虛擬機技術的應用

教學中，每組的設備可以分成兩類，一類是PC機，一類是網絡設備，如路由器、交換機等。為了能夠還原由真實網絡設備所開設的實驗，對這兩類設備都需要進行用虛擬機模擬。目前網絡工程教學中，使用的較多的虛擬機手段，主要是從軟方面來進行的，即模擬的是交互過程。比如輸入配置命令后，虛擬機將模擬在真實設備上的輸出內容。這種模擬的缺點是無法使用虛擬機規定之外的命令，并且對規定內的命令在參數選擇上也受限制。最終無法真正的實現真實設備的還原。因此并不適合實際的教學，一般適用于專項培訓。而較好的虛擬方式，應該是硬件的虛擬，并在虛擬的硬件上直接安裝現有的操作系統。

這種方式的缺點是需要耗費的資源——如內存——較高，但是相比一臺網絡設備，這個成本是可以忽略的。而且隨著計算機的發展，哪怕是目前流行的一臺筆記本電腦，也可以輕松同時虛擬5、6臺設備。而這種方式的優點就是可以在現有任何機器上進行虛擬，而且由于安裝的是正式的操作系統（包括PC和網絡設備），虛擬機對真實設備的還原度幾乎達到100%。考慮到前面所說的兩類設備和基于硬件的虛擬，作者找到針對這兩種設備的虛擬方法。

首先，對PC機而言，可以采用VMWareWorkstation進行虛擬。在虛擬的硬件上安裝Window操作系統，完整的還原PC機的作用。其次，對于網絡設備而言，可以采用Dynamips進行虛擬。在虛擬機的硬件上直接加載Cisco的IOS系統，實現對網絡設備的完整還原（在作者所授課程中，所有配置實訓都能完成）。VMWare是一個“虛擬PC”軟件公司。其產品可以在一臺機器上同時運行二個或更多Windows、DOS、LINUX系統。Dynamips是一個基于虛擬化技術的模擬器，用于模擬Cisco的路由器。發展到現在，該模擬器已經能夠支持Cisco的3600系列，3700系列和2600系列等路由器平臺。

作者在將這兩種虛擬機技術應用在課程教學中的步驟簡述如下：（一）安裝VMWareWorkstation，當前版本為7.0版。根據幫助文檔，建立虛擬機，并在其上安裝Windows操作系統。考慮到應盡可能少的占用資源，實際情況下只需安裝Windows2000系統即可。（二）安裝免費的WinPcap軟件，當前版本為4.1.2。這個軟件可以使得Dynamips虛擬機抓取底層數據完成虛擬網絡設備的功能。（三）安裝Dynamips軟件，當前版本為Dynagen-0.11.0_Dynamips-0.2.8-RC2_win_setup。這個軟件用來虛擬路由器、交換機以及防火墻。（四）根據Dynamips的幫助文件，建立要進行實驗的網絡拓撲圖。這一步是作者在進行教學改革中完成的主要工作，即將現有實訓所涉及的全部真實網絡拓撲，用Dynamips規定的方法轉換為其所支持的描述格式。（五）最后啟動Dynamips的服務器程序，再執行第（4）步創建的拓撲圖，按照手冊啟動每個網絡設備，然后根據課堂教學的內容進行管理配置。Dynamips本身支持多臺PC機共同作為宿主機同時支持一個虛擬環境，并且可以與宿主機直接建立通信通道，使得宿主機直接與虛擬機中的系統進行數據通信，功能非常強大。在經過幾次優化后，Dynamips本身對系統資源的占用已經非常小。

由于使用了VMWareWorkstation和Dynamips軟件進行網絡環境的虛擬，使得網絡工程教學所用的實驗室的網絡設備可以繼續服役，降低了教學成本。同時，也將課堂帶到了實驗室外，使得學生可以利用自己的電腦虛擬出完整的網絡環境，從而增加了練習的時間，提高了自己的動手能力。鑒于虛擬機技術在很多其他領域也有應用，通過學習本門課程，學生在教學目的之外還同時掌握了另一個流行技術。

結束語

在嘗試將虛擬機技術應用于《網絡工程》教學中后，經過實踐證明，這種教學改革的思路是正確的，達到的最終效果也好于原有的教學方法，最終實現了教與學的雙贏。（本文作者：夏云龍 單位：天津師范大學計算機與信息工程學院）