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摘要：计算机网络实验室存在硬件、软件方面的问题，影响了教学和实验效果。虚拟机可解决操作系统安装、计算机维护、网络技术应用、网络安全、软件测试和课件制作。该文介绍了Vmware的特点，利用VMware虚拟机技术在一台计算机上模拟出来若干台PC，解决了计算机网络实验教学中存在的问题。单机上构建复杂的网络环境，实现了因经费问题不能解决的网络实验教学。并通过具体实例，介绍利用Vmware虚拟机解决机房不能完成的“危险性”操作及构建多机才能完成的网络实验。
关键词：虚拟机；Vmware；计算机网络实验
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)11-2477-03
Research of Virtual Machine Technology and the Computer Network Experiment
WANG Xu-hua
(Fengxian Secondary Technical School(Fengxian Vocational Education Center; Fengxian Teachers Training School), Xuzhou 221700, China)
Abstract: Computer network laboratory hardware, software problems, which influence the teaching and experimental results. The virtual machine can solve the operating system installation, computer maintenance, network technology, network security, software and courseware. This paper introduces the characteristics of Vmware, with a VMware virtual machine technology in a computer simulation. Several PC, solution to the experimental teaching of computer network problems. The single building complex network environment, realized because of the funds can not solve the problem of network experiment teaching. And through some concrete examples, introduce the use of Vmware virtual machine solves the room can not complete the" danger" operation and construction of multi machine to complete the network experiment.
Key words: Virtual machine Vmware computer network experiment
1网络实验教学存在的问题
1)对于学校机房来说，一般学校机房里的机器都是由专门的管理人员进行安装和维护的，并且规定学生不能自行安装系统、不能对硬盘进行分区，更不能直接格式化硬盘，否则将会导致很多网络课程实验无法正常运行，而且会减少学生的动手机会，从而对教学质量产生影响。
2)对于学生自己的计算机来说，配置大都比较高，而且学生一般不在自己的机器上进行分区、格式化等操作，也不会频繁的对系统进行重新安装，经常性的安装和格式化硬盘会缩短机器的使用寿命。因此学生在学习一些工具软件时，不想用自己的计算机进行试验。
3)目前网络技术处于一个迅速发展过程中，学校要搭建网络实验教学平台，需2台能够连网的计算机和1根能够交叉的网线；而每个学生只拥有一台计算机，不具备进行网络实验的条件，只能在上网时做一些简单的在线实验。在进行网络实验教学时，还会用到很多网络教学设备，实验设备难以及时更新。加上现实当中大多网络实验室的规模较小，经常几个学生同用一组设备，一定程度上降低了学生的实验操作能力。
4)端口瓶颈。实际实验室路由器的广域网端口和局域网端口、交换机端口、集线器端口和服务器网卡等都有可能成为网络瓶颈。
