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虛擬機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

教學(xué)中，每組的設(shè)備可以分成兩類，一類是PC機(jī)，一類是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器、交換機(jī)等。為了能夠還原由真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)這兩類設(shè)備都需要進(jìn)行用虛擬機(jī)模擬。目前網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)中，使用的較多的虛擬機(jī)手段，主要是從軟方面來進(jìn)行的，即模擬的是交互過程。比如輸入配置命令后，虛擬機(jī)將模擬在真實(shí)設(shè)備上的輸出內(nèi)容。這種模擬的缺點(diǎn)是無法使用虛擬機(jī)規(guī)定之外的命令，并且對(duì)規(guī)定內(nèi)的命令在參數(shù)選擇上也受限制。最終無法真正的實(shí)現(xiàn)真實(shí)設(shè)備的還原。因此并不適合實(shí)際的教學(xué)，一般適用于專項(xiàng)培訓(xùn)。而較好的虛擬方式，應(yīng)該是硬件的虛擬，并在虛擬的硬件上直接安裝現(xiàn)有的操作系統(tǒng)。

這種方式的缺點(diǎn)是需要耗費(fèi)的資源——如內(nèi)存——較高，但是相比一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這個(gè)成本是可以忽略的。而且隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，哪怕是目前流行的一臺(tái)筆記本電腦，也可以輕松同時(shí)虛擬5、6臺(tái)設(shè)備。而這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是可以在現(xiàn)有任何機(jī)器上進(jìn)行虛擬，而且由于安裝的是正式的操作系統(tǒng)（包括PC和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備），虛擬機(jī)對(duì)真實(shí)設(shè)備的還原度幾乎達(dá)到100%。考慮到前面所說的兩類設(shè)備和基于硬件的虛擬，作者找到針對(duì)這兩種設(shè)備的虛擬方法。

首先，對(duì)PC機(jī)而言，可以采用VMWareWorkstation進(jìn)行虛擬。在虛擬的硬件上安裝Window操作系統(tǒng)，完整的還原PC機(jī)的作用。其次，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，可以采用Dynamips進(jìn)行虛擬。在虛擬機(jī)的硬件上直接加載Cisco的IOS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的完整還原（在作者所授課程中，所有配置實(shí)訓(xùn)都能完成）。VMWare是一個(gè)“虛擬PC”軟件公司。其產(chǎn)品可以在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行二個(gè)或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。Dynamips是一個(gè)基于虛擬化技術(shù)的模擬器，用于模擬Cisco的路由器。發(fā)展到現(xiàn)在，該模擬器已經(jīng)能夠支持Cisco的3600系列，3700系列和2600系列等路由器平臺(tái)。

作者在將這兩種虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用在課程教學(xué)中的步驟簡(jiǎn)述如下：（一）安裝VMWareWorkstation，當(dāng)前版本為7.0版。根據(jù)幫助文檔，建立虛擬機(jī)，并在其上安裝Windows操作系統(tǒng)。考慮到應(yīng)盡可能少的占用資源，實(shí)際情況下只需安裝Windows2000系統(tǒng)即可。（二）安裝免費(fèi)的WinPcap軟件，當(dāng)前版本為4.1.2。這個(gè)軟件可以使得Dynamips虛擬機(jī)抓取底層數(shù)據(jù)完成虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能。（三）安裝Dynamips軟件，當(dāng)前版本為Dynagen-0.11.0_Dynamips-0.2.8-RC2_win_setup。這個(gè)軟件用來虛擬路由器、交換機(jī)以及防火墻。（四）根據(jù)Dynamips的幫助文件，建立要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。這一步是作者在進(jìn)行教學(xué)改革中完成的主要工作，即將現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)所涉及的全部真實(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌肈ynamips規(guī)定的方法轉(zhuǎn)換為其所支持的描述格式。（五）最后啟動(dòng)Dynamips的服務(wù)器程序，再執(zhí)行第（4）步創(chuàng)建的拓?fù)鋱D，按照手冊(cè)啟動(dòng)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后根據(jù)課堂教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行管理配置。Dynamips本身支持多臺(tái)PC機(jī)共同作為宿主機(jī)同時(shí)支持一個(gè)虛擬環(huán)境，并且可以與宿主機(jī)直接建立通信通道，使得宿主機(jī)直接與虛擬機(jī)中的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，功能非常強(qiáng)大。在經(jīng)過幾次優(yōu)化后，Dynamips本身對(duì)系統(tǒng)資源的占用已經(jīng)非常小。

由于使用了VMWareWorkstation和Dynamips軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的虛擬，使得網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)所用的實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以繼續(xù)服役，降低了教學(xué)成本。同時(shí)，也將課堂帶到了實(shí)驗(yàn)室外，使得學(xué)生可以利用自己的電腦虛擬出完整的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而增加了練習(xí)的時(shí)間，提高了自己的動(dòng)手能力。鑒于虛擬機(jī)技術(shù)在很多其他領(lǐng)域也有應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)本門課程，學(xué)生在教學(xué)目的之外還同時(shí)掌握了另一個(gè)流行技術(shù)。

結(jié)束語

在嘗試將虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用于《網(wǎng)絡(luò)工程》教學(xué)中后，經(jīng)過實(shí)踐證明，這種教學(xué)改革的思路是正確的，達(dá)到的最終效果也好于原有的教學(xué)方法，最終實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的雙贏。（本文作者：夏云龍 單位：天津師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院）