计算机多媒体教学论文计算机网络教学论文：计算机网络课程教学中的VMware虚拟机技术应用

计算机多媒体教学论文计算机网络教学论文：计算机网络课程教学中的VMware虚拟机技术应用摘要：虚拟机技术能实现在一台计算机中模拟出一个近似真实的局域网络环境，它为教师进行计算机网络课程的课堂教学演示和利用普通计算机机房进行网络实训提供了极大的便利和低成本化。本文阐述了虚拟机技术的概念和特点，介绍了计算机网络的教学和实训现状，提供了虚拟机软件在网络课程课堂教学和实训环节中的应用方法和技巧。关键词：网络课程；教学；虚拟机技术；Vmware一、虚拟机技术简介正常情况下，一台计算机虽然可以安装多个操作系统，但在同一时刻只能运行一个操作系统。而有了虚拟机（Virtual Machine，简称VM）技术则可不用这么麻烦。虚拟机技术就是用虚拟机软件真实地模拟完整的计算机硬件系统，使我们可以在这个虚拟的计算机中安装全新的操作系统和应用软件。这样就可以在一台计算机上同时运行多个操作系统，用户可以在同时运行的多个操作系统间来回切换，相互不影响。还可以将这些虚拟出的计算机相互连接起来形成虚拟网络（VirtualNetworking）。目前，市场上比较流行的虚拟机软件主要有两种：1.Microsoft的Virtual PC。运行环境为Win-dows和MacOS，支持安装的操作系统有Win-dows、Mac和Linux；2.VMware公司的VMware Workstation。运行环境为Linux、Windows 2000以上版本，支持安装的操作系统有MS-DOS、Win9x、Win2000、WinXP、Linux、NetWare等。Vmware和Virtual PC都能在Windows系统上虚拟出多个计算机,用于安装其他操作系统。微软在2003年2月份收购connectix后，很快发布了Microsoft Virtual PC 2004。但出于种种考虑,新发布的Virtual PC 2004已不再明确支持Lin-ux、Freebsd、netware、solaris等操作系统，只保留了OS/2，如果要虚拟一台linux计算机，只能自己手工设置。相比而言，Vmware不论是在多操作系统的支持上，还是在执行效率上，都比Vir-tual PC 2004明显高出一筹，本文建议使用VMware的虚拟机软件。虚拟机技术的实质是通过中间层次实现计算机资源的管理和再分配，实现资源利用的最大化，虚拟化分区带来的最大好处是使同一物理平台能够同时运行多个同类或不同类型的操作系统，以分别作为不同业务和应用的支撑平台。二、目前网络课教学中存在的问题由于计算机网络在我们的日常生活中产生的影响越来越大，很多学校和专业都把与网络相关的课程列为必修或选修的课程内容。而网络课是一门理论与实践并重的课程，若采用传n e t统的PPT文档，用投影仪进行讲解和演示，这对于我校理解能力相对薄弱的学生，没有现场感，很难理解和掌握。最终导致学生学习产生困难，甚至会使学生对网络课产生抵触情绪。1.由于学院没有专用网络实验室，只能使用普通机房，而普通机房通常都通过硬盘保护卡来实现对计算机系统的保护，不允许学生动手来安装操作系统，更不准对系统和硬盘进行更改设置等操作。2.网络课程教学中要涉及到系统安装，系统设置及网络服务器的配置等操作，其中有几个比较危险的实验操作在真正的物理计算机上来实现有一定的难度和不现实性，如：系统安装就会破坏真正物理计算机的系统，使计算机无法正常工作，因此上机时难以设定具体的目标或因为目标难实现。3.在多媒体教室只有一台教师机的情况下进行网络课程的课堂教学中，网络服务器的配置演示存在困难。如：DHCP、DNS，邮件服务器的配置实验一般都涉及到多台计算机，这为教师的教学演示和学生的理解带来困难。上述种种限制，都导致了我们的学生在学完了计算机网络课后却没有足够的动手能力，更无法完成网络环境应用的开发。为了解决上面这些问题，一种最为简单的解决方法就是使用虚拟机软件来搭建一个小型的网络环境，让学生在这个模拟的网络环境中学习网络原理，进而有能力进行网络应用的开发。虚拟机技术由于其带来的维护费用的大幅降低而受到青睐。另一方面，一般较少提及，那就是虚拟化技术能大幅提升系统的安全性。三、虚拟机技术特点使用虚拟机技术，可以体现出如下三个优越性：1.仿真性强。虚拟机软件可以提供一个近似真实的计算机硬件环境，在真实机器上完成的试验虚拟机上均可完成，同时它还可以在一台宿主机上集成几个虚拟客户机操作系统，组建的一个虚拟机局域网环境，这个网络的行为与真实的网络完全一致，可以抛开真实网络中各种琐碎的硬件冲突的可能性。既可以给学生提供专心实践网络专业知识的操作，又便于实现教师在课堂上对于局域网操作的演示以及教学的安排。2.安全性高。对于宿主机环境而言，每一台虚拟客户机只是运行在其上的一个应用程序但是对于在客户机中运行的应用程序而言，它就像是在真正的计算机中进行工作。可以像使用普通计算机一样对它们进行分区、格式化、安装系统和应用软件等操作，因此，当在虚拟机中进行操作时，可能系统一样会崩溃，但是，崩溃的只是虚拟机上的操作系统，而不是物理计算机上的操作系统。3.成本低，维护简单。