- 相關(guān)推薦
基于VMWare的網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)用
摘要:虛擬機在課堂和實踐教學中的應(yīng)用,極大地緩解了因為實踐教學課時增加,高校擴招實驗設(shè)備和場地緊缺等因素所導(dǎo)致的實踐教學的壓力。通過VMware Workstation虛擬機軟件進行具體的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實驗,說明虛擬機在網(wǎng)絡(luò)實驗中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:虛擬機;VMWare;網(wǎng)絡(luò)實驗;實踐教學
1 引言
近年來,隨著就業(yè)形勢日趨嚴峻,用人單位的需求和高校畢業(yè)生實際動手能力的差距迫使各高校紛紛大幅度增加課程的實踐教學。這就需要各高校加大實驗儀器設(shè)備和場地的投入。另外,高校不斷擴招,學生數(shù)量的快速增長,也加大對高校實驗設(shè)備、實驗場地的需求。計算機技術(shù)發(fā)展日新月異,技術(shù)更新快,對實驗設(shè)備的要求更高。這些因素導(dǎo)致實驗儀器設(shè)備無法滿足大量的實際需求,部分課程實驗項目不能真實進行,理論和實踐相脫節(jié),進一步惡化畢業(yè)生和用人單位的需求矛盾。
虛擬機技術(shù)引入教學和實驗環(huán)境的構(gòu)建中,大大緩解了這些矛盾,利用VMware虛擬機,既滿足實踐教學要求又減少資金和場地投入,為計算機實踐教學創(chuàng)造良好的教學條件。
2 虛擬機簡介
早在上世紀60年代,虛擬化技術(shù)出現(xiàn)并被用于大型機,以便充分利用昂貴的大型機資源。隨著X86服務(wù)器性能的提升和應(yīng)用普及,VMware公司率先將服務(wù)器虛擬化的技術(shù)引入PC平臺[1]。
虛擬機可以運行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序,就好像一臺物理計算機一樣。它包含自己的虛擬(即基于軟件實現(xiàn)的)CPU、RAM、硬盤和網(wǎng)卡。操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其他計算機無法分辨虛擬機與真實物理機之間的差異。虛擬機完全由軟件組成,不含任何硬件組件。因此,虛擬機具備物理硬件所沒有的很多獨特優(yōu)勢[2]。
3 VMware Workstation的特點
VMware Workstation是VMware公司出品的專業(yè)的虛擬機軟件。該軟件可以在一臺真實的計算機上同時模擬出多臺虛擬機,每個虛擬機實例可以單獨運行其自己的操作系統(tǒng),如Windows、Linux、NetWare、Solaris等。運行VMware Workstation軟件的計算機稱為宿主機(Host)。利用該軟件在宿主機中虛擬出來的邏輯計算機被稱為客戶機(Guest),常稱為虛擬機。
由于虛擬機與宿主機的真實硬件無關(guān),所有虛擬機使用相同的硬件驅(qū)動程序,虛擬機實例具有高度的可移植性。虛擬機的硬盤通常是宿主機的一個文件,虛擬機對硬盤的操作僅僅是在這個文件上進行。在多個虛擬客戶機之間可以自如切換,對虛擬機進行啟動、掛起(暫停)、恢復(fù)以及關(guān)機操作完全不會影響宿主機的正常運行。通過VMware的“快照”(Snapshot)功能,方便保存系統(tǒng)當前狀態(tài),便于隨時“還原”實驗中任意時刻狀態(tài)。它的克隆(Clone)功能可以免去重新安裝操作系統(tǒng)的麻煩,通過克隆可以復(fù)制同樣操作系統(tǒng)的多個虛擬機。
在windows環(huán)境下,VMware Workstation提供最多10個虛擬網(wǎng)卡,從VMnet0-VMnet9,適用于各種網(wǎng)絡(luò)連接。VMware網(wǎng)絡(luò)工作模式主要有3種,分別是Bridged(橋接)、NAT(網(wǎng)絡(luò)地址解析)和Host-only(僅主機)。
Bridged的特點是通過VMnet0虛擬交換機與宿主機聯(lián)在同一個局域網(wǎng)中,虛擬機相當于網(wǎng)絡(luò)中一臺真實的獨立計算機,地位平等,可以與網(wǎng)絡(luò)上其他主機互相訪問。虛擬機配置與宿主機同網(wǎng)段IP地址。
NAT的特點是使用VMnet8虛擬交換機,虛擬機通過宿主機訪問網(wǎng)絡(luò),VMware軟件提供NAT和DHCP服務(wù),為虛擬機分配IP地址。網(wǎng)絡(luò)中其他主機無法訪問虛擬機。虛擬機配置自動獲得IP地址。
Host-only的特點是通過VMnet1虛擬交換機與宿主機互聯(lián),宿主機與虛擬機可以互相訪問,虛擬機與網(wǎng)絡(luò)上其他主機不能互相訪問,構(gòu)建私有網(wǎng)絡(luò)。虛擬機配置自動獲得IP地址,使用VMware軟件提供的DHCP服務(wù)。
