网络教学运用虚拟机技术论文
网络教学运用虚拟机技术论文 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，在单机上构建网 络环境，进行网络教学和实验。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。说明了虚拟机技术在计算机网络教学中具有经济、 实用、灵活和易于扩展的特点，可推广使用。关键词：虚拟机；
VMware；
网络教学 一、引言 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。
由于计算机网络是一门理论和实践结合相当密切课程。教学中搭建一个网 络环境，最少需要2台带阿卡的计算机和1根交叉网线；
如果组建复杂网络环境， 还需要服务器、工作站、交换机、路由器等设备。教师在讲授中，要直观地向学 生展示讲授内容和操作过程。对于多媒体教室单机状况，教师很难做到。而在实 践教学中，又需要大量的网络设备，由于经费短缺、网络技术发展迅速，各院校 对实验设备的更新面临着重重困难，并且所建网络实验室规模较小，实验中常常 是几人共用一组实验设备，不利用于学生独立完成实验内容。通用机房，为杜绝 学生在计算机上随意安装软件和修改设置，对计算机硬盘采取保护措施，导致网 络课程的大多数实验都无法开出，学生动手机会减少，影响教学效果。
针对网络课程在教学中存在的问题，基于虚拟机技术网络教学架构的设想 就应运而生，其思路是通过虚拟化软件的辅助，将网络课程教学中用到的操作系 统集中安装在一台计算机上，然后模拟出多操作系统连接的效果，在单机上实现 多操作系统的联网，构造出网络环境，满足网络教学和实践的需要。
二、虚拟机 目前流行的虚拟机软件有VirtualPc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VirtualPc2004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 VMwareworkstation6.5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AdapterVMnetl和AdapterVMnet8，其中 AdapterVMnet8网卡将宿主机与VMnet8子网相连。在这个子网中，VMware不仅 提供了DHCP服务，使子网内的机器自动地获取IP地址，而且还为这个子网启用 了NAT服务，提供了从VMnet8子网到外网地址转换，有一个实实在在的NAT服 务器在运行。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-only模式建立的网络默认位于vMnetl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。教学前，教师建立实验所需的虚拟机和虚拟网 络，然后把这些虚拟机和网络参数文件放到服务器上共享。这就相当于教师将实 验所需的网络模板做好，并将它共享给学生。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， 其拓扑结 要组建图1网络，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windowsserver2003standard，第二台为 windowsxPprofessional。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、打开第一台虚拟机，不要启动，单击“编辑虚拟机设置”，打开“虚拟机 设置”对话框，在该对话框上单击“添加”，打开“添加硬件向导”，选择“以太网适配器”。然后单击“下一步”，选择“自定义”单选按钮，并从下拉列表中选择 “VMnet2”变换机，最后，单击“完成”。并在“虚拟机设置”对话框上单击“确定”， 为第一台虚拟机添加以太网适配器，并连接在VMnet2虚拟交换机上。
3、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。
4、接下来为第一台虚拟机安装Windowsserver2003standard操作系统，为 第二台虚拟机安装WindowsXPprofessional操作系统，安装方法同普通计算机。
5、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windowsServer2003虚拟机，为该机指定一个固定IP地址，如 192.168.1.1，设置子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.L.1：
2在WindowsServer2003虚拟机中，安装DHCP服务。方法是依次打开“开 始”→“程序”→“管理工具”→“管理您的服务器”。系统打开“管理您的服务器”，双 击“添加或删除角色”，打开“配置您的服务器向导”。在向导的“服务器角色”窗格 中选择“DHCP服务器”选项，为该机安装为DHCP服务。
3配置DHCP作用域。启动DHCP服务，在“作用域名”对话框中指小该DHCP 作用域名称，在“IP地址范围”中，根据实验要求设置该作用域用于分配的地址范 围(地址池)、子网掩码、排除地址和租约期限。完成后，配置“DHCP选项”，如：
默认网关、DNS服务器及WINS服务器等，最后激活该作用域。
2、配置DHCP客户端 启动WindowsXPprofessional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WindowsXPprofessional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pingDHCP服务器地址(如：
192.168.1.1)，榆裔网络连通性，然后，运行ipconfig/release释放原IP地址，运行 ipconfig/Fenew重新获得TP地址进行验证。实验中，通过多次更改DHCP服务器地 址池及其选项，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WindowsxPprofessional机器 克隆台。启动克隆厉的虚拟机，更改机器名称，使用两台客户机同时测试，并扩 充测试“保留IP地址”、“用户类别”、“类选项”等内容。
为DH服务器再添加一块王卡，此网卡与另一个子网相连，并将其中一台 客户机改接到此子网中或再添加一台虚拟机连接到此子网，利刑扩展后的潮络， 进行多宿主DHCP服务器配置和测试等。
四、结束语 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，如将VMware和Dynamips软件结合起来，利用Dvnamips软什模拟CISCO交 换机和蹄由器，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。