虚拟技术在中职计算机网络教学中的应用

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摘要：虚拟技术作为当下云技术、云网络高速发展时代的一个重要特征，日渐流行起来。该文简单的介绍了虚拟机的一些概念与优点，针对当前职业学校学校网络实验室建设投资高、不够灵活的现状及学生实验时间有限的问题，采用虚拟技术去解决。该文中利用VirtualBox虚拟软件，建立虚拟教学环境，实现虚拟机在中职网络技术课中的一个简单应用。

关键词：职业教育；计算机网络；虚拟机；virtualbox

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）32-7302-02

在中等职业学校的计算机网络课程中，如《计算机网络技术》、《windows网络操作系统》、《网络安全与病毒防范》等实践操作性较强的课程，对实验机房设备提出了很高的要求。要很好的达到教学效果，需要大量的硬件设备，而往往实验机房中无法提供，所以，在计算机网络课程中，可以采用一定的虚拟软件，虚拟出相关的设备来满足网络实验的需要。在实际教学中，常用的虚拟软件有虚拟机软件和设备模拟器。该文主要讨论虚拟机。通过利用虚拟机软件，在一台计算机上建立一个或多个虚拟机，安装多个不同的操作系统，搭建一个实验所需的虚拟环境或者组成局域网，来完成实验。

1 虚拟机的概念

虚拟机，就是采用软件技术虚拟出来的一台计算机，这台计算机和真实的计算机（实体机）完全一样，具有完整的计算机系统。区别在于虚拟机将整个计算机系统采用文件的形式保证在实体机的硬盘上，生成一个虚拟机配置文档和VDI虚拟磁盘镜像文档。对虚拟机的设置就是对实体机上虚拟文档的修改，这一点类似于Linux的配置文档，因此这些操作时不会影响实体机的，更不会对实体机的硬件造成损坏，所以可以用来完很多实验。简单说，虚拟出来的电脑，等同于一台真实的计算机。通俗理解为虚拟机是在一台真实的计算机上，利用主机的相关硬件资源，通过虚拟技术模拟出一整的计算机。只要计算机有足够的硬件资源，就可以在实体机上创建多个操作系统的虚拟机。而对于每一台虚拟机而言，它可以独立地运行自己的操作系统，不受其他主机的干扰，并且可以和其他主机组成局域网。这些虚拟机，都拥有自己独立的CPU、硬盘和操作系统等。虚拟机的运行不影响真实计算机系统，如果虚拟系统发生崩溃，可直接删除虚拟机。同样物理计算机系统崩溃后也不影响虚拟系统，可以在物理计算机重装系统后再导入虚拟文件，恢复虚拟机。目前，可以实现虚拟机的软件有很多，常用的软件有VMware系列和VirtualBox等，它们都可以用来搭建虚拟机，同时可以安装多种操作系统，如Linux，Windows等，并且可以组成局域网。

2 使用虚拟机的优越性

1）虚拟机独立运行，不会损坏实体机的文件系统，这是因为虚拟机的虚拟硬盘，其实以计算机上VDI文件形式保存在真实计算机上的，对虚拟机硬盘的读写操作，实际上是对虚拟机相关文件的修改。因此，利用虚拟机来对计算机硬件进行一些底层的操作，如硬盘分区、格式化等，完全可以做到以假乱真，安全有效，即使操作失误，也不会产生其他影响。对已经安装好的虚拟机可以进行备份和克隆，只需重新导入克隆备份的文件，就可以方便而快速的安装一台新的操作系统主机。虚拟技术可以同时在同一台实体机上运行多个虚拟机，每个虚拟机安装不同的操作系统，真实模拟出各种不同复杂操作系统的计算机主机，降低了经济成本。

2）可在单台计算机上组建网络。在实体机上安装多台虚拟机，通过设置虚拟机虚拟网卡的网络连接方式，如桥接网卡，NAT网络地址转换等，利用TCP/IP协议组成局域网，从而方便地进行各种计算机网络试验。

3）可以进行软件测试。将需要测试的软件导入虚拟机，进行安装和相关测试。测试的结果只会影响虚拟机本身，对真实计算机系统没有任何的伤害。

3 使用虚拟机的必要性

对于学生来说， 虚拟机帮助学生突破了学习的时间和空间限制。在传统计算机网络课程中，实验往往需要用到大量的网络设备，因此实验地点受限于实验，并且学生做实验的时间有限，下课后就无法继续完成实验。有了虚拟机，学生就可以自己的计算机上安装虚拟机，构建局域网。这样即使离开实验室，也可以随时随地在自己的机器上完成实验。

