科技・探索・争Ｉ毫 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界 Ｖｉｓｉｏｎ ＴＴ论坛 基于虚拟化技术与仿真技术的网络实验平台构建 吴言 （广西机电工业学校，广西南宁５３００００） 【摘要】本文分析了当前网络实验中存在的一些困难，提出了基于虚拟化仿真软件技术的网络实验平台的构建方法。该实验平台是在传 统网络实验教学体系中使用虚拟化和软件仿真技术，搭建验证性或综合性的网络实验平台。以使用ｖＭｗａｒｅ和Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ软件为例，说明了 使用这些软件可方便、快捷地虚拟仿真各种的真实网络设备．构建仿真的实验环境。 【关键词】网络实验平台；虚拟化；仿真；ＶＭＷａｒｅ；Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ 为服务器虚拟化，存储虚拟化，网络虚拟化，应用虚拟化四种。用户可 以动态启用虚拟服务器（又叫虚拟机）．每个服务器实际上可以让操作 目前许多高校、职业院校的计算机和网络专业都开设了网络安 系统（以及在上面运行的任何应用程序）误以为虚拟机就是实际硬件。 全、计算机网络技术等课程．课程中的实验内容大多是在网络及多机 运行多个虚拟机还可以充分发挥物理服务器的计算潜能．迅速应对数 环境下进行，需要许多计算机和网络的硬件设备．要完成这些实验往 据中，ｉｆ，不断变化的需求 虚拟机是一种严密隔离的软件容器．它可以 往要配置专用的网络实验室。随着众多的高校、职业院校蓬勃发展，在 运行自己的操作系统和应用程序．就好像一台物理计算机一样。虚拟 校生人数的不断增加．传统的网络实验环境难以满足需求．主要存在 机的行为完全类似于一台物理计算机．它包含自己的虚拟（即基于软 以下问题： 件的）ｃＰｕ、ＲＡＭ、硬盘和网卡。［１】 １）网络设备缺乏。常见的网络实验室中，每组的实验设备由若干 ＶＭｗａｒｅ是服务器虚拟化领域最常见产品．除了ＶＭｗａｒｅ之外．业 台微机、路由器、交换机等构成．这些设备价格都比较昂贵．因此往往 界还有微软Ｈｙｐｅｒ－Ｖ和Ｘｅｎ等服务器虚拟化软件 ＶＭｗａｒｅ在操作系 数量有限。很多学校只能购买少量网络设备或者模块．用于演示性实 统和实现的硬件之间插入一个虚拟硬件 在任何运行在基于ｘ８６上的 验教学，学生很少有机会动手实践。有些实验只能采取模拟软件来完 系统都可以运行ＶＭｗ￣ｅ．其中包括所有版本的Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｌｉｎｕｘ和 ０引言 成，或者不开设相关实验．这易使学生对抽象的计算机网络知识的学 示＋学生操作”的方式进行教学，当实验内容抽象理论较多、操作步骤 实的路由器、交换机等网络设备的工作环境进行模拟仿真的软件．在 复杂时，学生容易遗漏某些操作步骤，或难以理解其中原理．造成实验 软件环境中可实现对网络设备配置、管理、规划等操作。常见的网络仿 效果很不理想 真软件可分为两类：一类．是以Ｄｙｎａｍｉｐｓ为代表的硬件模拟器．其原 ３）实验内容受限。为保持微机操作系统稳定和维护方便，学校的 习产生厌学情绪 １．２仿真技术简介 ２）教学方法单一。很多学校采用了“教师理论讲解＋教师操作演 网络仿真软件（网络设备模拟器）是指安装在普通ＰＣ机上．对真 ＮｅｔＷａｒｅｏ 网络实验室往往都安装了各种还原系统．不利于学生进行网络系统的 安装或者网络安全类带有一定破坏性的实验。 ４）网络教室维护难度大。