试析虚拟机技术在高职计算机网络安全教学中的应用

郭波涛

摘要：随着互联网的普及，网络安全问题也引起了人们的广泛关注。对于我国高职院校而言，需要着重培养学生的实际技能和知识，使学生了解自身技能的发展方向，适应社会发展的需要。网络安全教学所需要传递给学生的内容比较抽象，教学过程要结合网络危机的防护模拟操作，将虚拟化的网络内容转化为可视化的操作技能呈现在学生的面前，虚拟机技术正好符合这种教学的需要。虚拟机技术的使用，可以对网络安全教学的相关知识进行演示和实验，充分利用现有的设备资源，减少费用投入，并有利于加深学生对教学环境的印象[1]。该文就当今高职计算机网络安全教学中的现象进行分析，发现虚拟机技术的特点，核实虚拟机技术在网络安全教学中的作用，进一步提供虚拟机技术在高职院校的教学应用和方法。

关键词：虚拟机技术；高职；网络安全；教学

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）26-0136-02

近年來，虚拟机技术不断发展，它可以将多台计算机的资源信息整合到一台计算机上，模拟出多台计算机的运行状态，又能使每台机器之间单独运作、互不干涉。利用虚拟机技术，教师在进行网络安全教学时，可以扩展和自动配置实验环境，实现网络结构的自动化。在教学课堂中，教师可以运用虚拟机技术进行演示和实验，利用现有的实验设备，避免实验室的建设费用过高，同时也能够加深学生对安全内容的理解，激发学生的学习兴致。但许多高职院校的网络安全教学依旧存在一些问题，导致教学过程不能顺利进行。我们可以从虚拟机的特点和相关注意事项着手，找出虚拟机技术应用在网络安全教学中的最佳方案。

1 网络安全教学中存在的问题

1.1 软件系统受害性大

由于网络技术不断进步，黑客的技术也在逐渐提升，理论上，没有任何一个系统可以避免漏洞的存在。计算机网络安全教学相比一般的网络教学，它常会选择一些有一定危害的小漏洞进行演示教学，这会导致教学过程中运用的软件系统，更容易受到网络病毒、木马的侵害。高职院校一般的计算机网络是在同一个局域网下，由单一的教师主机对学生机的服务器进行操作，一旦教师机遇到侵害，整个教学软件系统便会溃败，学生机也会随之一并崩溃，这样相连的计算机设备会使得专业人员在修补系统漏洞方面也十分困难。种种问题的出现，造成了网络安全教学课程推进迟缓的情况[2]。

1.2 实践操作过少

在高职计算机网络安全教学中，由于计算机设备的限制，教师采用主机展示、多媒体呈现的方式，把有关计算机网络安全的理论知识传授给学生，通过让学生观看流程来获取防护网站操作的基本印象。这种单方面传授知识的方式，会削弱学生对学习的兴趣，学生自我实践操作过少，不仅违背了高职教学以职业行动为导向，培养学生基于工作过程专业能力和社会能力的初衷，还使学生很难掌握并记忆网络安全防护的整体操作，不能把理论知识转化为实际的运用。

1.3 教学内容不具备实用性

单纯的讲授理论知识和操作应用，相关设备不具备进行相应检测的功能，教师并不能够知道学生实际掌握的知识的情况，只能通过逐一观看学生操作流程，才能知道学生能力进而改进教学进度。这种课堂教学流程单一，而且耗费了大量的人力、物力，依旧不见成效，学生也很难自我领悟网络安全的前景和实际应用。

1.4 知识碎片化

网络安全教学是一种基于计算机网络的新型教学，它有着这个新时代的鲜明特点——碎片化。网络安全知识比较繁多，所需要注意的安全防范知识也非常多，以致教师很难把网络安全知识详细完整地传递给学生，在实际教学中教师也难以进行分散化讲解，更加加深了之后操作的难度[3]。

