基于虚拟化通信网络技术实验分析

基于虚拟化通信网络技术实验分析

詹义杰

皖江工学院 安徽马鞍山 邮编：243031

作者简介:詹义杰（2002.6—）男，安徽广德人，本科，研究方向：通信工程。

摘要：邮政通信网络技术是物流管理专业的一门专业核心课程。传统的课程实验都是基于物理计算机和网络设备完成的，计算机需配置多块网卡连接不同的网络进行组网。随着虚拟仿真技术的兴起，出现了利用Packet Tracer、eNSP等网络仿真软件就能在单台PC上完成的网络仿真实验，但其无法在复杂的网络环境下对网络设备和服务器的互通实验进行仿真。随着云计算的普及、桌面即服务的理念的提出，文章提出一种以虚拟实验为基础、基于云桌面的邮政通信网络技术课程实验方案，供专业教学参考。

关键词：邮政通信网络；虚拟化实验；云计算；DaaS

　　一、传统网络技术实验教学模式

　　邮政通信网络技术是利用计算机网络技术研究邮政通信系统传输的一门专业课程。该课程的实践环节主要包括交换机配置、路由器配置和各种应用服务器的配置等。

　　在课程开展实验过程中，传统做法是实验室使用安装两块网卡的PC，2～6人一组，一块网卡连接实验室局域网，一块网卡连接分组的独立内网。独立内网用来进行组网实验，连接实验室局域网的网卡用来教学、提交实验报告等操作。基于这种物理设备的组网实验在教学和实验室管理过程中存在一些弊端，主要集中在以下几个方面：

　　（1）需要双网卡，普通单网卡的PC无法完成网络课程实验。现在普通PC只集成1块网卡，另外安装的PCI接口网卡，容易造成卡槽松动，导致无法识别网卡、计算机蓝屏等现象，造成学生实验无法顺利完成。

　　（2）课程实验需要的网络设备多，投资较大。为完成网络技术的实验教学任务，在实体网络设备选择上，一般会选择功能比较完善的企业级设备。一般情况下，1个自然班6人一组，需要6～8组设备，实验室的建设成本在40万元～60万元，如果再考虑到防火墙等安全产品，AP、AC等无线产品，NAS、IP SAN等网络存储设备，实验室的建设成本将进一步增加，而花大量资金建设的网络实验室还会面临因网络设备更新快而不断被淘汰的风险。

　　（3）设备在使用过程中被学生反复拔插，对接口有一定的磨损，尤其是Console口，一旦损坏，设备将无法完成配置实验。

　　二、基于云计算的实验教学模式

　　本文提出了一种基于云计算的计算机网络实验方案，可以解决上述的不足。

　　构建在线实验平台主要流程如下：

　　邮政通信网络技术课程的理论知识非常复杂，同时其具有较强的实践性，为此本课程教学团队基于CDIO教学理念，采用工程项目案例驱动的方式开展教学活动，让学生通过工程项目案例的实施训练，更好地理解专业理论知识点、锻炼专业技能，同时通过小组分工合作完成任务提高团队协作意识。在教学过程中，将工程项目分配给小组，以小组为单位下达工作任务，围绕网络建设的需求、设计、配置、测试和文档撰写，让学生一起合作，对工程项目展开讨论。课程结束时，学生须对项目的实施情况进行分析和评价。

　　针对在线课程的实验需求，南京邮电大学邮政学院专门构建了在线邮政通信网络技术实验平台，每组实验设备包括4台虚拟机，每台虚拟机专门配置了1台路由器或3层交换机。使用KVM平台的远程虚拟化技术，可以实现多名学生远程、异地在线联合实验，教师可以远程同步在线指导与考查。学生在宿舍或家里可以像在实验室一样进行网络实验，完成远程组网、配置路由器和交换机、分析网络报文、搭建网络服务器等实验操作。下面以配置DNS区域复制实验为例，展示实验过程。

