基于ＤｙｎａｍｉｐｓＧＵＩ的虛擬網絡實驗環境構建

摘要：本文主要針對于當前高職院校中計算機網絡課程教學中實驗環境構建的問題提出了一種解決方案，即利用虛擬機軟件DynamipsGUI和VMWARE在單機上構建虛擬網絡實驗環境，并以一個實例介紹DynamipsGUI和VMWARE的配置連接問題。實踐證明，虛擬網絡實驗環境可以將通用機房轉換為專業的網絡實驗室，有效提高學生網絡設備配置操作的實踐技能。

關鍵詞：虛擬網絡實驗環境；DynamipsGUI；VMWARE；計算機網絡

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)19-30160-04

Designing A Virtual Experiment Environment of Network Based on DynamipsGUI

SUN Bing-chao

(Zhejiang College of Construction， Hangzhou 311231， China)

Abstract: This paper mainly introduce a solution to constructing the experiment environment of computer network course in teaching. The solution is constructing a virtual experiment environment of network based on a PC by using Dynamips and VMWARE. One example is demonstrated. The propose has been proved to be effective in raising the students' capability of configuration network devices， and could transform a normal PC laboratory to a professional network laboratory.

Key words: virtual experiment environment; DynamipsGUI; VMWARE; network

1 引言

目前，各高職院校均廣泛開設計算機網絡課程，在課程中需要進行大量網絡設備配置實驗，但實驗室成本對于各院校來說是一項不小的負擔，建設一個50人左右規模的網絡實驗室，成本大約在80～100萬RMB左右，這筆費用并不是每個院校都能承擔的。

近年來，隨著虛擬機技術的興起，已經可以較好地解決計算機網絡課程教學中軟、硬件之間的矛盾，使學生在通用機房里就可以進行一系列的網絡實驗，不僅包括常用的網絡操作系統實驗，甚至還可以在PC上配置交換機、路由器等網絡設備，從而讓通用機房變成一個虛擬網絡實驗室。在網絡操作系統的虛擬軟件中，較有代表性的是VMWARE公司出品的VMWARE WORKSTATION軟件，通過此軟件，可以在PC上任意模擬一臺或多臺Windows、Linux或其他操作系統的計算機，并且可以在這些虛擬機上任意進行配置。而在網絡設備的虛擬軟件中，比較有名的是由法國人Chris Fillot開發的Dynamips軟件，此軟件可在一臺PC上模擬多臺CISCO交換機、路由器設備，其最大優勢在于可自行設計網絡拓撲，在PC上構建一個虛擬的局域網環境，但Dynamips是一個命令行程序，在配置實驗文件時需手工設置大量參數，國內的程序愛好者小凡在其基礎上開發了圖形化界面的DynamipsGUI軟件，此軟件通過一系列向導可產生相應的實驗配置文件，方便了用戶的使用。

虛擬網絡實驗室與傳統的網絡實驗室相比，主要擁有如下優勢：

1) 充分發揮虛擬機模擬軟件的優勢，將理論與實踐相結合，以往如OSPF路由配置等需要大量的PC機或網絡設備的實驗，如今只要在一臺PC上就可實現，加深學生對于理論知識的理解；

2) 在實驗過程中無需擔心學生誤操作或是惡意操作，如修改網絡設備密碼或刪除flash文件等。由于所有的網絡配置實驗均在PC機上由軟件完成，即使在操作過程中出現了無法恢復的錯誤時，也無需擔心，只要將軟件復位或重啟，即可重新開始實驗；

