网络工程虚拟化范文第1篇

关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类

计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如IOU、GNS3、eNSP2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.

1平台的系统架构

虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.(1)实验室综合管理平台(LIMP).LIMP(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCMS、NTC和CVM相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.(2)云虚拟实验平台.CVM是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].(3)虚拟拓扑连接器.NTC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].(4)机架控制管理服务.RCMS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接PC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.

2平台的关键实现

本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.

2．1硬件构建

(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使IT资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVM配有1个Console口、1个MGT口和8个实验口,通过网络IP、子网掩码、网关和DNS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.NTC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFP口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络IP、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).(3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCMS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个AUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络IP、用户名和密码等提供基于Web的操作界面.RCMS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理

2．2资源建设

(1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVM的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(．iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(．base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、MOOC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库(2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验PC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.(3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCMS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化Web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过LIMP将NTC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在NTC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.

3平台的实验教学

3．1实验教学

虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:(1)通过LIMP实验任务;(2)通过CVM调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;(3)通过NTC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;(4)通过RCMS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;(5)通过LIMP监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.

3．2建设意义

(1)虚拟仿真实验环境的开放共享有利于推广虚拟仿真实验教学模式[13].软件共享虚拟实验教学资源整合了计算机网络课程群的实验需求,分层次、分类别地构建了不同操作系统的虚拟机,形成了行业实验应用环境,不仅节省了教师管理和部署虚拟仿真实验环境的时间,而且扩展了学生参与网络虚拟仿真实验的时间和途径,有利于提升虚拟仿真实验覆盖面.(2)虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架的虚拟设计有利于培养学生的创新意识.虚拟元件库屏蔽各型号、各品牌网络设备的差异性,实现物理设备的归一化处理,提升了实验设备的有效利用率.此外,虚拟实验逻辑机架的构建改变了传统网络机柜格局一成不变的情况,为学生进行网络拓扑设计提供了广阔的想象空间,为物理实验组网提供了更多的可能,激发了学生的学习积极性和求知欲望,有利于培养学生的创新意识和实践动手能力.(3)网络虚拟拓扑的现实映射有利于拓展虚拟实验空间和时间、提高学生的工程实践能力.远程控制虚拟实验教学资源平台遵循虚实结合、能实不虚的原则,实现了虚拟网络拓扑设计、虚拟网络命令执行、物理映射拓扑组网的功能,真正能够远程控制实验设备并突破实验空间和时间的限制,使学生可以在任何有网络的地方随时进行远程实验,不仅熟悉虚拟仿真实验层次,更是通过反向telnet技术真实控制实验设备,真正体验企业级网络工程,提高工程实践能力.

网络工程虚拟化范文第2篇

关键词：计算机；虚拟化技术；原理；应用

人们对计算机处理信息的速度要求不断提高，计算机应用中出现了虚拟化技术。这种技术作为一种高新技术，能够在计算机和网络支持下实现对物理世界和现实世界的联系，满足人们对信息的各种需要。计算机虚拟化技术的应用原理是将计算机的运算能力、存储功能和应用程序等资源进行抽离，实现对成本的降低，提升计算机硬件容量，提高计算机系统本身的吞吐量。计算机技术在人们日常工作生活中扮演着越来越重要的角色，这使得计算机虚拟化技术特点、功能、优势、原理等实现了普遍性认识，对促进社会发展发挥了重要作用。为此，文章对计算机虚拟化技术原理和其在各个领域的相关应用进行研究。

1 计算机虚拟化技术概述

1.1 内涵

计算机虚拟化技术是一门能够对物理计算机资源进行有效分配的技术，具体表现为将物理计算机中应用程序和相关组件从各自所属的硬件系统中分离出来，之后根据重新提供的资源信息，在一定逻辑视图作用下将这些物理意义上存在的事物进行重新逻辑化抽象组合。通过应用计算机虚拟化技术，能够给用户带来多个PC终端在同时运行的感官效果，且这些终端彼此之前具备不同的物力资源，能够进行联系、共享资源。

计算机虚拟化技术过去就有原形，比如虚拟局域网络、虚拟内存等。在计算机技术的发展下衍生出了计算机虚拟化技术，在计算机硬件和软件设施上实现了不同程度的发展。

硬件虚拟化主要是指在计算机原件上进行虚拟化处理，通过虚拟化处理将硬件盘的容量扩充，简化软件资源配置流程。在虚拟化技术的作用下能将CPU实现一个到多个的同时运行，各个程序系统之间相互独立又密切联系。软件虚拟化是指一种很抽象化的虚拟层，实现了虚拟层和物理硬件的分离处理，提升了计算机工作效率。

