使用Vmware搭建学生实验平台

1使用Vmware搭建计算机网络实验平台摘要：笔者长期在一线进行《计算机网络》专业课程的教学，在长期的教学实践中，一直对难以搭建合适的实验环境供学生实验感到困扰。为进行计算机网络实验，需要大量的包括交换机、路由器在内的网络设备，而一般的中专学校或中小型培训机构难以有足够的资金投入购置足够的实验实训设施；事实上，即便购置了足够的实验设备，繁重的设备维护和实验环境搭建工作量也使实验员疲于奔命、应接不睱，各教学机构亘待一套总拥有机本(TCO)最低的解决方案。随着虚拟技术的成熟，市场上出现了以Vmware为代表的大量虚拟机软件产品，使用这些产品，可以轻松的在单台计算机上搭建非常复杂的网络环境，进行所有教学所需的网络实验。这些软件产品的出现，为教学的顺利开展带来了革命性的变化。以下便是使用Vmware搭建计算机网络实验平台为教学提供支持的一些简单介绍。关键字：虚拟技术Vmware软件虚拟机产品实验平台一、Vmware的介绍Vmware虚拟机程序是美国Vmware公司推出的一个系列软件产品，根据不同的应用需求，包含多次层次的许多产品。而为了在一台单机上实现多台虚拟电脑或虚拟网络的目的，可以使用这一系列产品中的VMwareworkstation软件，该软件的最新版是Vmwareworkstation5.5，有兴趣的朋友可以通过Vmware的官方网站()了解该产品的信息和最新动态。VMwareWorkstation是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，它是一个“虚拟PC”软件，它使你可以在一台机器上同时运行二个或更多Windows、DOS、LINUX系统。与“多启动”系统相比,VMWare采用了完全不同的概念。多启动系统在一个时刻只能运行一个系统，在系统切换时需要重新启动机器，但Vmware却是在一台实体电脑上虚拟中出多台“真实”的计算机，每台虚拟的计算机都是独立运行的。许多人称该软件为“虚拟机软件”，我个人更喜欢称其为“虚拟机组装系统”。它本身并不是一台虚拟机，但通过Vmware却能在一台实体机器上虚拟出多台计算机，每台虚拟计算机均有自己独立的硬件组成，均可安装各自独立的操作系统。这些虚拟计算机还可以利用Vmware提供的虚拟网络交换机进行连接，实现在一台实体机器上模拟完整的网络环境。对于企业的IT开发人员、系统管理员、各种网络学习人员而言，VMware在虚拟网络，实时快照，拖曳共享文件夹，支持PXE等方面的特点使它成为必不可少的工具，而使用该软件进2行学生实验环境的搭建正是本文探讨的主要内容。二、使用Vmware创建虚拟计算机1．虚拟计算机的硬件安装了Vmware后，就可以使用这个软件创建虚拟计算机了。使用该软件创建的虚拟计算机，其硬件组成方法如下：CPU：与实体计算机共同使用同一个实体CPU。Vmwareworkstaion5.5版本的软件增加了虚拟计算机使用实体计算机上双CPU的支持，此前的版本并不支持。硬盘：从实体硬盘中分配空间给虚拟计算机，默认值是4GB。值得注意的是，实体硬盘分配给虚拟计算机使用的空间，并没有从实体硬盘中直接扣除，而只是分给虚拟计算机使用的“配额”，如果虚拟计算机没有用完分配的“配额”，实体计算机用户仍可用这部分的空间。当然，如果第一次分配给虚拟计算机的空间偏小，虚拟计算机出现了完全用完“配额”的情况，也不需要担心，只需通过添加硬件的方式再添加一个磁盘即可，就像真实的电脑可以多添加一个物理硬盘一样。RAM：从实体电脑的RAM中分配存储器给虚拟计算机使用。与硬盘使用不同的是，一旦从实体计算机分配了内存给虚拟计算机，只要这个虚拟计算机一旦开机，这部分内存就被虚拟计算机完整使用了，即便虚拟计算机的内存使用处在极其空闲的状态，实体计算机的进程仍无法使用这部分已分配出去的内存空间了。因此，分配给虚拟计算机的内存数量要进行很好的规划，当然，在虚拟计算机关机状态下可以很方便地进行内存分配的调整。