同样，虚拟机可以提供模拟的测试环境。学生在学习计算机编程时，自己编写的程序需要在各种操作系统下复杂环境运行进行测试。对于学生而言，个人只有一台计算机，可以通过虚拟机构建不同的实验环境进行测试。比如制作一个管理系统平台，程序员可以通过虚拟机 ，安装不同的操作系统，在单机windows，linux下测试程序的健壮性，又可以组成局域网，模拟网络环境，进行数据通信测试。

对于学校来说， 虚拟机则解决了学校实训室设备不足的限制。虽然学校有一定数量的计算机网络机房，但由于网络设备相对贵重，且具有滞后性，往往不能满足学生做实验时的需要。利用虚拟机模拟出需要的硬件资源，可以完成教学中的各种实验。

4 使用VirtualBox安装虚拟机

以在Windows 7系统平台下安装VirtualBox为例，配置Windows Server 2008，建立虚拟机的过程如下：第一步，安装VirtualBox4.0软件；第二步，进入VirtualBox软件界面，选择新建一个虚拟机，输入虚拟机的名称及操作系统里类型“windows server 2008”；第三步，输入虚拟机的内存大小；第四步，创建虚拟机硬盘的类型；第五步，选择虚拟机文件的保存位置；第六步，在虚拟光驱中选择对应的windows sever 2008光盘镜像，载入光驱；第七步，启动虚拟机，进入windows 安装程序安装操作系统。最后在安装完成后，安装Virtualbox自带的增强包，此工具包主要用于增强鼠标性能和优化虚拟机的显示模式等。至此，虚拟机安装完毕。

5 应用：虚拟环境下构建域环境：域控制器和域客户端成员

首先设置两台虚拟机，设计算机PC1安装windows server 2008操作系统，设计算机PC2安装 windows XP操作系统，PC1和PC2构建域环境，PC1作为整个域的域控制器，PC2作为域的客户端成员，加入域。

第一步，两台虚拟机构建网络环境，组成局域网。计算机的IP地址分配如下：

在构建虚拟网络环境的时候，需要注意以下三点：1）两台虚拟机的IP地址要属于一个网络内，配置网络地址段：192.168.10.0；2）为了方便完成实验，两台计算机的防火墙要处于关闭状态 ；3）两台虚拟机的虚拟网卡，网络连接方式需设为桥接网卡方式。采用ping命令测试网络，PC1能够Ping通PC2，网络连通。

第二步，在虚拟机PC1的windows server 2008上安装域控制器，构建域环境。选择“开始—运行”，输入“dcpromo”命令，弹出“域控制器（AD）安装向导”对话框，单击下一步选择“新建新域中的域控制器”，单击下一步选择“安装DNS”，单击下一步输入域的DNS全名“”，输入NETBIOS名“TEST”，单击下一步输入还原密码，单击下一步直至安装完成。PC1重新启动后，域控制器安装完毕。注意：域环境的构建需要DNS服务的支持，因此在安装过程中，要求安装DNS服务，PC1即作为整个域的域控制器，有作为域的DNS服务器。因此，PC1的DNS地址设为自己的IP地址，即192.168.10.1。

第三步，PC2作为客户端加入域，成为域成员。经测试，PC2与PC1能够网络通信。选择PC2“我的电脑”，右击打开“属性”对话框，选择“计算机名”标签，选择“更改”按钮，弹出“计算机名称”对话框，修改计算机的“隶属于”，将“workgroup”，改为“域”，要求输入加入域的名称“”，弹出对话框要求输入具有加入该域权限的账号和密码，即administrator和对应密码。点击“确定”完成。PC2重新启动后，则加入了域。在PC1域控制器中可以查看到。注意：PC2要加入到域中，作为域的成员，必须使用域的DNS服务器，所以，在PC2的DNS服务器地址上必须设置整个域的DNS服务器地址，即192.168.10.1。

6 总结

虚拟技术作为当下云技术、云网络高速发展时代的一个重要特征，日渐流行起来。鉴于虚拟机的优越性，针对学校设备不足且滞后的特点，虚拟机必然广泛应用于在计算机网络教学中。使用虚拟机，学生可以离开实验室，自主完成各类网络实验；专业教师也可以利用虚拟机，突破设备的限制，更加灵活进行教学设计，提高教学的效果；实验室管理员也减轻了管理难度，降低了实验成本，方便维护实验室。

参考文献：

[1] 王春海.虚拟机技术与应用-配置、管理与实验，2006.

[2] 刘羽.虚拟机技术在教学实验中的应用，2008.

[3] 方凯.杜海涛.虚拟网络实验室在中职计算机网络教学中的应用优势，2011（5）.

[4] 梁诚，李琼，夏建波.VMware虚拟机技术在计算机实践教学中的应用[J].电脑开发与应用，2007（8）.

[5] 关全胜，白永军.虚拟机技术在中职计算机教学中的应用浅谈[J].科技信息，2009（1）.