摘要：在計算機網(wǎng)絡(luò)課程教學中，由于教學和實驗環(huán)境原因而影響教學效果。本文根據(jù) 網(wǎng)絡(luò)教學要求，提出了利用VMware虛擬機技術(shù)，在單機上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進行網(wǎng)絡(luò)教學和實驗。解決了網(wǎng)絡(luò)教學中存在的問題，并通過具體實例，介紹構(gòu)建和 擴展實驗教學方法。說明了虛擬機技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)教學中具有經(jīng)濟、 實用、靈活和易于擴展的特點，可推廣使用。
　　關(guān)鍵詞：虛擬機；VMware；網(wǎng)絡(luò)教學
　　
　　一、引言
　　
　 　計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當代發(fā)展極快的信息技術(shù)，是新世紀人才必須 掌握的基本技能，因此各高校幾乎所有專業(yè)都開設(shè)《計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程，《計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》已成為高校公共課程，教學意義十分重大。
　　由于計 算機網(wǎng)絡(luò)是一門理論和實踐結(jié)合相當密切課程。教學中搭建一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，最少需要2臺帶阿卡的計算機和1根交叉網(wǎng)線；如果組建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還需要服務(wù)器、 工作站、交換機、路由器等設(shè)備。教師在講授中，要直觀地向?qū)W生展示講授內(nèi)容和操作過程。對于多媒體教室單機狀況，教師很難做到。而在實踐教學中，又需要大 量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由于經(jīng)費短缺、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，各院校對實驗設(shè)備的更新面臨著重重困難，并且所建網(wǎng)絡(luò)實驗室規(guī)模較小，實驗中常常是幾人共用一組實驗設(shè) 備，不利用于學生獨立完成實驗內(nèi)容。通用機房，為杜絕學生在計算機上隨意安裝軟件和修改設(shè)置，對計算機硬盤采取保護措施，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)課程的大多數(shù)實驗都無法 開出，學生動手機會減少，影響教學效果。
　　針對網(wǎng)絡(luò)課程在教學中存在的問題，基于虛擬機技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學架構(gòu)的設(shè)想就應(yīng)運而生，其思路是通過虛擬 化軟件的輔助，將網(wǎng)絡(luò)課程教學中用到的操作系統(tǒng)集中安裝在一臺計算機上，然后模擬出多操作系統(tǒng)連接的效果，在單機上實現(xiàn)多操作系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)造出網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境，滿足網(wǎng)絡(luò)教學和實踐的需要。
　　
　　二、虛擬機
　　
　　目前流行的虛擬機軟件有Virtual Pc和VMware兩款，它們都能在Windows系統(tǒng)上虛擬出多臺計算機，用于安裝各種版本操作系統(tǒng)，如Windows系列、PS/2等。兩款軟件相比 較，VMware支持Linux操作系統(tǒng)，而VirtualPc 2004以后版本不支持；VMware客戶操作系統(tǒng)直接運行在X86保護模式下，虛擬機運行的環(huán)境逼真、性能出色。教學中選用此軟件。
　　
　 　(一)gMware的特點
　　VMware workstation 6.5是一款優(yōu)秀軟件，在一臺宿主機中可以虛擬出多臺虛擬機。每臺虛擬機不僅有自己的CPU、硬盤、內(nèi)存等，而且能虛擬出BIOS，可以對BOIS的參數(shù) 進行設(shè)置，對虛擬硬盤進行分區(qū)、格式化、安裝操作系統(tǒng)等，很像一臺真實的計算機。
　　
　　(二)VMware工作模式
　　 YMware提供了虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備VMnet0－9，這些設(shè)備相當于交換機，通過這些設(shè)備，虛擬機和虛擬機、虛擬機和宿主機就可以組建任意形式的局域網(wǎng)。
　 　虛擬網(wǎng)絡(luò)就是各虛擬機、宿主機通過虛擬網(wǎng)卡連接到VMnet0-9中的某個交換機上。而連接的方式有：
　　1、Bridged(橋接)模式
　 　橋接模式組成的網(wǎng)絡(luò)在vMware中以VMnet0表示，實際上是宿主機的局域網(wǎng)在虛擬機網(wǎng)絡(luò)中的映射，此時的虛擬機相當于直接接入宿主機的網(wǎng)絡(luò)。聯(lián)網(wǎng) 方法是在虛擬機的網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中選“Bridged”選項，默認連接到虛擬交換機VMnetO上。
