摘 要：高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)課程中，經(jīng)常會(huì)遇到像安裝多個(gè)操作系統(tǒng)、局域網(wǎng)的組建、測(cè)試網(wǎng)絡(luò)軟件和網(wǎng)絡(luò)安全的問(wèn)題，而學(xué)生平時(shí)的計(jì)算機(jī)又不滿(mǎn)足這方面的實(shí)驗(yàn)條件，所以本文提出使用VMware和GNS3仿真軟件來(lái)建立虛擬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室來(lái)滿(mǎn)足這一需求，使用VMware可以滿(mǎn)足像Windows Server 2008服務(wù)器的配置與管理，Linux操作系統(tǒng)服務(wù)的配置與管理和網(wǎng)絡(luò)安全等方面的教學(xué)需求，使用GNS3仿真軟件可以完成交換，路由和防火墻等方面的教學(xué)需求。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)；VMware；GNS3

引言

在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常涉及到服務(wù)器的安裝（Windows Server、Linux 等不同的操作系統(tǒng)）、交換機(jī)、路由器等設(shè)備的互聯(lián)，完成不同的系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)。搭建符合實(shí)際真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，需要投入大量的資金。隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，特別是把仿真軟件GNS3和虛擬機(jī)軟件VMware的整合，能夠搭建綜合的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，仿真服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等多種設(shè)備的互連、配置與測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)；通過(guò)該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的搭建能夠讓學(xué)生真正了解思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置以及和實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的互聯(lián)過(guò)程，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

1 GNS3和VMware軟件介紹

1.1 GNS3

GNS3（Graphical Network Simulator）是一款具有圖形化界面可以運(yùn)行在多平臺(tái)（包括Windows， Linux， and MacOS等）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真軟件，它可以在Windows、Linux系統(tǒng)上仿真Cisco的IOS（Internetwork Operating System），支持路由器、交換機(jī)、防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)/入侵保護(hù)系統(tǒng)和JunOS平臺(tái)。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)它是dynamips的一個(gè)圖形前端，相比直接使用dynamips這樣的虛擬軟件要更容易上手和更具有可操作性。GNS3集成了Wincap、Dynamips、VPCS、Qemu虛擬機(jī)、VirtualBOX虛擬機(jī)和Wireshark等軟件，通過(guò)加載Cisco IOS提供不同系列Cisco路由設(shè)備的模擬能力，通過(guò)加載NM-16ESW模塊可以模擬交換機(jī)設(shè)備，集成Qemu虛擬技術(shù)和配置相應(yīng)的OS鏡像，提供Qemu客戶(hù)機(jī)、PIX防火墻、ASA防火墻、Jumiper路由器以及IDS和IPS內(nèi)樣的虛擬仿真能力，加上其他輔助功能，使得GNS3可提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包捕獲與分析等綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

1.2 VMware

VMware 是一款優(yōu)秀的虛擬機(jī)軟件，它允許在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，每個(gè)操作系統(tǒng)都是獨(dú)立的一個(gè)虛擬機(jī)。在虛擬機(jī)上搭建教學(xué)環(huán)境、測(cè)試環(huán)境，為網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)驗(yàn)提供了條件。該軟件的網(wǎng)卡的連接類(lèi)型有如下四種：

（1）Bridged（橋接）：虛擬出一個(gè)和物理機(jī)地位平等的的虛擬主機(jī)，注意作為橋梁的網(wǎng)卡要選擇自己正在使用的那塊網(wǎng)卡，在安裝VMWare Workstation后有一個(gè)Virtual Network Editor應(yīng)用程序，打開(kāi)后看到有一個(gè)VMnet0虛擬網(wǎng)卡，其連接方式是橋接方式，而作為橋接的外部連接網(wǎng)卡是“自動(dòng)橋接”。

（2）NAT （網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）：可以連接外網(wǎng)，不過(guò)和橋接不同，橋接相當(dāng)于虛擬機(jī)直接使用物理網(wǎng)卡，而這個(gè)虛擬機(jī)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換而上網(wǎng)的，這個(gè)要求VMnet8的網(wǎng)卡地址和虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址在同一個(gè)網(wǎng)段）。

（3）Host-only（僅主機(jī)）：自己的虛擬機(jī)只能和自己的物理主機(jī)或者自己物理主機(jī)上的虛擬機(jī)相連，而無(wú)法與外網(wǎng)的主機(jī)相連，僅主機(jī)（Host-only）就是指這個(gè)道理。

（4）自定義：如果兩個(gè)虛擬機(jī)都是用這個(gè)VMnet2進(jìn)行連接，那么就只有這兩個(gè)虛擬機(jī)能連通，和物理機(jī)都連不通，可以說(shuō)這兩個(gè)虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)連接上和物理機(jī)就沒(méi)有什么關(guān)系。

