利用Vmware搭建网络实验室

建设网络实验室的费用比较大，中职学校往往缺少资金筹建网络实验室。普通电脑室缺少网络实验环境，影响网络教学质量。用Vmware软件可以很容易地在普通的电脑室搭建网络实验室，从而以较少的投入得到较大的教学效果。 虚拟机、客户机、虚拟机软件、虚拟交换机、虚拟网络、仅主机(Host-only)模式、桥接（Bridged）模式、网络地址翻译(NAT)模式。         计算机网络以及Internet是当代发展最快的信息技术，是新世纪人才必须掌握的基本技能，因而也理所当然地成为计算机专业基础课的核心课程，教学意义十分重大。然而，现在很多中职学校受资金、技术等各方面因素的影响，教学设备的硬件建设相对欠缺和滞后，能建立网络实验室的较少，在普通的电脑室里学生只能是一人一机，即使几个同学把机器放到一起做实验，但网卡和交换机之类的网络设备也不好配置，学校也不可能让学生在计算机上安装软件和修改设置，因此学生基本没有做网络实验的条件和机会，最多只能做一些上Internet的实验，网络教学徒有虚名。虚拟机软件的出现，能够在一台物理计算机上能虚拟出多台计算机，进而为中职学生在单机环境下学习和实践如何组建网络提供了必要的条件。目前建立虚拟机和构建虚拟网络的工具软件主要有VMware和VIRTUAL PC，而VMware对网络的支持比较好。本文将着重对如何使用VMware搭建虚拟的网络实验室进行初步的探讨。 一、虚拟机及虚拟机软件       虚拟机是指一台在物理计算机上虚拟出来的独立的逻辑计算机。虚拟机必须通过虚拟机软件进行创建。通常人们接触到的虚拟机软件有VMware那样的硬件模拟软件，也有JVM那样的介于硬件和编译程序之间的软件。 （一）虚拟机的优点　 1、一般不会损坏本PC的操作系统和软件，因虚拟机的硬盘通常是本PC上的一个文件，虚拟机在硬盘上的操作只在这个文件上进行。 2、可同时在同一台PC上运行多个操作系统，每个OS都有自己独立的一个虚拟机， 就如同网络上一个独立的PC。 3、可在单机上组建网络，它提供了虚拟网络设备如交换机、网卡和虚拟建网的方式。 4、容易安装和备份，可在虚拟机上容易地安装不同的操作系统然后备份，使用这些备份可更快速地安装其他虚拟机。 （二）学校应用虚拟机的好处 1、有助于教师进行网络教学。老师可通过用虚拟机构建的虚拟网络进行网络教学，使学生更感性、直观地掌握网络的组建、管理和维护。 2、有利于提高学生学习兴趣和有助于学生自主学习。因为虚拟机的安装要求不高，安装的方法也较为简单。学生学会了虚拟机组建虚拟网络的原理和方法后，可以在学校实验室环境之外的其它环境自主地做网络实验。 3、为学校节省资源。学校不用另外找场地和购买计算机、交换机、网卡、网线等网络设备。 （三）虚拟机的基本术语 1、主机——指物理存在的计算机。 2、客户机——指由VMware模拟出来的一台虚拟的计算机，也即逻辑上的一台计算机。 3、主机操作系统——在主机上安装的操作系统。 4、客户机操作系统——在客户机上安装的操作系统。 二、建立虚拟机及构建虚拟网络的基本方法 （一）建立虚拟机 建立虚拟机的方法有几种，而最常用的方法是用VM ware向导建立虚拟机和用备份文件建立虚拟机两种。在网络教学中，老师用第一种方法建立一个虚拟机，然后备份相关文件并共享，学生就可以用第二种方法快速建立虚拟机了。下面简介两种方法的操作步骤。 1、用VMware向导建立虚拟机。 （1）启动向导进行有关参数的设置。 （2）对硬盘进行分区和格式化； （3）安装操作系统。安装操作系统有光盘安装、光盘镜像文件安装、GHOST文件安装、备份文件安装4种，其中用备份文件安装是最快的。 2、用备份文件建立虚拟机。 VMware用两个文件记录虚拟机的信息，一个是配置文件(*.vmx)，记录虚拟机的硬件资料如内存、硬盘、网卡、声卡的类型大小等信息；另一个是磁盘文件，记录在虚拟机上安装的操作系统、存储的文件等信息。如果使用已存在的配置文件和磁盘文件来建立虚拟机，就不用对硬盘进行分区、格式化和安装操作系统，这样可以在几秒钟之内就建立一个新的虚拟机了。