1.2 工作原理

计算机虚拟化技术应用的重要前提是要具备能够实现可虚拟化的机器。计算机最下层的机器有的可实现虚拟化，有的不可，对于这些不支持下层的机器需要通过系统化管理来实现。系统管理往往是计算机平台硬件和计算机操作系统抽象形成的，是一项完整的操作系统，也被人们称作主机操作系统（虚拟机）。

不同型号的虚拟机彼此之间相互隔离，最下层的机器是自己机器，但也不是所有硬件都能够支持不同型号虚拟机，如最早出现的X86处理器不会根据特定指令来产生对应结果。计算机系统程序需要在受到保护的安全环境中执行工作。

1.3 类型

1.3.1 计算机服务器虚拟化

计算机服务器虚拟化是硬件级的虚拟模式，为计算机操作系统运行提供了虚拟化的兼容硬件。服务器虚拟化能够实现物理服务器上设备的虚拟，在同一个服务器的应用下能够对很多套的虚拟机进行配置处理。服务器虚拟化技术的实现是物理逻辑系统重要文件备份、文件丢失之后重新恢复的重要基础，节省了工作的时间，提高了工作的效率。

1.3.2 计算机网络虚拟化

现阶段，计算机网络虚拟化发展还不成熟，怎样实现计算机网络虚拟化成为有关研究人员着重思考的问题。根据现阶段的软硬件设施情况，通过对应用网络的划分，能够在同一个系统下实现对各个子网络的管控，提升交换机功能和使用效率。

1.4 工作方式

第一，桥接模式。桥接模式主要是利用虚拟软件在局域网上建立的一种新型虚拟服务器，进而为局域网的用户提供相应的网络服务。在桥接模式下，虚拟系统被当作一台主机使用，并能够和其他设备进行连接。桥接模式下，虚拟系统在和其他设备联合使用时需要为它提供相应的网络地址、网络安全码等。第二，网络地址转换模式。网络地址转换模式应用实施NAT模式，通过这种模式的应用实现接入网络的简单化操作，同时在操作时还不需要安排额外的配置，只需要保证网络能够互相进行网络即可。

2 计算机虚拟化技术的应用

2.1 计算机虚拟化技术在网络设备中的应用

在传统的计算机网络配置上，路由器和交换器是计算机系统中的必备设备。但在计算机系统的实际应用中，路由器和交换器的价格费用较高且使用寿命低，一些使用者无力承担这些费用，在设备应用方面存在很多问题。应用计算机虚拟化技术之后，在网络仿真软件的作用下能够实现计算机虚拟网络资源的合理优化配置。比如，常见的计算机BOSONNETSIM软件的应用中，能够对计算机系统网络资源合理优化配置，构建虚拟化的路由器和交换器交换系统，在不需要交换的情况下，根据各自需要实现对网络环境的有效配置。可见，在计算机系统中应用计算机虚拟化技术之后，能够在很大程度上提升计算机网络资源配置效率，节省资源应用成本。

2.2 计算机虚拟化技术在教育教学中的应用

社会科技的发展也推动了教育事业改革，表现为教育手段上开始注重对网路技术的应用。计算机虚拟化技术在教育领域的应用能够在很大程度上提高学科课堂教学效果，增强学生对学习的兴趣。计算机虚拟化技术在教育教学中的应用可以表现为：教师应用网络技术对所要讲授的教学内容进行查询、设计，节省备课查找资料所需要的时间；同时，教师还可以应用计算机虚拟化技术创设学生喜爱的教学情景，实现轻松化、趣味化的课堂教学。

计算机虚拟化技术的应用能够为一些理工科教学提供实验操作的支持，加强学生对实验的理解。如在物理课程电子电路的教学中，教师可以对电子机械设备、电子电路原理等进行模拟，通过一些直观化的物力模拟实验，加强学生对课本理论知识的直观化、清晰化理解，弥补传统实验教学的弊端，提升课堂教学效率。在计算机虚拟化技术的支持下，虚拟光碟应运而生，学生通过使用虚拟光碟加强了对现代知识的掌握和理解，最为明显的应用实际是现代远程教育。在计算机虚拟化技术的支持下，虚拟化教室为学生的学习提供了更为自主化的学习环境，在虚拟化教室中，师生之间能够通过文字、声音、图片、视频等进行及时性学习交流，在积极的互动中提高学生学习效率。

