探究虛擬機軟件在網絡安全教學中的應用

0 引言

進入二十一世紀后，科學技術的跨越式發(fā)展，使得社會逐漸進入了一個全新的發(fā)展階段，尤其是計算機技術和互聯(lián)網技術的發(fā)展和應用，推動了信息化時代的到來。而從目前來看，在互聯(lián)網中，存在著許多安全隱患，如黑客、病毒等，如何對這些隱患進行預防，保證網絡安全，已經成為計算機網絡教學中的重要課程，需要引起足夠的重視。

1 虛擬機軟件的相關概念

虛擬機是指在物理計算機上，運行相應的軟件，模擬出一種虛擬的計算機操作系統(tǒng)，具備穩(wěn)定完整的PC機運行環(huán)境，擁有獨立的計算機配置，蘊含了大量的計算機信息資源。而虛擬機軟件本質上屬于一種系統(tǒng)應用軟件，能夠在一臺主體電腦上，建立并執(zhí)行多個虛擬化環(huán)境，能夠完整地模擬真實的計算機硬件系統(tǒng)，通過安裝相應的軟件和程序，可以作為真實的計算機來使用。由虛擬機軟基模擬出的所有的虛擬機都具有相對獨立性，雖然共同分享同一臺物理計算機資源，但是其相互之間的獨立存在，互不干擾的，而且可以如同多臺計算機一樣，通過相應的網絡鏈接，形成一個完整的互聯(lián)網絡。從目前來看，常用的虛擬機軟件包括Virtual Box、VMware Workstation以及Virtual PC等。

2 網絡安全教學中存在的問題

隨著計算機信息技術和互聯(lián)網技術的快速發(fā)展，網絡安全教學已經成為計算機課程中的重要組成部分，而且與其他課程相比，網絡安全教學具有極強的實驗性，單純依靠理論教學是行不通的，無法真正實現(xiàn)良好教學效果。從目前的發(fā)展情況看，受各種因素的影響，在網絡安全教學中，存在著一些不足和問題，這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 教學模式陳舊

教師沒有能夠及時更新教學觀念，在教學中，仍然沿用傳統(tǒng)灌輸式教學的模式，一味對理論知識進行講解，不僅無法激發(fā)學生對于課程的學習興趣，而且課堂氛圍沉悶，影響了學生自主學習的有效展開。

2.2 設備條件限制

在網絡安全教學中，攻防實驗要求每個學生都擁有兩臺計算機，同時計算機還必須能夠實現(xiàn)實時通信，這種要求會大大增加學校的資金負擔，因此很難實現(xiàn)，也就在一定程度上影響了教學的效率和效果。

2.3 計算機安全問題

在網絡安全教學的攻防實驗中，學生不僅需要模擬和應對黑客的攻擊，還需要應對病毒攻擊，計算機系統(tǒng)的安全難以有效保證，很容易在實驗過程中出現(xiàn)系統(tǒng)損害，這也是許多學校不愿意開展攻防實驗的原因，學生缺乏實際操作，無法對掌握的知識進行有效應用。

3 虛擬機軟件在網絡安全教學中的應用

虛擬機軟件在網絡安全教學中的應用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1 解決資源短缺問題

在網絡安全教學中，應用虛擬機軟件，一方面，可以克服設備不足的問題。在實訓課程中，網絡安全教學一般需要服務器和客戶機兩臺計算機，學校的計算機設備會出現(xiàn)嚴重的不足，即使可以采用小組協(xié)作的方式完成實訓內容，也必然會影響學生對于相關知識和技能的全面掌握，而如果每一個學生輪流完成同一個項目中的不同內容，則會影響教學進度。應用虛擬機軟件，可以在一臺計算機中模擬多個虛擬計算機，利用橋接技術進行相互連接，學生可以在一臺物理計算機上獨立完成實訓任務；另一方面，能夠解決分時上課資源不足的問題。通常來講，網絡安全課程的一個實訓項目涉及內容眾多，往往需要多個學時才能夠完成。而在這個過程中，如果計算機的操作系統(tǒng)出現(xiàn)了設置上的調整，則必然會對實訓效果造成影響。如果有多個班級同時進行實訓課程，就需要多個專業(yè)實訓室，這顯然會給學校造成巨大的負擔。而應用虛擬機軟件，可以有效解決多個班級分時上機的問題，為每一個學生提供專用的實訓環(huán)境。