只有实践了，亲手操作了，才可能学会、学通、学精。“实践是检验真理的唯一标准”。现在的学生大多是纸上谈兵，只停留在理论上；现在的用人单位青睐有实战经验的学生。
针对以上问题，以虚拟机技术进行网络教学架构的这一思想便逐步形成了，具体的操作思路是，在虚拟化技术软件的支持下，在同一台计算机上把所有网络实验教学过程中需要用到的操作系统都进行虚拟化安装，在此基础上进行模拟连接多操作系统虚拟机，在单机模式下进行多操作系统虚拟机之间的联网，来达到实际网络教学实验的需求。
2虚拟机
2.1虚拟机的概念
虚拟计算机（Virtual Machine）的简称是虚拟机，它在计算机科学的整个体系结构里，是一种比较特殊的应用软件，它能够在用户和计算机平台之间建立一种环境，让终端用户可以通过这个环境来进行软件的操作和使用。它还可以在单个的计算机上同时运行多个操作系统，在使用底层硬件时更加有效。
2.2虚拟机特点
虚拟机只是一种软件，但是这种虚拟出来的计算机跟现实的计算机几乎是一样的，在一个文件中进行虚拟机硬盘的模拟，然后再单机模式下拿出硬盘以及内存的一部分空间虚拟出若干台计算机，虚拟的计算机运行互不干扰，且具有各自的CMOS、硬盘以及操作系统等特点。学生可以把虚拟计算机当作普通独立计算机进行硬盘分区、硬盘格式化、安装软件等操作，还能连接这些操作系统成一个网络。虚拟机操作系统彻底崩溃后可进行删除虚拟机，这对运行在虚拟机以外的操作系统没有任何的影响。同样，本机系统崩溃后不影响虚拟系统，下次重装后再加入以前做的虚拟系统可以使用。
2.3虚拟机实现的功能
安装操作系统：DOS系统、Linux系统、Windows系列系统、Unix系统等。由于安装操作系统容易使计算机经常出现各种难以预料的问题，学生可通过先安装虚拟机进行模拟练习。虚拟机还能够同时运行多个不同的操作系统，极大的方便了学生使用。
计算机日常维护：日常对硬盘进行分区、格式化等操作都是较危险的，同样容易出现各种难以预料的问题，严重的会导致系统崩溃。出于实验室安全方面的考虑，学生一般不能进行这些实践活动。但是可在虚拟环境下，对硬盘进行分区、格式化等操作，以及设置CMOS、BIOS中的各种参数等实践活动，这样既安全又不影响学生学习。
应用网络技术：当前的网络环境当中，木马、病毒以及黑客等都非常猖獗。教师在对这些知识进行介绍讲述时只停留在表面，但是虚拟机的应用可以改善这一现状。教师能够将病毒、木马以及黑客程序等植入到虚拟机的系统上进行演示和讲解，让学生能够直接学会如何防御计算机病毒。
测试各种软件：学生在学习软件设计以及网页设计等课程时，需在不同环境、不同操作系统下进行软件的测试来编写程序。利用虚拟机，轻松的进行各种测试环境的模拟，可以省去实际安装这些操作系统和插件的工序，便于学生能够从中发现解决问题。
方便制作课件：教师在制作教学课件时，用到的操作往往集合了多个操作系统的内容，利用虚拟机的多个屏幕捕捉程序如Snagit、HyperSnap-DX等，能够方便的进行抓图工作，甚至可以通过视频捕捉这一功能将整个操作程序进行录制，制作出来的课件具有图文并茂的特点。
2.4常用的虚拟机软件
VMware和Virtual PC是两款主流虚拟机软件，可在Windows系统下虚拟多个计算机，并能够安装各种操作系统。
Virtual PC是微软公司（Microsoft）2003年收购过来的，不是微软开发的。Virtual PC 2004以后版本不支持Linux操作系统。VMware可以使你在一台机器上同时运行Windows、LINUX等多个操作系统。
3网络实验室的虚拟机设计
在装有windows操作系统的PC机上安装VMware Workstation系统软件,可以在一台PC上安装Windows系列软件、LINUX系统。
VMware Workstation创建虚拟机的具体方法如下：
1)运行VMware Workstation 6，单击“File→New→Virtual Machine”命令，打开创建虚拟机向导。利用向导创建两台虚拟机：第一台为Windows server2003 standard。第二台为Windows XP professional，然后在向导中给两个虚拟机分配内存容量、创建硬盘并按步骤完成创建虚拟机的工作。其中有关“网络连接”的选项中，勾选“不使用网络连接”选项。
2)开启第一台虚拟机，注意不用启动模式。选择“编辑虚拟机设置”，由此开启“虚拟机设置”的对话框，按步骤操作设置第一台虚拟机以太网适配器，并将其与VMnet2虚拟交换机相连。具体步骤如下：在对话框上选择“添加”→单击“添加硬件向导”→单击“以太网适配器”→“下一步”→“自定义”→于下拉列表中勾选“VMnet2”→“完成”。再单击“虚拟机设置”框上的确定，结束操作。