　　（一）实验目的

　　DNS区域复制指将主DNS服务器上的某个区域的所有数据全部复制到该区域副本的辅助DNS区域服务器上，当修改主DNS服务器上的区域时，主DNS服务器会通知辅助DNS服务器已经发生修改，然后通过“区域辅助”将修改的内容复制到辅助DNS服务器。通过 DNS服务器的区域复制，可以确保承载同一区域主机的两台DNS服务器拥有同样的区域数据信息。

　　（二）实验设备

　　实验需要2台Windows Server 2008服务器和1台Windows 7客户机，3台虚拟机组成同一个局域网。其中1台Windows Server 2008做主DNS服务器，1台做辅助DNS服务器，Windows7 作为客户进行实验验证。

　　（三）实验步骤

（1）根据项目需要申请相关服务器，并按照网络拓扑进行IP地址规划。
　　（2）配置3台虚拟机的IP、网关、DNS地址、计算机名称等信息，2台Windows Server 2008服务器安装DNS服务。
　　（3）配置服务器1的DNS服务，新建主要区域network.com，在该区域中再建2个主机，即添加A记录，主机名“soft；IP 192.168.1.2”和主机名“it；IP 192.168.1.3”。
　　（4）配置服务器2的DNS服务，新建辅助区域network.com。

　　（5）配置服务器1的DNS区域复制功能，在DNS控制台上，选择“操作”菜单，单击“属性”，在DNS属性对话框中，点击“区域复制”选项卡，确认已选中“允许区域复制”，在“只允许下列服务器”选项下，通过“IP地址”选项，输入辅助DNS服务器IP地址，即服务器2。
　　（6）在DNS区域“属性”中的“区域复制”选项，单击“通知”，在对话框中输入将接受自动通知的DNS服务器IP地址，即辅助DNS服务器IP地址。
　　（7）在“区域属性”选项卡下，点击“确定”，完成 DNS Server 服务器的区域委派。
　　（四）实验验证
　　通过windows7客户机 Ping 服务器1中的soft.network.com 和it.network.com 得到验证结果，Ping通后，断开服务器1的网络，清空客户机上的DNS缓存，命令为ipconfig/flushdns，再Ping两个解析域名，如果仍然能Ping通，则说明实验成功。
　　通过虚拟网络技术还可以实现许多综合的网络实验应用。例如，IIS 服务器的配置与访问、FTP 服务器的配置与访问、DHCP服务器的配置等各种应用服务的综合网络环境搭建、配置和管理。
　　基于云计算的在线实验平台，能够完成网络实验室的几乎所有实验，包括网络设备配置、综合网络组建等实验，同时该实验平台具有良好的可扩展性，不仅能满足基于网络设备的在线实验，还能结合H3C公司的HCL或华为的eNSP网络模拟软件，进行路由器、交换机、虚拟机与网络模拟器结合的实验，有效扩大实验规模和提高实验水平。利用虚拟机支持Linux和Windows操作系统的特点，可以支持学生自主提高实验层次，通过在虚拟机上自主设计与实现网络协议或算法，并随时可以与远程平台上的网络设备进行联调测试与验证，为学生研究创新性实践项目提供良好的支持。
　　三、结束语
　　在信息化高速发展的今天，云计算在教学中的应用日趋常态化，给实验教学和实验室的建设增添了多元化的效果，让用户重复利用设备资源同时打破了实践教学的时空界限，开拓了多元化的实验教学空间。本文分析了邮政通信网络技术教学的实体网络搭建模式、虚拟化仿真实验模式的不足，提出了一种基于云计算的桌面服务虚拟化实验设计。在新冠肺炎疫情的考验下，该实验方案的实施取得了良好的效果，学生可以通过各种终端设备自助申请需要的实验资源，解决了原有实验室容量小、维护困难等问题，实现了远程实验预习、实验操作、反复训练，提高了实验效果，锻炼了实践技能，有利于课程的能力产出。
参考文献
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