网络工程虚拟化范文第3篇

【关键词】虚拟网络技术，计算机网络，安全，应用

近几年，随着计算机网络技术的不断发展，更新的速度也越来越快，与此同时，计算机的网络安全问题也存在了各式各样的问题。虚拟网络技术是计算机网络安全技术的重要组成部分，也在计算机网络的运行起到了关键性的作用，虚拟网络是以公共网络为基础的网络技术。虚拟网络技术在最大程度上保证了计算机网络的安全，将计算机网络中的信息有效的整合，使计算机网络信息在输入的过程中能够不被泄露，保证了信息的安全和计算机网络在运行中的安全和稳定。

一、虚拟网络技术在计算机网络安全中具有的优势

虚拟网络技术在计算机网络的运行中起到了重要的作用，并且得到了有效的发挥空间，这与虚拟网络自身的特点是离不开的，虚拟网络技术在计算机网络中具有一定的发展优势，保证了计算机的有效运行。同时，虚拟网络技术在我国的各个行业中都得到有效的应用。虚拟网络技术在计算网络安全中具有简化的功能，使工作效率得到有效的提高，这不仅仅打破了传统的计算机模式，也对计算机的配置没有较高的要求。另外，在低配置的计算机中，具有扩大储存量的性能，这样可有效的将在计算机网络的投资大大减少。与此同时，虚拟网络技术在计算机网络中的使用，也成为我国中小企业竞争中的重要手段，成为企业提高经济水平的核心技术。也就是因为虚拟网络技术具有哲学的优势，才能在我国的各个行业领域中得到广泛的使用，成为具有极高价值的核心技术。

虚拟网络技术利用自己独有的优势，整合、简化等功能，并且对计算机设备没有较高的要求等特点，在计算机网络运行中成为不可缺少的网络技术。公司可以通过对虚拟网络的整合和掌控，将信息有效进行整合，从而提高了工作效率。换句话说，也正是因为虚拟网络在计算机网络安全中的各项特点及优势，使虚拟网络中的价值大幅度提高。同时，计算机网络也给虚拟网络提供了充分的发挥空间。

二、虚拟网络及在计算机网络安全的使用成果

随着计算机网络走进了千家万户，对虚拟网络的使用也不断的扩大。虚拟网络将信息化技术和宽带技术有效的向结合，在最大程度上保证了信息资源安全，同时，计算机网络也给虚拟网络技术提供了充分发挥的平台。虚拟网络技术利用自己独有的优势在信息化技术宽带技术得到有效的发展，并取得了优异的成绩，将自己的安全性、整合性、稳定性发挥的淋漓尽致，并且也得到了大幅度的提高。以此同时，虚拟网络逐渐的取代了传统的计算机网络安全模式，成为了计算机网络安全模式重要的组成部分，成为我国中小企业争先使用的新型技术。

目前，虚拟网络技术在我国中小企业的信息管理中已经占有重要的地位。在虚拟网络技术的整合中，有效的将防火墙等安全软件相结合，成为加强了计算机网络安全的重要手段。因此，虚拟网络在计算机网络中得到了有效的应用，也成为维护计算机网络安全的重要技术手段。

三、虚拟网络技术在计算机网络安全中的应用策略

（一）虚拟网络技术在计算机网络安全系统中远程的应用

现如今虚拟网络技术在我国的中小企业中得到广泛的应用，我们也管这种技术叫做虚拟领域。企业中的工作人员利用计算机网络安全中虚拟网络技术，对企业中的各个部门进行远程连接，从而对企业中的各个部门的信息进行有效的整合和调控，同时，有利用虚拟网络技术将企业中各个部门的信息资源有效的进行共享，这样可以方便工作人员查找信息资源，也使信息资源得到有效的利用，这样的虚拟网络技术在我国的大型企业较为突出。同时，也应当采用虚拟网络技术中的管理设备，这样可以有效的将重要信息资源进行保护，并且得到合理有效的运用。从这样看来，虚拟网络技术在计算机网络安全中得到了有效的利用。

