唐燈平, 凌興宏(蘇州大學(xué) a.文正學(xué)院;b.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇 蘇州 215006)

0 引 言

《網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》是一門理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的課程，教師在教學(xué)過(guò)程中，既要注重理論知識(shí)講解，又要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論。理論和實(shí)驗(yàn)相輔相成才能達(dá)到較好教學(xué)效果。一個(gè)真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建要求如下：①面積相對(duì)較大實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所；②相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境若干組;③需要專人維護(hù)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)只需在普通微機(jī)機(jī)房搭建，不需要另外購(gòu)置昂貴的設(shè)備，并且能夠仿真實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境，解決網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。[1-2]

1 常見虛擬仿真軟件介紹

常見網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)仿真軟件有：Boson_NetSim，Packet Tracer圖形化網(wǎng)絡(luò)仿真(Graphical Network Simulator 3,GNS3)以及下一帶虛擬仿真環(huán)境(Emulated Virtual Environment-Next Generation,EVE-NG)等。Boson_NetSim是Boson公司推出的一款Cisco路由器，交換機(jī)模擬程序。Packet Tracer是Cisco公司開發(fā)的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去涉及、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。Boson NetSim和Packet Tracer兩款仿真軟件均表現(xiàn)為很多命令不支持、使用受到限制、計(jì)算機(jī)均需安裝軟件、工作量較大等缺點(diǎn)。GNS3是一款具有圖形化界面可以運(yùn)行在多平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)虛擬軟件，能夠虛擬體驗(yàn)Cisco網(wǎng)際操作系統(tǒng)IOS或者檢驗(yàn)將要在真實(shí)路由器上部署實(shí)施的相關(guān)配置，該平臺(tái)占用系統(tǒng)資源較大，仿真設(shè)備數(shù)量增加嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。需要運(yùn)行該軟件的計(jì)算機(jī)均需安裝該軟件，工作量大、資源占用高。以上仿真軟件均只能支持Cisco設(shè)備。[3-4]

EVE-NG是深度定制的Ubuntu操作系統(tǒng)，融合了dynamips,基于Linux的互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)(IOS on Linux,IOL),以及基于內(nèi)核的虛擬機(jī)(Kernel-based Virtual Machine,KVM)，可以直接安裝在x86架構(gòu)的計(jì)算機(jī)上。另外它也有開放虛擬化設(shè)備(Open Virtualization Appliance,OVA)版本，可以直接導(dǎo)入到VMware等虛擬機(jī)中運(yùn)行。該仿真軟件優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：①采用B/S模型，只需在服務(wù)器上安裝環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)中任何安裝瀏覽器的設(shè)備于任何時(shí)候任何地點(diǎn)均可訪問(wèn)服務(wù)器，完成實(shí)驗(yàn)練習(xí)。特別在教師上課過(guò)程中，隨時(shí)通過(guò)教室的教師機(jī)訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，演示實(shí)驗(yàn)效果。而真實(shí)環(huán)境只能在特定時(shí)間，特定場(chǎng)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。②對(duì)客戶端操作系統(tǒng)沒有要求，客戶端只需運(yùn)行瀏覽器軟件，且占用系統(tǒng)資源較少，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。③多用戶可同時(shí)使用，解決了真實(shí)環(huán)境多用戶共用一組實(shí)驗(yàn)設(shè)備問(wèn)題。④對(duì)學(xué)生配置的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自動(dòng)保存，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及配置過(guò)程，方便老師課后批改。⑤對(duì)設(shè)備命令的支持程度幾乎完美。⑥能夠支持其他廠家的設(shè)備。[5]

2 基于EVE-NG虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建過(guò)程[5]

2.1 服務(wù)器安裝EVE-NG

目前EVE-NG提供兩種安裝方式：①iso安裝盤；②ova虛擬機(jī)模板。采用ova虛擬機(jī)模板無(wú)論是安裝還是維護(hù)均較為方便。首先在網(wǎng)絡(luò)中下載EVE-NG虛擬機(jī)ova模板文件Eve-NG Community Unofficial Edition 2.0.3-66；其次在服務(wù)器上安裝虛擬機(jī)軟件VMware；最后在虛擬機(jī)軟件VMware中通過(guò)“文件—打開”找到ova模板文件，導(dǎo)入EVE-NG虛擬機(jī)。