虚拟机的备份文件指的就是配置文件和磁盘文件的备份。 （1）复制备份文件到硬盘指定目录； （2）启动向导，在“选择一个磁盘”的三个选项中选“使用已存在的磁盘镜像文件来建虚拟磁盘”，然后选备份磁盘文件。 这种建立虚拟磁盘的方法能较快地建立新的虚拟机，但缺陷是用同一个备份磁盘镜像文件建立的虚拟机的计算机名和IP地址相同，导致不能联网，所以要注意提醒学生修改计算机名和IP地址。 （二）构建虚拟网络 VMware提供了一些虚拟设备和用这些设备联网的方法，只要理解了这些设备和联网的原理就可以组建不同的网络。 1、虚拟网络设备。 （1）虚拟交换机。VMware提供了八个虚拟网络设备VMnet 0-9,这些设备可以充当交换机，通过这些设备主机和虚拟机就可以组建任意形式的局域网，如果主系统的配置够高，甚至可以虚拟多个服务器。 （2）网卡。网卡有三类：①主机系统上虚的拟网卡VM net 1-9；②主机系统上的真实网卡；③虚拟机系统上的网卡，默认安装的是AMD PCNET Family PCI Ethernet Adapter，它的网络设置有桥接、仅主机、网络地址翻译和自定义四种选择。一个虚拟机最多只能安装三个网卡。 2、组网方式。 VMware虚拟网络的方法是把计算机连接到VM net 0—— VM net 9中的一个虚拟交换机,而连接的方式有以下三种。 （１）仅主机(Host-only)模式。 ① 特点。在主机上建立了一个独立的私有网络，外部网络和虚拟机不能通讯。 ② 联网方法。第一步，将主机连接到虚拟交换机上。方法是给主机系统添加一块虚拟网卡，只能是虚拟网卡VM net１－9中的一块。VMware给主机添加虚拟网卡同时会给主机添加一个“网络连接”，这时主机系统就和相应的虚拟交换机相连了。如选择虚拟网卡VM net 3，它就连到了虚拟交换机VM net 3。第二步，把虚拟机连接到虚拟交换机上，方法是在网卡的网络设置中选“仅主机”选项，它就默认连接到虚拟交换机VM net 1上。但如果主机不是连接到虚拟交换机VM net 1上时，就要选“自定义”选项，并指定连接到所需的虚拟交换机（如虚拟交换机VM net 3），否则无法通讯了。因为主机和虚拟机系统没有连到同一个虚拟交换机上。 ③ 拓扑图： （2）桥接（Bridged）模式。 ①特点。在主机所处网络上虚拟机显示为和主机一样的一台额外的计算机，它与主机在主机所处网络上的地位是平等的。外部网络和虚拟机可以互相访问。 ②联网方法。第一步，把虚拟机连接到虚拟交换机上，方法是在网卡的网络设置中选“桥接”选项，它就默认连接到虚拟交换机VM net 0上。第二步，将主机连接到虚拟交换机上，当把虚拟机桥接到某一个虚拟交换机时主机就自动和该虚拟交换机相连了。 ③拓扑图： （３）网络地址翻译(NAT)模式。 ① 特点：虚拟机可通过主机连接Internet。 ② 联网方法。第一步，把虚拟机连接到虚拟交换机上，方法是在网卡的网络设置中选“网络地址翻译”选项，它就默认连接到虚拟交换机VM net 8上，而且自动将NAT服务功能赋予给虚拟交换机VM net 8。如果要选用其它虚拟交换机，必须将NAT服务功能赋予这个虚拟交换机，然后才能选用此虚拟交换机。第二步，将主机连接到虚拟交换机上，方法与仅主机模式相似。第三步，在虚拟机上安装拨号连接。 ③ 拓扑图：   三、使用Vmware搭建虚拟的网络实验室 运用Vmware搭建虚拟的网络实验室需要进行以下3个方面的准备。 （一）硬件的准备 虚拟网络实验室的硬件要求是CPU速度在600MHz以上和内存容量的在256MB以上。而电脑实验室CPU速度都在800MHz以上，内存容量一般是128 MB。如果内存容量不够256MB，建议最好增加到256MB。 （二）软件的准备 VM ware 分桌面系统（Ｗorkstation）和服务器版（VMware　GSX Server, VM wareESX Server, VMware virtual SMP），可在 VMware的官方网站http://www.vmware.com/ 下载一个30天的试用版，也可以到“华军软件园”下载，是一个共享的版本。 （三）网络模板的准备 教学中常用的网络平台主要有“对等网网络平台”、“客户机/服务器网络平台”、“有路由器的网络平台”以及“有放火墙的网络平台”4种。老师事先用一台学生机建立实验所需要的虚拟机和虚拟网络，然后把记载这些虚拟机和虚拟网络参数的文件放到服务器上共享。这就相当于老师将实验所需的网络模板做好了并将它共享给学生。利用老师做好的网络模板，学生很快就能在自己的计算机上建立一个实验所需要的虚拟网络环境进行网络实验。以上4种网络平台的构建方法如下。 1、对等网网络模板。 （1）拓扑结构。 （2）建立方法。建立两台虚拟机，安装操作系统win98/2000/xp，然后设它们的网卡联网模式为仅主机模式。两台虚拟机就与虚拟交换机（VMNET 1）连成了一个简单的网络。 2、客户机/服务器网络模板。建立的方法基本上与“对等网网络平台”相同，主要区别在于要在其中一台客户机上安装服务器软件。 3、有路由器的网络模板。 （1）拓扑结构。 （2）建立方法。 ① 客户机A的建立方法：第一步建立虚拟机；第二步安装操作系统，如果安装WIN2000 SERVER或LINUS，就启动它们自带的路由和远程访问软件；如果安装WIN98就加装SysGate /WinGate；第三步：添加一个网卡，连同原有的网卡共有两个网卡，因为用一台计算机做路由器就必须安装两个网卡。第四步：设置网卡，其中一个网卡的IP地址为192.168.0.1，网络模式为连接到虚拟交换机VMNET 1的仅主机模式；另一个网卡IP地址为192.168.6.1 ，网络模式为连接到虚拟交换机VMNET 2的仅主机模式。 ② 客户机B的建立方法：第一步建立虚拟机；第二步安装操作系统WIN98/2000/XP或LINUS。第三步：设置网卡IP地址为192.168.0.X（2-254），网卡的网络模式为连接到虚拟交换机VMNET 1的仅主机模式 ③ 客户机C的建立方法：第一步建立虚拟机；第二步安装操作系统，安装WIN98/2000/XP或LINUS。第三步：设置网卡IP地址为192.168.6.X（2-254），网络模式为连接到虚拟交换机VMNET 2的仅主机模式。 4、有防火墙的网络模板。 （1）拓扑结构。 （2）建立方法。 ① 客户机A的建立方法：第一步建立虚拟机；第二步安装操作系统和防火墙软件；第三步：安装两个网卡，因为用一台计算机做防火墙就需要安装两块网卡。第四步：设置网卡，其中一个网卡的桥接到虚拟交换机VMNET 0；另一个网卡连接到虚拟交换机VMNET 2。第四步：设置IP地址。 ② 客户机B的建立方法：第一步建立虚拟机；第二步安装操作系统。第三步：设置网卡，网卡的网络模式为网络模式为连接到虚拟交换机VM NET 2的仅主机模式。 四、运用已搭建的网络实验室进行网络教学实例 实例一　对等网的组建和设置实验 实验目的：1.通过本实验掌握简单的局域网组网技术； 2.学会配置基于Windows 98／2000／XP的对等网。 实验步骤： １．学生用老师提供的对等网网络模板文件快速地搭建一个虚拟的对等网； ２．启动客户机； ３．设置两台客户机的IP地址（要在同一网段,如192.168.1.X）； ４．用IPCONFIG命令查看客户机的网络设备配置； ５．用PING命令检查网络的连通性； ６．设置工作组和计算机的名字； ７．设置文件夹共享； ８．设置访问权限； ９．从一台计算机访问另一台计算机。 实例二　路由器的设置实验 实验目的：1.熟悉路由器的基本命令； 2．掌握路由器的配置方法。 实验步骤： 1．学生用老师提供的有路由器的网络模板文件快速地搭建一个虚拟的网络； 2．启动虚拟机； 3．设置客户端的IP地址； 4．为路由器配置一个名称，并设置其密码； 5．为启用的各个端口指派IP地址； 6．用静态路由方法把两个局域网互连在一起； 7. 查看路由表； 8．在客户端使用ping命令测试两个局域网是否可以通信端。 经过实践证明使用Vmware搭建的虚拟网络实验室，比较明显地提高了网络教学的质量。但因为Vmware对内存的消耗较大，而中职学校电脑的配置并不高，所以只能构造简单的虚拟网络，限制了网络教学的深度。