林余生 安徽涉外經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院
虛擬機(jī)技術(shù)能夠利用專業(yè)軟件模擬出一個(gè)完全獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),除了處理速度以外,幾乎可實(shí)現(xiàn)與真實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同等的操作性能。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)時(shí),學(xué)校往往無(wú)法提供給所有學(xué)生真實(shí)的操作環(huán)境,而虛擬機(jī)的利用恰恰能夠彌補(bǔ)這一缺點(diǎn),通過(guò)模擬真實(shí)操作環(huán)境,給學(xué)生提供更好的操作實(shí)踐機(jī)會(huì),從而提高網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)質(zhì)量。
從字面含義來(lái)說(shuō),虛擬機(jī)就是虛擬出來(lái)的計(jì)算機(jī)。但在進(jìn)行操作時(shí),虛擬機(jī)幾乎與正常的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)完全一樣,可以實(shí)現(xiàn)每臺(tái)虛擬機(jī)間的單獨(dú)運(yùn)行和操作、互不干擾。此外可隨意對(duì)虛擬機(jī)的系統(tǒng)預(yù)設(shè)進(jìn)行修改,不會(huì)損害實(shí)體計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)。目前被用于實(shí)驗(yàn)室上課環(huán)境中的虛擬機(jī)大多擁有如下特點(diǎn):(1)兼容性:除擁有單獨(dú)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序外,虛擬機(jī)還具備主板、網(wǎng)卡、顯卡等真實(shí)計(jì)算機(jī)上擁有的全部組件,能夠兼容所有真實(shí)計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序,可以正常運(yùn)行全部真實(shí)軟件。若出現(xiàn)新舊軟件兼容問(wèn)題,還可相應(yīng)調(diào)整所使用的虛擬機(jī)版本,從而大大提高軟件系統(tǒng)的利用率,降低教學(xué)設(shè)備成本。(2)隔離性:在虛擬機(jī)中進(jìn)行教學(xué),可將同一畫(huà)面在全部虛擬機(jī)間進(jìn)行分享。利用虛擬機(jī)對(duì)沙盒進(jìn)行模擬還能有效防止電腦病毒對(duì)主機(jī)的侵害,即當(dāng)連接在一臺(tái)服務(wù)器上的多個(gè)虛擬機(jī)中,有一個(gè)或幾個(gè)遭受到病毒的侵害,都不會(huì)影響其他虛擬機(jī)的正常運(yùn)行。(3)獨(dú)立硬件:虛擬機(jī)與其底層的物理硬件間是完全獨(dú)立的,可以為其配備與底層物理硬件完全不同的虛擬組件。連接于同一服務(wù)器上的虛擬機(jī)還可同時(shí)運(yùn)行不同的操作系統(tǒng),此外通過(guò)虛擬機(jī)系統(tǒng)還能在操作系統(tǒng)中對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。
2.1.1 有效整理文件名
若在實(shí)驗(yàn)課程中主機(jī)連接的虛擬機(jī)數(shù)量較多,且主機(jī)內(nèi)存及屏幕相對(duì)較大,在講課時(shí)屏幕上呈現(xiàn)的畫(huà)面會(huì)非?;靵y,不利于觀看。因此在上課前,要對(duì)各個(gè)虛擬機(jī)的名稱進(jìn)行合理備注并按照一定規(guī)律進(jìn)行分類(lèi),這樣在虛擬機(jī)啟動(dòng)的過(guò)程中,能夠達(dá)到與現(xiàn)實(shí)操作中相同的簡(jiǎn)便程度。有效進(jìn)行文件名整理能夠幫助主講老師在課前對(duì)教學(xué)任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理安排規(guī)劃,同時(shí)也給學(xué)生課后知識(shí)回顧和問(wèn)題答疑提供便利,讓學(xué)生在測(cè)試前更好的進(jìn)行知識(shí)回顧整理。
2.1.2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建立
利用虛擬機(jī)和云計(jì)算技術(shù),能夠建立學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上的網(wǎng)絡(luò)安全功防實(shí)訓(xùn)平臺(tái),給學(xué)生提供更真實(shí)的操作演練機(jī)會(huì),并設(shè)置不同的板塊讓學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的練習(xí)。虛擬機(jī)建立起來(lái)的互動(dòng)平臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)老師與學(xué)生間的有效交流。在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中,將課程分為攻擊方法和攻擊對(duì)象兩個(gè)方向進(jìn)行實(shí)操演練。針對(duì)方法開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)病毒、密碼破解、網(wǎng)絡(luò)詐騙等實(shí)驗(yàn),針對(duì)對(duì)象開(kāi)展防火墻、交換器、應(yīng)用系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練時(shí),老師可通過(guò)平臺(tái)對(duì)每個(gè)學(xué)生的操作情況進(jìn)行觀察了解,并掌握虛擬機(jī)的運(yùn)行情況,對(duì)于處于實(shí)驗(yàn)操作中卻產(chǎn)生流量的虛擬機(jī)進(jìn)行及時(shí)抓取。
2.1.3 依照學(xué)生能力進(jìn)行講解
對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō),在剛接觸理論性和邏輯性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理知識(shí)時(shí),由于知識(shí)本身的復(fù)雜性,會(huì)導(dǎo)致學(xué)生理解困難,進(jìn)而影響學(xué)習(xí)積極性。因此實(shí)驗(yàn)室中老師在利用虛擬機(jī)進(jìn)行教學(xué)時(shí),要充分考慮到學(xué)生的能力水平,切勿要求學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)夠突飛猛進(jìn)。重視基礎(chǔ)的重要性,從學(xué)生的自身實(shí)際情況出發(fā),利用虛擬機(jī)進(jìn)行手把手的教學(xué)活動(dòng),讓學(xué)生充分了解各個(gè)操作步驟和操作規(guī)程,充分掌握課上學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí),不斷提高自身技術(shù)水平,并靈活運(yùn)用于實(shí)際操作中。