3)同样的方法开启第二台主机并添置网卡与VMnet2相连，则构造网络的工作完成。
4)完成网络的构建后，开始采用常规方法为两台虚拟机安装操作系统，一个操作系统为Windows server 2003 standard，另一台为Windows XP professional。
5)最后给虚拟机分别添加虚拟工具，完成实验模板的创建。安装虚拟工具的方法是：启动虚拟机—在菜单中单击“虚拟机”→选择“安装虚拟机工具”选项。在指令指引下安装完毕，也就完成整个实验模板的创建。
老师可以提前把实验模板拷贝到“共享文件夹”，以备上课演示使用，学生进行相关实验时也会用此模板。
虚拟机在安装了规定的操作系统之后，还应当安装虚拟机主板芯片组驱动、显卡驱动、鼠标驱动、VMware Tools。装上VMware Tools能够开启很多虚拟机的功能，能够任意设置虚拟机的分辨率，用鼠标即可直接切换虚拟机窗口和主机窗口，使虚拟机的性能得到完美的展现。
网络配置：
1) DHCP服务器
①运行WindowsServer2003虚拟机后，即可指定该机的一个固定IP地址，如192.168.1.10。且同时设置子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.1.1。在虚拟机Windows Server 2003中，DHCP服务安装。具体方法为单击“开始”→“程序”→“管理工具”→“管理您的服务器”。于是，系统就出现“管理您的服务器”窗口。双击“添加或删除角色”，打开“配置您的服务器向导”窗口。在向导“服务器角色”窗口中再选择“DHCP服务器”选项，完成该机DHCP服务安装。
②配置DHCP作用域。在打开的人“作用域名”窗口中指出DHCP服务的作用域名称，再据实验需求完成作用域设置，使作用域能够自主分配子网掩码、租约期限、排除地址以及地址池。完成此操作后继续配置DNS服务器、WINS服务器等“DHCP选项”，最后将激活作用域。
2)配置DHCP的客户端
启动虚拟机后，设置WindowsXP professional成自动获取IP地址的模式。
3)测试DHCP服务
选择操作系统为Windows XP professional的那台虚拟机，进入命令窗口，操作为：“开始”→“运行”→输“CMD”。在命令提示符下来运行ping DHCP的服务器地址，确保网络通畅。之后应当敲入ip config/release命令来运行，来释放原IP地址。用键入ip config/Fenew来运行命令，于是可获得一个新的IP地址，并做验证。在实验的过程中我们为了重新获得IP地址需要不断的更改DHCP服务器的地址池和一些必要的选项，并保证每次获得的IP地址和那些选项都能够满足DHCP服务器的要求。
操作系统同时在一台计算机上运行，互不干扰，并且同在一个局域网内。虽然各个虚拟机之间可以实现资源共享，但彼此却能够保持完全隔离，互不干涉。如果其中一个虚拟机崩溃了，其它虚拟机仍能继续正常使用。在可用性和安全性等方面，虚拟系统之所以能优于传统非虚拟化系统，隔离就是其中一个最重要的因素。
4结束语
我校网络综合实验室的建设，对改善教学条件、提高教学科研质量、培养复合型及创新型网络技术人才具有重要意义。网络教学中，通过虚拟机的技术，让师生只需要在学生的计算机上构建出网络环境，灵活方便，能够更好地扩充实验内容，打破了网络实验室存在的不足。虚拟机技术的应用还有着投资少的优点，让我校网络综合实验室的建设在经济上具有极大的可行性。
参考文献:
[1]刘晙.谈谈计算机教学中虚拟机的应用[J].科技资讯,2009(36):190.
[2]徐建东,王海燕.计算机网络技术实验教学设计[J].宁波大学学报:教育科学版,2004,26(1):107-110.
[3]王永.虚拟机在高校计算机教学中的应用[J].计算机知识与技术,2006(11):164,177
[4]常小燕,计算机网络实验室的规划与设计[J].实验室科学,2007(4):113-115.
[5]蔡友林,祝红琴,司红伟.虚拟机技术在计算机教学中的探讨[J].计算机知识与技术,2009,5(10),7889-7990.
[6]陶国芳.计算机网络综合布线实验室的设计和实现[J].实验室研究与探索,2006,25(3):331-334.
[7]何秋燕.浅谈虚拟机技术在计算机教学与实验中的应用[J].网络安全技术与应用,2010(11):73-74.
[8]谭励,于重重.高校综合网络实验室建设方案的设计与实施[J].实验室研究与探索,2005,25(8):42-45.
