虛擬機技術在技工院校計算機網絡安全教學的應用

李立云

摘 要：隨著互聯網的發(fā)展和普及，網絡安全日益引起人們的重視，技工院校開設了計算機網絡安全課程，其目的是培養(yǎng)具有信息安全意識，具有網絡安全防范技能的應用型人才。計算機網絡安全教學中需要模擬網絡環(huán)境，如果使用真的網絡環(huán)境將增大教學難度，對高職院校的教學設備要求很高，通過引入虛擬機技術，能夠有效降低教學設備投入，提高教學效率，降低網絡安全風險，使虛擬機技術得到充分的發(fā)揮和利用，從而促進計算機網絡安全教學的順利開展。

關鍵詞：技工院校 虛擬機技術 網絡安全教學

中圖分類號：TP334.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0207-02

隨著互聯網的發(fā)展，信息安全日益受到人們的關注，提高人們的信息安全意識，增強自我防護能力也成為了計算機網絡安全的重要教學內容。在教學實踐中，計算機網絡安全教學受限于教學周期較短等現實問題，且存在大量理論性、抽象性的知識，需要學生進行動手實踐才能真正理解理論知識，并掌握實踐操作技能，才能真正實現理論學習與實踐操作相結合，為專業(yè)化的應用型人才培養(yǎng)奠定基礎。然而，受限于技工院校辦學條件，學校無法為每一位學生提供真實的網絡環(huán)境進行操作練習，即使部分院校具有了教學環(huán)境，也無法實現對學生的實踐操作進行統(tǒng)一管理，因此，有必要在計算機網絡安全教學中引入虛擬機技術，通過模擬真實的網絡環(huán)境，為學生提供良好的實踐操作場景，避免了教師只能依靠空洞講授的尷尬局面，從而保障了計算機網絡安全課程的順利開展，為應用型人才培養(yǎng)奠定了堅實的基礎。

1 技工院校計算機網絡安全教學現狀分析

計算機網絡安全課程是在互聯網技術不斷發(fā)展與病毒、木馬和惡意程序肆虐網絡的背景下而設置的，其目的是為了保護學生的信息安全，提高自身防護能力，使其掌握基本的計算機網絡安全防護知識和技能，從而在計算機使用過錯中避免遭受木馬、病毒及其他不良程序的入侵攻擊，切實保護自身信息安全。由此，我們不難發(fā)現，計算機網絡安全課程對學生的實踐操作能力有著較高的要求，面對不同的病毒、木馬等，所采取的應對手段和措施也各不相同，僅依靠教師空洞、乏味的理論知識講授，一方面學生難以理解其中的內涵，存在理解上的障礙和誤區(qū)；其次，由于這種方法枯燥乏味，往往導致學生學習興趣不斷降低，教師質量不斷下降，影響了教學目標的達成。此外，在教學實踐中，受應試教學觀念的影響，部分教師更為側重于理論知識的講授，導致學生缺乏實踐操作演練，使計算機網絡安全成為“紙上談兵”的空洞理論知識講解，導致學生對計算機網絡安全產生錯誤的認識，不利于學生專業(yè)技能的培養(yǎng)。

2 虛擬機技術概述

虛擬機技術也可以稱之為邏輯機，不是真實的物理主機，而是利用虛擬技術實現對真實物理主機的模擬和還原，從而構建一個能夠實踐操作的虛擬環(huán)境。以VMware為例，通過分配給虛擬機一定的資源，就可以與真實物理主機安裝任何操作系統(tǒng)、安裝應用程序等操作，也可以設置與真實物理主機之間進行通信，構建相對獨立的、可供學生實踐操作的教學環(huán)境。相對于其他教學方式，虛擬機具有成本低廉、操作簡單、虛擬機互不干擾、可復制等特點，即使是不同品牌的物理主機，也可以通過軟件構建同樣的虛擬機環(huán)境。虛擬機的安裝和操作不會降低物理主機的性能，也不會產生不良的影響，虛擬機系統(tǒng)啟動和關機不需要像物理主機那樣復雜，只需要簡單的操作即可完成。此外，物理主機安裝不同的操作系統(tǒng)具有操作復雜、裝機時間長等問題，而虛擬機安裝操作系統(tǒng)十分便捷，可以安裝不同類型的操作系統(tǒng)，可以模擬其他種類的操作系統(tǒng)，為教學研究與實踐操作提供了更大的可能性。

當前，由于技工院校辦學條件和客觀因素的限制，學生在學習計算機網絡安全課程時實踐次數較少，而且存在教師難以管理的問題，當學生操作失誤或者出現異常時，可能需要進行系統(tǒng)重新安裝，并部署相應的應用環(huán)境等，后期維護的時間成本較大，嚴重影響了計算機網絡安全課程的順利開展。虛擬機技術的利用為計算機網絡安全課堂實踐提供了基礎環(huán)境。教學環(huán)境的搭建可由教師完成，然后分發(fā)給學生，由學生通過虛擬機軟件進行加載，即可實時在虛擬系統(tǒng)中進行操作練習。通過這種技術的應用，不僅為學校節(jié)省了大量的實驗室建設成本，降低了計算機及網絡維護成本，而且大大減少了教師的準備工作，教師只需要安裝和部署一套實踐操作環(huán)節(jié)，然后通過系統(tǒng)拷貝等操作，即可實現學生具備一致的實踐操作的環(huán)境，便于教師統(tǒng)一管理。當需要構建較為復雜的網絡環(huán)境時，可以通過加載多個虛擬機，構建一個較為完整的計算機網絡系統(tǒng)，從而為學生模擬和操作網絡配置提供了可能，為課程的順利開展提供了良好的教學條件。此外，虛擬機技術的應用，如同應用程序一樣，可以隨時進行安裝和卸載，系統(tǒng)鏡像也只是占用一定的硬盤空間，當虛擬系統(tǒng)出現問題時，教師和學生可以隨時進行系統(tǒng)刪除操作，避免了在物理主機受到木馬、病毒或惡意程序的感染或攻擊，降低了系統(tǒng)維護成本，對計算機網絡安全教學具有十分重要的作用。