（二）虚拟网络技术在计算机网络安全中防火墙的管理应用

在企业使用计算机的角度上来说，企业将虚拟网络技当作是网络中的连接器，因此，虚拟网络在企业计算机网络安全管理中具有防火墙的功能，这种功能在最大程度上保证了企业内信息不外泄，也是企业计算机网络中重要网关。这样企业在查找资料和利用网络办理业务时候，加强了一道防护系统，有效的提高了计算机网络的安全。另外，工作人员在利用计算机网络上传信息资料的时候，虚拟网络不仅仅能够将上传的信息进行有效的保护，还可以将信息资源共享。所以，虚拟网络技术在计算机网络安全中起到了重要的作用，就有较高的安全性，从价格角度来说，也相对的较为低廉，但是却体现了较高的价值。

（三）虚拟网络技术在计算机网络安全中信息的应用

随着我国中小企业的不断发展，传统的计算机网络技术已经不能适用于时代的发展要求。因此，我国的中小企业不断的完善计算机网络安全管理系统，然而，虚拟网络已经成为中小企业发展的一中重要手段，具有精简、整合企业信息资源的功能，将企业中各个部门的计算机网络管理和信息资源有效的进行整合，精简出较为有用的信息资源系统，有效的进行连接，将企业在对计算机信息资源有效的利用，也是资源的有效的利用不在受到网络忙碌等问题的限制，使虚拟网络技术在计算机网络安全系统中得到充分发挥的空间，不断的提高了虚拟网络技术的使用价值。

结束语：综上所述，虚拟网络技术凭借着自己的优势在计算机网络安全中得到有效的发挥，并且得到我国中小企业的广泛应用。同时，虚拟网络技术也有效的促进了我国中小企业的发展。在计算机网络安全的应用中，不断的提高了计算机内部的性能，使企业真正达到信息化管理。

参考文献：

[1]张伟杰. 虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的应用[J]. 电子世界，2014，17.

[2]任科. 计算机网络安全中虚拟网络技术的应用研究[J]. 电子技术与软件工程，2015，08.

[3]杨敏. 虚拟专用网络技术在计算机网络信息安全中的应用探讨[J]. 科技创新与应用，2014，23.

网络工程虚拟化范文第4篇

关键词：虚拟机；网络操作系统；实验教学

1.虚拟机原理

虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了简化管理，优化资源的解决方案。在虚拟化技术中，多个操作系统可以同时并行运行在单个物理机上，每一个操作系统中都有多个程序运行，虚拟操作系统彼此之间共享硬件资源，均可在所需时间段内访问特定的资源和数据。

虚拟机就是一个抽象的计算机，通过软件模拟生成操作系统的完整虚拟镜像，共享宿主主机的部分硬件，而运行在一个完全隔离的计算机环境中。

2.VMware虚拟机的特点

2.1良好的独立性

可同时在同一台物理机上安装并运行多个虚拟操作系统，这些操作系统在主机操作系统的平台上可以进行切换，而且每一个独立运行的操作系统都具备独立的硬盘、网络适配器等，这些系统均可以分别加载不同的应用程序而互不影响。

2.2强大的移植性

VMware完美地模拟了普通操作系统的运行环境，支持多款操作系统，具备良好的兼容性。每个独立的虚拟操作系统均具备模拟硬件环境的功能，可以模拟真实的硬件环境及用户操作流程，大大降低了搭建复杂硬件环境的成本。

2.3友好的操作界面

VMware不仅能模拟特定的系统环境，还提供快照、VMtools等功能。通过设置快照，用户可保存真实的实验环境，反复模拟搭建网络服务的过程。通过安装VMtools，用户可通过拖拽文件轻松实现在物理机与虚拟机之间的资源拷贝。

3.VMware的基本网络配置

在物理机上安装完虚拟机软件后，虚拟机VMware的网络适配器在网络连接模式上会提供VMnetO至WMnet19这20种网络连接方式。其中，VMnetO用于bridged（桥接）模式，VM-net8用于NAT（网络地址转换）模式，其余的连接方式均为Host-Only（仅主机）模式（常用VMnetO）。默认情况下，虚拟机采用VMnetO。这三种模式是为用户建立虚拟机后可以方便用户把虚拟机接入网络。