2 虚拟机的主要特点

虚拟机通俗地说就是虚拟出来的计算机。这些虚拟出来的计算机和真实的实体计算机在操作方面几乎完全一样，每台虚拟机可以运行单独的操作系统，而且互不干扰，可以随意修改虚拟机的系统设置，不用担心其操作会对实体计算机造成损失。虚拟机有许多分类，但一般虚拟机都有如下几个特点：

2.1 兼容性

虚拟机不仅拥有自己的客户操作系统和应用程序，还具有物理计算机上的所有组件，如：主板、显卡、网卡等[4]。它与所有标准的软件系统，在操作应用和设备驱动程序方面完全兼容，完全可以使用虚拟机来运行物理计算机上运行的所有相同软件。另外，可以选择版本不同的虚拟机软件，处理新旧软件不兼容的情况，提高了软件系统的使用时间，减少了设备的费用投入。

2.2 隔离

多个虚拟机可以共享一台计算机的画面，同时，使用虚拟机环境模拟沙盒可以在一定程度上避免病毒对主机的侵害。也就是说，如果在一台物理服务器上有多个虚拟机，那么其中任何一个或多个虚拟机崩溃，都不会影响其他虚拟机的状态。

2.3 独立硬件

虚拟机是一个完全独立于其底层物理硬件的软件。用户可以为虚拟机配置与底层硬件上存在的物理组件完全不同的虚拟硬件组件，同一物理服务器上的各个虚拟机，甚至可以运行不同类型的操作系统，如Windows、Linux等。同时，虚拟机软件又可以在操作系统上虚拟出多个计算机[5]。

3 网络安全教学中的注意事项

3.1 虚拟机软件的选择

目前，虚拟机软件的种类多样。高职院校需要选择可以在一台实体机上，同时启动多台虚拟机的软件，并且要求该虚拟机能够储存实体机的大量系统资源，也可在操作过程中经常进行重新启动，保障教学的流畅度。选择功能较强、稳定性较高的虚拟机软件，可以更好地满足计算机网络安全教学的需要。

3.2 预先规划数量

预先规划虚拟机的数量，可以确保在一个硬盘分区中，为每台虚拟机的影像文件预留足够的硬盘空间。另外，每一台虚拟机归根到底都是宿主机上的一个软件系统，较多软件系统的安装，会导致学生在实验时造成不必要的设备损坏，提高设备的投资，也增大了设备维护的工作量[6]。

3.3 实体机检查

实体机的内存大小，决定了在操作过程中可以同时启动的虚拟机的数量，所以，在进行选择虚拟机软件前，还需要确定实体机内存的大小，可在一定范围内，对内存进行扩充，确保虚拟机的内存在实体机系统本身需求内存的容纳范围内。对于实体机的检查还包括要确认实体机上是否安装网卡或者是否已安装网卡但未连网的情况，对于不同的情况给出不同的解决方式。已装网卡未联网，需要在实体主机上安装并配置Microsoft虚拟网卡，在一般的教学和实验环境下，实体机上已安装网卡并已联网，可使用主机网卡[7]。

4 虚拟机技术在高职教学中的运用

4.1 文件整理命名

如果启动的虚拟机较多，实体机内存较大，屏幕也相对较大，展示在屏幕上的画面就相对较乱，所以需要对虚拟机的名称进行分类规划，这样每次虚拟机在启动的过程中，也能同真实环境一样自如，教师在开展教学前，能够明确教学任务，对教学内容进行合理的规划安排，同时也方便学生对教学内容的再次回顾和难题询问，有助于学生综合测试前进行复习整理。

4.2 建立攻防实训平台

建立的网络安全攻防实训平台，可以采用虚拟化和云计算技术，分为不同的板块让学生进行操作实践。它作为一个互动平台，可以方便学生和老师进行技术上的交流。实训中心以课程为导向，从“按攻击方法”和“按攻击对象”两个维度来将全部课程进行分类，按照攻击方法可以分为信息收集、木马病毒、密码破解、网络欺骗等类别，按攻击对象可以分为操作系统、应用平台、交换器、防火墙等类别提供配套的实验指导。在这个实训平台中，教师可对整个平台正在做实验的人员和虚拟机进行监控，查看虚拟机的硬件运转，对正在操做实验却产生流量包的虚拟机进行抓取，同时可进行攻防实训过程的回顾。

