摘要：本文主要針對(duì)于當(dāng)前高職院校中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建的問(wèn)題提出了一種解決方案，即利用虛擬機(jī)軟件DynamipsGUI和VMWARE在單機(jī)上構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并以一個(gè)實(shí)例介紹DynamipsGUI和VMWARE的配置連接問(wèn)題。實(shí)踐證明，虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以將通用機(jī)房轉(zhuǎn)換為專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，有效提高學(xué)生網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置操作的實(shí)踐技能。

關(guān)鍵詞：虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境；DynamipsGUI；VMWARE；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)19-30160-04

Designing A Virtual Experiment Environment of Network Based on DynamipsGUI

SUN Bing-chao

(Zhejiang College of Construction， Hangzhou 311231， China)

Abstract: This paper mainly introduce a solution to constructing the experiment environment of computer network course in teaching. The solution is constructing a virtual experiment environment of network based on a PC by using Dynamips and VMWARE. One example is demonstrated. The propose has been proved to be effective in raising the students' capability of configuration network devices， and could transform a normal PC laboratory to a professional network laboratory.

Key words: virtual experiment environment; DynamipsGUI; VMWARE; network

1 引言

目前，各高職院校均廣泛開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程，在課程中需要進(jìn)行大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)室成本對(duì)于各院校來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)不小的負(fù)擔(dān)，建設(shè)一個(gè)50人左右規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，成本大約在80～100萬(wàn)RMB左右，這筆費(fèi)用并不是每個(gè)院校都能承擔(dān)的。

近年來(lái)，隨著虛擬機(jī)技術(shù)的興起，已經(jīng)可以較好地解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中軟、硬件之間的矛盾，使學(xué)生在通用機(jī)房里就可以進(jìn)行一系列的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，不僅包括常用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，甚至還可以在PC上配置交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而讓通用機(jī)房變成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的虛擬軟件中，較有代表性的是VMWARE公司出品的VMWARE WORKSTATION軟件，通過(guò)此軟件，可以在PC上任意模擬一臺(tái)或多臺(tái)Windows、Linux或其他操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，并且可以在這些虛擬機(jī)上任意進(jìn)行配置。而在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬軟件中，比較有名的是由法國(guó)人Chris Fillot開(kāi)發(fā)的Dynamips軟件，此軟件可在一臺(tái)PC上模擬多臺(tái)CISCO交換機(jī)、路由器設(shè)備，其最大優(yōu)勢(shì)在于可自行設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在PC上構(gòu)建一個(gè)虛擬的局域網(wǎng)環(huán)境，但Dynamips是一個(gè)命令行程序，在配置實(shí)驗(yàn)文件時(shí)需手工設(shè)置大量參數(shù)，國(guó)內(nèi)的程序愛(ài)好者小凡在其基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了圖形化界面的DynamipsGUI軟件，此軟件通過(guò)一系列向?qū)Э僧a(chǎn)生相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)配置文件，方便了用戶的使用。

虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室相比，主要擁有如下優(yōu)勢(shì)：

1) 充分發(fā)揮虛擬機(jī)模擬軟件的優(yōu)勢(shì)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，以往如OSPF路由配置等需要大量的PC機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，如今只要在一臺(tái)PC上就可實(shí)現(xiàn)，加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解；

2) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需擔(dān)心學(xué)生誤操作或是惡意操作，如修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備密碼或刪除flash文件等。由于所有的網(wǎng)絡(luò)配置實(shí)驗(yàn)均在PC機(jī)上由軟件完成，即使在操作過(guò)程中出現(xiàn)了無(wú)法恢復(fù)的錯(cuò)誤時(shí)，也無(wú)需擔(dān)心，只要將軟件復(fù)位或重啟，即可重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)；

3) 減輕實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教師的維護(hù)負(fù)擔(dān)，每次實(shí)驗(yàn)完畢后，無(wú)需對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行一一復(fù)原；

4) 大量節(jié)約成本，使學(xué)生能在虛擬環(huán)境中配置價(jià)格昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，有效提高學(xué)生的實(shí)踐技能；

5) 提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，使實(shí)驗(yàn)不受設(shè)備等硬件因素的制約，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

將VMWARE和DynamipsGUI結(jié)合，可在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，下面以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建。

2 典型實(shí)驗(yàn)環(huán)境構(gòu)建

2.1 硬件環(huán)境

1) CPU：AMD Athlon 3000+；

2) 內(nèi)存：DDRII SDRAM 1GB；

3) 硬盤：80G。

2.2 軟件環(huán)境

1) Windows XP SP2；

2) VMWARE Workstation 5.5；

3) Redhat LINUX 9.0；

4) DynamipsGUI 2.7；

5) CISCO 3640 ISO 鏡像文件：c3640-ik9o3s-mz.122-8.T10.bin。

2.3 實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/p>

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圖1 實(shí)驗(yàn)拓?fù)?/p>

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

1) 在Windows XP主機(jī)上安裝VMWARE和DynamipsGUI軟件；

2) 在VMWARE上安裝REDHAT LINUX 9.0操作系統(tǒng)；

3) 將VMWARE的網(wǎng)絡(luò)連接模式設(shè)為“Host-only”，在此方式下VMWARE虛擬機(jī)通過(guò)VMNET1虛擬網(wǎng)絡(luò)與宿主機(jī)通信；