由于內(nèi)存、CPU、硬盤資源對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境作用影響較大，所以導(dǎo)入成功首先需要虛擬機(jī)資源的內(nèi)存、CPU以及硬盤進(jìn)行設(shè)置，以滿足虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境的要求。另外要設(shè)置CPU虛擬化，類似于在BIOS開啟CPU虛擬化。具體操作為：“虛擬機(jī)設(shè)置—處理器—虛擬化引擎中將虛擬化Intel VT-x/EPT或AMD-V/RVI(V)”前方框打勾。

2.2 初始化EVE-NG

開啟虛擬機(jī)，運(yùn)行后的界面如圖1所示，默認(rèn)賬戶為底層Ubuntu系統(tǒng)登錄賬戶，用戶名root，密碼eve，登錄后提示修改密碼，密碼修改完，提示輸入DNS domain name,接著界面“Use DHCP/Static IP ADDRESS”，設(shè)置動(dòng)態(tài)獲得IP還是手動(dòng)指定IP地址?；驹O(shè)置完成后，系統(tǒng)進(jìn)行重新啟動(dòng)。

圖1 初次運(yùn)行EVE-NG界面

2.3 客戶端Web登錄EVE-NG

建議客戶端采用Chrome瀏覽器根據(jù)EVE-NG提示的IP地址登錄EVE-NG，這里默認(rèn)IP地址為192.168.1.103，登錄界面如圖2所示。采用默認(rèn)用戶名admin密碼eve，選擇html5 console登錄系統(tǒng)，登錄后的界面如圖3所示。在System菜單下，可以查看系統(tǒng)狀態(tài)，在Management菜單下，可以添加刪除登錄用戶，在Main菜單新建Folder下創(chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)案例。初始狀態(tài)下，幾乎沒有可用的設(shè)備，需要導(dǎo)入相應(yīng)的鏡像文件，使這些設(shè)備可以使用。

2.4 EVE-NG導(dǎo)入dynamips和IOL

Dynamips原名為Cisco 7200 Simulator，目的是模擬Cisco7200路由器，目前該模擬器能夠支持多個(gè)路由器平臺(tái)。IOL全稱是Cisco IOS on Linux，可以在基于X86平臺(tái)的任意Linux發(fā)行版系統(tǒng)上，加載IOU。

圖2 客戶端登錄界面

圖3 登錄系統(tǒng)后的界面

首先獲取dynamips的鏡像文件：c3725-adventerprisek9-mz.124-15.T14.image和c7200-adventerprisek9-mz.152-4.S6.imag。IOL鏡像文件i86bi_linux-l3-adventerpr-isek-5.4.2T.bin，i86bi-linux-L2-advipservicesk9-M-15.1-20140814bin以及CiscoIOUKeygen.py；將dynamips鏡像上傳到/opt/unetlab/addons/dynamips目錄下,用SSH登錄到EVE，運(yùn)行如下命令/opt/unetlab/wrappers/unl_wrapper-a fixpermissions。修正鏡像權(quán)限。

將IOL鏡像文件全部上傳到/opt/unetlab/addons/iol/bin目錄下，生成并編寫license，首先確保CiscoIOUKeygen.py已經(jīng)上傳后，執(zhí)行命令cd /opt/unetlab/addons/iol/bin/；python CiscoIOUKeygen.py。

客戶端Web登錄EVE-NG，通過(guò)左邊菜單“add an object-node”，可以看到可以使用的設(shè)備情況，如圖4所示。

經(jīng)過(guò)以上步驟，仿真平臺(tái)搭建基本完成。同一網(wǎng)絡(luò)的終端客戶利用Web瀏覽器通過(guò)添加的賬戶信息登錄到平臺(tái)，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)練習(xí)。