当使用网络教室的班级较多时，实验设 备的维护、实验内容的设计、实验设备的恢复，都给实验教师带来繁重 的工作。 ５）实验课时有限。部分学生不能在正常上课时间内完成实验内 容，学生没有足够的时间进行实验．也会影响了这部分学生的实验学 习效果。 当前．随着虚拟化和仿真技术的发展．虚拟化软件能够模拟真实 的物理设备，如微机、路由器、交换机、防火墙等网络设备，并能像真实 设备一样对其进行操作。而仿真实验软件可建立虚拟实验环境，可根 据实验内容和要求．自主选择所需要的各种网络设备．进行接近真实 场景的实验。本文对当前常见的虚拟仿真软件的特点进行分析比对， 结合学校常见的网络实验内容．提出使用虚拟仿真软件构建网络实验 平台的方法 理是模拟网络设备的硬件环境。它可以模拟出路由器的真实环境。功 能强大。但缺点是：占用系统资源大．可支持的交换命令少，在网络的 教学中不适用。另一类。是以Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ为代表行为模拟器，其原理 是模拟网络设备的ＩＯＳ命令行。其特点是：简单易用．设备种类齐全， 占用系统资源较少。 １．３常见虚拟机软件对比分析 对目前常见的三种虚拟机软件进行对比分析（见表１）。 表１ 名称 运行环境 优点 缺点 能虚拟大部分主流操作系 ＶＭｗａｒｅ Ｗｉｎｄｏｗｓ／Ｌｉｎｕｘ 统、支持与其它虚拟软件的 桥接 收费软件 Ｖｉ虚拟Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统时 与其他操作系统的 ｒｔｕａｌＰＣ Ｗｉｎｄｏｗｓ／Ｌｉｎｕｘ 能发挥的性能 兼容性不如ＶＭｗａｒｅ Ｖｉ能虚拟大部分主流操作系 功能不如ＶＭｗａｒｅ ｒｔｕａｌＢｏｘ Ｗｉｎｄｏｗｓ／Ｌｉｎｕｘ 统免费 强大 、１ 虚拟化技术与仿真技术简介 １．１虚拟化技术简介 当前随着虚拟化技术的发展．现有的较成熟的虚拟化技术主要分 探豢趋辫 热Ｉ１搜索 对以上三种软件在全球范围内的关注度做以下分析 （见图１）。 １．４常见网络仿真软件对比分析 ④ 口删＠ 簟童睿鞠④ ｘｘｘ匝 二］ 匹 ］ 匹 ］ ＋灞抽拿＇舟 挪 挪 抽Ｉ ・冀德比较 图１ ３８ １科技视界Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技・探索・争鸣 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈｎ视ｏｌｏｇｙ界 Ｖｉｓｉｏｎ 盯论坛 教学要求出发．目的是够完成所需的网络实验．应遵循以下几个基本 ３．３构建网络实验平台流程 原则。 基于虚拟仿真软件技术网络实验平台的构建可按下几个步骤进 ３．１．１科学性 虚拟化的仿真实验环境中应能够完整地仿真整个计算 行： 机网络实验体系中的验证性实验．也可以仿真综合性、开发性的设计 ３．３．１准备工作。主要包括虚拟仿真软件、操作系统的镜像安装文件、 类实验。 网络设备的ｌＯＳ等 ３．１．２仿真性 在虚拟化的仿真网络实验环境中应该能够尽可能地仿 ３．３．２虚拟软件参数配置。配置虚拟主机时 一般需要设置主机的 真真实的实验设备或实验环境。能够针对按行业要求和实际工作岗位 ＣＰＵ、内存、硬盘、网卡等。配置仿真软件的虚拟环境中的虚拟网络设 设计网络实验内容和制定教学计划 备时，一般需要设置交换机、路由器等设备的参数，如这些设备的ｌＯＳ 文件、连接这些设备的ＩＰ地址和端口等；虚拟通信环境时，一般需要 ３．１．３易操作性。虚拟化的仿真实验环境应该容易搭建，虚拟设备之 间可以方便地进行互连，从而实现综合性的实验。