware提供了两种服务：一种是动态主机配置（DHCP）服务，使子网内的计算机可以自动获取IP地址及相关参数；二是网络地址转换（NAT）服务，可以将VMnet8子网的私有地址转换为外网的合法地址。（3）仅主机模式（Host-only）。在VMware中以VMnet1表示使用仅主机模式组成的网络。该子网的虚拟机的通信受到限制，即不能与其他虚拟网络的主机进行通信，只能与宿主机或VMnetl网内的虚拟机进行通信，这样就建立了一个独立的私有网络，虚拟网络与宿主机外部网络的连接也被隔断了。

2 VMware在网络教学和实验中的应用

下面我们通过网络实验中常用到的动态主机配置（DHCP）服务的实验，说明利用虚拟机技术构建实验环境的方法。

教师想高效地完成教学任务，最基本的首先就是让学生能准确快速地完成虚拟机和虚拟网路的配置，所以，教师在教学前就要就建立相关的说明文件和参数文件并将其上传到网络服务器中共享。学生利用教师共享的这些文件，进行实验。具体过程如下：

2.1 构建实验环境

组建网络，需要新建两台虚拟机。虚拟机安装完成后，实验模板也就准备好了，教师将实验模板保存在共享文件夹中，供教师演示和学生实验使用。

具体过程如下：

（1）启动已经安装好的虚拟机软件，创建两台虚拟机：操作系统分别为Windows Server 2003 Standard和Windows XP Professional。创建中要为虚拟机分配内存、创建硬盘等。（2）分别打开两台虚拟机，添加网卡，并连接在虚拟交换机VMnet2上。（3）分别为两台虚拟机安装Windows Server 2003操作系统和Windows XP操作系统。（4）分别为两台虚拟机安装虚拟机工具。方法是启动相应的虚拟机，在菜单中选择命令“虚拟机”—“安装虚拟机工具”。

2.2 实验过程

（1）安装配置DHCP服务器：1）因为DHCP服务器的IP参数必须是固定的，所以首先应启动并配置作为服务器的Windows Server 2003虚拟机的网络协议为固定IP参数。如，IP地址为192.168.1.1，子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.1.254。2）配置了固定的IP地址后就可以安装服务了。首先在服务器上打开“管理您的服务器”对话框，通过“添加或删除角色”命令打开“配置您的服务器向导”对话框，在向导的“服务器角色”窗格中选择“DHCP服务器”选项，为该机安装DHCP服务。3）配置DHCP服务的各项参数。首先设置作用域名称，然后在“IP地址范围”中设置该作用域用于分配的地址范围、子网掩码、排除地址和租约期限。完成后，再进行“DHCP选项”的配置：默认网关、DNS服务器及WINS服务器等，最后要想服务器发挥动态分配地址的作用还需要进行激活。（2）配置DHCP客户端。Windows XP虚拟机最为客户端，其配置比较简单，只需设置网络协议，即设置IP地址为自动获取方式，这样该机就可以使用DHCP服务器自动分配的地址了。（3）测试DHCP服务。测试是在客户端虚拟机进行的，选择“开始”中的“运行”命令，打开运行对话框，输入命令“CMD”，进入命令界面。在命令提示符后输入网络测试命令：Ping DHCP服务器地址：测试本机到DHCP服务器是否联通。Ipconfig /release：释放原IP地址。Ipconfig /Renew：重新获得动态IP地址。（4）扩展实验。我们还可以利用虚拟机进行扩展实验，通过虚拟机的克隆功能，克隆Windows XP虚拟机。启动克隆后的Windows XP虚拟机，将机器名称更改，并对DHCP服务的“用户类别”、“类选项”、“保留IP地址”等功能进行扩充测试。还可以配置测试多宿主DHCP服务器，这需要为DHCP服务器再添加一块与另一个子网相连的网卡。

3 结束语

综上所述，虚拟机技术在网络教学和实验中的应用，不仅可以减少投资，较低费用，而且操作方便灵活，易于更新实验环境和实验内容，弥补了真实实验室的局限性，可推广使用。

参考文献：

[1]刘建军，郝尚富，孙佰利.用虚拟机技术构建计算机实验教学环境[J].河北北方学院学报（自然科学版），2009（05）.

[2]付荣华.虚拟机技术在计算机教学中的应用—以“Windows Server 2003”为例[J].中国西部科技，2010（30）.

[3]陈莉.虚拟机技术在职高计算机实践中的探讨和应用[J].中国科技信息，2011（05）.

作者简介：丁迎迎（1982.12-），女，山东潍坊人，教师，讲师，工程硕士，研究方向：计算机应用技术。

作者单位：山东经贸职业学院，山东潍坊 261011