基于虛擬技術的網絡實驗項目的設計與實現

（浙江省溫州市洞頭區職業技術教育中心，浙江 溫州 325700）

[摘 要] 為了降低實驗成本，解決實驗室管理維護與計算機網絡實驗的可操作性之間的矛盾，引入虛擬技術，構建虛擬網絡環境。通過具體實例介紹了虛擬網絡環境下實驗項目的設計與實現，為計算機實踐教學提供更有效的

手段。

[關 鍵 詞] 虛擬技術；VMware；網絡實驗項目

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）06-0118-02

一、引言

隨著計算機網絡技術的快速發展及廣泛應用，計算機網絡這門課程已成為計算機專業基礎課的核心課程。這是一門理論和實驗結合相當密切的課程，其實驗不僅僅是對理論的驗證，更重要的是對技術的訓練和能力培養，教學意義十分重大。然而，在網絡實驗項目的教學實施過程中，存在著諸多問題：（1）現在許多學校受資金等條件制約，無力構建專業的計算機網絡實驗室，其有限的計算機資源已經不能滿足學生網絡實驗的需求。

（2）絕大多數學校為了管理和維護方便對實驗室的計算機做了保護與限制，導致一些網絡實驗項目無法正常實施。（3）通常，一個網絡實驗項目往往需要多臺聯網的計算機參與，雖然可以采用小組合作的方式予以解決，但這也導致了難以檢驗學生個人的真實水平。

針對這些網絡實驗中存在的成本、管理、維護等問題，基于虛擬技術的網絡實驗項目設想就應運而生，其思路是通過虛擬軟件在一臺計算機上模擬出多臺計算機聯網的效果，構造出虛擬的網絡環境，并在此環境下構建實驗項目，從而滿足網絡實驗教學和實踐的需要。

二、虛擬網絡環境的構建

（一）虛擬機原理

虛擬機又稱為邏輯上的計算機，它是在物理計算機的基礎上，應用軟件技術模擬出來的計算機。它擁有同物理計算機一樣的完整的應用環境，有自己獨立的虛擬硬件設備，如網卡、內存、硬盤等。

（二）虛擬機軟件介紹

常用的虛擬機軟件有VMware、VirtualBox、Virtual PC等，本網絡實驗項目采用VMware軟件。運用該軟件能夠從實體計算機中拿出一部分存儲空間來構建出虛擬計算機，使虛擬出的計算機成為一個獨立的個體，能像實體計算機一樣安裝各種軟件，并通過虛擬網絡設備組成一個網絡。每臺虛擬計算機實際上為實體計算機存儲空間中的一個文件或分區。如果出現系統崩潰，可以通過系統文件復制即可快速恢復系統，便于維護。

（三）VMware的特點

1.可以在一臺計算機上安裝使用多種操作系統

通過建立多個虛擬機來安裝不同的操作系統，這些操作系統安裝在物理計算機硬盤上特定的一個區域中，不會對物理計算機上的硬盤和數據造成破壞，方便虛擬機的備份和維護。

2.實現在單機上組建虛擬網絡

它提供了多種虛擬網絡設備，如網卡、交換機等。運用多種虛擬建網的方式，讓各個虛擬機與主機之間實現對話、共享文件和應用網絡資源。

3.實現虛擬操作系統環境的自定義

用戶可以根據物理主機的性能，合理分配各臺虛擬機的內存、硬盤容量等。

（四）運用虛擬機構建網絡環境

1.VMware網絡連接的工作模式介紹

VMware提供了虛擬網絡設備VMnet0-9，這些虛擬設備實現了交換機的功能。通過這些設備，可以組建出各種形式的局域網。常見連接的方式有Bridged（橋接）模式、NAT模式、Host-only（僅主機）模式和Custom（自定義）模式。各種方式的類型和說明如下表所示。

2.建立虛擬機及虛擬網絡環境

建立虛擬機最常用的兩種方法是：運用VMware向導模式建立虛擬機和運用已有的備份文件建立虛擬機。下面以圖1所示為例，介紹建立虛擬機及虛擬網絡的基本方法。

方法一：運用向導建立虛擬機

操作步驟：（1）啟動VMmare向導，設置相關參數。（2）硬盤的分區和格式化操作。（3）利用系統安裝盤或克隆文件安裝操作

系統。

方法二：運用已有的備份文件建立虛擬機

在VNware中有兩個記錄虛擬機信息的文件，一個用來記錄虛擬機的硬件資料，名稱為*.vmx的配置文件；另一個用來記錄安裝的系統和存儲的文件信息。如果已經有了這兩個備份文件，那么就可以很方便地建立一個新的虛擬機，如同我們用克隆文件安裝系統一樣。

操作步驟：（1）將備份文件復制到指定目錄。（2）啟動向導，使用已存在的磁盤鏡像文件來建虛擬磁盤。如果要創建多臺虛擬機，我們可以采用建立組Team來管理，并采用克隆的方法快速創建另一個虛擬機。

3.虛擬網絡的建立

可通過向導中選擇“Bridged”的網絡連接模式或通過菜單命令選擇，然后根據圖1中所示的網絡相關信息如計算機名稱、IP地址、網關等，在各臺虛擬機上進行設置。設置好相關網絡信息后，虛擬機就可以和宿主機及同一局域網上的其他主機相互訪問了。構建好虛擬網絡后，就可以進行各種網絡實驗了。

三、虛擬網絡環境下實驗項目的設計與實現

下面以DNS服務器區域委派為例，介紹如何在虛擬技術下進行該網絡實驗項目的設計和實現。

（一）實驗項目設計描述

通過DNS Server服務器的區域委派，將某個子區域委派給某個對應部門中的DNS服務器進行管理，有利于DNS服務器的負載均衡。然后通過主機4進行驗證。

（二）實驗項目的實現

1.項目創建步驟

（1）根據圖2創建4臺虛擬機（考慮宿主機的負載，可使用2臺宿主機分別構建虛擬機）。

（2）設置4臺虛擬機的IP、網關、計算機名稱等信息。

（3）設置主機1的DNS，新建區域dtzj.com，在該區域中再建2個主機，即xsc_dns_server 192.168.1.2和jwc_dns_server 192.

168.1.3。

（4）設置主機1的DNS，新建兩個委派，分別取名為xsc、jwc，并選擇對應的主機。

（5）設置主機2的DNS，新建區域xsc.dtzj.com，在該區域中建1個主機及別名。

（6）設置主機3的DNS，新建區域jwc.dtzj.com，在該區域中建1個主機及別名。

（7）設置主機2、3的DNS轉發，添加主機1的IP地址192.

168.1.1。

（8）完成DNS Server服務器的區域委派。

2.實驗項目的驗證

通過主機4 Ping主機2和主機3得到驗證結果。命令如下：Ping www.xsc.dtzj.com ping www.jwc.dtzj.com，如果能Ping通，則說明實驗成功。

通過虛擬網絡技術還可以實現許多綜合的網絡實驗應用。例如，IIS服務器的配置與訪問、FTP服務器的配置與訪問、DHCP服務器的配置等各種應用服務的綜合網絡環境搭建、配置和

管理。

四、結束語

基于虛擬技術的計算機網絡實驗項目的設計與實現為計算機網絡的實踐教學提供了一種有效的手段。運用虛擬機技術模擬出真實的網絡實驗環境，為學生提供了一個開放性的實驗平臺，有利于系統的維護和網絡機房的管理，同時也節約了教學成本，提高了教學效率，值得推廣應用。

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