软驱和光驱：虚拟计算机与实体计算机共享相同的物理设备。另外，使用类似WINISO之类的软件制作的ISO软件包文件可以直接作为虚拟计算机的光盘使用。声卡和网卡：声卡和网卡在虚拟计算机中都是软件模拟的，并不与实体计算机共享。显卡：用Vmware创建的虚拟计算机没有模拟显卡，而是通过另外安装一个Vmwaretools的软件包来增强虚拟机的显示效果和速度的。键盘、鼠标、显示器：当然与实体计算机共享啦。一台虚拟计算机的显示界面实际上是实体计算机系统中的一个窗口。鼠标要移进虚拟机窗口只要直接点击即可，要从虚拟机中移到实体计算机上，默认情况下是通过CTRL+ALT组合键来进行切换的。2．对实体计算机硬件配置的建议Vmware软件本身对实体计算机的硬件没什么特别的要求，笔者就曾经在一台“奔腾233”的电脑上流畅地使用过一台安装windows2000server的虚拟计算机。但基于以上对虚拟计算3机的硬件组成的分析，为了很好的实现网络实验环境的搭建，笔者建议安装Vmware的实体计算机按如下原则配置硬件：⑴CPU：没特别要求，建议安装“奔腾四”以上CPU，如果需要创建多台虚拟计算机（例如十台），你可以考虑安装双CPU，但Vmwareworkstation的版本应该使用5.5版。⑵硬盘：同时有多台计算机访问硬盘，硬盘的读取速度对虚拟机的运行性能影响很大，建议安装SATA硬盘，空间按每台虚拟计算机4GB计算。⑶RAM：是创建多台虚拟计算机的关键硬件，要很好的实现复杂实验环境的搭建，建议要达到1GB，最少也应该有512M。3.虚拟计算机的创建和软件安装Vmware软件安装完成后，在实体计算机上会增加两张虚拟网卡，分别为VMwareNetworkAdapterVMnet1和VMwareNetworkAdapterVmnet8，同时在系统“服务”中，会增加VMwareDHCPService和VMwareNATService这两个系统服务，用来实现Vmware的内置网络功能。这两个“服务”的作用，会在后继的部分中提到。在vmware中新建一台虚拟计算机方法非常简单，vmware提供了一个新建向导，通过向导便可完成创建工作。用Vmware创建出来的虚拟计算机与真实计算机在使用上没有不同，新创建的虚拟计算机跟实际硬件堆叠的物理计算机一样仅是一台“裸机”，必须全新安装操作系统。安装操作系统可以通过真实的计算机的光驱来进行安装，也可以将一个ISO文件设置成虚拟计算机的光盘来进行安装。我个人更倾向于先将安装光盘制作成一个ISO的软件包再进行安装，有一点需要特别注意的是，你所制作的ISO文件，必须是带有启动文件的。关于如何制作可以启动的光盘，并不在本文讨论的问题之列。其实如果你使用的是windows2000以上的安装光盘的话，已经是可以自启动的了。在虚拟计算机上安装操作系统跟在实体计算机上安装操作系统没有任何的区别，过程完全一样。操作系统安装完成后，从实体计算机的角度看，这台虚拟计算机只是一个文件夹中的几个文件而已，而在Vmware中，就是通过这些文件，使一台虚拟计算机中可以运行的。有鉴于此，其实安装完成一台虚拟计算机后，你完全可以在实体计算机上将些文件拷贝到另一个文件夹，从而在Vmware中生成另一个虚拟计算机而省却了重新创建一台虚拟计算机所需的安装操作系统的工作量。当然，在windows很多版本的操作系统上，由于存在系统的“安全数据库”，这种方式生成的另外一台虚拟计算机与第一台虚拟计算机上的许多对象都拥有相同的SID码，这样会导致很多网络服务不能正常进行，因此，笔者并不建议你那样做。笔者在使用Vmware之前，想给学生演示windows2000的安装，当时就感觉极为困难，4给几个班的学生上课，总不能在一台实体计算机上反复安装几个windows2000吧？对学生的实操的制约就更大，机房的电脑不能够提供给学生进行实际的安装。自从采用Vmware后，向学生演示操作系统的安装不再成为问题。每个学生都可以反复利用虚拟机进行操作系统的安装实验，而根本无须担心对实体计算机的操作环境任何造成影响。