[9]冯和龙.虚拟机技术在计算机网络课程教学中的应用[J].今日科够苑,2009(11):42.
[10]宋宝贵,田宝彩.虚拟机在计算机教学中的应用[J].中国教育技术装备,2011(8):84.
关键词：虚拟机；Vmware；计算机网络实验
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)11-2477-03
Research of Virtual Machine Technology and the Computer Network Experiment
WANG Xu-hua
(Fengxian Secondary Technical School(Fengxian Vocational Education Center; Fengxian Teachers Training School), Xuzhou 221700, China)
Abstract: Computer network laboratory hardware, software problems, which influence the teaching and experimental results. The virtual machine can solve the operating system installation, computer maintenance, network technology, network security, software and courseware. This paper introduces the characteristics of Vmware, with a VMware virtual machine technology in a computer simulation. Several PC, solution to the experimental teaching of computer network problems. The single building complex network environment, realized because of the funds can not solve the problem of network experiment teaching. And through some concrete examples, introduce the use of Vmware virtual machine solves the room can not complete the" danger" operation and construction of multi machine to complete the network experiment.
Key words: Virtual machine Vmware computer network experiment
1网络实验教学存在的问题
1)对于学校机房来说，一般学校机房里的机器都是由专门的管理人员进行安装和维护的，并且规定学生不能自行安装系统、不能对硬盘进行分区，更不能直接格式化硬盘，否则将会导致很多网络课程实验无法正常运行，而且会减少学生的动手机会，从而对教学质量产生影响。
2)对于学生自己的计算机来说，配置大都比较高，而且学生一般不在自己的机器上进行分区、格式化等操作，也不会频繁的对系统进行重新安装，经常性的安装和格式化硬盘会缩短机器的使用寿命。因此学生在学习一些工具软件时，不想用自己的计算机进行试验。
3)目前网络技术处于一个迅速发展过程中，学校要搭建网络实验教学平台，需2台能够连网的计算机和1根能够交叉的网线；而每个学生只拥有一台计算机，不具备进行网络实验的条件，只能在上网时做一些简单的在线实验。在进行网络实验教学时，还会用到很多网络教学设备，实验设备难以及时更新。加上现实当中大多网络实验室的规模较小，经常几个学生同用一组设备，一定程度上降低了学生的实验操作能力。
4)端口瓶颈。实际实验室路由器的广域网端口和局域网端口、交换机端口、集线器端口和服务器网卡等都有可能成为网络瓶颈。
只有实践了，亲手操作了，才可能学会、学通、学精。“实践是检验真理的唯一标准”。现在的学生大多是纸上谈兵，只停留在理论上；现在的用人单位青睐有实战经验的学生。
