基于虚拟机在网络技术实验的研究

刘治国

(湖南应用技术学院,湖南常德 415100)

基于虚拟机在网络技术实验的研究

刘治国

(湖南应用技术学院,湖南常德 415100)

高职院校主要是培养具备一定管理能力的高技能应用型人才,对理论学习的要求是实用、够用、能用,不要求深入研究,重点培养实际动手操作能力。所以对于网络技术实验率较高的专业来讲,要符合培养目标,完成专业课程各项要求的实训任务,保证实验开出率要达95%以上,可见实验教学的重要性。本文结合当前高职计算机网络技术课程实验教学的现状,提出采用虚拟机软件模拟真实环境来提高计算机网络技术课程实验率的有效方法。

计算机网络技术课程 虚拟机 实验教学

1 目前计算机网络技术课程实验教学的现状

实验教学是保证学生实际动手操作能力得到培养和提高的前提，实验内容的合理设置是保证计算机网络技术课程教学效果的关键。目前，随着科学技术的发展，各单位对网络需求的提高，对网络人才的技术要求也越来越高，这样也使得各高职院校不断更新人才培养方案，修改教学课程内容，开设的课程更贴合实际，所以不少院校投入大量的资金建设网络实验室，让学生更直接的接触物理设备，进行实际操作，提升学生的动手能力。

但硬件条件的改善与教学效果的提升并不一定成正比，在实际的教学中，还存在着许多不尽人意的方面，主要表现在：

(1)设备更新不及时，实验开出率不足。由于科技的飞速发展，使得网络设备技术更新较快、和厂商联系紧密、专业性和实践性较强等特性，目前社会有着相对完善的以生产厂商为主导的认证培训资源，如思科公司的CCNA、CCNP、CCIE;华为公司的HCNE、HCSE、HCTE、HCIE;锐捷公司的RCAM、RCNA、RCCP、RCNP、RCIE;但这些还没能和高职教学很好的结合起来。很多高职网络设备技术教学环节中普遍存在因设备不足，或是设备较老，很多实验课程根本没办法开出来，而且目前配套的实验教材非常匮乏，没有形成完整的实验体系。

(2)设备维护难度较大，影响设备正常运转。不少院校虽然建设了网络实训室，但投入的经费毕竟有限，且不可能持续的投入，特别是像网络设备数量上欠缺和种类及功能模块上的不完整，且某些网络环境具有不可模拟性，导致利用其进行实验教学的效果有限且升级困难。由于学生在实验操作时，本身对设备的不熟悉，有些误操作导致设备的不正常运转，同时多人频繁的操作设备也会大大缩短设备的使用寿命，严重地影响实训室的正常运转。

(3)设备数量不足，影响实验效果。实际网络设备在使用上的单用户性，和目前高职院校日常的教学组织形式相矛盾，使得实训室使用频率高，但实验效率极低，如有时某个网络搭建实训，一人就需要多台网络设备，多台计算机设备，设备数量不够时，这样使得很多学生没办法动手实训，所以网络实训室比较适合小班化教学。

为解决上述问题，缓解投入经费的不足，近年来在计算机网络技能培训领域，普遍引入了虚拟机软件进行辅助教学的方法，实践证明，这是一种行之有效的方法。计算机模拟技术的发展，已达到了相当的程度，足于开发出能逼真模拟真实环境的软件。引入虚拟机软件，可以弥补网络课程教学和学习过程中的许多不足，如使用VMware虚拟机可以使学生在一台计算机上来模拟几台主机完成Windows Server服务器、Linux服务器的配置与管理实训、使用Packet Tracer或是GNS3模拟器可以使学生在一台计算机上来完成由多台网络设备搭建的实训，应用虚拟机实训效果与真实设备使用效果基本相当，这样学生就很容易通过完成实训后来理解相关知识，更重要的是模拟设备不存在损坏问题，能反复进行操作，有效地解决了设备损耗问题。

所以，在高职计算机网络课程的实验教学中，除了购置一定的实际网络设备，建立专用实训室的同时，辅以网络虚拟机软件构建网络实训平台，充分利用虚拟机软件在教学过程中所起的设备替代和教学辅助作用，虚实结合，构建科学完整的计算机网络课程教学和实训体系。目前，各类虚拟机软件很多，功能各不相同，如GNS3网络设备模拟器侧重于做路由器实训，像真实路由器设备一样，可以完成路由器的各类配置操作，VPN的搭建;Packet Tracer网络设备模拟器可以很直观的做交换和路由实训，但很多命令不太支持，局限性较大;VMware可以在一台计算机上虚拟出多台计算机，并且完全模拟出真实计算机的操作，这样在一台计算机中均能完成网络服务器的配置与管理实训，且在虚拟机中的任何问题并不影响真实主机。所以虚拟机非常适合于高职计算机网络课程的实验教学。本文以介绍两种虚拟机软件，来体验在网络课程实验教学中引入模拟软件的优越性。