3.1桥接（Bridged）模式

选择桥接模式之后一定要重新启动物理机的本地连接，否则虚拟机无法访问外部网络。

桥接是将虚拟机的网卡直接桥接在宿主机的物理网卡上（二者处于同一网段）。这种模式下，VMware虚拟出来的操作系统就像是局域网中一个独立的节点设备，它可以访问网中任何一台计算机（需要多于一个的IP地址）。此时，还需要手工为虚拟系统配置IP地址、子网掩码（两者处于同一网段），这样，虚拟系统才可与宿主机互联并通过局域网网关或路由器访问外部网络。

3.2仅主机（Host-Only）模式

为了满足一些特殊的网络调试环境需求，可能需要⑿槟饣肪秤胝媸档奈锢砘肪掣衾肟，此时我们就可以采用仅主机（Host-Only）模式。一般情况下，虚拟系统的TCP/1P配置信息（如IP地址、子网掩码、默认网关等）都是由虚拟网络的DHCP服务器所分配的，如果有特殊的需求可以人工配置修改。

Host-Only实际上是建立了一个与外部网络隔离的内部网络，用以提高内部网络的安全性。这种模式下，所有虚拟系统都是可以相互通信的。但虚拟系统和真实的网络是隔离开的，彼此间无法实现信息互通。

3.3NAT（网络地址转换）模式

NAT模式，实际上是内部虚拟网络通过虚拟机所提供的NAT（网络地址转换）功能，借助宿主机来访问外部网络。NAT模式下虚拟系统的TCP/IP配置信息无法进行手工配置修改，而是由VMnetS（NAT）虚拟网络的DHCP服务器提供的。因此，虚拟系统无法与局域网中的其它物理主机进行通讯。

在构建虚拟网络时，可以使用VMware虚拟机所提供的三种网络工作模式，这三种工作模式又适用于不同的网络环境。桥接模式用于构建完全开放的虚拟网络，将虚拟机与物理机进行网络互通；仅主机模式用于构建完全封闭的虚拟网络，虚拟机和物理机间可以进行通信，但虚拟机无法与外部网络互通；NAT模式介于两者之间，用于构建部分开放的虚拟网络，可实现虚拟网络到物理网络的单向访问。

4.VMware在实践教学中的应用

4.1网络课堂的虚拟化

传统的网络教室财通操作系统多用户方式以支持多种服务。VMware虚拟化，可使每名学生搭建独立的系统环境，多台虚拟机彼此完全隔离（局域网桥接模式IP冲突），创造独立的实践练习环境。虚拟化平台管理员可对硬件资源设置分配规则，保证每个虚拟机都能公平得到资源。

4.2网络服务的并行化

在操作系统教学中，设计多种网络服务。例如在进行Web、DHCP，DNS等服务的安装配置练习时，通过虚拟机可以模拟多个网络服务环境，能让学生在同一台计算机进行多种网络服务的配置实验，提高设备的利用效率。

4.3多课程的实验模拟化

在虚拟机中安装不同操作系统，可将网络类课程教学中用到的操作系统集中在一台计算机上，从而实现在单机上进行多课程的教学，不仅满足了多门的课程的教学需求，也在一定程度上提高了设备的利用率。

网络工程虚拟化范文第5篇

【关键词】云计算；3D虚拟网络教室；云存储；分布式虚拟现实技术；真实感虚拟角色

【中图分类号】G40-057　【文献标识码】B　【论文编号】1009--8097(2011)11－0087―04

引言

虚拟网络教室是利用计算机网络技术和虚拟现实技术实现的一种在线同步交互式虚拟教学平台，具备传统教室的课件展示、课堂互动、课堂演示等多种功能，可为位于世界不同地理位置的学生和教师提供一个交互式虚拟教学环境，从而将传统的课堂教学延伸到可接入互联网的任何地方，从而为不同地域的师生提供更真实的、可共享的在线互动式虚拟学习环境，如WizlQ、Blackboard、Virtual-U、Learning Space、Second Life、ActiveWorld等。然而，传统的虚拟网络教室主要以视频、声音、文字和图像为主要媒介来创建虚拟学习环境，缺乏真实感的场景和人物角色、交互方式比较简单、系统性能较差，不能很好地再现传统教室的各项功能，也不能有效激发学生的学习欲望。云计算技术的快速发展、计算机硬件性能的不断提升以及真实感虚拟现实技术的成熟为真实感3D虚拟网络教室的发展与应用提供了重要的基础，研究云计算技术支持下的真实感3D虚拟网络教室对于创建更具真实感、实时性、高互动性的虚拟学习情景具有十分重要的意义。