针对以上问题，以虚拟机技术进行网络教学架构的这一思想便逐步形成了，具体的操作思路是，在虚拟化技术软件的支持下，在同一台计算机上把所有网络实验教学过程中需要用到的操作系统都进行虚拟化安装，在此基础上进行模拟连接多操作系统虚拟机，在单机模式下进行多操作系统虚拟机之间的联网，来达到实际网络教学实验的需求。
2虚拟机
2.1虚拟机的概念
虚拟计算机（Virtual Machine）的简称是虚拟机，它在计算机科学的整个体系结构里，是一种比较特殊的应用软件，它能够在用户和计算机平台之间建立一种环境，让终端用户可以通过这个环境来进行软件的操作和使用。它还可以在单个的计算机上同时运行多个操作系统，在使用底层硬件时更加有效。
2.2虚拟机特点
虚拟机只是一种软件，但是这种虚拟出来的计算机跟现实的计算机几乎是一样的，在一个文件中进行虚拟机硬盘的模拟，然后再单机模式下拿出硬盘以及内存的一部分空间虚拟出若干台计算机，虚拟的计算机运行互不干扰，且具有各自的CMOS、硬盘以及操作系统等特点。学生可以把虚拟计算机当作普通独立计算机进行硬盘分区、硬盘格式化、安装软件等操作，还能连接这些操作系统成一个网络。虚拟机操作系统彻底崩溃后可进行删除虚拟机，这对运行在虚拟机以外的操作系统没有任何的影响。同样，本机系统崩溃后不影响虚拟系统，下次重装后再加入以前做的虚拟系统可以使用。
2.3虚拟机实现的功能
安装操作系统：DOS系统、Linux系统、Windows系列系统、Unix系统等。由于安装操作系统容易使计算机经常出现各种难以预料的问题，学生可通过先安装虚拟机进行模拟练习。虚拟机还能够同时运行多个不同的操作系统，极大的方便了学生使用。
计算机日常维护：日常对硬盘进行分区、格式化等操作都是较危险的，同样容易出现各种难以预料的问题，严重的会导致系统崩溃。出于实验室安全方面的考虑，学生一般不能进行这些实践活动。但是可在虚拟环境下，对硬盘进行分区、格式化等操作，以及设置CMOS、BIOS中的各种参数等实践活动，这样既安全又不影响学生学习。
应用网络技术：当前的网络环境当中，木马、病毒以及黑客等都非常猖獗。教师在对这些知识进行介绍讲述时只停留在表面，但是虚拟机的应用可以改善这一现状。教师能够将病毒、木马以及黑客程序等植入到虚拟机的系统上进行演示和讲解，让学生能够直接学会如何防御计算机病毒。
测试各种软件：学生在学习软件设计以及网页设计等课程时，需在不同环境、不同操作系统下进行软件的测试来编写程序。利用虚拟机，轻松的进行各种测试环境的模拟，可以省去实际安装这些操作系统和插件的工序，便于学生能够从中发现解决问题。
方便制作课件：教师在制作教学课件时，用到的操作往往集合了多个操作系统的内容，利用虚拟机的多个屏幕捕捉程序如Snagit、HyperSnap-DX等，能够方便的进行抓图工作，甚至可以通过视频捕捉这一功能将整个操作程序进行录制，制作出来的课件具有图文并茂的特点。
2.4常用的虚拟机软件
VMware和Virtual PC是两款主流虚拟机软件，可在Windows系统下虚拟多个计算机，并能够安装各种操作系统。
Virtual PC是微软公司（Microsoft）2003年收购过来的，不是微软开发的。Virtual PC 2004以后版本不支持Linux操作系统。VMware可以使你在一台机器上同时运行Windows、LINUX等多个操作系统。
3网络实验室的虚拟机设计
在装有windows操作系统的PC机上安装VMware Workstation系统软件,可以在一台PC上安装Windows系列软件、LINUX系统。
VMware Workstation创建虚拟机的具体方法如下：
1)运行VMware Workstation 6，单击“File→New→Virtual Machine”命令，打开创建虚拟机向导。利用向导创建两台虚拟机：第一台为Windows server2003 standard。第二台为Windows XP professional，然后在向导中给两个虚拟机分配内存容量、创建硬盘并按步骤完成创建虚拟机的工作。其中有关“网络连接”的选项中，勾选“不使用网络连接”选项。
2)开启第一台虚拟机，注意不用启动模式。选择“编辑虚拟机设置”，由此开启“虚拟机设置”的对话框，按步骤操作设置第一台虚拟机以太网适配器，并将其与VMnet2虚拟交换机相连。具体步骤如下：在对话框上选择“添加”→单击“添加硬件向导”→单击“以太网适配器”→“下一步”→“自定义”→于下拉列表中勾选“VMnet2”→“完成”。再单击“虚拟机设置”框上的确定，结束操作。
3)同样的方法开启第二台主机并添置网卡与VMnet2相连，则构造网络的工作完成。
