网络仿真环境的搭建

基于 Vmware 与 GNS3 网络仿真环境的搭建摘要：在信息和科技高速发达的今天，网络已渗透到社会的各个领域，这使得对学生的培养更倾向于应用型，因此网络实践教学显得更加 重要了。文章在论述路由与交换技术实践课程重要性的同时，也分析了当前计算机网络实验室的现状，最后介绍了以虚拟机软件VMware 和网络模拟器软件GNS3由网络适配器为纽带构建网络实验教学环境的具体方法，实现了在单台计算机上搭建高性能网络仿真实验环境。关键词：虚拟机；VMware；网络模拟器；GNS3；仿真1 前言随着信息和科技的迅猛发展，网络已广泛应用到社会各个领 域，并对QOS （网络服务质量）和网络设备性能的要求也越来越 高。为了与国情紧密接轨，多数高校都早已开设网络专业，我校 在开设网络技术和信息安全专业的基础上，2012年又新增了物联 网专业。路由与交换技术是上述专业的核心课程之一，它是一门 理论与实践并重的课程，网络实验室的重要性不言而喻。而现实 是，实验用的二层交换机、三层交换机、路由器、无线AP和语 音设备等有线和无线网络设备价格昂贵、更新快，学校很难为学 生提供足量满足需要的网络实验室。学生多、实验室网络设备少 的状况几乎每所高校都存在，因此只能每次上实验课时进行分组 教学。我们学院的实验室中只有四组设备，实验的学生分成四组， 部分同学实验，其他人观察，若要求深入理解网络的组建与运行 状况、升华理论是不可能的，这就造成教师上课任务重，而学生 学习效率低。鉴于上述问题，将网络仿真软件GNS3和虚拟机软 件 Vmware 引入到路由与交换技术教学中，用它们搭建虚拟 网络实验平台，不仅可以实现和真实网络设备实验几乎一样的效 果，而且对于网络工程仿真实践也有很好的效果。文章详细介绍了利用虚拟机软件 Vmware （Virtual Machine ware ）和网络仿真软件 GNS3 （Graphical Ne twork Simula tor） 实现虚拟网络设备与 Internet 连通的实验。仿真软件的出现， 使当前网络设备匮乏问题应刃而解。2GNS3 和 V mware 介绍GNS3 是一款图形化的网络模拟器软件，可以在多平台（包括 Windows, Linux, and MacOS等）运行。优点是可以完美模拟出 思科设备网络环境，和PC机组建网络（更易于各种网络环境的 构建和测试）。因为拥有图形化界面， GNS3 简单说它是 dynamips 的一个图形前端，和直接使用 dynamips 相比要更容易上手、更 具有可操作性。它整合了 Dynamips、wireshark （网络封包分析 软件）、Dynagen（Dynamips的文字显示前端）、wincap（公共的 网络访问系统） 等软件。Vmware 是目前使用频率较高的虚拟机软件，具有良好的可操 作性和实用功能，可以搭建服务器，仿真成度高可同时在一台计 算机上虚拟出多个操作系统，用于安装 Linux、 WIN7 等其它操 作系统oVMware在多操作系统的支持上和执行效率上都要比其他 虚拟机软件（如Virtual PC）更胜一筹。在提倡开源节流的今 天，在网络实验及网络工程仿真中经常要用到多台计算机，用虚 拟机实现电脑一台变多台是一个非常不错的选择，特别是教师指 导学生进行网络课程实践以及仿真实践时，不必为设备担心了。3 虚拟网络实验平台的搭建互联网简单的说由三部分组成：客户端，传输网，服务提供 端。大部分模拟器只能模拟出来网络部分（即传输网）， GNS3 也不例外，不同的是可以和计算机进行组网连接。我们用 PC 机 做为客户端，用GNS3模拟网络环境，在Vmware模拟的操作系统 下构建服务器。 GNS3 能让这三部分协调工作，互联网的三个主要 部分就已齐备，我们可以很好的模拟互联网环境，如果想实验延 伸一下，还可以对网络进行抓包测试。实验过程：（1）实验环境是在 GNS3 下构建的网络环境，具体配置过程 因篇幅有限部分省略，其中左侧云状部分C1节点代表Internet, 右侧Rl, R2, R3, R4部分代表GNS3环境下构建的虚拟网络，本 次实验目的就是实现虚拟路由器可以访问现实环境中的互联网， 验证方法为虚拟路由器R4能够ping通。图 l 拓扑结构图（2）在GNS3和计算机之间借助网卡建立一个连接，进入C1的 节点配置模式，在以太网的NIO下拉菜单中显示所有网卡，选中 网卡，之后点击“添加”，在 Cl 里面安装了你所选择的网卡。（3）给互联网设置出口。为使虚拟网卡通过计算机安装的网卡 连接互联网，需要对它进行设置， 打开“本地连接的属性”， 点击“共享”菜单。允许其他网卡通过共享物理网卡的方式访问 Internet，在选择一个专用网络的下拉菜单中选择是使用的虚拟 网卡，然后点击“确定”。(4) 对路由器Rl, R2, R3, R4进行配置。给它们的接口各自配 置一个IP地址，再配置一条默认路由，将下一跳地址设置为虚 拟网卡的IP地址，于是路由器就会把数据包发送到虚拟网卡进 行路由选择，由于篇幅有限，仅给出R1配置的部分代码：R1config-if)#1p add 192*Feb 24 09:21:38.867: %LlNK-3-UPDOWN： interface FastEthernetl/O r changed state t o upp add 192168frFeb 24 09:21:38.867: %ENTTY_ALARM-6-1NFO: CLEAR INFO Fal/0 Physical Port Admin istrative state DownRl(config-if)#ip add 192.168,*Feb 24 09:21:39 87: %LlNEPR0TO-5-UPD0WN: Line protocol on interface FastEthern etl/O, changed state ro upRl(config-if)#1p add 192.168,137. 2 2552525 5. R1CconfR1 Rl(conf1g)#end图 2 Rl 部分配置代码(5) 至此，理论上 GNS3 环境下构建的虚拟网络可以和互联网进 行通信，但执行 ping 时网络是不通的，而 ping 百度的IP地址时是通的，ping它的域名地址却是不通的。这是 由于GNS3环境下路由器不能对域名进行解析造成的，因此需要 对路由器进行最后的配置。配置域名解析：R2(config)#ipdomain-lookup最后，执行ping ,发现通了，实验圆满完成。4 结论由网络模拟器软件GNS3和 虚拟机软件VMware搭建虚拟网 络实验平台优势明显，其搭建方法简单，成本低，效果好，能完 美的模拟实验，和用真实的网络设备实验几乎没区别。与计算机 相结合，可以帮助师生在有台计算机的情况下，就可以做较为复 杂的网络实验，同时也解决了网络实验室的资源匮乏的状况。参考文献1 微软公司.网络操作系统的管理-以Windows Server 2003为例M.高 等教育出版社，20052 吴宇峰基于软件的虚拟网络实验室建设J.北京：科技创新导报，2008-20-26.3 (美)Rick McDonald等，思科网络技术学院CCNA Exploration：网络基础 知识，北京：人民邮电出版社， 2009 年.4 GNS3， an opensource multiplatform.graphical network simulatorEB/OL.， 2009鲁松计算机虚拟化技术及应用M.机械工业出版社,2008.