　　2、NAT模式
　　使用 NAT模式建立的網(wǎng)絡(luò)默認連接VMnet8子網(wǎng)上。安裝VMware后，宿主機網(wǎng)絡(luò)連接里會增加兩塊虛擬網(wǎng)卡Adapter VMnetl和Adapter VMnet8，其中Adapter VMnet8網(wǎng)卡將宿主機與VMnet8子網(wǎng)相連。在這個子網(wǎng)中，VMware不僅提供了DHCP服務(wù)，使子網(wǎng)內(nèi)的機器自動地獲取IP地址，而且還為這個 子網(wǎng)啟用了NAT服務(wù)，提供了從VMnet8子網(wǎng)到外網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換，有一個實實在在的NAT服務(wù)器在運行。聯(lián)網(wǎng)方法是在虛擬機的網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中選 “NAT”選項，默認連接到虛擬交換機gMnet8上。
　　3、Host-only(僅主機)模式
　　Host-onl y模式建立的網(wǎng)絡(luò)默認位于vMn etl子網(wǎng)內(nèi)，該子網(wǎng)的虛擬機只能與VMnetl網(wǎng)內(nèi)的虛擬機或宿主機通信，不能與其他虛擬網(wǎng)絡(luò)的主機通信，這就是“Host-only”名稱的由來。這 樣隔斷虛擬網(wǎng)絡(luò)與宿主機外部網(wǎng)絡(luò)連接，建立一個獨立的私有網(wǎng)絡(luò)。聯(lián)網(wǎng)方法是在虛擬機的網(wǎng)卡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中選“Host-only”選項，默認連接到虛擬交換 機VMnetl上。
　　VMware中的三種網(wǎng)絡(luò)模式只是方便用戶快速將虛擬機加入宿主機網(wǎng)絡(luò)的一種預(yù)定義模式，VMware軟件預(yù)先設(shè)置好三 個虛擬子網(wǎng)，以對應(yīng)三種基本模式。用戶完全可以通過修改這些網(wǎng)絡(luò)的屬性改變它的默認行為。
　　為方便組建虛擬網(wǎng)絡(luò)，用戶可以通過 Custom(自定義)模式，選用虛擬設(shè)備，添加虛擬網(wǎng)卡等方法，組建用戶要求的局域網(wǎng)。
　　
　　三、網(wǎng)絡(luò)實驗的組建
　　
　　教學中常用的網(wǎng)絡(luò)模式主要有“對等網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模式”、“客戶機/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模式”、“有路由器的網(wǎng)絡(luò)模式”等。教學前，教師建立實驗所需的虛擬 機和虛擬網(wǎng)絡(luò)，然后把這些虛擬機和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)文件放到服務(wù)器上共享。這就相當于教師將實驗所需的網(wǎng)絡(luò)模板做好，并將它共享給學生。利用教師做好的模板，學生 很快就能在自己的計算機上建立實驗需要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進行實驗。下面通過DHCP服務(wù)實驗，說明構(gòu)建實驗的方法。
　(一)實驗環(huán)境的構(gòu)建
　　要進行DHCP服務(wù)實驗，必須組建一個網(wǎng)絡(luò)，最簡單網(wǎng)絡(luò)需要兩臺計算機，其拓撲結(jié)
　　要組建圖1網(wǎng)絡(luò)，需要新建兩臺虛擬機或新建一 臺虛擬機，另一臺使用宿主機。為了介紹方便，在此，新建兩臺虛擬機，并使用“Custom”網(wǎng)絡(luò)模式組建。過程如下：
　　1、單擊“新建虛擬 機”按鈕，啟動“新建虛擬機向?qū)А保�在此向�(qū)�下，�?chuàng)建兩臺虛擬機：第一臺為wi ndows serv er2003 standard，第二臺為wi ndows xPprofessional。創(chuàng)建中，按向?qū)б�求為虛擬機分配內(nèi)存、創(chuàng)建硬盤等，在網(wǎng)絡(luò)連接中，選擇“不使用網(wǎng)絡(luò)連接”，完成虛擬機創(chuàng)建。
　　2、打開第一臺虛擬機，不要啟動，單擊“編輯虛擬機設(shè)置”，打開“虛擬機設(shè)置”對話框，在該對話框上單擊“添加”，打開“添加硬件向?qū)А保? 選擇“以太網(wǎng)適配器”。然后單擊“下一步”，選擇“自定義”單選按鈕，并從下拉列表中選擇“VMnet2”變換機，最后，單擊“完成”。并在“虛擬機設(shè) 置”對話框上單擊“確定”，為第一臺虛擬機添加以太網(wǎng)適配器，并連接在VMnet2虛擬交換機上。
　　3、打開第二臺虛擬機，不要啟動，用同樣 的方法為第二臺虛擬機添網(wǎng)卡，也連接到交換機VMnet2上。這樣圖1網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)造好了。
　　4、接下來為第一臺虛擬機安裝 Windowsserver 2003 standard操作系統(tǒng)，為第二臺虛擬機安裝Windows XP professional操作系統(tǒng)，安裝方法同普通計算機。
　　5、分別為每臺虛機安裝虛機工具。方法是啟動相應(yīng)虛機，在菜單中選擇“虛機”一 “安裝虛機工具…”進行安裝，安裝完成后，實驗?zāi)０寰蜏蕚浜昧恕?
