探究虚拟机软件在网络安全教学中的应用

0 引言

进入二十一世纪后，科学技术的跨越式发展，使得社会逐渐进入了一个全新的发展阶段，尤其是计算机技术和互联网技术的发展和应用，推动了信息化时代的到来。而从目前来看，在互联网中，存在着许多安全隐患，如黑客、病毒等，如何对这些隐患进行预防，保证网络安全，已经成为计算机网络教学中的重要课程，需要引起足够的重视。

1 虚拟机软件的相关概念

虚拟机是指在物理计算机上，运行相应的软件，模拟出一种虚拟的计算机操作系统，具备稳定完整的PC机运行环境，拥有独立的计算机配置，蕴含了大量的计算机信息资源。而虚拟机软件本质上属于一种系统应用软件，能够在一台主体电脑上，建立并执行多个虚拟化环境，能够完整地模拟真实的计算机硬件系统，通过安装相应的软件和程序，可以作为真实的计算机来使用。由虚拟机软基模拟出的所有的虚拟机都具有相对独立性，虽然共同分享同一台物理计算机资源，但是其相互之间的独立存在，互不干扰的，而且可以如同多台计算机一样，通过相应的网络链接，形成一个完整的互联网络。从目前来看，常用的虚拟机软件包括Virtual Box、VMware Workstation以及Virtual PC等。

2 网络安全教学中存在的问题

随着计算机信息技术和互联网技术的快速发展，网络安全教学已经成为计算机课程中的重要组成部分，而且与其他课程相比，网络安全教学具有极强的实验性，单纯依靠理论教学是行不通的，无法真正实现良好教学效果。从目前的发展情况看，受各种因素的影响，在网络安全教学中，存在着一些不足和问题，这些问题主要表现在以下几个方面：

2.1 教学模式陈旧

教师没有能够及时更新教学观念，在教学中，仍然沿用传统灌输式教学的模式，一味对理论知识进行讲解，不仅无法激发学生对于课程的学习兴趣，而且课堂氛围沉闷，影响了学生自主学习的有效展开。

2.2 设备条件限制

在网络安全教学中，攻防实验要求每个学生都拥有两台计算机，同时计算机还必须能够实现实时通信，这种要求会大大增加学校的资金负担，因此很难实现，也就在一定程度上影响了教学的效率和效果。

2.3 计算机安全问题

在网络安全教学的攻防实验中，学生不仅需要模拟和应对黑客的攻击，还需要应对病毒攻击，计算机系统的安全难以有效保证，很容易在实验过程中出现系统损害，这也是许多学校不愿意开展攻防实验的原因，学生缺乏实际操作，无法对掌握的知识进行有效应用。

3 虚拟机软件在网络安全教学中的应用

虚拟机软件在网络安全教学中的应用，主要体现在以下几个方面：

3.1 解决资源短缺问题

在网络安全教学中，应用虚拟机软件，一方面，可以克服设备不足的问题。在实训课程中，网络安全教学一般需要服务器和客户机两台计算机，学校的计算机设备会出现严重的不足，即使可以采用小组协作的方式完成实训内容，也必然会影响学生对于相关知识和技能的全面掌握，而如果每一个学生轮流完成同一个项目中的不同内容，则会影响教学进度。应用虚拟机软件，可以在一台计算机中模拟多个虚拟计算机，利用桥接技术进行相互连接，学生可以在一台物理计算机上独立完成实训任务；另一方面，能够解决分时上课资源不足的问题。通常来讲，网络安全课程的一个实训项目涉及内容众多，往往需要多个学时才能够完成。而在这个过程中，如果计算机的操作系统出现了设置上的调整，则必然会对实训效果造成影响。如果有多个班级同时进行实训课程，就需要多个专业实训室，这显然会给学校造成巨大的负担。而应用虚拟机软件，可以有效解决多个班级分时上机的问题，为每一个学生提供专用的实训环境。

3.2 创设良好的教学环境

在网络安全教学中，应用虚拟机软件，能够为学生提供一个良好的学习和实验环境。教师可以在物理计算机中，安装专业的虚拟机软件以及相应的补丁，以校园内部网络 IP为依据，对计算机的 IP地址进行重新设置，然后在虚拟机环境下安装相应的操作系统、应用软件等。全部安装完成后，可以通过菜单选择的方式，对虚拟机进行设置，逐步完成虚拟机的安装，利用一台物理计算机，实现多台虚拟机并存的效果。需要注意的是，在虚拟机设置过程中，应该确保其能够与物理计算机进行有效的网络连接，通常情况下，虚拟机与实体机网络连接的方式有两种，一是在对虚拟机 IP地址进行设置时，确保其与主机网络保持在同一个网段内，二是采用双向网络访问的方式，实现主机与虚拟机的相互访问，但是其他计算机无法对虚拟机进行访问。

3.3 完善实训教学

在网络安全实训教学中，有许多操作都是破坏性的，如果在物理计算机上进行，很可能会造成计算机的损坏。在这种情况下，应用虚拟机软件，在虚拟机上进行相应的操作，能够有效保护计算机安全。

（1）硬盘分区与格式化：在传统教学中，对于硬盘分区与格式化的操作，一般都是教师进行简单演示，学生很少有机会实际操作，否则可能造成计算机硬盘的损坏。如果将操作放在虚拟机中，只需要在其中添加虚拟硬盘，设置引导盘，然后在引导盘中加载启动盘，切换到虚拟机，就可以进行硬盘的分区和格式化操作，不需要担心对物理计算机造成损坏。

（2）系统安装：操作系统的安装是计算机网络教学的重点，同时也是难点，传统以光驱为承载体进行的实训操作，对于计算机会造成一定的损害。利用虚拟机软件，可以在计算机中模拟出虚拟计算机，然后利用操作系统镜像文件，导入虚拟机光驱，就相当于在其中放入了一张系统安装光盘，可以引导学生进行操作系统的安装实训。

（3）病毒查杀：计算机病毒是影响网络安全的重要因素，在网络安全教学中，涉及很多计算机病毒查杀的实训，如果放在物理计算机中进行操作，则可能会造成系统的破坏，同时也无法达到相应的实训目的。应用虚拟机软件，可以切断物理计算机系统与外界的直接联系，通过运行在系统上，处于系统管理下的虚拟机与外界通信，从而保障系统安全。在实际操作前，应该对虚拟机做好快照，提供相应的参照，方便在系统出现崩溃时迅速还原。当虚拟机接收到文件后，如果存在病毒，则可以对病毒造成的影响进行观察，同时采用杀毒软件，对病毒查杀的过程进行演示和实训，即使病毒导致虚拟机崩溃，只需要对其进行恢复，就可以重新实训，不会影响实体机的安全。

4 结语

总而言之，在网络安全教学中，应用虚拟机软件，可以说是当前科技发展的必然要求，也是提高网络安全教学质量的有效手段，其重要性是不言而喻的，需要相关教师的重视，推动计算机网络课程教学效果的有效提升。