4)完成网络的构建后，开始采用常规方法为两台虚拟机安装操作系统，一个操作系统为Windows server 2003 standard，另一台为Windows XP professional。
5)最后给虚拟机分别添加虚拟工具，完成实验模板的创建。安装虚拟工具的方法是：启动虚拟机—在菜单中单击“虚拟机”→选择“安装虚拟机工具”选项。在指令指引下安装完毕，也就完成整个实验模板的创建。
老师可以提前把实验模板拷贝到“共享文件夹”，以备上课演示使用，学生进行相关实验时也会用此模板。
虚拟机在安装了规定的操作系统之后，还应当安装虚拟机主板芯片组驱动、显卡驱动、鼠标驱动、VMware Tools。装上VMware Tools能够开启很多虚拟机的功能，能够任意设置虚拟机的分辨率，用鼠标即可直接切换虚拟机窗口和主机窗口，使虚拟机的性能得到完美的展现。
网络配置：
1) DHCP服务器
①运行WindowsServer2003虚拟机后，即可指定该机的一个固定IP地址，如192.168.1.10。且同时设置子网掩码为255.255.255.0，默认网关为192.168.1.1。在虚拟机Windows Server 2003中，DHCP服务安装。具体方法为单击“开始”→“程序”→“管理工具”→“管理您的服务器”。于是，系统就出现“管理您的服务器”窗口。双击“添加或删除角色”，打开“配置您的服务器向导”窗口。在向导“服务器角色”窗口中再选择“DHCP服务器”选项，完成该机DHCP服务安装。
②配置DHCP作用域。在打开的人“作用域名”窗口中指出DHCP服务的作用域名称，再据实验需求完成作用域设置，使作用域能够自主分配子网掩码、租约期限、排除地址以及地址池。完成此操作后继续配置DNS服务器、WINS服务器等“DHCP选项”，最后将激活作用域。
2)配置DHCP的客户端
启动虚拟机后，设置WindowsXP professional成自动获取IP地址的模式。
3)测试DHCP服务
选择操作系统为Windows XP professional的那台虚拟机，进入命令窗口，操作为：“开始”→“运行”→输“CMD”。在命令提示符下来运行ping DHCP的服务器地址，确保网络通畅。之后应当敲入ip config/release命令来运行，来释放原IP地址。用键入ip config/Fenew来运行命令，于是可获得一个新的IP地址，并做验证。在实验的过程中我们为了重新获得IP地址需要不断的更改DHCP服务器的地址池和一些必要的选项，并保证每次获得的IP地址和那些选项都能够满足DHCP服务器的要求。
操作系统同时在一台计算机上运行，互不干扰，并且同在一个局域网内。虽然各个虚拟机之间可以实现资源共享，但彼此却能够保持完全隔离，互不干涉。如果其中一个虚拟机崩溃了，其它虚拟机仍能继续正常使用。在可用性和安全性等方面，虚拟系统之所以能优于传统非虚拟化系统，隔离就是其中一个最重要的因素。
4结束语
我校网络综合实验室的建设，对改善教学条件、提高教学科研质量、培养复合型及创新型网络技术人才具有重要意义。网络教学中，通过虚拟机的技术，让师生只需要在学生的计算机上构建出网络环境，灵活方便，能够更好地扩充实验内容，打破了网络实验室存在的不足。虚拟机技术的应用还有着投资少的优点，让我校网络综合实验室的建设在经济上具有极大的可行性。
参考文献:
[1]刘晙.谈谈计算机教学中虚拟机的应用[J].科技资讯,2009(36):190.
[2]徐建东,王海燕.计算机网络技术实验教学设计[J].宁波大学学报:教育科学版,2004,26(1):107-110.
[3]王永.虚拟机在高校计算机教学中的应用[J].计算机知识与技术,2006(11):164,177
[4]常小燕,计算机网络实验室的规划与设计[J].实验室科学,2007(4):113-115.
[5]蔡友林,祝红琴,司红伟.虚拟机技术在计算机教学中的探讨[J].计算机知识与技术,2009,5(10),7889-7990.
[6]陶国芳.计算机网络综合布线实验室的设计和实现[J].实验室研究与探索,2006,25(3):331-334.
[7]何秋燕.浅谈虚拟机技术在计算机教学与实验中的应用[J].网络安全技术与应用,2010(11):73-74.
[8]谭励,于重重.高校综合网络实验室建设方案的设计与实施[J].实验室研究与探索,2005,25(8):42-45.
[9]冯和龙.虚拟机技术在计算机网络课程教学中的应用[J].今日科够苑,2009(11):42.
[10]宋宝贵,田宝彩.虚拟机在计算机教学中的应用[J].中国教育技术装备,2011(8):84.