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虚拟仿真软件在计算机网络技术课程中的应用

  摘要:在计算机网络技术课程的教学和实验过程中需要创建各种各样的网络环境,使用VMware、Routersim等虚拟仿真软件,能很好地模拟出各种网络环境,满足教师教学和学生实验的需要。
  关键词:虚拟仿真软件;VMware;Routersim;计算机网络技术
  中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)20-4926-02
  The Application of Virtual Simulation Software in Computer Networking Technology Course
  YUAN Fan-hua
  (Network Center, ZheJiang Ocean University, Zhoushan 316000, China)
  Abstract: All kinds of network environment is needed in teaching and experimental process of computer networking technology course. We can provide conditions for teachers' teaching and students' experiment by using virtual simulation software like VMware and Routersim ect to simulate various network environment.
  Key words: virtual simulation software; VMware; Routersim; computer networking technology
  计算机网络技术是大学一门实践性很强的课程。教师在教学的过程中需要一边讲解一边现场演示,才能使课程更直观形象,学生更容易理解;而学生也需要在网络实验室亲自动手操作,才能加深理解,吸收消化课堂所学的知识。但是,一般的普通多媒体教室没有条件搭建教师演示所需的各种网络环境;而建设专门的网络实验室需要花费大量资金,且很难满足众多学生同时实验的要求。因此,如何利用其他技术手段来辅助教师教学和帮助学生实验是任课教师和实验人员需要面对的问题。随着虚拟机技术和仿真软件的出现和大量成功应用,在计算机网络技术课程中引入虚拟仿真软件,是一个很好的解决前面所述问题的方法。
  1 使用虚拟机搭建网络环境
  1.1 虚拟机软件简介
  虚拟机软件是指可以在一台计算机上模拟出若干台虚拟计算机系统,每台虚拟计算机可以单独运行互不干扰的操作系统,实现一台计算机“同时”运行多个操作系统,并能将这几个虚拟计算机连成一个虚拟网络的软件工具。在Windows平台中运行的虚拟机软件以微软的Virtual PC和威睿的VMware Workstation最为著名。其中,VMware Workstation的功能更为强大,应用更为广泛。
  VMware Workstation是全球最著名的虚拟机软件厂商威睿(VMware)公司设计的专业虚拟机,可以虚拟现有的任何操作系统,而且使用简单,容易上手,其功能也非常强大。 VMware workstation支持大部分的主流操作系统,如MS-DOS、Win3.1、Win9x/Me、WinNT、Win2000、WinXP、Win 2003、Linux、FreeBSD、NetWare6、Solaris x86等。
  VMware Workstation提供了一些虚拟设备和用这些设备联网的方法。这些虚拟设备包括虚拟交换机、虚拟网桥、NAT服务器、NAT适配器、仅主机适配器、DHCP服务器和虚拟机上的以太网适配器等。联网的方法有桥接模式、网络地址转换模式、仅主机模式和自定义模式。
  1.2 虚拟网络模式
  VMware Workstation提供了四种网络连接方式。 用户建立虚拟机后可以根据现实网络情况利用这几种模式方便地把虚拟机接入网络或组建虚拟网络。
  1)Bridged(桥接模式)
  桥接模式是将虚拟主机的虚拟网卡桥接到真实主机的物理网卡上。在这种模式下,虚拟主机直接与真实主机所在的网络相连,虚拟机和真实主机处于对等的地位,在网络关系上是平等的,没有主次之分。这时候的虚拟机就像是局域网中的一台独立的主机,它可以访问网内任何一台计算机,使用所有可用的服务,包括文件服务、打印服务等等。
  2)NAT(网络地址转换模式)
  在这种模式下,真实主机上的VMnet8虚拟网卡相当于连接到内网的网卡,物理网卡相当于连接到外网的网卡,而虚拟机本身则相当于运行在内网上的计算机,通过虚拟交换机VMnet8与主机相连。VMware Workstation自带的NAT服务器提供从真实主机的VMnet8虚拟网卡到外网的地址转换。此外,VMware Workstation还自带有DHCP服务器,为虚拟机提供DHCP服务。
  3)Host-only(仅主机模式)
  在一些特殊的网络环境中,如做病毒攻击实验时,为了不对真实网络环境产生影响,一般要求将真实网络环境和虚拟网络环境隔离开。这时就可采用host-only模式。在这种模式中,虚拟机之间是可以相互通信的,但所有的虚拟机构成的虚拟网络和真实的物理网络是被隔离开的。真实主机的虚拟网卡VMnet1通过虚拟交换机VMnet1与内网相连,没有地址转换服务,但可以使用DHCP服务。
  4)Custom(自定义模式)
  如果要设计更复杂的虚拟网络,可以采用自定义模式。在这种模式中,可以为每台虚拟机安装多块虚拟网卡,并可让每块虚拟网卡连接到VMware0~VMware9中的任何一个虚拟交换机上,所有连接到同一个虚拟交换机的虚拟机位于同一个虚拟网络中。
  1.3 构建虚拟网络
  了解了VMware提供的虚拟设备和联网的原理就可以根据需要组建不同的虚拟网络。以Windows Server 2003服务器的配置实验为例,只需要在一台真实主机中安装好虚拟机软件VMware Workstation,然后安装两台虚拟机就可以很容易地利用VMware Workstation搭建好实验所需的网络环境。拓扑图如图1所示。
  真实主机的真实网卡连接真实网络,TCP/IP属性由真实网络决定。虚拟网络VMnet8设为192.168.1.0/24网段,真实主机的虚拟网卡IP地址设为192.168.1.254/24,作为虚拟网络的网关。由于虚拟网络中架设了DHCP服务器,故取消VMware workstation提供的DHCP服务。安装Windows Server 2003操作系统的虚拟机作为服务器使用,以自定义模式联入虚拟网络Vmnet8中,并分别启用DNS、DHCP、IIS和FTP服务,IP地址设为192.168.1.1/24,网关设为192.168.1.254,DNS设为192.168.1.1。安装Windows XP操作系统的虚拟机作为客户机使用,也以自定义模式联入虚拟网络Vmnet8中,并自动获得TCP/IP参数。自此,服务器的配置实验所需的网络环境构建完毕。
  利用VMware workstation虚拟机软件,只需一台真实主机即可完成较复杂的网络环境的构建,为教师进行多媒体教学、学生进行实验操作都带来了极大的方便。如果还想创建更加复杂、功能更加强大的网络环境,可以在虚拟网络中加入安装了RouterOS路由操作系统的虚拟机。


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