王海龍

摘要：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐教學(xué)中，由于建設(shè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室成本高，學(xué)校往往資金籌建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，從而影響網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)。該文介紹了VMWare的工作原理，分析它的優(yōu)勢和特性，提出基于VMWare建立虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的思路。VMWare在實(shí)踐中使用方便、性能強(qiáng)大，能很好地滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的要求。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室；虛擬交換機(jī)；虛擬網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)02-0294-02

1虛擬機(jī)的特點(diǎn)以及原理、優(yōu)勢

1.1 VMWare的工作原理

VMWare是一種先進(jìn)的虛擬機(jī)軟件。虛擬機(jī)(Virtual Machine)指運(yùn)行于物理計(jì)算機(jī)上的由軟件模擬出來的計(jì)算機(jī)，或稱為邏輯上的計(jì)算機(jī)。這些虛擬機(jī)上可以像真正的計(jì)算機(jī)一樣，擁有自己獨(dú)立的CPU、硬盤、內(nèi)存及其他硬件，并安裝操作系統(tǒng)。這些虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)稱為虛擬子系統(tǒng)，它們建立在正在運(yùn)行的操作系統(tǒng)上。當(dāng)然，虛擬機(jī)中的硬件都是通過模擬產(chǎn)生的，它的硬盤是原有操作系統(tǒng)中的一個(gè)文件,而內(nèi)存則是從物理內(nèi)存、虛擬內(nèi)存中劃分的一部分。

1.2 VMWare的優(yōu)點(diǎn)

1）仿真程度高。虛擬的子系統(tǒng)和物理計(jì)算機(jī)一樣提供了BIOS、CPU、內(nèi)存、硬盤，它的安裝和使用和普通的單機(jī)系統(tǒng)幾乎完全一樣，擁有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址，提供全部的功能，等等。

2）可同時(shí)在同一臺(tái)電腦上虛擬多個(gè)操作系統(tǒng)。VMWare支持Windows、Linux、UNIX等操作系統(tǒng)，同時(shí)，對Linux系列的Red Hat、SUSE、Novel l-Linux、Mandrake、Ubuntu、TurboLinux等幾乎所有的主流產(chǎn)品都能很好的支持。這使得每個(gè)操作系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的一個(gè)虛擬機(jī)，就如同在網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)獨(dú)立的電腦。

3）可以在單機(jī)上組建網(wǎng)絡(luò)。它提供虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如交換機(jī)、路由器、網(wǎng)卡和虛擬建網(wǎng)的方式。故在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上可以同時(shí)建立多個(gè)虛擬機(jī)，也可以同時(shí)運(yùn)行其中的若干個(gè)虛擬子系統(tǒng)。在正在運(yùn)行的虛擬子系統(tǒng)之間，在虛擬子系統(tǒng)與宿主機(jī)之間，可以通過多種方式聯(lián)網(wǎng)，以滿足組網(wǎng)、配置、測試的需求。

4）安全性高。宿主機(jī)完全控制虛擬子系統(tǒng)，可以通過FTP等安全協(xié)議與虛擬子系統(tǒng)進(jìn)行通信，安全得到保障。在虛擬子系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)操作的時(shí)候，宿主機(jī)可以關(guān)閉與虛擬子系統(tǒng)的連接，甚至可以隨時(shí)關(guān)閉虛擬子系統(tǒng)，故安全系數(shù)很高。

5）容易安裝和備份。VMWare的虛擬子系統(tǒng)與宿主機(jī)存在無關(guān)性。在一臺(tái)機(jī)器上安裝虛擬子系統(tǒng)成功后，進(jìn)行GHOST備份，通過網(wǎng)絡(luò)克隆將其復(fù)制到其他機(jī)器上，無需任何修改就可以直接使用。VMWare強(qiáng)大的復(fù)用性對利用它構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，提供了巨大的便利。

綜合分析之后，可以看出，VMWare是比較適合網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室使用的虛擬機(jī)軟件。

