计算机网络教学中对于虚拟机技术的运用
中图分类号：G424 文献标识码：A
Application of Virtual Machine Technology in Computer Networks Teaching
LI Jing
（Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College， Taizhou， Jiangsu 225300）
Abstract Virtual machine is a class of software to use software technology with hardware acceleration technology developed， it's a very broad range of applications， the main purpose is the operating system debugging， perform compromise system security is to experience all kinds of experiments or other operating systems. In a computer network for teaching computer applications is mainly the latter two， this article will explore how to apply virtual machine on the network teaching.
Key words network teaching； virtual machine
0 引言
教学环境的构建是网络教学的基础，但是在网络教学中需要用到的教学环境较多，如果全部都使用真实的硬件来构建的话无疑会加大学校的负担，也会给学生带来麻烦，而且学生的技术水平有限，很容易破坏教学环境，这些都是构建网络教学平台需要考虑到的问题。为了解决这些问题，现在许多的网络教学环境都采用虚拟机技术构建，虚拟机的特点恰好可以解决以上提出的问题，因此，将虚拟机技术应用于网络教学中是一个可行且非常有意义的手段。
1 虚拟机技术特点对网络教学的益处
1.1 虚拟机的特点与选用
虚拟机技术诞生于上个世纪，它的主要作用是模拟各种硬件，能够支撑起一个虚拟的操作系统在其上运行。随着虚拟机技术的发展，虚拟机软件又增加了众多的功能，使之功能愈趋强大。首先是虚拟机软件能够提供完备的硬件支持，如CPU、硬盘、网卡、声卡、显卡、内存以及各类端口等等。其次是能够很好地支持虚拟系统与主机之间的资源共享，如输入输出设备、文件系统等等。还有如创建分支、快照等等，方便进行各类实验以及恢复环境。按照不同的虚拟机实现技术，虚拟机可以分为两类：第一类为纯粹使用软件进行硬件模拟的虚拟机，如bochs等，这类虚拟机运行速度较慢，但是可调试性非常强大，所以常用于操作系统级别的调试工作。第二类为软件模拟配合硬件辅助技术的虚拟机，也是使用最为广泛的虚拟机，如Vmware、VirtualBox等等，这类虚拟机的功能较为强大，由于使用了硬件辅助技术，所以运行速度也更快。在网络教学中基本不会涉及操作系统级别的调试，所以最好使用此类的虚拟机软件进行网络教学环境构建。
1.2 网络教学中使用虚拟机的益处
按照上节所述的虚拟机的特点，结合网络教学中的对于教学环境的要求。可以总结出在网络教学中使用虚拟机的益处。
（1）虚拟机可以模仿各种硬件，并不存在真实的硬件，所以不怕各种危险的操作损坏硬件。（2）虚拟机中的操作系统是可以很方便地进行还原操作的，即使学生损坏了操作系统也可以快速地恢复原样。（3）可以在一台计算机安装多个虚拟操作系统，并可以方便地进行各种硬件资源共享，方便构建不同系统环境。（4）降低主机的运行负担，可以放心地安装和使用各种软件，不会留下任何的痕迹，同时将应用软件放在虚拟操作系统中也可以加快主机的运行速度。（5）保密性高，可以作为功能加强版的沙盘系统使用。
2 在网络教学中虚拟机的具体运用方向
虚拟机软件的功能非常多，在网络教学中应该充分结合自身的实际要求，发挥虚拟机的特点，辅助教学顺利进行。按照不同的使用要求，可以分为以下几种情况：
2.1 构建各种操作系统环境
在网络教学课程中，涉及到各种各样的操作系统，如Windows系列操作系统以及各种发行版Linux操作系统。但是显然学校是不可能每一种操作系统都使用一台计算机，即使使用多操作系统共存的方式构建网络教学环境，也会浪费许多的人力与时间，因此，使用虚拟机安装各类操作系统是虚拟机在网络教学中最重要的用途。
这样学校节省了大笔资金，学生也可以方便地学习各种不同操作系统。同时，虚拟机软件对于虚拟的操作系统的设置都是可以导出的，硬盘文件同样可以在真实机上进行操作，所以一个操作系统可以很方便地从一台计算机复制中到另一台计算机中，适合大面积地更新操作系统且能减少更新时间。同时结合虚拟机软件提供的快照功能，可以建立用于不同情况下的差别不大的系统的快照，这样就可以在不同的系统情况间快速切换了。
2.2 网络环境搭建
计算机网络课程往往会涉及到多个计算机，因此可以用虚拟机软件在一台计算机上虚拟安装多个操作系统，通过设置硬件让多个虚拟的操作系统共享网卡，就可以让学生进行类似局域网构建、网络安全防御等等实验，从宏观上感受网络。 虚拟机软件的网卡共享模式分为许多种，根据教学需要可以进行设置，一般情况下，常用到的有以下三种模式：① Bridged模式。当需要虚拟操作系统作为当前局域网中一台主机时可以使用该模式，设置好IP地址以及子网掩码后，即可加入局域网中。② Host-Only模式。使用该模式时，虚拟系统与主机不能进行网络连接，但是所有安装于该主机的虚拟系统之间可以相互访问，可用于特殊情况下的网络调试。③ NAT模式。在此模式下，虚拟系统可以通过主机的网络访问外部网络，虚拟系统之间同样可以相互访问，但是无法访问主机所在局域网络。此类模式用法最为简单，无需进行任何的网络设置。
2.3 全性实验
在进行安全性实验时，如果操作不当很容易对系统造成伤害，因此在进行计算机安全类教学时，应构筑起一个安全的实验环境，所以需要使用虚拟机软件虚拟操作系统进行此类实验。
首先，虚拟机技术可以隔离虚拟系统与主机之间的关系，在虚拟系统上可以任意地进行各类实验不用担心伤害到主机。目前虽然有可以穿虚拟机软件的病毒，但是该技术没有扩散，所以可以放心进行各类安全性实验，只需要注意不要让虚拟系统通过网络波及到主机即可。其次，虚拟机软件带有快照功能，类似于系统还原，在进行实验前可以先做一个快照，实验完成后恢复快照就可以还原虚拟系统，速度非常快。
2.4 其他用途
除以上所提外，在网络教学中虚拟机技术还可以有其他用途，如以下两点：（1）用于录制屏幕。在教学过程中，教师不可能逐个去巡视学生的操作情况，这是可以开启虚拟机的屏幕录像功能，记录学生操作，方便教师查看。（2）净化主机环境。将教学中需要用到的软件转移至虚拟系统中，减轻各类软件对主机的影响。
3 结束语
现在虚拟机软件可以实现的功能较多，每个功能均有其独特的特点，将虚拟机技术应用于网络教学时，应当尽力挖掘虚拟机技术的应用潜力，提升网络教学中的环境与质量，相信随着虚拟机技术的不断进步以及网络教学理念的不断创新，虚拟机技术可以在网络教学中发挥出更大的作用。
