計算機網絡教學中對于虛擬機技術的運用

李晶

摘 要 虛擬機是利用軟件技術配合硬件加速技術開發的一類軟件，它的應用范圍非常廣泛，最主要的用途是操作系統調試、進行危及系統安全的各類實驗或者是體驗其他操作系統。在計算機網絡教學中對于計算機的應用主要是后兩種，本文將探討如何應用虛擬機于網絡教學中。

關鍵詞 網絡教學 虛擬機

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Application of Virtual Machine Technology in Computer Networks Teaching

LI Jing

（Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College， Taizhou， Jiangsu 225300）

Abstract Virtual machine is a class of software to use software technology with hardware acceleration technology developed， it's a very broad range of applications， the main purpose is the operating system debugging， perform compromise system security is to experience all kinds of experiments or other operating systems. In a computer network for teaching computer applications is mainly the latter two， this article will explore how to apply virtual machine on the network teaching.

Key words network teaching； virtual machine

0 引言

教學環境的構建是網絡教學的基礎，但是在網絡教學中需要用到的教學環境較多，如果全部都使用真實的硬件來構建的話無疑會加大學校的負擔，也會給學生帶來麻煩，而且學生的技術水平有限，很容易破壞教學環境，這些都是構建網絡教學平臺需要考慮到的問題。為了解決這些問題，現在許多的網絡教學環境都采用虛擬機技術構建，虛擬機的特點恰好可以解決以上提出的問題，因此，將虛擬機技術應用于網絡教學中是一個可行且非常有意義的手段。

1 虛擬機技術特點對網絡教學的益處

1.1 虛擬機的特點與選用

虛擬機技術誕生于上個世紀，它的主要作用是模擬各種硬件，能夠支撐起一個虛擬的操作系統在其上運行。隨著虛擬機技術的發展，虛擬機軟件又增加了眾多的功能，使之功能愈趨強大。首先是虛擬機軟件能夠提供完備的硬件支持，如CPU、硬盤、網卡、聲卡、顯卡、內存以及各類端口等等。其次是能夠很好地支持虛擬系統與主機之間的資源共享，如輸入輸出設備、文件系統等等。還有如創建分支、快照等等，方便進行各類實驗以及恢復環境。按照不同的虛擬機實現技術，虛擬機可以分為兩類：第一類為純粹使用軟件進行硬件模擬的虛擬機，如bochs等，這類虛擬機運行速度較慢，但是可調試性非常強大，所以常用于操作系統級別的調試工作。第二類為軟件模擬配合硬件輔助技術的虛擬機，也是使用最為廣泛的虛擬機，如Vmware、VirtualBox等等，這類虛擬機的功能較為強大，由于使用了硬件輔助技術，所以運行速度也更快。在網絡教學中基本不會涉及操作系統級別的調試，所以最好使用此類的虛擬機軟件進行網絡教學環境構建。

1.2 網絡教學中使用虛擬機的益處

按照上節所述的虛擬機的特點，結合網絡教學中的對于教學環境的要求。可以總結出在網絡教學中使用虛擬機的益處。

（1）虛擬機可以模仿各種硬件，并不存在真實的硬件，所以不怕各種危險的操作損壞硬件。（2）虛擬機中的操作系統是可以很方便地進行還原操作的，即使學生損壞了操作系統也可以快速地恢復原樣。（3）可以在一臺計算機安裝多個虛擬操作系統，并可以方便地進行各種硬件資源共享，方便構建不同系統環境。（4）降低主機的運行負擔，可以放心地安裝和使用各種軟件，不會留下任何的痕跡，同時將應用軟件放在虛擬操作系統中也可以加快主機的運行速度。（5）保密性高，可以作為功能加強版的沙盤系統使用。

2 在網絡教學中虛擬機的具體運用方向

虛擬機軟件的功能非常多，在網絡教學中應該充分結合自身的實際要求，發揮虛擬機的特點，輔助教學順利進行。按照不同的使用要求，可以分為以下幾種情況：

2.1 構建各種操作系統環境

在網絡教學課程中，涉及到各種各樣的操作系統，如Windows系列操作系統以及各種發行版Linux操作系統。但是顯然學校是不可能每一種操作系統都使用一臺計算機，即使使用多操作系統共存的方式構建網絡教學環境，也會浪費許多的人力與時間，因此，使用虛擬機安裝各類操作系統是虛擬機在網絡教學中最重要的用途。

這樣學校節省了大筆資金，學生也可以方便地學習各種不同操作系統。同時，虛擬機軟件對于虛擬的操作系統的設置都是可以導出的，硬盤文件同樣可以在真實機上進行操作，所以一個操作系統可以很方便地從一臺計算機復制中到另一臺計算機中，適合大面積地更新操作系統且能減少更新時間。同時結合虛擬機軟件提供的快照功能，可以建立用于不同情況下的差別不大的系統的快照，這樣就可以在不同的系統情況間快速切換了。

2.2 網絡環境搭建

計算機網絡課程往往會涉及到多個計算機，因此可以用虛擬機軟件在一臺計算機上虛擬安裝多個操作系統，通過設置硬件讓多個虛擬的操作系統共享網卡，就可以讓學生進行類似局域網構建、網絡安全防御等等實驗，從宏觀上感受網絡。

虛擬機軟件的網卡共享模式分為許多種，根據教學需要可以進行設置，一般情況下，常用到的有以下三種模式：① Bridged模式。當需要虛擬操作系統作為當前局域網中一臺主機時可以使用該模式，設置好IP地址以及子網掩碼后，即可加入局域網中。② Host-Only模式。使用該模式時，虛擬系統與主機不能進行網絡連接，但是所有安裝于該主機的虛擬系統之間可以相互訪問，可用于特殊情況下的網絡調試。③ NAT模式。在此模式下，虛擬系統可以通過主機的網絡訪問外部網絡，虛擬系統之間同樣可以相互訪問，但是無法訪問主機所在局域網絡。此類模式用法最為簡單，無需進行任何的網絡設置。

2.3 全性實驗

在進行安全性實驗時，如果操作不當很容易對系統造成傷害，因此在進行計算機安全類教學時，應構筑起一個安全的實驗環境，所以需要使用虛擬機軟件虛擬操作系統進行此類實驗。

首先，虛擬機技術可以隔離虛擬系統與主機之間的關系，在虛擬系統上可以任意地進行各類實驗不用擔心傷害到主機。目前雖然有可以穿虛擬機軟件的病毒，但是該技術沒有擴散，所以可以放心進行各類安全性實驗，只需要注意不要讓虛擬系統通過網絡波及到主機即可。其次，虛擬機軟件帶有快照功能，類似于系統還原，在進行實驗前可以先做一個快照，實驗完成后恢復快照就可以還原虛擬系統，速度非常快。

2.4 其他用途

除以上所提外，在網絡教學中虛擬機技術還可以有其他用途，如以下兩點：（1）用于錄制屏幕。在教學過程中，教師不可能逐個去巡視學生的操作情況，這是可以開啟虛擬機的屏幕錄像功能，記錄學生操作，方便教師查看。（2）凈化主機環境。將教學中需要用到的軟件轉移至虛擬系統中，減輕各類軟件對主機的影響。

3 結束語

現在虛擬機軟件可以實現的功能較多，每個功能均有其獨特的特點，將虛擬機技術應用于網絡教學時，應當盡力挖掘虛擬機技術的應用潛力，提升網絡教學中的環境與質量，相信隨著虛擬機技術的不斷進步以及網絡教學理念的不斷創新，虛擬機技術可以在網絡教學中發揮出更大的作用。

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