計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程虛擬實驗室構(gòu)建探索

周安輝

（四川內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 內(nèi)江 641000)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程虛擬實驗室構(gòu)建探索

周安輝

（四川內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 內(nèi)江 641000)

為充分實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)目標(biāo)，彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)的不足，利用W indow s Server 2003標(biāo)準(zhǔn)版、M icroso ft Virtual PC軟件、Boson NetSim軟件等，在現(xiàn)有50臺計算機(jī)與4臺交換機(jī)組成的對等網(wǎng)基礎(chǔ)上重構(gòu)虛擬實驗室。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程；虛擬實驗室；W indow Server 2003標(biāo)準(zhǔn)版；M icrosoft Virtual PC軟件；Boson NetSim軟件

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實踐教學(xué)中，由于實驗經(jīng)費(fèi)欠缺，很少組建專用的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室，已經(jīng)組建了的，由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室結(jié)構(gòu)的固有性、不可重構(gòu)和靈活性差，根本無法滿足本課程網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、組網(wǎng)以及交換機(jī)和路由器應(yīng)用等的實驗操作。而利用計算機(jī)相關(guān)軟件在現(xiàn)有對等網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建虛擬實驗室，就可以擺脫這種困境，充分完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實踐教學(xué)目標(biāo)。

環(huán)境需求和虛擬目標(biāo)硬件

環(huán)境需求 （1）硬件需求：51臺計算機(jī) （50臺學(xué)生機(jī)+1臺教師機(jī)，1G以上內(nèi)存，CPU速度1GHz以上）+4臺交換機(jī)（銳捷RG-S2126）。為教學(xué)方便，建議教師機(jī)裝Windows Server 2003標(biāo)準(zhǔn)版+方正多媒體電子教室服務(wù)端，學(xué)生機(jī)裝Windows XP系統(tǒng)和方正多媒體電子教室客戶端，構(gòu)建常規(guī)教學(xué)所用的對等網(wǎng)。（2）軟件需求：Windows Server 2003系統(tǒng)光盤，Windows XP（sp3）系統(tǒng)光盤，Linux系統(tǒng)光盤（Magic Linux 2.5），Microsoft Virtual PC 2007軟件，Boson NetSim for CCNA version 6.0軟件，數(shù)據(jù)包捕獲軟件Ethereal，Winiso光盤工具軟件；DeepFreeze冰點還原軟件、GHOST克隆軟件。

虛擬目標(biāo)硬件 利用Microsoft Virtual PC 2007軟件虛擬PC機(jī)，利用Boson NetSim for CCNA version 6.0軟件虛擬路由器和交換器。虛擬出的硬件如圖1所示。

圖1 虛擬目標(biāo)硬件圖

構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境

準(zhǔn)備工作 用WinISO制作操作系統(tǒng)ISO光盤鏡像文件：windowserver2003. iso，window xp.iso，linux.iso。 下載 Microsoft Virtual PC 2007英文版，下載Boson NetSim for CCNA version 6.0破解版和Adobe Reader 9.4.0，下載數(shù)據(jù)包捕獲軟件ethereal-setup-0.99.0.exe。

軟件說明 （1）Microsoft Virtual PC 2007是著名的免費(fèi)系統(tǒng)虛擬軟件，在windows系列系統(tǒng)下運(yùn)行穩(wěn)定，且兼容性良好，秉承了微軟一貫的操作簡單而實用的原則。其功能是允許同一臺物理計算機(jī)同時運(yùn)行多個操作系統(tǒng)，即允許在一臺物理計算機(jī)虛擬多臺PC機(jī)。通過點擊按鈕即可在虛擬機(jī)之間切換。使用虛擬機(jī)的目的在于運(yùn)行傳統(tǒng)應(yīng)用程序、提供支持、培訓(xùn)用戶和提高系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量保證。該軟件可用于PC機(jī)的安裝及系統(tǒng)維護(hù)、局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和計算機(jī)系統(tǒng)安全等課程的實驗教學(xué)。（2）Boson NetSim是一款著名的網(wǎng)絡(luò)模擬器應(yīng)用程序，模擬思科系統(tǒng)公司的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件，旨在幫助用戶學(xué)習(xí)Cisco IOS命令結(jié)構(gòu)。它的出現(xiàn)給那些正在準(zhǔn)備CCNA和CCNP考試，卻苦于沒有實驗設(shè)備和實驗環(huán)境的考生提供了練習(xí)相關(guān)命令的工具。但是Boson NetSim是一款付費(fèi)軟件，因為用于教學(xué)，所以我們選擇了Boson NetSim for CCNA version 6.0破解版，可以模擬出Cisco的中端產(chǎn)品35系列交換機(jī)和45系列路由器，并且其帶有中文使用手冊，可用于局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識及Cisco交換機(jī)和路由器技術(shù)等課程的實驗教學(xué)。（3）數(shù)據(jù)包捕獲軟件Ethereal是一款流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析軟件。全球網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員使用它來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的故障排除、分析、軟件和協(xié)議的開發(fā)、教育等等。它除了人們希望擁有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析的標(biāo)準(zhǔn)功能之外，還具有其他產(chǎn)品沒有的一些功能，而且還是一個開源產(chǎn)品，易于社區(qū)的“天才”人員增強(qiáng)它的功能。Ethereal可用于所有流行的計算機(jī)平臺，包括 Unix、Linux和Windows，可用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、計算機(jī)系統(tǒng)安全等課程的實驗教學(xué)。

