浅谈基于VMware构建虚拟网络实验室

摘要：在计算机网络实验室的实践教学中，由于建设实际网络实验室成本高，学校往往资金筹建网络实验室，从而影响网络实践教学。该文介绍了VMWare的工作原理，分析它的优势和特性，提出基于VMWare建立虚拟网络实验室的思路。VMWare在实践中使用方便、性能强大，能很好地满足计算机网络实验室的要求。

关键词：虚拟机；网络实验室；虚拟交换机；虚拟网络

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)02-0294-02

1虚拟机的特点以及原理、优势

1.1 VMWare的工作原理

VMWare是一种先进的虚拟机软件。虚拟机(Virtual Machine)指运行于物理计算机上的由软件模拟出来的计算机，或称为逻辑上的计算机。这些虚拟机上可以像真正的计算机一样，拥有自己独立的CPU、硬盘、内存及其他硬件，并安装操作系统。这些虚拟机上的操作系统称为虚拟子系统，它们建立在正在运行的操作系统上。当然，虚拟机中的硬件都是通过模拟产生的，它的硬盘是原有操作系统中的一个文件,而内存则是从物理内存、虚拟内存中划分的一部分。

1.2 VMWare的优点

1）仿真程度高。虚拟的子系统和物理计算机一样提供了BIOS、CPU、内存、硬盘，它的安装和使用和普通的单机系统几乎完全一样，拥有自己独立的网络地址，提供全部的功能，等等。

2）可同时在同一台电脑上虚拟多个操作系统。VMWare支持Windows、Linux、UNIX等操作系统，同时，对Linux系列的Red Hat、SUSE、Novel l-Linux、Mandrake、Ubuntu、TurboLinux等几乎所有的主流产品都能很好的支持。这使得每个操作系统都有自己独立的一个虚拟机，就如同在网络上一个独立的电脑。

3）可以在单机上组建网络。它提供虚拟网络设备如交换机、路由器、网卡和虚拟建网的方式。故在同一台计算机上可以同时建立多个虚拟机，也可以同时运行其中的若干个虚拟子系统。在正在运行的虚拟子系统之间，在虚拟子系统与宿主机之间，可以通过多种方式联网，以满足组网、配置、测试的需求。

4）安全性高。宿主机完全控制虚拟子系统，可以通过FTP等安全协议与虚拟子系统进行通信，安全得到保障。在虚拟子系统进行危险操作的时候，宿主机可以关闭与虚拟子系统的连接，甚至可以随时关闭虚拟子系统，故安全系数很高。

5）容易安装和备份。VMWare的虚拟子系统与宿主机存在无关性。在一台机器上安装虚拟子系统成功后，进行GHOST备份，通过网络克隆将其复制到其他机器上，无需任何修改就可以直接使用。VMWare强大的复用性对利用它构建虚拟网络实验室，提供了巨大的便利。

综合分析之后，可以看出，VMWare是比较适合网络实验室使用的虚拟机软件。

2 VMWare在虚拟网络实验室中实践

2.1创建虚拟子系统

首先，根据实验室中计算机的性能，选择合适的VMWare版本。例如，目前比较流行的VMWare版本为VMWare V7.1汉化绿色版。

然后，创建虚拟机。启动VMWare后，依次点击菜单栏“文件”“虚拟机”，按照提示，可以很快地创建新的虚拟机。从中，用户可以配置操作系统的类型、硬盘、内存等等。此时，一台计算机就被虚拟出来了。但是，这台虚拟机里面并没有安装上操作系统，只是一台裸机。

接着，为虚拟机安装操作系统。为虚拟机的光驱选择安装光盘的路径，并在BIOS中设置光盘启动。重启计算机，就可以像传统计算机一样，安装操作系统。

安装好操作系统的虚拟机，具备普通计算机系统的各种功能和特点，称之为虚拟子系统。利用虚拟子系统，可以构建功能强大的网络实验室。

2.2构建虚拟网络与测试

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，就能组建各种不同的网络。

1）虚拟网络设备

①虚拟交换机。VMWare提供了8个虚拟网络设备Vmnet，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。网卡类型有三类：a)主机系统上的虚拟网卡；b)主机上的真实网卡；c)虚拟机上的网卡，默认安装的是AMD PCNet AM79C970A。一个虚拟机最多只能安装三个网卡。

