陳國威

（惠州工程技術(shù)學(xué)校 信息工程系，廣東 惠州 516001）

組網(wǎng)技術(shù)實訓(xùn)是計算機專業(yè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，內(nèi)容包括系統(tǒng)的安裝、磁盤管理、文件系統(tǒng)、活動目錄、DNS服務(wù)器配置、DHCP服務(wù)器配置、Web服務(wù)器配置、FTP服務(wù)器配置、IMail服務(wù)器配置、VPN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、連通性測試、遠程訪問和路由設(shè)置等內(nèi)容［1］。有些實訓(xùn)需要用多臺計算機模擬服務(wù)器和客戶端，安裝不同的操作系統(tǒng)。但是，由于學(xué)校經(jīng)費和資源的不足，不能為學(xué)生提供足夠的計算機，也難以及時更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備［2－4］。再者，每臺學(xué)生機安裝有還原保護系統(tǒng)，這也會導(dǎo)致有些需要重新啟動電腦的實訓(xùn)項目無法實現(xiàn)［5］。網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、交換機故障都將影響組網(wǎng)技術(shù)實訓(xùn)的正常進行。

虛擬機技術(shù)可以在1臺物理計算機上模擬出多臺虛擬計算機，僅一臺計算機就能擁有服務(wù)器和客戶機，易于搭建一個小型的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。利用虛擬機技術(shù)，可以在不增加硬件投入的情況下，在現(xiàn)有的計算機實訓(xùn)室中，真實、無損地開展組網(wǎng)技術(shù)實訓(xùn)，最大限度地提高設(shè)備的利用率。本文以DNS服務(wù)器配置為例，說明虛擬機技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

1 虛擬機簡介

虛擬機（virtual machine）指通過軟件模擬，具有完整硬件系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機系統(tǒng)。通過虛擬機軟件，可以在1臺物理計算機上模擬出多臺虛擬計算機，分別運行多個相同或不同的操作系統(tǒng)，這些虛擬機像真實的計算機那樣進行工作［6］。目前流行的虛擬機軟件主要有VMware Workstation、Virtual PC、VirtualBox和 Xen［7－8］。

1.1 VMware Workstation

VMware Workstation是VMware公司出品的一款虛擬機軟件。VMware Workstation功能強大、穩(wěn)定性好，能夠模擬真實計算機的各種硬件，包括CPU、內(nèi)存 、硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)卡、串口、并口等，可以在1臺機器上同時運行 Windows、DOS、Linux、Unix等系統(tǒng)，各個系統(tǒng)進行切換時不需要重新啟動計算機，而且每個操作系統(tǒng)都可以進行虛擬分區(qū)、配置而不影響真實硬盤的數(shù)據(jù)。此外，可通過網(wǎng)卡將幾臺虛擬機連接為一個局域網(wǎng)，很容易搭建一個網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境。

Vmwrae提供了3種網(wǎng)絡(luò)連接模式［9－10］。

（1）bridged（橋接）模式。在這種模式下，VMWare虛擬出來的操作系統(tǒng)就像局域網(wǎng)中一臺獨立的主機，擁有一個獨立的IP地址，可以訪問網(wǎng)內(nèi)任何一臺計算機。在橋接模式下，需要手工為虛擬系統(tǒng)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼，而且還要和宿主機處于同一網(wǎng)段，這樣虛擬系統(tǒng)才能和宿主機進行通信。同時，由于這個虛擬系統(tǒng)是局域網(wǎng)中的一個獨立的主機系統(tǒng)，那么就可以手工配置它的TCP／IP配置信息，以實現(xiàn)通過局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)或路由器訪問互聯(lián)網(wǎng)。如果希望利用VMware在局域網(wǎng)內(nèi)新建一個虛擬服務(wù)器，為局域網(wǎng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，就應(yīng)該選擇橋接模式。

（2）NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）模式。使用NAT模式，就是讓虛擬系統(tǒng)通過宿主機所在的網(wǎng)絡(luò)來訪問互聯(lián)網(wǎng)。NAT模式下的虛擬系統(tǒng)的TCP／IP配置信息是由VMnet8（NAT）虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器提供的，無法進行手工修改，因此虛擬系統(tǒng)也就無法和本局域網(wǎng)中的其他真實主機進行通信虛擬。采用NAT模式最大的優(yōu)勢是虛擬系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)非常簡單，只需要宿主機能訪問互聯(lián)網(wǎng)即可，不需要進行任何其他的配置。如果希望在虛擬系統(tǒng)中不用進行任何手工配置就能直接訪問互聯(lián)網(wǎng)，建議采用NAT模式。