图1

2 Packet Tracer软件

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，为学习思科网络课程的初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。可以学习IOS的配置、锻炼故障排查能力。Packet Tracer是一个功能强大的网络仿真程序，允许学生实验与网络行为，有利于教学和复杂的技术概念的学习。目前最新的版本是 Packet Tracer 6.1，可以完成Cisco的所有CCNA实验。

实例：在Packet Tracer模拟器中做OSPF多区域配置实验实验拓扑图(图1）：

实验内容和要求：对各路由器按图中规划进行配置，使用OSPF动态路由协议进行全网通信。

具体配置过程：(1)在Packet Tracer中，拖入3个2811路由器、3台2950-24交换机、3台终端PC机，然后使用Serial DCE连接线按图所示把设备连接起来。注意DCE连接线的方向。

(2)对路由器的具体配置略。

(3)对PC机配置相关的IP、子网掩码及网关。

(4)通过PING命令实验测试，PC0、PC1与PC2均能互相通信。

完成上述实例，若使用真实设备，则每名学生要使用3台路由器、3台交换机、3台计算机，2条DCE连接线，6根直通线，实验学生数多的话则需要很多的设备才能满足实验要求;若使用网络设备模拟器软件模拟网络实训平台进行案例教学，则每名学生只需要一台计算机即可，而且实验效果也很直观，学生印象深刻。用该平台做的路由交换实验，对于学生理解动态路由OSPF协议、DTE/DCE设备等概念都有很大帮助，可以在深度和广度上对知识进一步拓展。

3 VMware软件

VMware是一个“虚拟PC”软件公司，提供服务器、桌面虚拟化的解决方案。其工作站软件包含一个用于英特尔x86相容电脑的虚拟机套装，其允许用户同时创建和运行多个x86虚拟机。每个虚拟机实例可以运行其自己的客户机操作系统， 可以使你在一台机器上同时运行二个或更多Windows、DOS、LINUX系统。与“多启动”系统相比，VMWare采用了完全不同的概念。多启动系统在一个时刻只能运行一个系统，在系统切换时需要重新启动机器。VMWare是真正“同时”运行，多个操作系统在主系统的平台上，就象标准Windows应用程序那样切换。而且每个操作系统你都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据，你甚至可以通过网卡将几台虚拟机用网卡连接为一个局域网，极其方便。安装在VMware操作系统性能上比直接安装在硬盘上的系统低不少，因此，比较适合学习和测试。其工作站软件目前最新的版本是VMware workstation10.0。

实例：使用虚拟机VMware做Active Directory(活动目录)服务器的管理实验。

实验内容和要求：在域管理器中对用户和组的管理，创建一域用户TEST，并应用TEST在域客户机登录，再访问域中资源。

具体配置过程：略。

完成上述实例，若在真实环境中完成该实验，则每名学生至少要有两台主机，一台承担域控制器(即要在此计算机中安装AD)，另一台充当域客户机(即要将此计算机加入到域中)，这样才能完成AD中的相关管理配置后的测试;若使用VMware虚拟机则只需要一台计算机来模拟两台计算机完成该实验。

4 结语

将实际网络实训室和虚拟机软件模拟网络平台相结合，有效地解决了高职院校实践实训中资金和设备的短缺问题， 通过模拟平台使学生能得到充分的网络技术训练， 将有效地提高教学效果，节约学校的设备投入，具有广泛的推广价值，同时又能通过实际设备增加对网络的感性认识。

[1]任晓鹏,李伟华.基于Packet Tracer构建虚拟网络实训平台[J].中国职业技术教育,2006,(27)：44-46.

[2]程勇军.利用模拟软件改进中高职网络实验教学的探讨[J].广州广播电视大学学报,2008,(2)：52-55.

[3]王海峰.《Packet Tracer在高职计算机网络实验课程中的应用》.电脑知识与技术,2011.

[4]徐佩锋.《用Packet Tracer模拟软件改进高职计算机网络实验教学》.计算机教育,2008.

基于虚拟机在网络技术课程教学设计的研究。