王海龍

摘要：在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的實踐教學中，由于建設(shè)實際網(wǎng)絡(luò)實驗室成本高，學校往往資金籌建網(wǎng)絡(luò)實驗室，從而影響網(wǎng)絡(luò)實踐教學。該文介紹了VMWare的工作原理，分析它的優(yōu)勢和特性，提出基于VMWare建立虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室的思路。VMWare在實踐中使用方便、性能強大，能很好地滿足計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的要求。

關(guān)鍵詞：虛擬機；網(wǎng)絡(luò)實驗室；虛擬交換機；虛擬網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)02-0294-02

1虛擬機的特點以及原理、優(yōu)勢

1.1 VMWare的工作原理

VMWare是一種先進的虛擬機軟件。虛擬機(Virtual Machine)指運行于物理計算機上的由軟件模擬出來的計算機，或稱為邏輯上的計算機。這些虛擬機上可以像真正的計算機一樣，擁有自己獨立的CPU、硬盤、內(nèi)存及其他硬件，并安裝操作系統(tǒng)。這些虛擬機上的操作系統(tǒng)稱為虛擬子系統(tǒng)，它們建立在正在運行的操作系統(tǒng)上。當然，虛擬機中的硬件都是通過模擬產(chǎn)生的，它的硬盤是原有操作系統(tǒng)中的一個文件,而內(nèi)存則是從物理內(nèi)存、虛擬內(nèi)存中劃分的一部分。

1.2 VMWare的優(yōu)點

1）仿真程度高。虛擬的子系統(tǒng)和物理計算機一樣提供了BIOS、CPU、內(nèi)存、硬盤，它的安裝和使用和普通的單機系統(tǒng)幾乎完全一樣，擁有自己獨立的網(wǎng)絡(luò)地址，提供全部的功能，等等。

2）可同時在同一臺電腦上虛擬多個操作系統(tǒng)。VMWare支持Windows、Linux、UNIX等操作系統(tǒng)，同時，對Linux系列的Red Hat、SUSE、Novel l-Linux、Mandrake、Ubuntu、TurboLinux等幾乎所有的主流產(chǎn)品都能很好的支持。這使得每個操作系統(tǒng)都有自己獨立的一個虛擬機，就如同在網(wǎng)絡(luò)上一個獨立的電腦。

3）可以在單機上組建網(wǎng)絡(luò)。它提供虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機、路由器、網(wǎng)卡和虛擬建網(wǎng)的方式。故在同一臺計算機上可以同時建立多個虛擬機，也可以同時運行其中的若干個虛擬子系統(tǒng)。在正在運行的虛擬子系統(tǒng)之間，在虛擬子系統(tǒng)與宿主機之間，可以通過多種方式聯(lián)網(wǎng)，以滿足組網(wǎng)、配置、測試的需求。

4）安全性高。宿主機完全控制虛擬子系統(tǒng)，可以通過FTP等安全協(xié)議與虛擬子系統(tǒng)進行通信，安全得到保障。在虛擬子系統(tǒng)進行危險操作的時候，宿主機可以關(guān)閉與虛擬子系統(tǒng)的連接，甚至可以隨時關(guān)閉虛擬子系統(tǒng)，故安全系數(shù)很高。

5）容易安裝和備份。VMWare的虛擬子系統(tǒng)與宿主機存在無關(guān)性。在一臺機器上安裝虛擬子系統(tǒng)成功后，進行GHOST備份，通過網(wǎng)絡(luò)克隆將其復(fù)制到其他機器上，無需任何修改就可以直接使用。VMWare強大的復(fù)用性對利用它構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室，提供了巨大的便利。

綜合分析之后，可以看出，VMWare是比較適合網(wǎng)絡(luò)實驗室使用的虛擬機軟件。

2 VMWare在虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室中實踐

2.1創(chuàng)建虛擬子系統(tǒng)

首先，根據(jù)實驗室中計算機的性能，選擇合適的VMWare版本。例如，目前比較流行的VMWare版本為VMWare V7.1漢化綠色版。

然后，創(chuàng)建虛擬機。啟動VMWare后，依次點擊菜單欄→“文件”→“虛擬機”，按照提示，可以很快地創(chuàng)建新的虛擬機。從中，用戶可以配置操作系統(tǒng)的類型、硬盤、內(nèi)存等等。此時，一臺計算機就被虛擬出來了。但是，這臺虛擬機里面并沒有安裝上操作系統(tǒng)，只是一臺裸機。

接著，為虛擬機安裝操作系統(tǒng)。為虛擬機的光驅(qū)選擇安裝光盤的路徑，并在BIOS中設(shè)置光盤啟動。重啟計算機，就可以像傳統(tǒng)計算機一樣，安裝操作系統(tǒng)。

安裝好操作系統(tǒng)的虛擬機，具備普通計算機系統(tǒng)的各種功能和特點，稱之為虛擬子系統(tǒng)。利用虛擬子系統(tǒng)，可以構(gòu)建功能強大的網(wǎng)絡(luò)實驗室。

2.2構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)與測試

VMWare提供了一些虛擬設(shè)備和用這些設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的方法，只要理解了這些設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)的原理，就能組建各種不同的網(wǎng)絡(luò)。

1）虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

①虛擬交換機。VMWare提供了8個虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備Vmnet，這些設(shè)備可以充當交換機。通過這些設(shè)備，主機和虛擬機就可以組建任意形式的局域網(wǎng)。如果主系統(tǒng)的配置夠高，甚至可以虛擬多個服務(wù)器。