1.3 VPCS

VPCS是一個(gè)通過(guò)UDP端口模擬網(wǎng)絡(luò)連接的能執(zhí)行多個(gè)命令的簡(jiǎn)單命令行程序，其目的只是為了執(zhí)行主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層的連通性測(cè)試。其突出特點(diǎn)是虛擬機(jī)數(shù)量多（9臺(tái)）、體積小、免安裝、簡(jiǎn)便易用。

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建

下面根據(jù)圖1所示的拓?fù)鋪?lái)說(shuō)明GNS3+VMware構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方法。該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)驗(yàn)設(shè)備包3臺(tái)路由器（R1，R2，R3），1個(gè)VPCS虛擬機(jī)，1臺(tái)安裝了Windows Server 2008系統(tǒng)的虛擬機(jī)，1臺(tái)安裝了Linux系統(tǒng)的虛擬機(jī)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯?臺(tái)路由器都配置Rip協(xié)議，VPCS用于測(cè)試與各設(shè)備的連通性，Windows Server 2008配置好IIS服務(wù)，Linux系統(tǒng)配置好Apache服務(wù)，Windows Server 2008與Linux系統(tǒng)互相測(cè)試其服務(wù)的正確性。實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）添加兩個(gè)Microsoft Loopback Adapter（微軟的虛擬網(wǎng)卡），Lo

opback1和Loopback2，它們是GNS3和Vmware網(wǎng)絡(luò)連接的中間橋梁。

（2）在GNS3中按圖1所示放置設(shè)備，其中路由器使用C3600系列，下面是3臺(tái)主機(jī)，分別給3臺(tái)路由器插槽中添加兩個(gè)適配卡，slot 0：NM-4T ，slot 1：NM-1E。VPCS主機(jī)運(yùn)行在 UDP模式下， Windows Server主機(jī)運(yùn)行在以太網(wǎng)模式下，連接物理主機(jī)的Loopback1，Linux主機(jī)運(yùn)行在以太網(wǎng)模式下，連接物理主機(jī)的Loopback2。

（3）在Vmware中安裝Windows Server 2008和Linux系統(tǒng)，并把虛擬機(jī)網(wǎng)卡連接類(lèi)型設(shè)置為橋接，在Windows Server 2008安裝和配置IIS服務(wù)，在Linux中安裝和配置好Apache服務(wù)。

（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和主機(jī)的IP等參數(shù)如圖1所示，其中VPCS的網(wǎng)關(guān)：172.16.1.1，Windows Server 2008的網(wǎng)關(guān)：172.16.3.1，Linux的網(wǎng)關(guān)：172.16.5.1。

（5）路由器配置。

3.5 Windows Server 2008與Linux系統(tǒng)服務(wù)測(cè)試

Windows server 2008通過(guò)URL：http：//172.16.5.2 可以訪問(wèn)到Apache 的測(cè)試首頁(yè)，Linux通過(guò)URL：http：//172.16.3.2 可以訪問(wèn)到IIS的測(cè)試首頁(yè)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用GNS3和VMware構(gòu)建的虛擬教學(xué)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即為教師提供了極大的便利，又為進(jìn)入到深層次網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了較理想的實(shí)踐環(huán)境，增加了學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的感性認(rèn)識(shí)，也使得教學(xué)效果大為改善，除了硬件的物理連接外，基本上可以滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。在實(shí)際的平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中需要注意的兩點(diǎn)：

（1）雖然VMware可以虛擬多個(gè)系統(tǒng)，但是多個(gè)系統(tǒng)是共享物理機(jī)的硬件資源的，比如CPU，內(nèi)存等，所以可以虛擬的系統(tǒng)個(gè)數(shù)取決你物理機(jī)的硬件配置。

（2）在使用GNS3仿真時(shí)每個(gè)ISO鏡像要選擇合適的IDLE值，否則會(huì)造成物理機(jī)的CPU占用過(guò)高，所以建議仿真設(shè)備過(guò)多時(shí)可以使用BES軟件，它可以限制物理機(jī)的CPU的使用率。

參考文獻(xiàn)

[1]隨飛揚(yáng)，王杰鋒，馬維駿，等.便攜網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014：12-16.

[2]劉艷梅.基于GNS3和Vmware的虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013：90-93.

[3]李安邦，劉楨.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中引入GNS3[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2012：374-376.

[4]劉立平.VMware虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育科研，2012：118.

作者簡(jiǎn)介：龔方生（1981，7-），男，廣州涉外經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教研室主任。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)站設(shè)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。