（3）host－only（主機）模式。在某些特殊的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試環(huán)境中，要求將真實環(huán)境和虛擬環(huán)境隔離開，這時就可采用host－only模式。在該模式中，所有的虛擬系統(tǒng)可以相互通信，但虛擬系統(tǒng)和真實的網(wǎng)絡(luò)被隔離開；虛擬系統(tǒng)和宿主機器系統(tǒng)也可以相互通信，相當(dāng)于這兩臺機器通過雙絞線互連。在host－only模式下，虛擬系統(tǒng)的TCP／IP配置信息（例如IP地址、網(wǎng)關(guān)地址、DNS服務(wù)器等），都是由 VMnet 1（host－only）虛擬網(wǎng)絡(luò)的DHCP服務(wù)器來動態(tài)分配的。如果希望利用VMware創(chuàng)建一個與網(wǎng)內(nèi)其他計算機相隔離的虛擬系統(tǒng)，進行某些特殊的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工作，可以選擇主機模式。

1.2 Virtual PC

Vitrual PC可以在 Windows操作系統(tǒng)和 MacOS操作系統(tǒng)上模擬X86系列電腦，構(gòu)建虛擬機系統(tǒng)?？梢栽谝粋€工作站上同時運行多個PC操作系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)向一個新OS時，可以為運行傳統(tǒng)應(yīng)用程序提供一個安全的環(huán)境以保持兼容性。Vitrual PC具有兼容性好、體積小的優(yōu)點，而且是一款免費軟件。

1.3 VirtualBox

VirtualBox是一款功能強大的開源虛擬機軟件，也是一款免費軟件。它性能優(yōu)異、簡單易用，可虛擬Windows、MacOS X、Linux、OpenBSD、Solaris、IBM OS2甚至Android 4.0等操作系統(tǒng)，使用者可以在VirtualBox上安裝并且運行上述這些操作系統(tǒng)。

1.4 Xen

Xen是英國劍橋大學(xué)計算機實驗室開發(fā)的一個虛擬化開源項目，是一個基于X86架構(gòu)、發(fā)展最快、性能最穩(wěn)定、占用資源最少的開源虛擬化技術(shù)。Xen可以在一套物理硬件上安全地執(zhí)行多個虛擬機，與Linux是一個完美的開源組合，特別適用于服務(wù)器應(yīng)用整合。

本文采用VMware Workstation 8虛擬機。

2 虛擬機的優(yōu)勢

（1）兼容性。與物理計算機一樣，虛擬機承載著自身的客戶操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并具有物理計算機上的所有組件（主板、VGA卡、網(wǎng)卡控制器等）。因此，虛擬機與所有標準的X86操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序完全兼容。

（2）隔離。多個虛擬機可以共享一臺計算機的物理資源，但它們之間保持完全隔離，就像是單獨的物理機一樣。如果一臺物理服務(wù)器上有4個虛擬機，而其中1個虛擬機崩潰了，其他3個虛擬機仍將可用。

（3）封裝。虛擬機實質(zhì)上是一個軟件容器，它將一整套虛擬硬件資源、操作系統(tǒng)及所有應(yīng)用程序捆綁或“封裝”在一個軟件包內(nèi)。虛擬系統(tǒng)的所有文件都存放于實體機的一個文件夾中，虛擬機的備份、安裝都可以通過復(fù)制該文件夾實現(xiàn)。因此，可以將虛擬機從一個位置移動和復(fù)制到另一位置，也可以將虛擬機保存在任何標準的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上。

（4）獨立于硬件。虛擬機完全獨立于其底層物理硬件。例如，可以為虛擬機配置與底層硬件上存在的物理組件完全不同的虛擬組件（例如CPU、網(wǎng)卡、SCSI控制器），可以同時在1臺計算機上安全運行多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