三、Vmware的的虚拟网络环境1．Vmware的虚拟网络环境Vmware的强大之处并不限于它可以使用实体计算机的硬件来设置虚拟计算机，还在于它强大的网络连接功能。它在安装后，会产生10个虚拟交换机，从Vmnet0-Vmnet9，使用者可以通过将虚拟计算机的网卡连接到不同的虚拟交换机从而实现丰富的网络拓扑结构。在这十个虚拟交换机中，Vmnet0、Vmnet1、Vmnet8已有预设的功能，Vmnet0表示“桥接”网络，Vmnet1表示“仅主机”网络，Vmnet8表示“NAT”网络。当你的虚拟计算机的网卡与上述三个虚拟交换机相连的话，即表示你采用预设的网络模型进行你的网络连接。如上所述，你可以使用Vmware内设的三种网络模型进行虚拟计算机与实体计算机之间的网络连接。当然，你也可以利用Vmware其它的七个非预设功能的虚拟交换机来进行自定义网络模型，以便实现更为复杂和灵活的网络拓扑，而这恰恰正是Vmware组网的最强大之处。2．Vmware预设的三种网络模型Vmware预设了三种网络模型，分别为“桥接(bridge)”，“NAT”，“仅主机(host-only)”。你可以直接利用这三种预设的网络模型，直接实现你的虚拟网络与真实网络的通信。前已述及，Vmware软件安装完成后，在实体计算机上会增加两张虚拟网卡，分别为VMwareNetworkAdapterVMnet1和VMwareNetworkAdapterVmnet8。VMwareNetworkAdapterVMnet1网卡是用于实体计算机与“仅主机”网络进行通信的，VMwareNetworkAdapterVmnet8网卡是用于实体计算机与“NAT”网络进行通信的。⑴桥接(bridge)网络实体计算机的网卡默认情况下是跟虚拟交换机Vmnet0直接连接的，这种直接连接称为“桥接”。如果你的虚拟计算机的网卡直接选择了“桥接”，则表示虚拟计算机与Vmnet0直接连接了，虚拟计算机与实体计算机直接处在同一个网段上了。如果你的实体计算机是局域网中的一台计算机，则位于实体计算机上的这台虚拟计算机也就成为实体网络中的一台计算机了。5Vmware中的“桥椄”网络模型如下图所示：利用桥接网络，可以非常轻松的将一台虚拟机器置于跟实体计算机相同的网络中。在网络实验中，可以使用虚拟计算机充当服务器提供某些网络服务，而使用实体计算机充当客户机来检验服务器提供的服务是否正常。当然，还可以进行其它更多的实验拓扑的设计。⑵NAT网络NAT称为“网络地址转换”，通常用于使用私有IP地址的多台局域网机器共享一条INTERNET连接访问INTERNET的场合下。在这种场景中，一种称为“NATdevice”的设备连接内网和外网，并被用来将内网的私有IP地址转换成设备外侧的公有IP地址，从而实现持有私有IP地址的内网机器上网的目的。在Vmware中，已经有一台“NATdevice”的虚拟设备，这个虚拟设备与Vmnet8这个虚拟交换机连接。“NATdevice”实际上是透过安装于实体计算机上的“VMwareNATService服务”来实现的。同时，Vmware还内置了一台虚拟“DHCP服务器”，它也与Vmnet8相连，其实质是透过安装于实体计算机上的一条称为“VMwareDHCPService服务”来实现的。NAT网络的拓扑图如下所示：6根据以上的网络拓扑图，当你的虚拟计算机的网卡选择了“NAT”连接，即表示该网卡与vmnet8连接了，此时，你的虚拟交换机便可以透过虚拟的NAT设备与真实计算机所在的网络进行互相访问了，当然，接在同一个虚拟交换机上的DHCP服务器可以为你的虚拟计算机自动分配IP地址，你的虚拟计算机根本无须手动配置IP地址。利用这个预定的网络模型，你可以使你的虚拟计算机与你的实体计算机通过NAT设备实现分离。你可以使用你的虚拟计算机朝外提供网络服务，而通过NAT设备上的目标地址转换(DNAT)将对你实体计算机的访问转向到你的虚拟计算机，