3 利用靜態(tài)路由實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)使用過(guò)程

靜態(tài)路由是用戶或網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置的路由信息，配置靜態(tài)路由需要了解網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于正確設(shè)置靜態(tài)路由信息。[6-8]

3.1 構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

完成該實(shí)驗(yàn)至少需要兩臺(tái)路由器和兩臺(tái)測(cè)試用微機(jī)。終端電腦通過(guò)IP地址在瀏覽器登錄EVE-NG，點(diǎn)擊左邊菜單“Add an object—node”，彈出窗口中選擇“Cisco IOS 3725(dynamips)”,在隨后彈出的“ADD A NEW NODE”窗口中，將“Number of nodes to add”設(shè)置為“2”即選擇兩臺(tái)路由器，其他選項(xiàng)默認(rèn)即可，最后點(diǎn)擊窗口下方的“save”，于是在工作臺(tái)窗口中新生成兩臺(tái)路由器。同樣方法，在“ADD A NEW NODE”窗口選擇“VirtualPC(VPCS)”，添加兩臺(tái)微機(jī)。通過(guò)鼠標(biāo)拖拉連線連接設(shè)備。接著為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃IP地址，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3.2 配置設(shè)備使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通[9-16]

首先配置主機(jī)IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，主機(jī)VPC3配置命令如下：

VPCS> ip 192.168.1.100/24 192.168.1.1；

主機(jī)VPC4配置命令如下：

VPCS> ip 192.168.3.100/24 192.168.3.1。該命令格式為：IP+IP地址/掩碼位數(shù)+默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

其次配置路由器接口IP地址，鼠標(biāo)點(diǎn)擊路由器37251，彈出配置窗口，配置命令如下：

Router>en //進(jìn)入特權(quán)模式

Router#config t //進(jìn)入全局配置模式

Router(config)#hostname R1 //給設(shè)備命名

R1(config)#interface fastEthernet 0/0 //進(jìn)入該路由器的f0/0接口

R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 //配置接口的IP地址

R1(config-if)#no shu //激活該接口

R1(config-if)#exit //退出該接口

R1(config)#interface fastEthernet 0/1 //進(jìn)入接口f0/1

R1(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0 //配置接口IP地址

R1(config-if)#no shu // 激活該接口

同樣配置路由器37252，將接口fa0/0配置地址192.168.2.2/24,fa0/1配置地址192.168.3.1/24。

接著配置靜態(tài)路由，使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，路由器R1和R2靜態(tài)路由配置如下：

R1(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2 //為路由器R1配置靜態(tài)路由

R2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1 //為路由器R2配置靜態(tài)路由

3.3 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性

VPCS> ping 192.168.3.100

84 bytes from 192.168.3.100 icmp_seq=1 ttl=62 time=30.261 ms

84 bytes from 192.168.3.100 icmp_seq=2 ttl=62 time=24.441 ms

84 bytes from 192.168.3.100 icmp_seq=3 ttl=62 time=22.989 ms

84 bytes from 192.168.3.100 icmp_seq=4 ttl=62 time=31.865 ms

84 bytes from 192.168.3.100 icmp_seq=5 ttl=62 time=23.291 ms

結(jié)果表明整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是連通的。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)保存，包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)果，方便教師課后對(duì)學(xué)生完成作業(yè)情況進(jìn)行批改。

4 結(jié) 語(yǔ)

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)是B/S架構(gòu)的，幾乎不占用終端系統(tǒng)資源，管理人員只需維護(hù)一臺(tái)服務(wù)器即可，該平臺(tái)可以解決學(xué)生在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)問(wèn)題。并且能夠獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，教師在課后也可以對(duì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行檢查批閱。該平臺(tái)無(wú)論是部署，維護(hù)，系統(tǒng)資源占用，對(duì)設(shè)備廠家的支持以及對(duì)設(shè)備的命令支持程度均優(yōu)于其他模擬仿真環(huán)境，實(shí)踐證明利用該仿真平臺(tái)能夠達(dá)到很好教學(xué)效果。

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