2）组网方式

VMWare提供的联网方式主要有如下几种。Bridged(桥接)模式，虚拟子系统成为网络中一立的计算机，可以和网络内其他计算机、宿主机进行互访。NAT (网络地址转换)模式，宿主机和虚拟子系统可以互访，虚拟子系统可以访问网络中的其他计算机，但其他计算机不能访问虚拟子系统。Host-Only(主机)模式，所有的虚拟子系统和宿主机构建成一个封闭的局域网，而网络实验室中的其他计算机无法访问该局域网。另外，VMWare还提供了自定义联网的功能。

正是因为VMWare提供了众多方便、灵活的联网方式，容易模拟复杂和多变的测试环境，可以完成ARP攻击、DNS服务器、邮件服务器、DHCP中继、VPN远程访问及其他各种复杂的网络实验。

2.3多台主机组建广域网实验

利用安装有VMware Workstation的多台主机，组建一个由多个局域网构成的网络，其网络局部拓扑结构如图1所示。

图1网络局部拓扑图

在该组网实验中，每台主机的VMware Workstation中安装有一台Windows Server 2003的虚拟机作为路由器，安装有一到两台WindowsXP Professional的虚拟机作为工作站，Windows Server 2003虚拟机配置两块以太网卡，一块使用桥接方式连接到主机网络，一块使用自定义方式连接到VMnet2虚拟交换机(注意，VMnet2并没有和主机相连)，Windows XP Professional虚拟机的网卡都使用自定义方式连接到VMnet2虚拟交换机。设置好上述虚拟网络环境后，即可在各台主机的VMware Workstation中安装Windows Server 2003操作系统和Windows XP Professional操作系统，操作系统安装完成后，设置各Windows Server 2003虚拟机中的Windows Server 2003为路由器(即设置并启用“路由和远程访问”功能)，配置为LAN路由，并新增RIP路由协议。各Windows Server 2003虚拟机中的每个网络连接的默认网关不要进行设置(即不要填写默认网关)，各Windows XP Professional虚拟机的默认网关设置为与其相连的虚拟服务器的IP地址。具体操作步骤在各种计算机网络教材中都有详细描述，在此不再赘述。

2.4虚拟网络实验室的管理和维护

虚拟网络实验室建立在一台计算机上，不仅投入的建设成本低，而且在管理和维护都比传统网络实验室要方便得多。首先，实验员可以根据教学需求，在VMWare中创建若干操作系统、若干个不同的虚拟子系统，存储在网络服务器上，供学生用机下载、修改、测试。如果某个虚拟子系统在使用过程中遭到破坏而无法修复，重新从服务器上下载即可。

其次，在学生用机上，宿主机一般不用于提供额外的网络服务或者进行网络测试，以免遇到危险。当虚拟子系统在进行网络测试的时候，一旦发现危险，可以随时通过VMWare的暂停、关闭按钮，强行关闭正在运行的虚拟子系统，确保网络安全。如果在真实的计算机上进行强行关闭计算机的操作，很容易损坏CPU和硬盘，但是这样的操作在虚拟机中并不会产生危害。若出现问题，则可重新安装VMWare即可，不会对真实的计算机上产生危害。

再次，在虚拟网络实验室中，可以根据操作系统的特点，采用多种方式进行数据交换，提高工作效率。例如，在两个Windows系统之间，可以采用文件共享方式;在两个Linux系统之间，可以采用NFS方式;在Windows与Linux之间，可以采用Smbmount、Sam? ba方式；此外，还可以通过FTP、即时通讯工具、USB设备等完成宿主机与虚拟子系统之间的数据交换。

3结论

通过实践证明使用VMWare搭建虚拟网络实验室，比较明显的提高了网络实践教学的质量。但是由于VMWare对内存的消耗比较大，同时对CPU也有一定的要求，建议最少使用双核CPU，最小使用1G的内存。如果要求流畅运行的话，可配备四核CPU+2G内存。但是很多学校的电脑更新换代慢，配置并不是很高，所以只能构造简单的虚拟网络，限制了网络实践教学的深度。随着电脑硬件价格的不断下降，越来越多的学校有条件使用VMWare来搭建、配置虚拟网络实验室，发挥虚拟机软件的优势，便于学生学习网络实践。因此，在计算机应用专业课程的教学实践过程中，推广使用虚拟机技术具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]周翔鹰.基于VMware构建虚拟计算机网络实验[J].实验室研究与探索,2006(7).

[2]肖晓萍,向中凡.基于虚拟仪器技术的远程实验室的研究[J].仪器仪表标准化与计量, 2004(03).

[3 ]梁诚,李琼,夏建波. VMware虚拟机技术在计算机实践教学中的应用[J].电脑开发与应用, 2007(08).

[4]任科.虚拟机技术在计算机实践教学中的应用探讨[J].今日科苑, 2008(15) .