构建虚实结合的计算机网络实训室

详细内容

1　引　言

我国高等职业教育的培养目标是高素质技能型专门人才,职业教育只有比普通高等教育在培养学生实践技术和技能上动手能力更强,能直接适应岗位职责的需要,其培养出来的学生才会受到用人单位的欢迎。目前,我国网络工程技术人员的需求很大,开设计算机网络技术专业的高职学院很多,实验实训是计算机网络课程教学中的重要一环,是学生快速获取知识和技能的最佳途径,真实情景的实训更是提高实践技能和教学质量的关键。因此,网络实训室的建设已成为计算机网络技术专业教学研究的重要方面,受到了教育界的广泛关注,但目前部分院校仍缺乏一整套完善的、高性价比的实训环境。

2　网络实训室建设的需求分析

职业院校计算机网络实训室主要满足计算机网络技术专业人才培养的需要,提供网络操作系统、组网技术、网络管理技术、网络安全技术等相关课程的实验环境以及组建局域网等实训项目的实训环境,涵盖了协议、路由、交换、互联、存储技术、网络安全、网络管理等网络应用技术[1]。

网络实验中包含多种不同类型的实验,如交换机和路由器的配置这样需反复操练的实验、网络管理与安全技术中的验证性实验,还有安装网络操作系统这样不便于实训室管理的实验,根据这些实验的特点,我们可以借助于虚拟技术构建虚拟实训室,在虚拟环境中完成这些实验任务。但职业教育坚持以就业为导向,强调学生实践能力的培养,使他们能适应企业和岗位的需求,所以在虚拟实训室中操作熟练后还必须在真实的实训环境中操练。

3　构建虚拟网络实训室

3. 1　虚拟机技术[2]

所谓虚拟机就是通过虚拟机软件在一台电脑上利用一部分硬盘和内存虚拟某种传统仪器的计算机,每台虚拟机可以运行单独的操作系统而互不干扰,这些机器各自为政,可以像使用普通机器一样对它们进行分区、格式化、安装操作系统和应用软件,还可以将这些虚拟机联成一个网络。虚拟机软件的种类很多,主要有VMware[3]和VirtualPC,它们各有优缺点,本文采用VMwareWorkstation来构建虚拟网络实训室。

3.1.1　VMware的4种网络模式

为了方便将虚拟机加入网络里,VMware提供了4种网络模式[4]:

(1) bridged(桥接)模式。虚拟机的IP可设置成与主机(host)在同一网段,虚拟机相当于网络内的一台独立的机器,与主机共同插在同一台交换机上,可与网络内的其他机器互相访问。

(2) NAT(网络地址转换)模式。虚拟机借助NAT功能,通过主机所在的网络来访问公网。虚拟机的TCP/IP配置由虚拟网络的DHCP服务器提供的,无法进行手工修改,因此虚拟机无法和本局域网中的真实主机进行通讯。

(3) host-only(仅主机)模式。虚拟机和主机可以相互通信。

(4) Custom(自定义)模式。在上述3种模式的基础上自定义组建复杂的网络。

3.1.2　虚拟机的虚拟网络设备

(1)交换机。和物理交换机一样,一台虚拟交换机能把主机、虚拟机和其它网络设备连接在一起。

(2)以太网适配器。新建虚拟机时, VMwareWorkstation都会为创建的虚拟机安装一个以太网适配器,该适配器在虚拟机操作系统中显示为“AMD PC-FamilyPCIEtherAdapter”。该适配器为主机和虚拟机、虚拟机和虚拟机之间互相连接提供通讯接口。

(3) NAT适配器。该设备在VMwareWorkstation安装时为你的主机自动安装并在主机上显示为“VM-wareworkAdapterVM8”,该设备为主机和其它使用“NAT”网络模式的虚拟机提供了通讯接口,同时它还兼有NAT也即网络地址转换的功能。

(4) host-only适配器。仅主机适配器是一个标准的虚拟的以太网适配器,它在安装VMwareWorkstation时为主机自动安装并在主机上显示为“VMware -workAdapterVM1”,它只为主机和使用“仅主机”网络模式的虚拟机提供数据交换的接口。

(5)网桥。在主机和虚拟机间使用“桥接”网络模式组网时,“网桥”虚拟设备将被自动启用,该设备连接虚拟机中的以太网适配器到主机中的物理以太网适配器,能将用户虚拟机连接到主机所在的局域网。

3. 2　模拟软件的应用

网络模拟软件和虚拟机一样可以提供虚拟的网络实验环境,不用网络设备就能完成网络实验任务。譬如Sim[6]就是这样的一款软件,它是Boson公司推出的一款Cisco路由器、交换机模拟软件,提供了一个能够输入配置命令、验证理论和实例的环境,通过它可以熟悉各个命令的格式和作用,是一个学习交换机和路由器配置的辅助工具。Si具备一项非常强大的功能,那就是自定义网络拓扑结构及连接,模拟出多种连接方式(如PSTN、ISDN、PPP等),通过Sim学生可以随意构建网络,有利于学生创新能力的培养。该软件的应用为计算机网络实训室带来了不少好处:

(1)学校的交换机和路由器的数量有限,做交换机和路由器实验时,很难做到人手一台,但通过使用Sim,可以为每个学生提供一个单独的实验环境,可以模拟出多种交换机和路由器,可以使学生能自主选择合适的网络设备,同时大大节约了学校在交换机和路由器设备上的重复投资。

(2)使用Sim省去了制作网线来连接设备,频繁变换CONSOLE线,不停地往返于设备之间的环节,可以专注于交换机和路由器配置的反复演练,大大高了实验效率。

(3) Sim自带了一系列NA、NP的实验,为准备NA、NP考试却苦于没有实验设备、实验环境的备考者提供了实践练习的环境。所以在本方案中也把模拟软件应用于虚拟网络实训室,专门用于操练如交换机和路由器的配置这种需多次反复操练才能达到目的的实验。

3. 3　虚拟网络实训室的构建

(1)硬件配置。现在的PC硬件都可达到VMwareWorkstation的要求,但硬盘和内存的存储容量可以配置得更大些,这样能虚拟出更多的虚拟机,以满足组建复杂网络实验的需要。

(2)软件配置。在学生机上安装W indows2000/2003,并安装VMwareWorkstation6. 0、Sim和网络管理网络安全等实验的相关软件。