虛擬化技術解決職業(yè)學校計算機網絡專業(yè)的硬件資源不足、拓展實驗環(huán)境的探究

[摘 要] 長期進行中高職計算機網絡技術專業(yè)的網絡組建、網絡服務及網絡安全等專業(yè)課程教學，對網絡設備仿真與虛擬化技術有全面深入的了解，對網絡通信仿真與虛擬化輔助教學有豐富的教學經驗，深入淺出地分析、介紹了當前適合不同層次的網絡專業(yè)學生實驗、學習使用的仿真與虛擬化技術，結合課程的學習，達到快速引導學生專業(yè)學習入門、提高專業(yè)教學、研究效果的目的。

[關 鍵 詞] 虛擬化技術；職業(yè)學校；計算機網絡專業(yè)；硬件資源；實驗環(huán)境

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）23-0130-01

改造、建設虛擬化的機房，將有利于計算機網絡專業(yè)課程教學，解決實訓機房短缺的問題。在近些年來，各種專業(yè)的虛擬仿真平臺有很大的發(fā)展，數控、汽修等專業(yè)三維立體的仿真在教學已有相當應用，但這些仿真價格不菲，相比實訓用的真實設備可能價格也不低，它們解決學生反復練習、學習過程中對硬件的損壞和一些真實設備無法達到的教學效果，而計算機的仿真虛擬化在近十年來隨著多核x86架構的CPU虛擬化技術的成熟，發(fā)展迅速，價格低廉，為我們提供硬件平臺。

建設虛擬化的網絡實訓用機房，對硬件的要求并不高，在原來的機房就可以實現。建設的關鍵是穩(wěn)定的虛擬環(huán)境，歸根結底是軟件的安裝與使用，對硬件的需求從目前來看沒有提出超高的要求。目前流行的計算機的X86架構CPU基本上都支持虛擬化，當然，最好是四核CPU的主頻能在3.0以上，我們要考慮課程的需要，對比各種虛擬仿真軟件的優(yōu)缺點，選擇性安裝。我國的很多家庭的計算機都安裝使用Windows操作系統(tǒng)，而在小學、中學階段，計算機入門學習也都是Windows操作系統(tǒng)及一些Windows操作系統(tǒng)上的應用軟件，學生已經習慣這些軟件的使用，因此，學生很容易上手使用Windows平臺上的應用軟件，Windows操作系統(tǒng)的桌面環(huán)境是相當的優(yōu)秀，但系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性不好，長期運行的系統(tǒng)會有些莫名其妙的問題，其內核不公開，我們無法認識到問題的原因，就無法找到解決的辦法。所幸目前Linux的操作系統(tǒng)有很廣泛的應用，Linux的開發(fā)版本ubuntu目前非常流行，桌面功能相當的穩(wěn)定，非常多的應用軟件提供對ubuntu的支持。Linux本身的系統(tǒng)穩(wěn)定，系統(tǒng)的原碼公開，可操作性非常強，為我們架設虛擬仿真軟件提供可靠的平臺。

由于Linux各種版本發(fā)展迅猛，各種優(yōu)秀的虛擬仿真軟件的跨平臺性能力有很大的提高。根據需求來選擇基礎操作系統(tǒng)平臺有了余地，我們甚至于可以根據學生的不同能力去選擇Windows或是Linux平臺，如我們讓剛接觸到專業(yè)課程的學生使用Windows操作系統(tǒng)，學生有基礎便很快能上手，有一定專業(yè)基礎的，或是學過Linux的學生，我們使用ubuntu，這樣實驗虛擬環(huán)境相對穩(wěn)定很多。

網絡搭建課程目前使用最多的一款軟件就是仿真軟件packet tracer，packet tracer是思科學院推出的CCNA學習的仿真軟件，它的拓撲視圖幫助學生認識網絡拓撲結構，建立網絡專業(yè)思維有很大幫助，而它的物理視圖對學生認識綜合布線課程提供了仿真的環(huán)境，它的真實環(huán)境模擬網絡通信的真實效果，它還提供了仿真環(huán)境，模擬我們現實看不見的網絡通信數據包傳遞的過程，描述了通信過程中實際發(fā)生的情況，對理解網絡通信是非常重要的，而packet tracer還提供了activity wizard（活動向導）功能，為老師考核檢查學生網絡設備的配置提供有效手段，特別是對剛學習網絡知識還沒有入門、對網絡設備命令不是很熟練的學生有極大幫助，也提高了老師教學效率，學生使用活動向導功能可以自行根據向導進行實驗并檢查結果，提高學生學習的效率，同時自動評分功能能及時反饋學生的錯誤，幫助學生找到問題所在。思科學院提供了Windows版本的和Linux版本的packet tracer，兩種都32位版本與64位版本。

但是packet tracer也只是一款仿真軟件，只是對真實設備的高效仿真。深入地學習網絡搭建課程，這樣的仿真環(huán)境顯得有點不夠用。目前，虛擬化技術非常成熟，用于設備虛擬化的一款軟件gns3是我們進行網絡學習的有效工具，gns3集成了IOL、QEMU等虛擬化軟件，使用思科的設備內核操作系統(tǒng)虛擬網絡通信設備，包括路由器、交換機、防火墻等各種網絡設備，不同于packet tracer仿真出來的通信設備，這些設備可以提供真實通信效果與真實世界的計算機通信設備連接，配合抓包軟件wireshark、ping、tracerout等工具，為研究通信過程與協議提供手段。gns3有效集合了很多設備，并有非常友好的操作界面，它提供了多種操作系統(tǒng)的支持。

網絡通信的原理學習使用packet tracer入門，使用gns3深入學習，在配合真實的實訓機房硬件設備的使用，將會達到很好的教學與研究的效果，反復通過虛擬仿真軟件進行網絡搭建實驗的最大好處在于建立專業(yè)的思維方式，對學生形成正確的專業(yè)習慣有很大幫助。

網絡服務的學習就要使用計算機虛擬化的軟件，現在虛擬計算機的軟件有很多種，技術成熟、穩(wěn)定性高、使用最為廣泛的當然是vmware公司的產品，wmware workstation提供了Windows和Linux的支持。而其他廠商的軟件相當多，如oracle的virtual box也有多種操作系統(tǒng)的支持，軟件小而功能全。高端服務器直接使用vmware的esxi是非常好的選擇，如果是使用Linux操作系統(tǒng)，虛擬計算機使用開源的kvm也是不錯選擇，Windows的hyper-V也提供了這樣的功能。

目前深入學習網絡最好的選擇是ubuntu操作系統(tǒng)，使用電子教室italc可以實現跨Widnows、Linux平臺廣播。使用ubuntu環(huán)境下gns3配置vmware workstation或是kvm能達到在一臺筆記本計算機或臺式機上就能實現全部網絡拓撲搭建，成為一個網絡實訓室，隨時進行研究，這也是我們進行虛擬網絡搭建測試不可多得的環(huán)境，為網絡專業(yè)的教師和學生研究網絡技術不局限于實訓機房拓展了時空。