另外,VMware還提供定制(Custom)模式,用戶通過“Virtual Network Editor(虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器)”自定義網(wǎng)絡(luò),創(chuàng)建復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。添加配置VMnet2-VMnet7以及VMnet9這7個虛擬交換機,使宿主機與多個網(wǎng)卡互聯(lián),創(chuàng)建多個網(wǎng)絡(luò)。
VMware的分組 (Team)功能,使一個組中的所有虛擬機成員在稱為局域網(wǎng)網(wǎng)段(LAN segments)的私有網(wǎng)絡(luò)中通信。與前面這10個虛擬網(wǎng)卡不同的是:Team中設(shè)定的虛擬交換機與宿主機無關(guān),無需在VMware的虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器中進行設(shè)置,而VMnet0-VMnet9需要在VMware的虛擬網(wǎng)絡(luò)編輯器中進行配置。VMware提供的這些網(wǎng)絡(luò)模式和功能,使用戶可以根據(jù)各種網(wǎng)絡(luò)實際需求,設(shè)置不同網(wǎng)絡(luò)連接模式,進行不同類型的網(wǎng)絡(luò)實驗。在windows環(huán)境下,每個虛擬交換機連接虛擬機數(shù)量沒有限制。
4VMware的網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)用
基于VMware虛擬機的實驗教學應(yīng)用有很多,如操作系統(tǒng)實驗、網(wǎng)絡(luò)組建與維護實驗、服務(wù)器配置與管理實驗、網(wǎng)絡(luò)安全以及軟件測試等等。本文以簡單組網(wǎng)和域環(huán)境的組網(wǎng)實驗為例,介紹在Windows環(huán)境中基于VMware的網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)用。
VMware虛擬機軟件對宿主機的硬件要求:CPU是基于X86的最低733MHz;內(nèi)存最低512MB,推薦2GB;硬盤支持IDE和SCSI硬盤,安裝Windows系統(tǒng)需要1.5GB空間,推薦為每個客戶機至少保留1GB磁盤空間[3]。滿足這些要求才能更好的完成各種實驗。
本文中具體實驗環(huán)境:虛擬機軟件是VMware Workstation 6.5英文版;宿主機是Windows XP Professional(WinXP) SP2;虛擬機是Windows Server 2003(Win2003)中文企業(yè)版 SP2或者WinXP SP2。
4.1 簡單的組網(wǎng)實驗
為了便于理解虛擬機各種網(wǎng)絡(luò)模式在實際網(wǎng)絡(luò)實驗中的應(yīng)用,用簡單網(wǎng)絡(luò)搭建說明Bridged(橋接)模式的具體網(wǎng)絡(luò)配置。
搭建這個網(wǎng)絡(luò)很簡單,首先通過“VM | Settings | Network Adapter | Network Connection”選擇網(wǎng)絡(luò)連接為“Bridged”,然后安裝Win2003虛擬機,在虛擬機中手動配置網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息,具體如圖1中所示。網(wǎng)絡(luò)配置好后宿主機與虛擬機可以互相訪問,虛擬機還能與宿主機同一局域網(wǎng)內(nèi)的任何其他主機訪問,好像局域網(wǎng)中新增加1臺設(shè)備。在此基礎(chǔ)上,可以進行各種局域網(wǎng)內(nèi)的實驗,如Web服務(wù)、DNS服務(wù)和郵件服務(wù)等常用服務(wù)配置。當然虛擬機操作系統(tǒng)可以根據(jù)實際實驗項目更換為Linux操作系統(tǒng)。
4.2 域環(huán)境的組網(wǎng)實驗
域(Domain)是一個安全的邊界,安裝了活動目錄(Active Directory)的服務(wù)器就是域控制器�；顒幽夸洃�(yīng)用是組建Windows大型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),但實際教學中關(guān)于活動目錄的實驗因為涉及多臺設(shè)備并需要聯(lián)網(wǎng),很少進行實驗。學生對域和活動目錄的理解也較差。利用VMware虛擬機克隆、快照和分組功能,在單機環(huán)境下,也能很方便的演練域環(huán)境的組網(wǎng)實驗。
一個簡單的域環(huán)境,至少需要3臺PC,其中2臺Win2003分別為主域控制器和額外域控制器,1臺WinXP作為域中成員。搭建的域環(huán)境組網(wǎng)實驗拓撲圖如圖2所示,圖中所有設(shè)備都是虛擬出來的,與宿主機無網(wǎng)絡(luò)連接。
首先安裝Win2003企業(yè)版和WinXP操作系統(tǒng)的虛擬客戶機。為方便實驗后“還原”回原來狀態(tài),進行其他實驗,對安裝好的虛擬客戶機創(chuàng)建“快照”,保護最基本狀態(tài),成為模板虛擬機。
