VirtualBox在《网络操作系统》课程教学中的应用

摘 要 ：《网络操作系统》是计算机网络技术专业的核心课程,其主要教学内容是配置网络怎么写作器和组建计算机网络,但现有教学设备一般满足不了该课程的实验要求,应用VirtualBox软件可以解决这一问题.通过一些典型实验案例进行了阐述.

关 键 词 ：VirtualBox；网络操作系统；网络怎么写作器

中图分类号：G432 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0157-03

作者简介：廖常武（1964-）,男,硕士,南京工业职业技术学院计算机与软件学院副教授,研究方向为计算机网络技术.

0 引言

VirtualBox 是基于 X86 及 AMD64 / Intel64 处理器的虚拟机软件,现由 Oracle 公司开发维护,它是一个开源、跨平台、免费的软件.VirtualBox可以在Linux和Windows主机中运行,支持非常丰富的虚拟机操作系统,Windows系列支持Windows XP、Windows 7、Windows 8、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Windows Server 2012；Linux 系列支持 Red Hat、Fedora、SuSE、Debian、Mandriva等,覆盖了所有主流 Linux 产品.

1.网络操作系统教学内容

网络操作系统课程的教学内容主要是Windows Server和Linux两大操作系统对网络怎么写作器的配置.Windows

Server主要教学内容有：安装操作系统,用户和组管理,文件系统管理,磁盘管理,活动目录,配置WINS怎么写作器、DHCP怎么写作器、DNS怎么写作器、Web怎么写作器、FTP怎么写作器、TP怎么写作器,配置防火墙、IPSec,配置IP路由、NAT、VPN、NAP等.

Linux操作系统的主要教学内容有：安装操作系统,用户和组管理,文件系统管理,Linux怎么写作与进程管理,配置Samba怎么写作器、NFS怎么写作器,配置DHCP怎么写作器、DNS怎么写作器、Web怎么写作器、FTP怎么写作器、邮件怎么写作器,配置Linux防火墙等.

2.网络操作系统教学中存在的问题

要完成网络操作系统的全部教学内容,实验室计算机在硬件配置上主要存在以下问题：①光驱：安装操作系统需要从光盘安装,因此需要光驱；②双网卡：配置IP路由、NAT、VPN等实验,需要计算机作为路由器,每台计算机要安装2块网卡；③至少3块硬盘：Windows Server的磁盘管理要求做RAID1、RAID5实验,RAID1实验需要2块硬盘,RAID5实验需要至少3块硬盘；④需要多台计算机组建网络：Linux的Samba怎么写作器配置,要求1台Linux系统、1台Windows系统,要有2台计算机才能完成此实验；⑤部分实验不能完成：为便于管理,实验室计算机一般安装有还原卡,系统重新启动后还原为初始状态.Windows Server的安装活动目录、更改计算机名等实验,要求系统重新启动,只有系统重启后其配置才能生效.因此,要求系统重启的实验无法完成.

3.解决方案

使用虚拟机可以很好地解决上述这些问题.虚拟机是指在物理计算机的操作系统上使用软件虚拟出新的计算机系统,新的计算机系统建立在正在运行的操作系统上,同时又拥有自己独立的 CPU、硬盘、内存及其它硬件.物理计算机称为Host,虚拟机称为Guest.

3.1 选择虚拟机软件

实验室计算机一般都安装Windows操作系统,基于 Windows 平台的虚拟机软件应用较多的有 VirtualBox、VMware和Virtual PC.VirtualBox与 VMWare相比,VirtualBox具有开源、免费、体积小、速度快的特点,而 VMWare 属于商业软件,体积大、速度慢、也令普通用户难以承受；VirtualBox 具有优异的性能和丰富的特性,VirtualBox 在图形处理、数据库应用、Web 怎么写作应用等各方面的性能并不逊于 VMware.VirtualBox与 Virtual PC 相比,VirtualBox 支持Windows和Linux操作系统,而微软的Virtual PC只支持 Windows 操作系统.选择VirtualBox作为虚拟机软件完全能够满足网络操作系统课程的教学要求.

3.2 安装虚拟机

下载软件VirtualBox 4.3,按安装向导安装VirtualBox.

（1）安装虚拟机.可以通过物理光驱或虚拟光驱安装虚拟机,也可以直接通过 ISO 文件运行光盘版的操作系统.VirtualBox虚拟硬盘的文件类型有：VDI（VirtualBox磁盘映像）、VMDK（虚拟机磁盘）、VHD（虚拟硬盘）、HDD（并口硬盘）、QED（QEMU增强型磁盘）、QCOW（QEMU写入时复制）,一般选择VDI类型进行安装,按照安装操作系统的步骤进行安装即可.

（2）复制虚拟机.VirtualBox提供了复制虚拟机功能,有“完全复制”和“链接复制”两种方式.“完全复制”是另一台虚拟机重新复制VDI文件,“链接复制”指2台虚拟机共用同一个VDI文件,“链接复制”可以节约HOST的硬盘存储空间.

