虚拟机技术在计算机网络教学中的应用

虚拟机技术在计算机网络教学中的应用

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。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。

关键词：虚拟机 Vmware 网络教学

一、问题的提出

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。

二、虚拟机技术

目前流行的虚拟机软件有Virtual Pc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VirtualPc 2004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

VMware workstation 6.5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Adapter VMnetl和Adapter VMnet8，其中Adapter VMnet8网卡将宿主机与VMnet8子网相连。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-onl y模式建立的网络默认位于vMn etl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。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。

(一)实验环境的构建

要进行DHCP服务实验，必须组建一个网络，最简单网络需要两台计算机，需要新建两台虚拟机或新建一台虚拟机，另一台使用宿主机。为了介绍方便，在此，新建两台虚拟机，并使用“Custom”网络模式组建。过程如下：

1.单击“新建虚拟机”按钮，启动“新建虚拟机向导”，在此向导下，创建两台虚拟机：第一台为wi ndows serv er2003 standard，第二台为wi ndows xPprofessional。创建中，按向导要求为虚拟机分配内存、创建硬盘等，在网络连接中，选择“不使用网络连接”，完成虚拟机创建。

2.打开第二台虚拟机，不要启动，用同样的方法为第二台虚拟机添网卡，也连接到交换机VMnet2上。这样图1网络就构造好了。

3.接下来为第一台虚拟机安装Windowsserver 2003 standard操作系统，为第二台虚拟机安装Windows XP professional操作系统，安装方法同普通计算机。

4.分别为每台虚机安装虚机工具。方法是启动相应虚机，在菜单中选择“虚机”一“安装虚机工具…”进行安装，安装完成后，实验模板就准备好了。

实验模板准备好后，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。

(二)实验过程

1.建立DHCP服务器 ①启动windows Server 2003虚拟机，为该机指定一个固定IP地址。

2.配置DHCP客户端启动Windows XP professional虚拟机。启动后，将其IP地址设置为自动获取。

3.测试DHCP服务在Windows XP professional虚拟机中，执行“开始”→“运行”，在窗口中输入“CMD”，进入命令窗口。在命令提示符质运行ping DHCP服务器地址，榆裔网络连通性，然后，运行ipconfig/release释放原IP地址，重新获取IP地址，结粜表列：每次获取IP地址及其选项。都符合DHCP服务器的设置。

4.实验内容扩展

在上述实验基础上，利用虚拟机克隆功能，将Windows xP professional机器克隆台。启动克隆厉的虚拟机，更改机器名称，利刑扩展后的潮络，进行多宿主DHCP服务器配置和测试等。虚拟机技术应用于网络教学中不但投资少，而且方便灵活，易于构建实验环境、便于扩充实验内容。帮助学生和教师在普通计算机上构建网络环境，完成实验项目。弥补真实实验室的局限性。由于VMware不能模拟复杂的交换机和路由器，构造出各种复杂网络环境，不仅能满足网络基础课程而且能满足网络专业课程教学要求，可推广使用。