既方便了实验工作 设置软件运行的环境变量等 ３．３．３设计网络实验拓扑。虚拟仿真网络实验环境运行前，要先设计 人员的管理．也降低了工作的强度。 大部分虚拟仿真软件都可用鼠标拖放的方式来搭建 ３．１．４易维护性。虚拟实验环境和设备应能够快速恢复还原，可以正 网络实验的拓扑．常开展破坏性实验如：格式化分区、系统重装、网络安全等实验，提高 实验拓扑环境．Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ，Ｂ０５０ ＮｅｔＳｉｍ等 学生的实践动手能力 ３．３．４虚拟化实验设备的配置及运行 虚拟化实验设备的配置是虚拟 ３．１．５经济性 虚拟化的仿真网络实验环境的建立的一大优点就是节 计算机网络实验的核心内容．通过这些实验设备的配置及运行可以仿 省建设资金．比如可在仿真环境中开设一些需要许多昂贵设备的试 真真实的网络设备及网络环境 验．这大大降低了实验成本。 ３．３．５验证实验结果。虚拟仿真实验环境搭建完成后．可以通过一些 ３．１．６开放性。虚拟化的仿真网络实验内容是开放的，同时设立帮助、 测试手段（如ｎｎｇ命令）来验证其可行性。 自我测试环节，可以让学生自行灵活安排学习时间、内容。方便学生进 行自主学习、探索。 ３．２构建网络实验平台的体系结构 通过有效应用虚拟化软件和仿真软件．实现当前大部分网络实验 基于虚拟化仿真软件技术的网络实验体系的构建是根据网络实 的网络实验环境的仿真．在保证实验设备的安全性的同时．提高了现 验教学的需求来进行设计的．网络实验体系中主要的实验内容可以分 有设备的利用率．还能在一定程度上解决实验设备和场地不足的问 为局域网组建、网络操作系统安装与配置、网络服务器的配置、网络安 题。本文对当前常见的虚拟化软件和仿真软件进行了分析．对常见网 ４结束语 全，病毒防护、交换机路由器配置及无线组网等实验内容．这些实验的 络实验所使用的虚拟软件进行总结．提出构建虚拟化网络实验平台的 组合可以设计成：网络系统管理、网络工程、网络安全等综合性实验项 方法，同时还给出了构建虚拟化网络实验平台的基本步骤。● 目。 在这些实验内容的虚拟化仿真实验环境中可通过以上介绍的 ＶＭｗａｒｅ、Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ等软件构建，如图ｌ４所示。 ［１］ｈｕｐＹ／ｗｗｗ ｈｔｍｌ［Ｏ Ｌ１． …一…一【参考文献】 －ｂａｓｉｃｓ＆ｈａｔ－ｉｓ－ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ． ｝ ！ ； ： Ｉ隧络安全 ……一……… Ｉ网络Ｊ二程 ｌ 综☆蜜验项嗣 『２］周海波．利用ＰａｃｋｅｔＴｒａｃｅｒ完善技工院校网络一体化教学体系［ｏｕ．科协论坛， ２０ｌ１，２． 网络操作系统Ｉ嘲络组建 ［３］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ｔｒｅｎｄｓ／ｅｘｐｌｏｒｅ？ｈｌ＝ｚｈ－ＣＮ＃ｑ＝ＶＭｗａｒｅ％２Ｃ％２０ＶｉｒｔｕａｌＰＣ％ ２Ｃ％２０ＶｉｒｔｕａｌＢｏｘ＆ｃｍｐｔ＝ｑ［ＯＬ］． ［４］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ｔｒｅｎｄｓ／ｅｘｐｌｏｒｅ？ｈｌ＝ｚｈ—ＣＮ＃ｑ＝ＢｏｓｏｎＮｅｔＳｉｍ％２Ｃ％ 交换机 路出器 鼹 周域嗍组 建 与警垒Ｉ维护Ｉ Ｉ 裴ｌ实装Ｉ一 骏内释 ２０ＰａｃｋｅｔＴｒａｃｅｒ％２Ｃ％２０ＤｙｎａｍｉｐｓＧＵＩ＆ｃｍｐｔ＝ｑ［ＯＬＩ． ［５ＩＴ美荣．虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究ｆＪ１．实 验技术与管理．２０１ １（５）：１６３—１６６． ［６］冯陈伟．利用ＶＭｗａｒｅ构建虚拟网络平台［Ｊ］．信息系统工程，２００９（８）． 仿薜软件 Ｐ●ｄｃ札Ｔｎｃ●ｒ Ｂｏｓｏｎ Ｎ￣Ｓｉｍ 篓Ｖ＾Ｍｖｗ 、 软ａ忭ｒｅ、 Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉ使Ｉｌ …用…”软件 Ｖ［责任编辑：王迎迎］ 图１４ （上接第２０页）美丽的校园、优美的家庭和充满文化气息的社会环境 来加强学生对“美”的感受和熏陶 因此高校搞基建的目的是为了让学 生有个优美的学习和生活环境，陶冶情操．也是为了让教师拥有舒适 的工作条件。浓厚的学习氛围．宽松而活泼的研究环境。崇高的理想和 高尚的品位，这些都是需要着力培养的高校软实力．他们与学校基础 设施一样重要．甚至更重要。 ２．２．３高校教育不仅仅是传授知识．更重要的是培养学生健全的人 ２．２．５师生之间的关系是平等的。朱永新认为．在教育的过程中，老师 不仅仅是奉献．也有收获．教师本人也是教育的受益者。这与孔子所提 倡的“教学相长”．师生同乐不谋而合。师生之间是互助互学的关系，不 是单方面的教育。他们不仅仅是知识的传授者和接受者的关系，他们 之间也有精神上的交流．教师要依靠自己的人格魅力和职业素养赢得 学生的尊重。学生也要将自己的活跃思维和年轻的活力展现出来。朱 永新建议通过师生共写随笔，并进行交流、平等对话。● 【参考文献】 （１）：１０－１８， 格、思考的能力和创新意识。教育的本质就是培养学生一种积极 的态度。朱永新认为，我们的教育不能只教给孩子们知识，更重要的是 上的人生信条去对待生活。朱永新提醒我们：“教师在向学生传授知识 的同时．千万别忘记用自己的言传身教去濡染学生．用自己春风化雨 般的情怀去感化学生．把培养学生、健会的人格作为教育的最高 宗旨。” ２．２．４加强教师的再教育。朱永新认为：一个校长的品位决定一个学 校的品位：一个校长的理念影响着学校教师的理念：一个校长的办学 思路决定着这个学校学生将来的出路。同样．一个教师的品位决定着 个班级的品位．一个教师的思想熏陶着学生的思想．一个教师的教 学风格影响着学生的人生方向。教师决定教育成败的关键因素，因此 不断提高教师素质就成为教育质量的决定因子之一 一吴恒山．朱永新的学术研究成就与新教育实验叨．大连教育学院学报，２００７，２３ 培养学生一种积极乐观的生活态度．以积极稳定的生存心境、奋发向 ［１］『２］朱永新．我的教育理想ｆＭ１．桂林：漓江出版社，２００９． 『３］朱永新 新教育之梦ｆ Ｍ］．北京：人民教育出版社，２００４． ［４］梁国鑫．我国高等教育存在的问题及解决方法［Ｊ１．学周刊，２０１３，２：７． ［５］万毅．高等教育中人陛化管理与教育问题：兼论人．睦化管理的组织与实施【ｊ１ 继续教育研究．２０１３，１：９８—９９． ｆ６］曹飞．论高等教育大众化发展进程中的问题及策略 ．２０１３．１：３２—３５． ［７］胡茜．浅析当前我国高等教学改革中的若干问题ｆＪ１．华章，２０１２，２７：３１—３３． ［８］赵庆年．高等教育质量的哲学慎思叨．江苏高教，加１３，１：１－４． ［责任编辑：王迎迎］ ４２ ｌ科技视界ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。 。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ
