虚拟机技术在计算机网络实验教学中的应用

温会宝　王朋娇

摘要 针对当前计算机网络实验教学中出现的诸多问题，提出运用虚拟机技术予以解决。结合一个具体实例，全面阐述如何通过运用虚拟机技术进行计算机网络教学实验。

关键词 虚拟机；网络实验；多机联网

中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1671-489X（2009）12-0127-02

Application of Virtual Machine Technology in Experimental Teaching of Computer Network: Multi-Networking Experiment//Wen Huibao, Wang Pengjiao

Abstract This paper concerns to many problems that arise current experimental teaching of computer network, put forward to apply virtual machine technology to address the problems. Combined with a concrete example, a comprehensive exposition of how to use virtual machine technology during the process of computer network teaching experiment.

Key words virtual machine；network experiment；multi-networking

Authors address Liaoning Normal University, Dalian, Liaoning, 116081

目前，在计算机网络实验教学中存在很多问题，计算机少、实验难等问题非常突出，很多学校常常采用多媒体演示文稿的形式进行讲解和教学，而无法进行真正的计算机教学实验，这其中一个主要的原因就是计算机网络实验教学过程中计算机维护工作量太大的问题。例如某些系统维护实验，包括磁盘分区、格式化和操作系统的安装等环节均需要学生亲自动手实验才能得以深刻地理解和掌握。对于一些需要联网的实验，现有的机房硬件环境更是无法满足计算机实验教学的要求，如果在计算机实验教学中采用虚拟机技术，则可以有效地解决上述计算机实验教学中出现的各种问题。

1 虚拟机的概念

虚拟机的含义主要有2种，一种是像JAVA那样提供介于硬件和编程程序之间的软件，另一种指利用软件的方式虚拟出来一台计算机，通常所指的虚拟机是指第二种，是建立在主操作系统的基础上，靠软件方式虚拟的计算机[1]。

2 虚拟机软件VMware 5.5.1简介

VMware 5.5.1 是VMware公司开发的一款虚拟机软件，利用它可以在一台计算机上模拟出多台机器，这些虚拟机如同真实的物理的计算机一样拥有各自独立的操作系统，包括客户机操作系统(与主机操作系统相对应)、CPU、内存、硬盘、光驱和USB等部件。

3 虚拟机的功能和用途

虚拟机的功能和用途有很多方面，而在计算机实验教学方面，其主要功能可以包括以下几个方面。

3.1 安装操作系统无论是在计算机教学还是在个人学习或其他方面，都不可在操作系统没有任何故障的情况下，去进行练习操作系统的安装。即使在条件允许的情况下，对于初学者也同样是不敢尝试的，虚拟机却提供了这样一个机会。通过虚拟机可以随意安装系统，如Windows 系列或Linux系列操作系统等。

3.2 测试软件有一些软件可能在安装过程中容易出现错误，导致程序无法正常运行，此时需要重新安装，但重新安装之前必须完全卸载。这时出现一个问题，即卸载不彻底安装不上的问题，很多人都会选择重新安装系统，这样给学习者带来很大的不便。

3.3 “破坏性”实验在学习系统安装实验时，难免要对硬盘进行重新分区和格式化。如果在真实的计算机中进行实验，可能产生很多问题，如实验后操作系统不易恢复、数据容易丢失。使用虚拟机教学既不影响主机的运行，又可以让学生有所学习。

3.4 “联网”实验组建小型局域网是整个计算机实验教学环节中不可或缺的一部分。而一个小型局域网，至少需要3台计算机、1台交换机、3条网线等硬条件。无论是个人还是学校等组织机构，以学校现有的教学条件，也是无法满足实验需要的。

4 多机联网实验实例

本实例中主机安装的是Windows XP Professional操作系统，实验欲达到以下目的：在主机中安装虚拟机软件，并在虚拟机中建立3台分别装有Windows 98、Windows 2000 Professional和Windows XP Professional等不同操作系统的计算机，实现多台计算机之间的网络互联以及整个网络资源的共享。下面是实验步骤。