此外，VMware虛擬機還具有錄像功能，能捕捉單張屏幕圖片和視頻，方便過程重放和學(xué)習(xí)［11－12］。

3 虛擬機技術(shù)在組網(wǎng)技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬機技術(shù)組網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)需要1臺安裝有Windows XP系統(tǒng)的宿主計算機、1套 VMware Workstation 8軟件、1套 Windows Server 2003系統(tǒng)的ISO 文件、1套Windows XP系統(tǒng)的ISO文件。

3.1 安裝虛擬機軟件

在宿主計算機上雙擊VMware workstation 8安裝文件，根據(jù)提示選擇安裝類型、安裝目錄，輸入序列號，然后安裝漢化程序，即可完成安裝。

宿主計算機安裝好VMware Workstation 8后，會自動添加兩塊虛擬網(wǎng)卡：VMware Network Adapter VM－net1，VMware Network Adapter VMnet8。（見圖1）。

圖1 網(wǎng)絡(luò)連接圖

3.2 創(chuàng)建虛擬機

雙擊桌面上的“VMware Workstation”虛擬機圖標，在打開的“Vmware Workstation”窗口中，雙擊“新建虛擬機”，根據(jù)提示完成 Windows Server 2003虛擬機和 Windows XP虛擬機的安裝［13］。Windows Server 2003虛擬機作為DNS服務(wù)器；而 Windows XP虛擬機作為客戶機。虛擬機與宿主計算機的網(wǎng)絡(luò)連接模式設(shè)置為NAT模式。

3.3 IP地址的設(shè)置和DNS服務(wù)器安裝

DNS服務(wù)器的IP地址為：192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)：192.168.1.1，DNS：192.168.1.1。

客戶機的IP地址為：192.168.1.2，子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)：192.168.1.1，DNS：192.168.1.1。

依次單擊“開始／管理工具／配置你的服務(wù)器向?qū)А?，在“服?wù)器角色”列表中選擇“DNS服務(wù)器”，然后按照提示完成DNS服務(wù)器的安裝。

3.4 創(chuàng)建DNS區(qū)域、主機和指針

第一步，創(chuàng)建正向查找區(qū)域：在“DNS”窗口，右擊“正向查找區(qū)域”，選擇“新建區(qū)域”命令；在“區(qū)域類型”窗口選擇“主要區(qū)域”；在“區(qū)域名”窗口的名稱框中輸入“hzis.com”；在“區(qū)域文件”窗口的“創(chuàng)建新文件，文件名”框中使用默認文件名。

第二步，創(chuàng)建主機：右擊已創(chuàng)建的“hzis.com”選項，選擇“新建主機”命令；在“新建主機”窗口的“名稱”框中輸入“WWW”，在“IP地址”框中輸入“192.168.1.1”。

第三步，創(chuàng)建反向查找區(qū)域：右擊“反向查找區(qū)域”，選擇“新建區(qū)域”命令；在“區(qū)域類型”窗口，選擇“標準主要區(qū)域”；在“反向搜索區(qū)域”窗口的網(wǎng)絡(luò)ID框中輸入“192.168.1”；在“區(qū)域文件”窗口的“創(chuàng)建新文件，文件名”框中使用默認文件名。

第四步，創(chuàng)建指針：右擊已創(chuàng)建的“192.168.1.x.Subnet”選項，選擇“新建指針”命令；在“新建資源記錄”窗口的“主機IP號”框中輸入“1”，在“主機名”框中輸入“WWW”。

4 測試結(jié)果

方法一，使用“nslookup”命令進行域名解析測試?？蛻魴C進入DOS狀態(tài)，在命令提示符下輸入“nslookup www.hzis.com”命令，如果得到如圖2所示的結(jié)果，則表明域名解析成功。

圖2 使用nslookup命令的域名解析測試結(jié)果

方法二，使用“Ping”命令進行域名解析測試?？蛻魴C進入DOS狀態(tài)，在命令提示符下輸入“ping www.hzis.com”命令，如果得到如圖3所示的結(jié)果，則表明域名解析成功。

圖3 使用ping命令的域名解析測試結(jié)果

5 結(jié)束語

上述測試結(jié)果表明，利用虛擬機技術(shù)能夠方便、快捷地構(gòu)建虛擬的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境，順利完成組網(wǎng)技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)，獲取正確的實驗數(shù)據(jù)。虛擬機技術(shù)的應(yīng)用既可節(jié)省教學(xué)成本，又能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升實驗教學(xué)效果。虛擬機技術(shù)必將在教學(xué)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

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