搭建域環(huán)境的具體實驗步驟如下:
(1)通過Win2003模板虛擬機克隆2臺Win2003虛擬機,并快照以備還原使用。
(2)通過VMware虛擬機創(chuàng)建Team,將這2臺Win2003和1臺WinXP虛擬機組建成1個組,并添加Team提供的LAN1虛擬交換機連接。各虛擬機設(shè)置靜態(tài)IP地址,具體IP地址分配詳見圖2中所示。這樣保證3臺虛擬機連接在1個虛擬交換機上,并與宿主機無關(guān)。
(3)分別在這兩臺克隆的Win2003虛擬機(獨立服務(wù)器)中安裝活動目錄。一臺配置成為主域控制器,另一臺配置成為額外域控制器,域名為test.com。主域控制器中搭建DNS服務(wù),所有機器DNS設(shè)置為主域控制器IP地址172.28.17.6。通過“Active Directory用戶和計算機”窗口,看到test.com有兩個域控制器,分別是clone-1和clone-2。
(4)啟動WinXP模板虛擬機,修改“系統(tǒng)屬性|計算機名|更改”中隸屬于為“域”,域名為test.com,重啟機器,登錄域從而加入到域中,成為域中成員。
建好域?qū)嶒灜h(huán)境后,還可以進行各種域的實驗,如域的管理和域角色轉(zhuǎn)換等。例如,在此基礎(chǔ)上進行服務(wù)器角色轉(zhuǎn)換實驗,將clone-2額外域控制器通過卸載活動目錄降級為成員服務(wù)器,再將它從域中脫離成為獨立服務(wù)器。學生普遍對服務(wù)器角色在域中轉(zhuǎn)換理解不好,通過實驗驗證更能加深理解。
為了保證后續(xù)實驗不用反復(fù)安裝或卸載活動目錄,每次實驗完成后都進行“快照”,并標注提示信息。下次需要那種環(huán)境,通過虛擬機“Snapshot Manager”來還原即可。
4.3 其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實驗
通過虛擬機還可以實現(xiàn)許多綜合的網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)用。例如,各種應(yīng)用服務(wù)的綜合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建、配置和管理;多種操作系統(tǒng)組網(wǎng)實驗(Linux和Windows);VLAN、NAT等網(wǎng)絡(luò)實驗等。對于網(wǎng)絡(luò)安全方面的木馬入侵、ARP攻擊等具有一定破壞性的實驗,都可以通過虛擬機進行模擬演示。
5 結(jié)束語
虛擬機技術(shù)在計算機實踐教學的應(yīng)用,為實踐教學提供了一種有效的手段。虛擬機模擬出真實的實驗環(huán)境,為學生自主學習和創(chuàng)造性實驗提供軟硬件保障。增加學生學習興趣,鍛煉動手實踐能力,而且節(jié)約教學成本,提高教學效率,值得推廣。
參考文獻
[1]張振倫.虛擬機的演化[J].軟件世界,2007(13):42-43.
[2]VMware.什么是虛擬機[OL].http://www.vmware.com/cn/technology/virtual-machine.html.
[3]VMware:VMware Workstation 6.5 Manual[EB/OL]. http://www.vmware.com/pdf/ws65_manual.pdf.
[4]王隆杰,梁廣民,楊名川.Windows Server 2003網(wǎng)絡(luò)管理實訓(xùn)教程[M].北京:清華大學出版社,2006.
[5]楊英鵬,趙振國,周海波.計算機網(wǎng)絡(luò)原理與實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.
【基于VMWare的網(wǎng)絡(luò)實驗應(yīng)用】相關(guān)文章：
基于ADSL傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用系統(tǒng)03-18
QTVR技術(shù)在物理實驗網(wǎng)絡(luò)教學中的應(yīng)用11-16
基于主機的3D網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的研究和實現(xiàn)03-03
淺談基于Pushlet推技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)的研究03-01
基于計算機網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究12-06
基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用03-07
基于ＸＢＲＬ技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)財務(wù)報告應(yīng)用研究03-21
談基于主機的ＣＯＢＯＬ教學實驗03-21