2 VMWare在虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)踐

2.1創(chuàng)建虛擬子系統(tǒng)

首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中計(jì)算機(jī)的性能，選擇合適的VMWare版本。例如，目前比較流行的VMWare版本為VMWare V7.1漢化綠色版。

然后，創(chuàng)建虛擬機(jī)。啟動(dòng)VMWare后，依次點(diǎn)擊菜單欄→“文件”→“虛擬機(jī)”，按照提示，可以很快地創(chuàng)建新的虛擬機(jī)。從中，用戶可以配置操作系統(tǒng)的類型、硬盤、內(nèi)存等等。此時(shí)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)就被虛擬出來了。但是，這臺(tái)虛擬機(jī)里面并沒有安裝上操作系統(tǒng)，只是一臺(tái)裸機(jī)。

接著，為虛擬機(jī)安裝操作系統(tǒng)。為虛擬機(jī)的光驅(qū)選擇安裝光盤的路徑，并在BIOS中設(shè)置光盤啟動(dòng)。重啟計(jì)算機(jī)，就可以像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一樣，安裝操作系統(tǒng)。

安裝好操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，具備普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種功能和特點(diǎn)，稱之為虛擬子系統(tǒng)。利用虛擬子系統(tǒng)，可以構(gòu)建功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。

2.2構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)與測試

VMWare提供了一些虛擬設(shè)備和用這些設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的方法，只要理解了這些設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)的原理，就能組建各種不同的網(wǎng)絡(luò)。

1）虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

①虛擬交換機(jī)。VMWare提供了8個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備Vmnet，這些設(shè)備可以充當(dāng)交換機(jī)。通過這些設(shè)備，主機(jī)和虛擬機(jī)就可以組建任意形式的局域網(wǎng)。如果主系統(tǒng)的配置夠高，甚至可以虛擬多個(gè)服務(wù)器。

②網(wǎng)卡。網(wǎng)卡類型有三類：a)主機(jī)系統(tǒng)上的虛擬網(wǎng)卡；b)主機(jī)上的真實(shí)網(wǎng)卡；c)虛擬機(jī)上的網(wǎng)卡，默認(rèn)安裝的是AMD PCNet AM79C970A。一個(gè)虛擬機(jī)最多只能安裝三個(gè)網(wǎng)卡。

2）組網(wǎng)方式

VMWare提供的聯(lián)網(wǎng)方式主要有如下幾種。Bridged(橋接)模式，虛擬子系統(tǒng)成為網(wǎng)絡(luò)中一臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，可以和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他計(jì)算機(jī)、宿主機(jī)進(jìn)行互訪。NAT (網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)模式，宿主機(jī)和虛擬子系統(tǒng)可以互訪，虛擬子系統(tǒng)可以訪問網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)，但其他計(jì)算機(jī)不能訪問虛擬子系統(tǒng)。Host-Only(主機(jī))模式，所有的虛擬子系統(tǒng)和宿主機(jī)構(gòu)建成一個(gè)封閉的局域網(wǎng)，而網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中的其他計(jì)算機(jī)無法訪問該局域網(wǎng)。另外，VMWare還提供了自定義聯(lián)網(wǎng)的功能。

正是因?yàn)閂MWare提供了眾多方便、靈活的聯(lián)網(wǎng)方式，容易模擬復(fù)雜和多變的測試環(huán)境，可以完成ARP攻擊、DNS服務(wù)器、郵件服務(wù)器、DHCP中繼代理、VPN遠(yuǎn)程訪問及其他各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

2.3多臺(tái)主機(jī)組建廣域網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

利用安裝有VMware Workstation的多臺(tái)主機(jī)，組建一個(gè)由多個(gè)局域網(wǎng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1網(wǎng)絡(luò)局部拓?fù)鋱D