2.1.4 實(shí)際課程與虛擬機(jī)教學(xué)相結(jié)合
實(shí)驗(yàn)室課程中虛擬機(jī)的使用貫穿始終,若能夠?qū)⑻摂M機(jī)操作與實(shí)際的教學(xué)幻燈、材料等相結(jié)合,理論結(jié)合實(shí)際,能夠極大提高課堂教學(xué)的效果,幫助學(xué)生更好掌握技術(shù)知識(shí)。在進(jìn)行理論知識(shí)與虛擬操作的混合教學(xué)時(shí),要對(duì)課程主體內(nèi)容進(jìn)行深入的分析,同時(shí)還要利用虛擬機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作演示教學(xué),用理論知識(shí)解釋操作流程,用操作演練輔助解釋理論知識(shí),在提高學(xué)生對(duì)基本概念理解的同時(shí),鍛煉技術(shù)操作水平,實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的綜合化提高。
2.1.5 以學(xué)生作為課堂主體
利用虛擬機(jī)教學(xué)時(shí),老師的操作演示固然是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容,但也不能忽視學(xué)生課堂主體的地位,要給學(xué)生留有充分發(fā)揮自主性的機(jī)會(huì)。在看老師演示、聽(tīng)老師講解之后,要給學(xué)生留足夠的獨(dú)立練習(xí)時(shí)間,通過(guò)實(shí)踐提高對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的認(rèn)識(shí),并通過(guò)自主練習(xí)發(fā)現(xiàn)自身不足,及時(shí)請(qǐng)教老師解決。
2.1.6 技能競(jìng)賽活動(dòng)的開(kāi)展
為全面提升學(xué)生網(wǎng)絡(luò)操作的技術(shù)水平,可利用技術(shù)競(jìng)賽帶來(lái)的緊張感和真實(shí)感,在課上將學(xué)生分組,進(jìn)行一對(duì)一的網(wǎng)絡(luò)攻、防技術(shù)較量。通過(guò)學(xué)生間的良性競(jìng)爭(zhēng),加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的認(rèn)識(shí),并激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、提升自身技術(shù)能力的熱情,引起對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的思考,培養(yǎng)技術(shù)潛能。在利用虛擬機(jī)進(jìn)行技術(shù)競(jìng)賽時(shí),系統(tǒng)可將學(xué)生的操作情況進(jìn)行準(zhǔn)確記錄,加強(qiáng)系統(tǒng)本身安全防護(hù)的能力,從而保證學(xué)生競(jìng)賽環(huán)境的安全性。在賽后學(xué)生通過(guò)回顧自己的操作過(guò)程并結(jié)合競(jìng)賽結(jié)果進(jìn)行分析,能夠幫助學(xué)生總結(jié)不足、積累經(jīng)驗(yàn),使得虛擬機(jī)教學(xué)帶來(lái)的好處得以全面發(fā)揮。
(1)軟件的選擇:目前市場(chǎng)上的虛擬機(jī)種類(lèi)繁多,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室教學(xué)時(shí),要選取能夠?qū)崿F(xiàn)在一臺(tái)現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)中多個(gè)虛擬機(jī)同時(shí)啟動(dòng)的軟件,且要有能力存儲(chǔ)大量的教學(xué)、操作資源,能夠在操作過(guò)程中反復(fù)進(jìn)行重啟操作,從而更好滿足實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的要求。(2)合理規(guī)劃數(shù)量:上課前對(duì)課上所需的虛擬機(jī)數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確規(guī)劃,保證每個(gè)虛擬機(jī)在硬盤(pán)中都分有足夠的資料保存空間。虛擬機(jī)的實(shí)質(zhì)其實(shí)是主機(jī)上的一個(gè)軟件,同時(shí)安裝多個(gè)軟件會(huì)在一定程度上破壞教學(xué)設(shè)備,造成不必要的教學(xué)成本增加,也給設(shè)備后期維護(hù)帶來(lái)諸多不便,因此合理進(jìn)行虛擬機(jī)數(shù)量規(guī)劃相當(dāng)必要。(3)檢查現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī):實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存直接決定了能夠同時(shí)啟動(dòng)的虛擬機(jī)數(shù)量,因此在選擇虛擬機(jī)軟件時(shí),要先檢查現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存,并在適當(dāng)范圍內(nèi)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行擴(kuò)充,保證課上學(xué)生操作時(shí),每個(gè)虛擬機(jī)有足夠的存儲(chǔ)空間。另外還要檢查現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡使用情況,若已經(jīng)安裝網(wǎng)卡但未聯(lián)網(wǎng),就需要在現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)上安裝Microsoft虛擬網(wǎng)卡,若已安裝網(wǎng)卡,在進(jìn)行教學(xué)時(shí),便可使用主機(jī)的網(wǎng)卡。
虛擬機(jī)在實(shí)驗(yàn)室上課環(huán)境中的應(yīng)用,能夠大大彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足,給學(xué)生提供更多操作練習(xí)的機(jī)會(huì),從而真正掌握實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的核心知識(shí),提升自身技術(shù)操作水平。通時(shí)虛擬機(jī)能幫助老師更有效地進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),相關(guān)老師應(yīng)重視教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新,充分利用虛擬機(jī)優(yōu)勢(shì),全面提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的質(zhì)量。