虚拟机主要以映像文件包作为其系统存储文件，为此用户可以直接拷贝映像文件包到其他计算机上使用，从而省去系统安装过程，便于在机房中多机统一部署安装。同时每一台虚拟机归根到底是主机上的一个软件系统。这样学生可以在机器上任意练习。如：如何组建局域网络、设IP地址、网关DNS等内容，并可使客户机与宿主机甚至宿主机所在网络中的其他计算机通信。再也不用担心学生会搞破坏，同时也减少设备的损坏、降低设备的投资、减轻设备维护的工作量，可以省去购买昂贵实验设备的费用，从而可以大幅节省实验室的建设和维护费用。四、虚拟机软件在网络课程教学中的应用要点1.VMware软件安装运行虚拟计算机软件的计算机我们称为宿主机（Host Machine），在虚拟机软件上运行的虚拟计算机可称为客户机（Guest Machine）。首先，我们要在宿主机上现有的操作系统（称为宿主操作系统，Host Operating System）中安装VMware软件，然后，在VMware中就可以新建多个虚拟机，并且每个虚拟机器中都可以安装不同的操作系统，这些操作系统称为客户操作系统（Guest OperatingSystem）。由于虚拟机器中的硬件设备都是软件模拟的，因此在安装完客户操作系统后，显示效果并不理想，例如：在虚拟机器中安装完Window2000后，分辨率只有640x480一种，颜色也只有2色和16色。这时，我们还要安装VMware提供的另一个工具VMware Tools（客户操作系统启动后，在VM菜单中选择Install VMware Tools项）安装完VMware Tools后，显卡驱动和鼠标驱动都会自动安装好，虚拟机器用起来会更方便。2.不同客户机和主机间的切换由于VMware的工作特点是在一台计算机中同时运行多个操作系统，因此这就存在一个系统控制权的切换问题，如果你发现鼠标和键盘在某一操作系统中无法使用，那么就必须进行切换，缺省的切换方法是同时按下Ctrl+Alt组合键，不过也可以在VMware的窗口下部点击鼠标左键。假如你觉得同时按下键比较费劲的话，那么可以在“Settings/Perferences”窗口的“HotKeys”选项页中自定义所希望的热键。3.网络设置利用VMware创建出来的虚拟客户机可以与宿主机组成可正常使用的局域网，而且虚拟机也能正常访问Internet。Vmware的网络设置有两种方式：Bridged方式：用这种方式，Guest OS的IP可设置成与Host OS在同一网段，Guest OS相当于网络内的一台机器，网络内其他机器可访问Guest OS，Guest OS也可访问网络内其他机器，当然与Host OS的双向访问也不成问题。NAT方式：这种方式也可以实现Host OS与Guest OS的双向访问。但网络内其他机器不能访问Guest OS，Guest OS可通过Host OS用NAT协议访问网络内其他机器。NAT方式的IP地址配置方法：Guest OS先用DHCP自动获得IP地址，Host OS里的VMWare services会为Guest OS分配一个IP，之后如果想每次启动都用固定IP的话，在Guest OS里直接设定这个IP即可。一般来说，Bridged方式最方便好用。但如果Host OS是Win2000而网线没插（或没有交换机），网络很可能不可用，此时就只能用NAT方式。4.多重快照的使用一般使用虚拟机用于软件或网络安装、测试等操作，经常会使系统瘫痪掉，使用VMware的快照或者克隆功能，需要的时候恢复一下就避免了重装系统的麻烦。VMware软件还有多重快照的功能，而且功能非常强大。在它的支持下，可以针对一台虚拟机创建出两个以上的快照来，也就意味在不同时刻的系统环境时创建多个快照就可以无限制的往返于任何时刻的快照之间了。同时VMWare还提供了一个比较直观而且快捷的快照管理器，形象的说明了多个快照镜像之间的关系。多重快照并不只是简单的保存了虚拟机的多个状态，通过建立多个快照，可以为不同的工作保存多个状态，并且不互相影响。当我们要在虚拟机上做试验或测试点什么时，难免会碰到不熟悉的地方，此时做个快照，备份一下当前的系统状态，一旦操作失误，可以很快还原到出错前的状态，完成实验。避免出错就要重新开始甚至于重装虚拟机。5.注意事项虚拟机软件是在一台计算机中模拟多台独立的计算机系统，因此需要宿主计算机的硬件配置比较高。从实际使用经验来看，由于每个虚拟客户机都要占用一定的内存，因此要想比较流畅的运行软件，最好能够分配给每个客户机512M以上的内存。另外，还需要注意的是虚拟客户机的正常关机。虚拟机的重新启动、关机等对于宿主计算机来说都是虚拟的，但对于虚拟机中安装的操作系统来说则是真实的。因此，安装好操作系统的虚拟机，一样要先通过“开始”菜单关机，最后再单击工具栏上的方块按钮关掉虚拟机的电源。不能强制关闭虚拟机电源，否则虚拟机下次启动的时候也会像真实的电脑一样检测磁盘的。五、结语本人多年来的网络课程教学实践证明，通过灵活使用VMware软件，可以建立各种符合实验要求和开发需要的网络环境。使用虚拟机软件，一方面可以解决学生学习过程中网络环境方面的欠缺，另一方面可以满足教学活动中对网络灵活性的要求，是网络课程教学，尤其是网络实训中非常有力的助手。