　　實驗?zāi)０鍦蕚浜煤螅�教師將實驗�(zāi)０灞４嬖诠蚕砦募�夾中，供教師演示和學生實 驗使用。
　　
　　(二)實驗過程
　　1、建立DHCP服務(wù)器
　　1，啟動windows Server 2003虛擬機，為該機指定一個固定IP地址，如192.168.1.1，設(shè)置子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，默認網(wǎng)關(guān)為 192.168.L.1：
　　2　在Windows Server 2003虛擬機中，安裝DHCP服務(wù)。方法是依次打開“開始”→“程序”→“管理工具”→“管理您的服務(wù)器”。系統(tǒng)打開“管理您的服務(wù)器”，雙擊“添加或 刪除角色”，打開“配置您的服務(wù)器向?qū)А薄Ｔ谙驅(qū)У摹胺��?wù)器角色”窗格中選擇“DHCP服務(wù)器”選項，為該機安裝為DHCP服務(wù)。
　　3　配置 DHCP作用域。啟動DHCP服務(wù)，在“作用域名”對話框中指小該DHCP作用域名稱，在“IP地址范圍”中，根據(jù)實驗要求設(shè)置該作用域用于分配的地址范 圍(地址池)、子網(wǎng)掩碼、排除地址和租約期限。完成后，配置“DHCP選項”，如：默認網(wǎng)關(guān)、DNS服務(wù)器及WINS服務(wù)器等，最后激活該作用域。
　 　2、配置DHCP客戶端
　　啟動Windows XP professional虛擬機。啟動后，將其IP地址設(shè)置為自動獲取。
　 　3、測試DHCP服務(wù)
　　在Wi ndows XP professional虛擬機中，執(zhí)行“開始”→“運行”，在窗口中輸入“CMD”，進入命令窗口。在命令提示符質(zhì)運行ping DHCP服務(wù)器地址(如：192.168.1.1)，榆裔網(wǎng)絡(luò)連通性，然后，運行ipconfig/release釋放原IP地址，運行ipconfig /Fenew重新獲得TP地址進行驗證。實驗中，通過多次更改DHCP服務(wù)器地址池及其選項，重新獲取IP地址，結(jié)糶表列：每次獲取IP地址及其選項。都 符合DHCP服務(wù)器的設(shè)置。
　　4、實驗內(nèi)容擴展
　　在上述實驗基礎(chǔ)上，利用虛擬機克隆功能，將Windows xP professional機器克隆臺。啟動克隆厲的虛擬機，更改機器名稱，使用兩臺客戶機同時測試，并擴充測試“保留IP地址”、“用戶類別”、“類選 項”等內(nèi)容。
　　為DH服務(wù)器再添加一塊王卡，此網(wǎng)卡與另一個子網(wǎng)相連，并將其中一臺客戶機改接到此子網(wǎng)中或再添加一臺虛擬機連接到此子網(wǎng)，利 刑擴展后的潮絡(luò)，進行多宿主DHCP服務(wù)器配置和測試等。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　虛擬機技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學 中不但投資少，而且方便靈活，易于構(gòu)建實驗環(huán)境、便于擴充實驗內(nèi)容。幫助學生和教師在普通計算機上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，完成實驗項目。彌補真實實驗室的局限性。 由于VMware不能模擬復(fù)雜的交換機和路由器，如將VMware和Dynamips軟件結(jié)合起來，利用Dvnamips軟什模擬CISCO交換機和蹄由 器，構(gòu)造出各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[3]，不僅能滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程而且能滿足網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程教學要求，可推廣使用。