3.3 VirtualBox网络模式

安装VirtualBox 后,在主机会自动创建一个名为 VirtualBox Host-Only Network 的虚拟网络适配器,VirtualBox 提供了Guest与Host的通信模式：①未指定,Guest被认为有网卡但未插网线；②网络地址转换（NAT） 模式：Guest和Host可以互访,VirtualBox 提供路由器、DHCP 功能,Guest 就像通过路由器一样来访问外部网络.同时,VirtualBox 使用 Host 的 IP 和外部网络进行交互；③桥接网卡模式：Guest和Host处于同一个网段中,Host的物理网卡和Guest的虚拟网卡处于同等地位,通过Virtualbox构建的虚拟网桥（虚拟交换机）进行桥接；④内部网络模式：Guest之间可以互访,组成一个与外界完全隔绝的内部网络；⑤仅主机（Host-only）：适配器模式,Guest之间 、Guest和Host能通信. 4 VirtualBox在教学中的应用实例

使用VirtualBox软件可以仿真Windows和Linux操作系统的相关网络怎么写作配置.以下仿真实验的实验环境为：Host操作系统为Windows 7、内存4GB,虚拟机软件为VirtualBox4.3,虚拟机为1台Windows Server 2008R2 Enterprise、2台Windows 7和1台CentOS5.5.

4.1 配置IP路由的实现

在网络操作系统课程中,与IP路由相关的实验需要计算机安装2块网卡作为路由器,利用VirtualBox提供的虚拟网卡功能,实现在1台虚拟机中添加2块网卡,实验拓扑如图1所示.

①虚拟机安装双网卡.Server 2008R2虚拟机关机,在“Oracle VM VirtualBox管理器”界面,添加网卡1和网卡2,连接方式均为“内部网络”；②配置路由与远程访问.启动Server 2008R2虚拟机,设置2块网卡的IP地址分别为192.168.1.1/24和192.168.2.1/24,安装路由和远程访问怎么写作,对Server 2008R2配置静态路由或RIPV2协议；③测试.启动WIN7-1和WIN7-2,并配置WIN7-1的IP地址为192.168.1.2/24,网关192.168.1.1；WIN7-2的IP地址为192.168.2.2/24,网关192.168.2.1；④在WIN7-1和WIN7-2虚拟机中使用ping命令测试2台计算机的连通性.

4.2 配置Samba怎么写作器

使用1台Linux和1台Windows计算机,配置Linux系统的Samba怎么写作器,可以实现Linux系统与Windows系统之间的数据共享.Samba使用基于TCP/IP的B协议,Windows7操作系统通过使用“网络”访问Linux系统,Windows用户登录到Linux主机,并从Linux文件系统中复制文件.

CentOS5.5的IP地址为192.168.1.10/24；Windows7的IP地址为192.168.1.11/24,在Linux中安装Samba,启动Samba怎么写作,修改b.conf配置文件如下：

[global]

workgroup 等于 WORKGROUP

bios name 等于 SambaServer

security 等于 share

[CentOSShare]

ment等于CentOSShare

path等于 /CentOSShare

public等于yes

writable等于yes

关闭CentOS和Windows7的防火墙,从Windows7的“网络”访问CentOS,结果如图2所示.

4.3 冗余磁盘阵列实现

冗余磁盘阵列（RAID）技术为数据的存储提供了快速、廉价、安全的解决方案,RAID的级别有RAID0、RAID1、RAID5和RAID10.RAID有硬件和软件两种实现形式,硬件 RAID 需要用内置或外置的RAID控制器来实现,性能好贵；软件RAID则使用操作系统实现,如Windows Server 2008或第三方存储软件实现,不需要额外购置RAID控制芯片.使用VirtualBox提供的添加多块磁盘功能,在虚拟机中实现软件RAID,让学生通过实践操作理解RAID的理论.下面以Server 2008R2实现RAID5和RAID1 为例说明.

①虚拟机添加多块磁盘.RAID5实验需要至少3块磁盘,RAID1实验需要2块磁盘,所以添加5块容量为25GB的动态虚拟VDI磁盘；②磁盘类型转换.RAID磁盘要求必须是动态磁盘,添加的磁盘默认为基本磁盘,因此需要把基本磁盘转换为动态磁盘.将磁盘0到磁盘5转换为动态磁盘；③RAID1和RAID5的实现.磁盘4和磁盘5加到镜像卷（即RAID1）中,容量为25597MB,设置盘符为F、卷名为RAID1、格式化为NTFS文件格式的逻辑卷.将磁盘1、磁盘2和磁盘3都加到RAID5卷中,设置盘符为E,卷标名为RAID5,容量为25597MB,并格式化为NTFS文件格式的逻辑卷.

5.结语

使用VirtualBox软件模拟真实的网络实验环境,能够进行Windows和Linux操作系统的实验,完成《网络操作系统》课程的教学内容,方便教师演示教学和学生模拟实验,节约了实验室建设资金,提高了教学质量和学生的实践动手能力.