虛擬機技術在計算機網絡實驗教學中的應用

溫會寶　王朋嬌

摘要 針對當前計算機網絡實驗教學中出現的諸多問題，提出運用虛擬機技術予以解決。結合一個具體實例，全面闡述如何通過運用虛擬機技術進行計算機網絡教學實驗。

關鍵詞 虛擬機；網絡實驗；多機聯網

中圖分類號：G642.423文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2009）12-0127-02

Application of Virtual Machine Technology in Experimental Teaching of Computer Network: Multi-Networking Experiment//Wen Huibao, Wang Pengjiao

Abstract This paper concerns to many problems that arise current experimental teaching of computer network, put forward to apply virtual machine technology to address the problems. Combined with a concrete example, a comprehensive exposition of how to use virtual machine technology during the process of computer network teaching experiment.

Key words virtual machine；network experiment；multi-networking

Authors address Liaoning Normal University, Dalian, Liaoning, 116081

目前，在計算機網絡實驗教學中存在很多問題，計算機少、實驗難等問題非常突出，很多學校常常采用多媒體演示文稿的形式進行講解和教學，而無法進行真正的計算機教學實驗，這其中一個主要的原因就是計算機網絡實驗教學過程中計算機維護工作量太大的問題。例如某些系統維護實驗，包括磁盤分區、格式化和操作系統的安裝等環節均需要學生親自動手實驗才能得以深刻地理解和掌握。對于一些需要聯網的實驗，現有的機房硬件環境更是無法滿足計算機實驗教學的要求，如果在計算機實驗教學中采用虛擬機技術，則可以有效地解決上述計算機實驗教學中出現的各種問題。

1 虛擬機的概念

虛擬機的含義主要有2種，一種是像JAVA那樣提供介于硬件和編程程序之間的軟件，另一種指利用軟件的方式虛擬出來一臺計算機，通常所指的虛擬機是指第二種，是建立在主操作系統的基礎上，靠軟件方式虛擬的計算機[1]。

2 虛擬機軟件VMware 5.5.1簡介

VMware 5.5.1 是VMware公司開發的一款虛擬機軟件，利用它可以在一臺計算機上模擬出多臺機器，這些虛擬機如同真實的物理的計算機一樣擁有各自獨立的操作系統，包括客戶機操作系統(與主機操作系統相對應)、CPU、內存、硬盤、光驅和USB等部件。

3 虛擬機的功能和用途

虛擬機的功能和用途有很多方面，而在計算機實驗教學方面，其主要功能可以包括以下幾個方面。

3.1 安裝操作系統無論是在計算機教學還是在個人學習或其他方面，都不可在操作系統沒有任何故障的情況下，去進行練習操作系統的安裝。即使在條件允許的情況下，對于初學者也同樣是不敢嘗試的，虛擬機卻提供了這樣一個機會。通過虛擬機可以隨意安裝系統，如Windows 系列或Linux系列操作系統等。

3.2 測試軟件有一些軟件可能在安裝過程中容易出現錯誤，導致程序無法正常運行，此時需要重新安裝，但重新安裝之前必須完全卸載。這時出現一個問題，即卸載不徹底安裝不上的問題，很多人都會選擇重新安裝系統，這樣給學習者帶來很大的不便。

3.3 “破壞性”實驗在學習系統安裝實驗時，難免要對硬盤進行重新分區和格式化。如果在真實的計算機中進行實驗，可能產生很多問題，如實驗后操作系統不易恢復、數據容易丟失。使用虛擬機教學既不影響主機的運行，又可以讓學生有所學習。

3.4 “聯網”實驗組建小型局域網是整個計算機實驗教學環節中不可或缺的一部分。而一個小型局域網，至少需要3臺計算機、1臺交換機、3條網線等硬條件。無論是個人還是學校等組織機構，以學校現有的教學條件，也是無法滿足實驗需要的。

4 多機聯網實驗實例

本實例中主機安裝的是Windows XP Professional操作系統，實驗欲達到以下目的：在主機中安裝虛擬機軟件，并在虛擬機中建立3臺分別裝有Windows 98、Windows 2000 Professional和Windows XP Professional等不同操作系統的計算機，實現多臺計算機之間的網絡互聯以及整個網絡資源的共享。下面是實驗步驟。