構(gòu)建步驟 以學(xué)生機(jī)的安裝步驟進(jìn)行說明（教師機(jī)類似，不再另述）：（1）將每臺學(xué)生機(jī)硬盤分為四個區(qū)，在C盤安裝Windows XP系統(tǒng)（建議教師機(jī)安裝Windows Server 2003標(biāo)準(zhǔn)版），D區(qū)用于常用軟件，E區(qū)為資料保存區(qū)，F(xiàn)區(qū)為網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境區(qū)。將以上已準(zhǔn)備好的鏡像文件和Microsoft Virtual PC 2007、Boson NetSim for CCNA version 6.0破解版+Adobe Reader 9.4.0、數(shù)據(jù)包捕獲軟件etherealsetup-0.99.0.exe拷貝到F區(qū)cai文件夾中。（2）在F盤安裝Microsoft Virtual PC 2007，裝好后，運(yùn)行Virtual PC 2007，按照“導(dǎo)向”新建一個或幾個虛擬硬盤。要注意兩點，一是選擇的磁盤路徑一定要有與虛擬系統(tǒng)相應(yīng)的預(yù)留空間；二是確定的物理內(nèi)存值要與虛擬系統(tǒng)要求相匹配。點擊“啟動”載入ISO鏡像，即進(jìn)入操作系統(tǒng)安裝界面開始進(jìn)行安裝。在“設(shè)置”里對相關(guān)選項，如“共享文件”、“網(wǎng)絡(luò)”等，進(jìn)行合理設(shè)置。從而使虛擬系統(tǒng)具備與現(xiàn)實運(yùn)行系統(tǒng)一樣的運(yùn)行條件和運(yùn)行功能。注意，為了教學(xué)方便我們先為學(xué)生建好三臺虛擬計算機(jī)，分別安裝好 Windows Server 2003、Windows XP、Linux操作系統(tǒng)。（3）在 F盤安裝 Boson NetSim for CCNA version 6.0破解版和 Adobe Reader 9.4.0。安裝完成后，雙擊桌面上的Boson NetSim的圖標(biāo)，即可啟動Boson NetSim。注意，Boson NetSim的運(yùn)行需要Microsoft Forms2.0和Adobe Acrobat程序 （查看PDF文件），所以，如果機(jī)器上沒有安裝，接下來應(yīng)在F盤上安裝Adobe Reader 9.4.0，之后Boson才能正常啟動。對于破解版，還應(yīng)查看下載軟件包中相應(yīng)的破解說明書，根據(jù)說明進(jìn)行破解，注意不要先安裝殺毒軟件，因為它有可能將破解程序當(dāng)作病毒清除。（4）在F盤安裝數(shù)據(jù)包捕獲軟件E、ethereal-setup-0.99.0.exe。雙擊安裝即可自動完成。（5）在D盤上安裝方正多媒體教室客戶端（教師機(jī)上安裝方正多媒體教室服務(wù)端），安裝360免費(fèi)殺毒軟件和安全衛(wèi)士，以及其他需要的教學(xué)軟件。（6）升級360免費(fèi)殺毒軟件和安全衛(wèi)士，打好系統(tǒng)補(bǔ)丁和應(yīng)用程序補(bǔ)丁。（7）清理系統(tǒng)垃圾文件，在D盤上安裝Deep-Freeze冰點還原軟件，準(zhǔn)備用于C盤、D盤和F盤分區(qū)的保護(hù)（用于教師和學(xué)生資料保存，用于方正多媒體教室發(fā)送和上傳作業(yè)的E盤除外）。（8）利用GHOST克隆軟件，對50臺學(xué)生機(jī)進(jìn)行磁盤克隆。要注意母盤和目標(biāo)盤的區(qū)分，預(yù)防不小心破壞了母盤，確保數(shù)據(jù)的正確克隆。（9）安裝好教師機(jī)，設(shè)置好每臺機(jī)器的ip地址分配，利用命令行和方正多媒體教室進(jìn)行測試，如有問題進(jìn)行改正，如果一切正常，用DeepFreeze冰點還原軟件將C盤、D盤和F盤分區(qū)設(shè)置為保護(hù)。