在該組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)中，每臺(tái)主機(jī)的VMware Workstation中安裝有一臺(tái)Windows Server 2003的虛擬機(jī)作為路由器，安裝有一到兩臺(tái)WindowsXP Professional的虛擬機(jī)作為工作站，Windows Server 2003虛擬機(jī)配置兩塊以太網(wǎng)卡，一塊使用橋接方式連接到主機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一塊使用自定義方式連接到VMnet2虛擬交換機(jī)(注意，VMnet2并沒有和主機(jī)相連)，Windows XP Professional虛擬機(jī)的網(wǎng)卡都使用自定義方式連接到VMnet2虛擬交換機(jī)。設(shè)置好上述虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境后，即可在各臺(tái)主機(jī)的VMware Workstation中安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng)和Windows XP Professional操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)安裝完成后，設(shè)置各Windows Server 2003虛擬機(jī)中的Windows Server 2003為路由器(即設(shè)置并啟用“路由和遠(yuǎn)程訪問”功能)，配置為LAN路由，并新增RIP路由協(xié)議。各Windows Server 2003虛擬機(jī)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)不要進(jìn)行設(shè)置(即不要填寫默認(rèn)網(wǎng)關(guān))，各Windows XP Professional虛擬機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為與其相連的虛擬服務(wù)器的IP地址。具體操作步驟在各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材中都有詳細(xì)描述，在此不再贅述。

2.4虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)

虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建立在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，不僅投入的建設(shè)成本低，而且在管理和維護(hù)都比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室要方便得多。首先，實(shí)驗(yàn)員可以根據(jù)教學(xué)需求，在VMWare中創(chuàng)建若干操作系統(tǒng)、若干個(gè)不同的虛擬子系統(tǒng)，存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，供學(xué)生用機(jī)下載、修改、測試。如果某個(gè)虛擬子系統(tǒng)在使用過程中遭到破壞而無法修復(fù)，重新從服務(wù)器上下載即可。

其次，在學(xué)生用機(jī)上，宿主機(jī)一般不用于提供額外的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測試，以免遇到危險(xiǎn)。當(dāng)虛擬子系統(tǒng)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測試的時(shí)候，一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)，可以隨時(shí)通過VMWare的暫停、關(guān)閉按鈕，強(qiáng)行關(guān)閉正在運(yùn)行的虛擬子系統(tǒng)，確保網(wǎng)絡(luò)安全。如果在真實(shí)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行強(qiáng)行關(guān)閉計(jì)算機(jī)的操作，很容易損壞CPU和硬盤，但是這樣的操作在虛擬機(jī)中并不會(huì)產(chǎn)生危害。若出現(xiàn)問題，則可重新安裝VMWare即可，不會(huì)對真實(shí)的計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生危害。

再次，在虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中，可以根據(jù)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用多種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，提高工作效率。例如，在兩個(gè)Windows系統(tǒng)之間，可以采用文件共享方式;在兩個(gè)Linux系統(tǒng)之間，可以采用NFS方式;在Windows與Linux之間，可以采用Smbmount、Sam? ba方式；此外，還可以通過FTP、即時(shí)通訊工具、USB設(shè)備等完成宿主機(jī)與虛擬子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

3結(jié)論

通過實(shí)踐證明使用VMWare搭建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，比較明顯的提高了網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量。但是由于VMWare對內(nèi)存的消耗比較大，同時(shí)對CPU也有一定的要求，建議最少使用雙核CPU，最小使用1G的內(nèi)存。如果要求流暢運(yùn)行的話，可配備四核CPU+2G內(nèi)存。但是很多學(xué)校的電腦更新?lián)Q代慢，配置并不是很高，所以只能構(gòu)造簡單的虛擬網(wǎng)絡(luò)，限制了網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)的深度。隨著電腦硬件價(jià)格的不斷下降，越來越多的學(xué)校有條件使用VMWare來搭建、配置虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮虛擬機(jī)軟件的優(yōu)勢，便于學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐。因此，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)踐過程中，推廣使用虛擬機(jī)技術(shù)具有非常重要的意義。

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