1）安装软件，在主机操作系统上安装虚拟机软件VMware 5.5.1。

2）运行虚拟软件VMware 5.5.1，新建3个虚拟机，名称分别是Win 98、Win 2000和Win XP。其各虚拟机操作系统内存大小及磁盘空间配置如表1所示。

3）Windows 2000操作系统在功能和图形操作方面是介于Windows 98和Windows XP之间的一个操作系统，以安装Windows 2000操作系统为例，简单介绍操作系统的安装方法。

①新建Win 2000虚拟机。启动VMware Workstation，在虚拟机窗口右栏中单击“新建虚拟机”图标后，选择虚拟机配置方式为“典型”，下一步，选择操作系统类型为Microsoft Windows——Windows 2000 Professional。下一步，设置虚拟机名称（Win 2000）及虚拟机文件存放位置。下一步，设置虚拟机网络连接模式，这里选择桥接模式(bridged),使虚拟机是局域网中的一个独立的主机系统。最后，分配磁盘空间，可根据主机硬盘大小实际情况进行划分，但不应小于表1中的最低配置。

②安装Windows 2000操作系统。首先，设置虚拟机BIOS启动方式，将光驱启动(CD-ROM Drive)设置为第一启动方式,并按F10保存设置。其次，光驱启动之后，进入操作系统安装界面，选择安装系统版本。再次，创建磁盘分区，磁盘容量可根据实际情况设置。最后，直至操作系统安装成功。

③建立Win 98和Win XP 虚拟机并为其分别安装操作系统。建立Win 98和Win XP虚拟机并安装操作系统，在原理和方法上与安装Windows 2000类似，只是在安装过程中个别地方设置有所不同，本文在此不再赘述。

4）多机联网。本实验主要是可以实现以下功能：即在1台计算机上虚拟出3台装有不同操作系统的机器，并与主机实现互联，在结构上组成一个拥有4台机器的对等网络，4台计算机在功能和地位上是同等的，不存在主从关系。

主机与3台虚拟机均访问外网，并且这4台计算机可以实现资源共享、互相访问。网络互联结构如图1所示，Win 98、Win 2000和Win XP为虚拟机，主机A、主机B和主机C为物理主机，其中，虚拟机Win 98、Win 2000和Win XP是在主机A上通过软件的方式虚拟出的计算机，每台计算机通过路由器联接上网。

5）Win 98/2000/XP网络连接设置。本实例为了简化操作，均以guest用户身份进过网络互访，不需要重新设置账户名和密码。以下分别介绍不同操作系统虚拟机的网络设置情况（由于网络中主机使用路由器上网方式，所以使用自动获得IP地址的方式访问外网即可，其他虚拟机均可使用自动获得IP这种方式访问外网）。

①Win 98虚拟机网络设置情况。Win 98的权限设置方式比较简单，不存在“本地安全策略”项，只需要设一个共享文件夹，并将访问类型设置为“完全”即可。

②Win 2000虚拟机网络设置情况。首先，在“本地用户和组”中启用“guest”用户，通过自动获得IP地址的方式连接网络。其次，创建共享文件夹，并将其“权限类型”设置为“完全控制”。最后，在“guest”属性对话框中，撤选“账户已停用”选项。

③Win XP虚拟机网络设置情况。在“本地安全策略”——“安全选项”中进行如下设置：网络访问让“每个人”权限应用于匿名用户（启用）；网络访问本地账户的共享和安全模式设置为“经典”；在“用户权限指派”选项“拒绝从网络中访问这台计算机”中，删除“guest”用户。

5 结束语

综上所述，将虚拟机技术应用于计算机实验教学，能够很好地解决当前计算机教学中所遇到的问题，如当前学校实验设备和场地不足的问题。虚拟机为实验教学提供一个新的教学辅助工具，降低实验室计算机维护方面的难度，增加学生上机实践的机会，加强学生的动手实践能力，提高计算机教学的质量。可以说，虚拟机在计算机教学实验中的应用是一种非常有益的尝试。

参考文献

[1]王春海.虚拟机技术与应用——配置、管理与实验[M].北京:清华大学出版社,2006(12)