這樣，一個利用方正多媒體教室軟件進(jìn)行演示和教學(xué)，以單機(jī)為核心的，以對等局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的安全、可靠的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室構(gòu)建就已完成，可立即投入到相應(yīng)的教學(xué)中使用。

典型實驗舉例

利用TCP/IP命令工具，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障診斷教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容包括：使用ping命令檢測網(wǎng)絡(luò)連通性；使用Ipconfig命令查看網(wǎng)絡(luò)配置；使用tracert命令跟蹤路徑；使用netstat命令顯示活動TCP連接；使用telnet命令進(jìn)行遠(yuǎn)程管理；使用ARP命令顯示和修改“地址解析協(xié)議”緩存中的項目；使用hostname查看主機(jī)名。

利用數(shù)據(jù)包捕獲軟件Ethereal進(jìn)行協(xié)議分析，進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容包括：以太網(wǎng)幀格式；IP數(shù)據(jù)包格式；ARP協(xié)議；ICMP協(xié)議；TCP協(xié)議；UDP協(xié)議和DHCP過程分析。

利用vpc2007虛擬機(jī)進(jìn)行Windows Server操作系統(tǒng)教學(xué)實驗 實驗包括：安裝Windows Server 2003服務(wù)器；企業(yè)網(wǎng)環(huán)境構(gòu)建 （包括AD、DNS、DHCP等）；安裝、配置IIS服務(wù)器；管理網(wǎng)絡(luò)資源（共享文件與打印機(jī)管理）；路由和遠(yuǎn)程訪問（Internet連接、遠(yuǎn)程訪問）；組策略及應(yīng)用（用戶、計算機(jī)管理、軟件發(fā)布等）；證書服務(wù)（網(wǎng)絡(luò)安全）；服務(wù)器的維護(hù)與監(jiān)視。

利用vpc2007虛擬機(jī)進(jìn)行Linux操作系統(tǒng)教學(xué)實驗 實驗包括：Linux常用命令；Linux文件管理實驗；VI文本編輯器的使用；Linux網(wǎng)卡配置實驗；DHCP服務(wù)器配置實驗；HTTP服務(wù)器配置實驗；FTP服務(wù)器配置實驗；DNS服務(wù)器配置實驗；Samba服務(wù)器配置實驗。

利用Boson NetSim進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)教學(xué)實驗 包括交換機(jī)的基本配置；單個交換機(jī)的VLAN配置；多交換機(jī)的VLAN配置；交換機(jī)組的VLAN配置；路由器的基本配置；靜態(tài)路由的配置；默認(rèn)路由的配置；RIP路由協(xié)議的配置；OSPF協(xié)議的配置；交換機(jī)、路由器的綜合實驗。

在現(xiàn)有環(huán)境和條件下，利用流行的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬軟件和相應(yīng)軟件構(gòu)建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程虛擬實驗室，費(fèi)用低廉，維護(hù)簡便，安全可靠，可用性高，并且結(jié)構(gòu)靈活，有利于教師充分實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相應(yīng)課程的實踐教學(xué)，有利于學(xué)生充分熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件的使用，有利于管理人員的日常教學(xué)管理和維護(hù)。總之，對高職高專學(xué)校而言，構(gòu)建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程虛擬實驗室是開展相應(yīng)教學(xué)、實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的一個比較現(xiàn)實、可行的實驗教學(xué)解決方案。

[1]Microsoft Corporation. Windows Virtual PC Support： Virtual PC 2007 [OL].（2010-03-17).http：//www.microsoft. com/windows/virtual-pc/support/virtual-pc-2007.aspx.

[2]Boson Software.NetSim8 User Manual[OL].（2011-11-12).http：//www.boson. com/Files/Support/NetSim-8-User-Manual.pdf.

[3]Ethereal Inc.Ethereal Introduction [OL].（2006-10-11).http：//www.ethereal. com/introduction.html.

[4]徐志烽.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[5]劉秀元.操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用與管理（Windows Server2003)（第2版)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[6]張勤，楊章明.Linux服務(wù)器配置全程實錄[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[7]嚴(yán)常龍.計算機(jī)組網(wǎng)基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

G712

：A

：1672-5727（2012）02-0170-02

周安輝（1964—)，男，四川內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事計算機(jī)教學(xué)與計算機(jī)應(yīng)用研究。