3) 減輕實驗實訓教師的維護負擔，每次實驗完畢后，無需對網絡設備進行一一復原；

4) 大量節約成本，使學生能在虛擬環境中配置價格昂貴的網絡設備，有效提高學生的實踐技能；

5) 提高學生的創新能力，使實驗不受設備等硬件因素的制約，充分調動學生學習的主動性。

將VMWARE和DynamipsGUI結合，可在單機上實現一個點對點的虛擬網絡環境，下面以一個實例來說明虛擬網絡實驗環境的構建。

2 典型實驗環境構建

2.1 硬件環境

1) CPU：AMD Athlon 3000+；

2) 內存：DDRII SDRAM 1GB；

3) 硬盤：80G。

2.2 軟件環境

1) Windows XP SP2；

2) VMWARE Workstation 5.5；

3) Redhat LINUX 9.0；

4) DynamipsGUI 2.7；

5) CISCO 3640 ISO 鏡像文件：c3640-ik9o3s-mz.122-8.T10.bin。

2.3 實驗拓撲

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圖1 實驗拓撲

2.4 實驗步驟

1) 在Windows XP主機上安裝VMWARE和DynamipsGUI軟件；

2) 在VMWARE上安裝REDHAT LINUX 9.0操作系統；

3) 將VMWARE的網絡連接模式設為“Host-only”，在此方式下VMWARE虛擬機通過VMNET1虛擬網絡與宿主機通信；

4) 在Linux上啟動vsftpd服務；

5) 將虛擬機Linux防火墻設置為允許FTP通過，否則會出現宿主機無法訪問虛擬機FTP的情況；

6) 啟動DynamipsGUI 2.7，出現以下界面；

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圖2 設備選型界面

在界面中分別設置路由器數量（此處用CISCO 3640 路由器代替三層交換機）、型號等參數，注意選中“橋接到PC”、“虛擬PC”和“分布式”3項參數。“橋接到PC”指DynamipsGUI虛擬環境下的路由器可直接與本機網卡進行連接；“虛擬PC”指在DynamipsGUI環境中增加虛擬PC來測試網絡環境；“分布式”指在虛擬網絡環境下網絡設置可橋接在多臺PC上（包括由VMWARE產生的虛擬機）。

7) 在分布式配置中設置各PC的IP地址和所連接的網絡設備；

8) 計算3640的idle－pc值，目的是為了防止主機CPU占用率過高；

9) 計算各PC橋接網卡的參數（此處包括“本地連接”和“VMNET1”適配器的橋接參數）及配置文件輸出目錄，單擊下一步后出現如圖3界面；

10) 設置各路由器模塊。此處設置2臺3640路由器的console配置端口分別為127.0.0.1:2001和127.0.0.1:2002。路由器模塊為NM-4E，單擊下一步后出現如圖4界面；

11) 按實驗拓撲對各網絡設備及PC進行端口連線，注意此處XPC指橋接的主機，P0/0、P1/1等表示多臺橋接主機的網卡，VPCS指由DynamipsGUI產生的虛擬PC，用于虛擬網絡環境測試。配置完后點擊“生成BAT文件”，將在輸出目錄下生成2臺網絡設備的批處理文件；

12) 在輸出目錄下找到相應網絡設備的文件夾，在其中有剛剛生成的批處理文件，執行此文件代表在當前PC上虛擬某臺網絡設備，此處可分別執行pc1文件夾中的Route1.bat和pc2文件夾中的Route2.bat來分別模擬2臺3460路由器，當模擬路由器工作時不要關閉批處理命令窗口；

13) 通過telnet或超級終端方式連接到127.0.0.1:2001，表示對第一臺路由器的console進行配置，同理，可通過連接127.0.0.1:2002來對第二臺路由器進行配置；

14) 分別在2臺路由器上進行配置，配置腳本如下：

對routerA作如下配置：

routerA(config)#interface e0/0

routerA(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#interface e0/3

routerA(config-if)#ip address 10.10.1.1 255.0.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#router rip

routerA(config)#network 172.16.0.0

routerA(config)#network 10.0.0.0

對routerB作如下配置：

routerA(config)#interface e0/0

routerA(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#interface e0/3

routerA(config-if)#ip address 10.10.1.2 255.0.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#router rip

routerA(config)#network 192.168.1.0

routerA(config)#network 10.0.0.0

2.5 實驗結果測試

將虛擬Linux主機IP地址設為172.16.1.2/16，網關172.16.1.1；宿主機IP地址設為192.168.1.2/24，網關172.16.1.1。由宿主機直接訪問Linux虛擬機FTP，得到如下界面，證明宿主機與虛擬機通過路由器連接成功。

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圖5 宿主機訪問虛擬機FTP

注意：VMNET1網絡適配器的IP地址不能設在172.16.0.0網段內，否則會出現宿主機不經過路由器直接登陸虛擬機的情況。

3 結束語

在PC機上利用DynamipsGUI和VMWARE構成虛擬網絡實驗環境，已在計算機網絡課程教學中經實踐證明是行之有效的。利用此虛擬網絡環境，可以分別在主機端和VMWARE虛擬機端模擬配置網絡的3～7層協議，而通過DynamipsGUI配置網絡2層和3層協議，則可以讓學生更直觀的理解網絡模型中的交換、路由等概念。在虛擬網絡環境中，不但可以在計算機上模擬平常難以接觸到的CISCO網絡設備，還可以在實踐中檢驗課堂中所學的理論知識，同時提高實驗課程的效率，真正有利于學生網絡操作實踐技能的培養。

參考文獻：

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文