3.2 創(chuàng)設良好的教學環(huán)境

在網絡安全教學中，應用虛擬機軟件，能夠為學生提供一個良好的學習和實驗環(huán)境。教師可以在物理計算機中，安裝專業(yè)的虛擬機軟件以及相應的補丁，以校園內部網絡 IP為依據(jù)，對計算機的 IP地址進行重新設置，然后在虛擬機環(huán)境下安裝相應的操作系統(tǒng)、應用軟件等。全部安裝完成后，可以通過菜單選擇的方式，對虛擬機進行設置，逐步完成虛擬機的安裝，利用一臺物理計算機，實現(xiàn)多臺虛擬機并存的效果。需要注意的是，在虛擬機設置過程中，應該確保其能夠與物理計算機進行有效的網絡連接，通常情況下，虛擬機與實體機網絡連接的方式有兩種，一是在對虛擬機 IP地址進行設置時，確保其與主機網絡保持在同一個網段內，二是采用雙向網絡訪問的方式，實現(xiàn)主機與虛擬機的相互訪問，但是其他計算機無法對虛擬機進行訪問。

3.3 完善實訓教學

在網絡安全實訓教學中，有許多操作都是破壞性的，如果在物理計算機上進行，很可能會造成計算機的損壞。在這種情況下，應用虛擬機軟件，在虛擬機上進行相應的操作，能夠有效保護計算機安全。

（1）硬盤分區(qū)與格式化：在傳統(tǒng)教學中，對于硬盤分區(qū)與格式化的操作，一般都是教師進行簡單演示，學生很少有機會實際操作，否則可能造成計算機硬盤的損壞。如果將操作放在虛擬機中，只需要在其中添加虛擬硬盤，設置引導盤，然后在引導盤中加載啟動盤，切換到虛擬機，就可以進行硬盤的分區(qū)和格式化操作，不需要擔心對物理計算機造成損壞。

（2）系統(tǒng)安裝：操作系統(tǒng)的安裝是計算機網絡教學的重點，同時也是難點，傳統(tǒng)以光驅為承載體進行的實訓操作，對于計算機會造成一定的損害。利用虛擬機軟件，可以在計算機中模擬出虛擬計算機，然后利用操作系統(tǒng)鏡像文件，導入虛擬機光驅，就相當于在其中放入了一張系統(tǒng)安裝光盤，可以引導學生進行操作系統(tǒng)的安裝實訓。

（3）病毒查殺：計算機病毒是影響網絡安全的重要因素，在網絡安全教學中，涉及很多計算機病毒查殺的實訓，如果放在物理計算機中進行操作，則可能會造成系統(tǒng)的破壞，同時也無法達到相應的實訓目的。應用虛擬機軟件，可以切斷物理計算機系統(tǒng)與外界的直接聯(lián)系，通過運行在系統(tǒng)上，處于系統(tǒng)管理下的虛擬機與外界通信，從而保障系統(tǒng)安全。在實際操作前，應該對虛擬機做好快照，提供相應的參照，方便在系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰時迅速還原。當虛擬機接收到文件后，如果存在病毒，則可以對病毒造成的影響進行觀察，同時采用殺毒軟件，對病毒查殺的過程進行演示和實訓，即使病毒導致虛擬機崩潰，只需要對其進行恢復，就可以重新實訓，不會影響實體機的安全。

4 結語

總而言之，在網絡安全教學中，應用虛擬機軟件，可以說是當前科技發(fā)展的必然要求，也是提高網絡安全教學質量的有效手段，其重要性是不言而喻的，需要相關教師的重視，推動計算機網絡課程教學效果的有效提升。