3 虛擬機技術在計算機網絡安全教學中的應用及注意事項

3.1 合理設置虛擬機

在計算機網絡安全教學中，教師會首先配置虛擬機，搭建課堂實踐教學平臺，在此過程中，教師應結合課堂教學需求合理配置虛擬機，根據物理主機的性能，合理分配虛擬機資源，不應過度追求虛擬機的數量和配置，導致物理主機資源被大量占用。一般來說，技工院校計算機網絡安全課程中，教師只需要設置兩個虛擬機即可完成課堂實踐操作，如果虛擬機數量過多，將導致虛擬機和物理主機的運行速度變慢，影響學生的操作體驗和課堂教學進度。此外，除了安裝操作系統(tǒng)外，教師還應將必要的系統(tǒng)軟件提前安裝在系統(tǒng)鏡像中，以便于學生直接打開即可使用，節(jié)省課堂教學時間，提高實踐教學效率。當需要網絡知識解決和練習時，教師可通過設置虛擬機與物理主機網絡橋接的方式，實現虛擬機與物理主機通信，從而構建完整的網絡環(huán)境，以便于學生進行網絡技術學習和實踐操作。最后，考慮到虛擬機運行時，占用的系統(tǒng)資源較多，因此，技工院校應及時更新計算機，避免硬件過于陳舊而影響教學。

3.2 結合具體教學內容配置虛擬機

虛擬機技術的應用，應結合計算機網絡安全課程內容，立足于實際需求，將虛擬機技術作為傳統(tǒng)教學中的有效補充，而不應過度追求和利用虛擬機技術。例如：在講解黑客工具的使用和防范時，教師可以通過PPT等教學課件向學生展示基礎知識，包括黑客工具的種類、常見的黑客工具、使用方法和危害等等，而后，通過虛擬機技術對所講授的知識進行演示操作，使學生對黑客和黑客工具產生直觀、全面的認識，幫助學生建立較為完整的知識體系，在演示過程中，教師還可以通過錄屏軟件等將操作過程和課堂講解過程完整地記錄下來，以便于學生在課后進行自主學習和實踐操作。同時，在教學與學生交流過程中，使用錄屏軟件對操作過程進行回放，再輔以教師指導，能夠有效增強學生對重點教學內容的理解，從而提高課堂教學實踐的有效性和針對性。

3.3 實現與網絡實驗的融合應用

在技工院校計算機網絡安全教學中，涉及了較多網絡實驗的內容，而受客觀條件的限制，教師在講授這部分內容時往往力不從心，不僅不具備學生實踐操作的客觀條件，而且演示操作的效果不佳，導致學生學習網絡知識效果不佳。即使技工院校配備了相關的硬件設備，如華為、華三或者思科的交換機、防火墻、路由器等設備，但由于硬件設備資金投入過大，學生只能通過小組練習的方式輪流接入交換機，大大降低了學生實踐操作的次數和時間，而且，基于設備管理和維護的管理要求，可供教學利用的設備更為有限，進一步縮減了學生實踐操作的機會。在小組練習中，往往由實踐能力較強的學生進行操作，而部分學習能力和實踐能力較弱的學生由于得不到實踐操作機會，極易對實踐能力較強的學生產生心理依賴，容易產生自卑心理，影響學習自信心的建立。而通過引入虛擬機技術，教師可以為學生模擬較為真實的網絡環(huán)境，實現所有學生獨立實踐，從而提高網絡安全教學效果。例如，在教學過程中，教師可以引導學生在虛擬機中對虛擬系統(tǒng)進行感染和攻擊，使學生感受到木馬、病毒感染后，虛擬系統(tǒng)網絡環(huán)境的變化，從而使學生真實感受到木馬、病毒的危害，而后，教師指導學生通過相應的控制措施對木馬、病毒進行清除，從而恢復系統(tǒng)網絡的正常使用。

4 結語

在技工院校計算機網絡安全教學中，通過引入和應用虛擬機技術，能夠在課堂上以很小的成本模擬真實的網絡環(huán)境，同時，將木馬、病毒進行了有效隔離，避免物理主機系統(tǒng)感染木馬、病毒的風險。學生利用虛擬機可以隨時利用虛擬系統(tǒng)進行實踐，驗證網絡安全知識，鍛煉網絡安全防護技能，大大提高了網絡安全教學效率，起到了優(yōu)化教學的效果，對技工院校開展網絡安全教學具有十分重要促進作用。

參考文獻

[1] 賈美娟，介龍梅，程曉旭.虛擬計算機在計算機安全技術實驗教學中的應用[J].計算機教育，2012（12）：82-85.

[2] 鄧富強，馬選民.VMware虛擬機技術在計算機信息安全教學中的應用[J].網絡與信息，2011，25（5）：64.

[3] 高琳.虛擬機技術在網絡安全教學中的應用[J].中國新技術新產品，2009（9）：238-239.