1）安裝軟件，在主機操作系統上安裝虛擬機軟件VMware 5.5.1。

2）運行虛擬軟件VMware 5.5.1，新建3個虛擬機，名稱分別是Win 98、Win 2000和Win XP。其各虛擬機操作系統內存大小及磁盤空間配置如表1所示。

3）Windows 2000操作系統在功能和圖形操作方面是介于Windows 98和Windows XP之間的一個操作系統，以安裝Windows 2000操作系統為例，簡單介紹操作系統的安裝方法。

①新建Win 2000虛擬機。啟動VMware Workstation，在虛擬機窗口右欄中單擊“新建虛擬機”圖標后，選擇虛擬機配置方式為“典型”，下一步，選擇操作系統類型為Microsoft Windows——Windows 2000 Professional。下一步，設置虛擬機名稱（Win 2000）及虛擬機文件存放位置。下一步，設置虛擬機網絡連接模式，這里選擇橋接模式(bridged),使虛擬機是局域網中的一個獨立的主機系統。最后，分配磁盤空間，可根據主機硬盤大小實際情況進行劃分，但不應小于表1中的最低配置。

②安裝Windows 2000操作系統。首先，設置虛擬機BIOS啟動方式，將光驅啟動(CD-ROM Drive)設置為第一啟動方式,并按F10保存設置。其次，光驅啟動之后，進入操作系統安裝界面，選擇安裝系統版本。再次，創建磁盤分區，磁盤容量可根據實際情況設置。最后，直至操作系統安裝成功。

③建立Win 98和Win XP 虛擬機并為其分別安裝操作系統。建立Win 98和Win XP虛擬機并安裝操作系統，在原理和方法上與安裝Windows 2000類似，只是在安裝過程中個別地方設置有所不同，本文在此不再贅述。

4）多機聯網。本實驗主要是可以實現以下功能：即在1臺計算機上虛擬出3臺裝有不同操作系統的機器，并與主機實現互聯，在結構上組成一個擁有4臺機器的對等網絡，4臺計算機在功能和地位上是同等的，不存在主從關系。

主機與3臺虛擬機均訪問外網，并且這4臺計算機可以實現資源共享、互相訪問。網絡互聯結構如圖1所示，Win 98、Win 2000和Win XP為虛擬機，主機A、主機B和主機C為物理主機，其中，虛擬機Win 98、Win 2000和Win XP是在主機A上通過軟件的方式虛擬出的計算機，每臺計算機通過路由器聯接上網。

5）Win 98/2000/XP網絡連接設置。本實例為了簡化操作，均以guest用戶身份進過網絡互訪，不需要重新設置賬戶名和密碼。以下分別介紹不同操作系統虛擬機的網絡設置情況（由于網絡中主機使用路由器上網方式，所以使用自動獲得IP地址的方式訪問外網即可，其他虛擬機均可使用自動獲得IP這種方式訪問外網）。

①Win 98虛擬機網絡設置情況。Win 98的權限設置方式比較簡單，不存在“本地安全策略”項，只需要設一個共享文件夾，并將訪問類型設置為“完全”即可。

②Win 2000虛擬機網絡設置情況。首先，在“本地用戶和組”中啟用“guest”用戶，通過自動獲得IP地址的方式連接網絡。其次，創建共享文件夾，并將其“權限類型”設置為“完全控制”。最后，在“guest”屬性對話框中，撤選“賬戶已停用”選項。

③Win XP虛擬機網絡設置情況。在“本地安全策略”——“安全選項”中進行如下設置：網絡訪問讓“每個人”權限應用于匿名用戶（啟用）；網絡訪問本地賬戶的共享和安全模式設置為“經典”；在“用戶權限指派”選項“拒絕從網絡中訪問這臺計算機”中，刪除“guest”用戶。

5 結束語

綜上所述，將虛擬機技術應用于計算機實驗教學，能夠很好地解決當前計算機教學中所遇到的問題，如當前學校實驗設備和場地不足的問題。虛擬機為實驗教學提供一個新的教學輔助工具，降低實驗室計算機維護方面的難度，增加學生上機實踐的機會，加強學生的動手實踐能力，提高計算機教學的質量。可以說，虛擬機在計算機教學實驗中的應用是一種非常有益的嘗試。

參考文獻

[1]王春海.虛擬機技術與應用——配置、管理與實驗[M].北京:清華大學出版社,2006(12)