4) 在Linux上啟動(dòng)vsftpd服務(wù)；

5) 將虛擬機(jī)Linux防火墻設(shè)置為允許FTP通過(guò)，否則會(huì)出現(xiàn)宿主機(jī)無(wú)法訪問(wèn)虛擬機(jī)FTP的情況；

6) 啟動(dòng)DynamipsGUI 2.7，出現(xiàn)以下界面；

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圖2 設(shè)備選型界面

在界面中分別設(shè)置路由器數(shù)量（此處用CISCO 3640 路由器代替三層交換機(jī)）、型號(hào)等參數(shù)，注意選中“橋接到PC”、“虛擬PC”和“分布式”3項(xiàng)參數(shù)?！皹蚪拥絇C”指DynamipsGUI虛擬環(huán)境下的路由器可直接與本機(jī)網(wǎng)卡進(jìn)行連接；“虛擬PC”指在DynamipsGUI環(huán)境中增加虛擬PC來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；“分布式”指在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)設(shè)置可橋接在多臺(tái)PC上（包括由VMWARE產(chǎn)生的虛擬機(jī)）。

7) 在分布式配置中設(shè)置各PC的IP地址和所連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；

8) 計(jì)算3640的idle－pc值，目的是為了防止主機(jī)CPU占用率過(guò)高；

9) 計(jì)算各PC橋接網(wǎng)卡的參數(shù)（此處包括“本地連接”和“VMNET1”適配器的橋接參數(shù)）及配置文件輸出目錄，單擊下一步后出現(xiàn)如圖3界面；

10) 設(shè)置各路由器模塊。此處設(shè)置2臺(tái)3640路由器的console配置端口分別為127.0.0.1:2001和127.0.0.1:2002。路由器模塊為NM-4E，單擊下一步后出現(xiàn)如圖4界面；

11) 按實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋵?duì)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及PC進(jìn)行端口連線，注意此處XPC指橋接的主機(jī)，P0/0、P1/1等表示多臺(tái)橋接主機(jī)的網(wǎng)卡，VPCS指由DynamipsGUI產(chǎn)生的虛擬PC，用于虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境測(cè)試。配置完后點(diǎn)擊“生成BAT文件”，將在輸出目錄下生成2臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的批處理文件；

12) 在輸出目錄下找到相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的文件夾，在其中有剛剛生成的批處理文件，執(zhí)行此文件代表在當(dāng)前PC上虛擬某臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，此處可分別執(zhí)行pc1文件夾中的Route1.bat和pc2文件夾中的Route2.bat來(lái)分別模擬2臺(tái)3460路由器，當(dāng)模擬路由器工作時(shí)不要關(guān)閉批處理命令窗口；

13) 通過(guò)telnet或超級(jí)終端方式連接到127.0.0.1:2001，表示對(duì)第一臺(tái)路由器的console進(jìn)行配置，同理，可通過(guò)連接127.0.0.1:2002來(lái)對(duì)第二臺(tái)路由器進(jìn)行配置；

14) 分別在2臺(tái)路由器上進(jìn)行配置，配置腳本如下：

對(duì)routerA作如下配置：

routerA(config)#interface e0/0

routerA(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#interface e0/3

routerA(config-if)#ip address 10.10.1.1 255.0.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#router rip

routerA(config)#network 172.16.0.0

routerA(config)#network 10.0.0.0

對(duì)routerB作如下配置：

routerA(config)#interface e0/0

routerA(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#interface e0/3

routerA(config-if)#ip address 10.10.1.2 255.0.0.0

routerA(config-if)#no shutdown

routerA(config-if)#exit

routerA(config)#router rip

routerA(config)#network 192.168.1.0

routerA(config)#network 10.0.0.0

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試

將虛擬Linux主機(jī)IP地址設(shè)為172.16.1.2/16，網(wǎng)關(guān)172.16.1.1；宿主機(jī)IP地址設(shè)為192.168.1.2/24，網(wǎng)關(guān)172.16.1.1。由宿主機(jī)直接訪問(wèn)Linux虛擬機(jī)FTP，得到如下界面，證明宿主機(jī)與虛擬機(jī)通過(guò)路由器連接成功。

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圖5 宿主機(jī)訪問(wèn)虛擬機(jī)FTP

注意：VMNET1網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址不能設(shè)在172.16.0.0網(wǎng)段內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)宿主機(jī)不經(jīng)過(guò)路由器直接登陸虛擬機(jī)的情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

在PC機(jī)上利用DynamipsGUI和VMWARE構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，已在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中經(jīng)實(shí)踐證明是行之有效的。利用此虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以分別在主機(jī)端和VMWARE虛擬機(jī)端模擬配置網(wǎng)絡(luò)的3～7層協(xié)議，而通過(guò)DynamipsGUI配置網(wǎng)絡(luò)2層和3層協(xié)議，則可以讓學(xué)生更直觀的理解網(wǎng)絡(luò)模型中的交換、路由等概念。在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，不但可以在計(jì)算機(jī)上模擬平常難以接觸到的CISCO網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還可以在實(shí)踐中檢驗(yàn)課堂中所學(xué)的理論知識(shí)，同時(shí)提高實(shí)驗(yàn)課程的效率，真正有利于學(xué)生網(wǎng)絡(luò)操作實(shí)踐技能的培養(yǎng)。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文