4.3 結合学生能力讲解

对于许多学生而言，在初步接触理论性的计算机安全教学时，所接收的知识是深奥的、复杂的。在利用虚拟机进行教学的时候，教师要充分考虑到这个因素，不能期待学生的成绩能有飞跃性的发展，要从学生的实际出发，对于学生的操作练习要手把手的教，详细地讲解每个步骤的操作方式和注意事项，让学生对网络安全教学有细致的了解，一步步提高自身技能。

4.4 真实课程与虚拟网络相结合

将虚拟机的应用贯穿于整个教学过程中，配合传统的演示文稿教学，可以起到很好的教学效果[8]。这两者结合的讲解，既有深入透彻的内容分析，也有现场网络操作的演示，增加了对学生的说服力，便于学生理解，增加基本的观念意识又提高了操作水平、想象力和综合技能。

4.5 明确学生的主体地位

对于学生的操作练习的详细讲解是应当的，但是也不能忽视学生学习的自主性。学生在跟随教师进行全程操作练习以后，需要拥有充足的时间进行自我练习，认识到自己学习网络安全攻防操作的重要性，在自我练习中发现问题，找出不足，解决改进。

4.6 设置技能竞赛

为了提高学生网络操作技术，可以在课堂上设置技能竞赛，采取同学间一攻一防的较量，强化对网络安全管理的训练，激发学生的操作潜能和积极主动性。在虚拟机系统中进行竞赛，可以记录用户的操作行为，在管理的角度加强了对攻击的防护，保护了竞技平台自身的安全，通过回顾攻击过程也有助于总结相应的应对方案。

5 结束语

计算机网络安全课程是高职院校开设的核心课程之一，它是一门集运用性、实践性、综合性为一体的专业课程。为了我国教育科技事业的不断进步，需要我们对教学形式不断创新，改善教师的教学方式，深化学校的教学理念，不断推动社会发展。虚拟机技术的出现，可以缓解当前教学实验设备和场地不足的问题，提高实验设备的安全性[9]，减少实验室的管理难度，极大地丰富了网络课程的实训内容，还可以节省经费，使实训教学更有乐趣。对于高职院校中计算机网络安全教学，虚拟机技术的应用是必不可少的手段，它不仅可以提高教师的备课和讲课的效率和效果，完成用传统的方法无法实现的很多教学要求，保证了教学质量，减少了设备的投资和损坏，同时也减轻了设备维护的经费和实验员的工作量，使高职教学走向实用阶段。

参考文献：

[1] 米保全.高职计算机网络安全教学中虚拟机技术的应用探讨[J].电脑迷，2018（1）：47.

[2] 李瑞.在高职计算机网络安全教学中虚拟机技术的应用[J].电子技术与软件工程，2017（15）：161.

[3] 郑宝林.虚拟机技术在高职计算机网络安全教学中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（13）：154+212.

[4] 郑宝林.在高职计算机网络安全教学中虚拟机技术的应用研究[J].信息与电脑：理论版，2017（7）：238-239.

[5] 孙玉，袁青.虚拟机技术在高职计算机网络安全教学中的应用[J].现代国企研究，2016（8）：198+201.

[6] 陈卓.在高职计算机网络安全教学中虚拟机技术的应用研究[J].中外企业家，2016（11）：184.

[7] 李文.刍议虚拟机技术在高职计算机网络安全教学中的应用[J].信息系统工程，2014（12）：154.

[8] 谢芳. 虚拟机技术在计算机网络安全教学中的应用分析[J]. 网络安全技术与应用， 2017（5）：110-111.

[9] 董琦. 计算机网络安全教学中虚拟机技术的应用[J]. 环球市场信息导报， 2017（46）：138-138.

[通联编辑：张薇]