一　云计算支持下的真实感3D虚拟网络教室

1　云计算相关技术

云计算是在分布式计算、网格计算等基础上发展形成的一种新型共享式基础架构，它将分布于不同地理位置的计算资源集中起来，并由软件实现资源的自动调度与分配，整个过程无需人为参与。云计算的主体是由多台服务器构成的大型数据中心和计算中心，并通过虚拟化技术为用户提供强大计算能力和海量存储资源以及丰富的个性化网络服务，所处理的数据存储在远程的数据中心、运行的各种应用程序执行在远程的计算中心，用户只要接入互联网即可通过个人电脑、平板电脑等终端设备方便快捷地享受云计算所提供的各种服务和应用。

云计算是虚拟化技术和软件即服务(SaaS，Software as aService)两者的结合，其核心是将某一或某几个数据中心的计算资源虚拟化之后，向用户提供以计算资源为形式的服务，其相关的技术主要有虚拟化技术、网络计算、分布式计算、Web2.0、SaaS等，如图1所示。

2　真实感3D虚拟网络教室的设计

真实感3D虚拟网络教室已成为当前教育信息化领域关注的热点问题之一。首先，云计算技术的发展为真实感3D虚拟网络教室提供了可灵活调配的海量存储资源和高性能计算资源，能够有效降低运行成本；其次，真实感虚拟现实技术的应用能够快速构建具有高度真实感的3D虚拟教室场景和3D虚拟师生角色，为其推广应用提供了基础；最后，高速网络通信技术是3D虚拟网络教室能够不受网络带宽和昂贵网络通信费用的限制，使用户以较低的费用充分体验流畅、逼真的虚拟学习情景。

(1)真实感3D虚拟网络教室的体系架构

真实感3D虚拟网络教室的体系架构如图2所示，底层的云计算基础平台由物理资源和虚拟化软件来构成，主要是为上层的数据库系统、真实感3D虚拟网络教室等提供高性能计算资源和海量存储资源；中间层的中间件主要实现对虚拟化之后的硬件资源进行管理和调度，并对来自上层的用户资源请求做出响应；上层的数据库系统主要为真实感3D虚拟网络教室提供用户管理、用户数据管理、学习资源管理等。

(2)真实感3D虚拟网络教室的功能模块

在平台主页上，首先对该3D虚拟网络教室的体系架构、主要功能、使用方法等进行说明，以便用户对该平台的使用产生浓厚的兴趣。为保证该平台能被合理、有效地利用，只有使用姓名、年龄、E-Mail、所学专业、所在单位、个人照片等真实信息注册并通过平台管理者审核的合法用户才能登录平台，用户登录平台之后便可通过提交自己近期的个人生活照片来在线生成一个自己的3D虚拟化身，以此作为虚拟网络教室中自己的替身来参加相应的教学和学习活动。同时，平台管理员将在平台主页上实时近期将开展的在线课堂教学活动及其相应的链接，用户可根据自己的需要来选择相应的虚拟课堂进行在线学习活动，当在线课堂教学活动开始5分钟之后其链接自动关闭，用户将无法再进入该虚拟课堂进行学习活动，以保证在线课堂教学活动的正常进行。

在线课堂是真实感3D虚拟网络教室的核心功能，当教师和学生按照计划进入在线课堂之后，由教师开始主持本课堂的教学活动，与真实课堂教学环境一样，学生将在教室中找到某一个座位之后坐下，教师可利用教室中的虚拟投影仪、电子白板等进行在线教学活动，如进行集中讲授、展示课件、课堂互动等，学生也可举手向老师提问，使教师和学生能够体验到与真实教室十分类似的虚拟学习情景。同时，教师也可将学生分成不同的学习小组进行在线协作学习、分组讨论等。这样，教师和学生能够通过操控自己的虚拟化身在3D虚拟网络教室中的行为来表达自己的情感、实现更逼真的在线课堂教学互动，达到更理想的在线教学效果。

为解决课后学生的各种疑难问题，教师和学生可以通过视频通讯、语音通讯和电子白板等方式进行在线互动。视频通讯和语音通讯能够让教师和学生就共同需要解决的问题快速达成共识，在具体交流的过程中可借助电子白板进行协同式文字编辑、自由书写与绘画、共享式展示和标注图像与文档。这样，位于不同地域的教师和学生就可以像在真实教室一样进行流畅的课外答疑与课后互动，进一步巩固和提高在线课堂教学的效果。