②網(wǎng)卡。網(wǎng)卡類型有三類：a)主機系統(tǒng)上的虛擬網(wǎng)卡；b)主機上的真實網(wǎng)卡；c)虛擬機上的網(wǎng)卡，默認安裝的是AMD PCNet AM79C970A。一個虛擬機最多只能安裝三個網(wǎng)卡。

2）組網(wǎng)方式

VMWare提供的聯(lián)網(wǎng)方式主要有如下幾種。Bridged(橋接)模式，虛擬子系統(tǒng)成為網(wǎng)絡(luò)中一臺獨立的計算機，可以和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他計算機、宿主機進行互訪。NAT (網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)模式，宿主機和虛擬子系統(tǒng)可以互訪，虛擬子系統(tǒng)可以訪問網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機，但其他計算機不能訪問虛擬子系統(tǒng)。Host-Only(主機)模式，所有的虛擬子系統(tǒng)和宿主機構(gòu)建成一個封閉的局域網(wǎng)，而網(wǎng)絡(luò)實驗室中的其他計算機無法訪問該局域網(wǎng)。另外，VMWare還提供了自定義聯(lián)網(wǎng)的功能。

正是因為VMWare提供了眾多方便、靈活的聯(lián)網(wǎng)方式，容易模擬復(fù)雜和多變的測試環(huán)境，可以完成ARP攻擊、DNS服務(wù)器、郵件服務(wù)器、DHCP中繼代理、VPN遠程訪問及其他各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)實驗。

2.3多臺主機組建廣域網(wǎng)實驗

利用安裝有VMware Workstation的多臺主機，組建一個由多個局域網(wǎng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)局部拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1網(wǎng)絡(luò)局部拓撲圖

在該組網(wǎng)實驗中，每臺主機的VMware Workstation中安裝有一臺Windows Server 2003的虛擬機作為路由器，安裝有一到兩臺WindowsXP Professional的虛擬機作為工作站，Windows Server 2003虛擬機配置兩塊以太網(wǎng)卡，一塊使用橋接方式連接到主機網(wǎng)絡(luò)，一塊使用自定義方式連接到VMnet2虛擬交換機(注意，VMnet2并沒有和主機相連)，Windows XP Professional虛擬機的網(wǎng)卡都使用自定義方式連接到VMnet2虛擬交換機。設(shè)置好上述虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境后，即可在各臺主機的VMware Workstation中安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng)和Windows XP Professional操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)安裝完成后，設(shè)置各Windows Server 2003虛擬機中的Windows Server 2003為路由器(即設(shè)置并啟用“路由和遠程訪問”功能)，配置為LAN路由，并新增RIP路由協(xié)議。各Windows Server 2003虛擬機中的每個網(wǎng)絡(luò)連接的默認網(wǎng)關(guān)不要進行設(shè)置(即不要填寫默認網(wǎng)關(guān))，各Windows XP Professional虛擬機的默認網(wǎng)關(guān)設(shè)置為與其相連的虛擬服務(wù)器的IP地址。具體操作步驟在各種計算機網(wǎng)絡(luò)教材中都有詳細描述，在此不再贅述。

2.4虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室的管理和維護

虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室建立在一臺計算機上，不僅投入的建設(shè)成本低，而且在管理和維護都比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實驗室要方便得多。首先，實驗員可以根據(jù)教學需求，在VMWare中創(chuàng)建若干操作系統(tǒng)、若干個不同的虛擬子系統(tǒng)，存儲在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，供學生用機下載、修改、測試。如果某個虛擬子系統(tǒng)在使用過程中遭到破壞而無法修復(fù)，重新從服務(wù)器上下載即可。

其次，在學生用機上，宿主機一般不用于提供額外的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或者進行網(wǎng)絡(luò)測試，以免遇到危險。當虛擬子系統(tǒng)在進行網(wǎng)絡(luò)測試的時候，一旦發(fā)現(xiàn)危險，可以隨時通過VMWare的暫停、關(guān)閉按鈕，強行關(guān)閉正在運行的虛擬子系統(tǒng)，確保網(wǎng)絡(luò)安全。如果在真實的計算機上進行強行關(guān)閉計算機的操作，很容易損壞CPU和硬盤，但是這樣的操作在虛擬機中并不會產(chǎn)生危害。若出現(xiàn)問題，則可重新安裝VMWare即可，不會對真實的計算機上產(chǎn)生危害。

再次，在虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室中，可以根據(jù)操作系統(tǒng)的特點，采用多種方式進行數(shù)據(jù)交換，提高工作效率。例如，在兩個Windows系統(tǒng)之間，可以采用文件共享方式;在兩個Linux系統(tǒng)之間，可以采用NFS方式;在Windows與Linux之間，可以采用Smbmount、Sam? ba方式；此外，還可以通過FTP、即時通訊工具、USB設(shè)備等完成宿主機與虛擬子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

3結(jié)論

通過實踐證明使用VMWare搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室，比較明顯的提高了網(wǎng)絡(luò)實踐教學的質(zhì)量。但是由于VMWare對內(nèi)存的消耗比較大，同時對CPU也有一定的要求，建議最少使用雙核CPU，最小使用1G的內(nèi)存。如果要求流暢運行的話，可配備四核CPU+2G內(nèi)存。但是很多學校的電腦更新?lián)Q代慢，配置并不是很高，所以只能構(gòu)造簡單的虛擬網(wǎng)絡(luò)，限制了網(wǎng)絡(luò)實踐教學的深度。隨著電腦硬件價格的不斷下降，越來越多的學校有條件使用VMWare來搭建、配置虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗室，發(fā)揮虛擬機軟件的優(yōu)勢，便于學生學習網(wǎng)絡(luò)實踐。因此，在計算機應(yīng)用專業(yè)課程的教學實踐過程中，推廣使用虛擬機技術(shù)具有非常重要的意義。

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