二　真实感3D虚拟网络教室的开发

1　云存储技术

云存储是将分布于高速数据通信网络中的大量异构存储设备通过硬件资源虚拟化方式集合在一起，通过统一管理与调度共同为云端用户提供大容量、高速数据传输与存储服务的一种系统。云存储系统具有较高的安全性和可靠性，能够面向大规模、复杂网络环境的异地用户提供高速数据存储和管理，需要存储服务的用户只需向云计算服务提供商申请所需要大小的存储空间即可，避免了存储系统的重复建设以及维护与管理费用。

2　分布式虚拟现实技术

分布式虚拟现实技术是一种支持多用户进行分布式在线

交互、信息共享、复杂虚拟环境实时绘制，构建集视、听、触觉为一体的三维虚拟交互式环境的计算机仿真技术，目前比较成熟的分布式虚拟现实应用系统主要有Second Life、ActiveWorld等。云计算支持下的真实感3D虚拟网络教室是一种典型的分布式虚拟现实应用系统，能够支持真实感虚拟教室场景的组建、虚拟角色之间的实时通讯以及虚拟角色与虚拟教室中相关教学道具的交互和响应。

3　真实感3D角色交互式生成技术

真实感3D角色生成技术是根据真实世界中的物理对象，采用相应的计算机图形算法生成逼真3D虚拟对象的一种技术。为方便用户根据自己的个性化特征采用与系统交互的方式生成具有真实感的3D虚拟化身，笔者采用当前比较成熟的3D虚拟化身自动生成软件来帮助用户构建自己的真实感3D虚拟化身，用户只需在软件中设置自己的体形特征、所需的交互式动作等即可自动生成具有真实感的3D虚拟化身，以此在3D虚拟网络教室中与教师和其他同学进行各种虚拟互动。

三　云计算支持下的3D虚拟网络教室应用

1　技术实现

首先，OpenStack是RackSpace公司与美国航空航天局(NASA)共同支持的一个开源云计算项目，包括提供自动创建和管理的云计算平台与支持大量可扩展对象存储的云存储两大部分。笔者利用开源OpenStack部署真实感3D虚拟网络教室的基础云计算实验平台，使用一台普通个人计算机作为客户机，采用一台图形工作站作为控制节点和计算节点：在图形工作站上安装CentOS 5操作系统和MySQL数据库，并完成网络IP的配置，使其可以与个人计算机互通；安装并配置OpenStack云计算平台的服务程序和控制程序。其次，利用3D实时应用程序开发引擎ShiVa、多用户应用服务器ShiVaServer、分布式虚拟现实应用开发工具包等基于OpenStack云计算平台开发和部署3D虚拟网络教室这一多用户分布式虚拟现实系统。最后，真实感3D虚拟网络教室和真实感3D虚拟角色的快速构建是本系统开发的核心和难点，采用三维室内场景构建软件Sweet Home 3D来帮助系统平台管理者构建相应的真实感3D虚拟网络教室场景，用户可借助虚拟化身制作工具Avatar Studio使用交互式方法来构建带有动画的真实感3D虚拟角色。

平台管理员利用Sweet Home 3D构建真实感3D虚拟网络教室场景的一般流程是：首先设计好3D虚拟网络教室的布局，然后从SweetHome 3D自带的模型库中导入相应的课桌、电灯、门、窗户等基本场景对象，对于投影仪、电子白板等Sweet Home 3D内置模型库中没有的3D虚拟对象可采用3DSMax或Maya来进行建模或者直接从网络上下载相应的模型资源并导入到3D虚拟网络教室中。用户利用Avatar Studio生成具有动画的真实感3D角色模型的一般流程是：用户首先在系统中输入自己的年龄、性别、民族、肤色、个人照片等基本特征信息后，系统便会自动生成一个相应的3D虚拟角色；然后用户比照自身特征可对生成的3D虚拟角色进行适当修改，如添加动作和各种装饰品、更换眼镜等操作，在保证3D虚拟角色真实感的同时，激励用户适当对自己的虚拟替身进行装饰，以激发学习者采用该平台进行在线学习的兴趣和积极性。

2　应用分析