余人杰
【摘要】在目前高校的网络技术课程中，往往需要大量的网络设备才能满足网络技术实训要求，而如果使用物理设备，这些物理设备大多昂贵、易于损坏，且具有搭建网络拓扑耗时、不易变动，演示效果不够直观等缺点。相比之下，使用仿真的网络技术实验平台既能节约成本，又能提供易于操作、直观、快捷的实验环境。本文对利用虚拟化技术及Web IOU来实现仿真网络技术实训平台的方法进行探究，使网络技术实训教学更易于开展。
【关键词】虚拟化;Web IOU;仿真实训平台
在网络技术实训课程中，一个基本的网络实验就需要数台网络设备，以OSPF多区域实验为例，需要4台路由器，这也就存在以下的问题：第一、为了保证实验的完整性及效果，这4台路由器同一时间只能一个学生在使用，也就是说每班级一次实训可能需要上百台设备，显然全部使用物理设备是不切实际的。第二、如果使用物理设备，搭建初始实验环境（设备互联、启动、清空配置、设备切换等）就会耗费掉一定的时间，如果出现物理连线错误，排错又需要一定时间，相对短暂的课堂时间，这是相当不利的。第三、教师的演示往往是通过投影仪、桌面共享等，学生不可能近距离观看，无法对网络拓扑不能一目了然，这就导致了演示效果不佳。第四、在做协议分析时，经常要捕获网络数据包，这在物理设备上是不易操作的。综上所述，物理网络设备在课堂时间较短的教学过程中所体现的效果并不理想，而解决的方法一般都是通过仿真软件模拟网络设备来进行平时的实训。
现今，有很多可以模拟网络设备或运行网络设备操作系统的软件，如：Cisco Packet Tracer、GNS3等，这些软件都各有优缺点。Cisco Packet Tracer为纯软件模拟，简单易用，但可实现的功能不多，GNS3为模拟硬件的软件，模拟出来的设备可运行网络设备的操作系统，功能较多，但资源占用较高。这些软件都依赖于本机的资源，无法作为一个单独的实训平台使用，而通过部署虚拟化技术及Web IOU可搭建一个能够实时使用、远程访问的实训平台，下面对该平台进行探究。
一、实训平台的优势
1.使用虚拟化技术实现的动态基础架构可做到灵活的资源拓展（vSphere 5.1支持4000个节点每集群），提高硬件利用率，降低能源成本。在购买服务器时，能做到较大的投资保护，在搭建网络技术实训平台时，可以不用一次性购买服务器资源，后期根据需要再添加。
2.故障倒换时间小，虚拟化技术可实现虚拟机动态迁移，当其中某台服务器故障后，该台服务器的虚拟机可全部迁移到其它服务器上，不会导致实训平台中断而无法使用，另外服务器一般24小时开机，学生可随时使用网络实训平台。
3.具有图形化操作界面，可远程访问，Web IOU提供http访问方式，不用安装客户端，通过网页即可操作，这使得学生不仅能在课堂上使用该实训平台，在课后也能访问该平台进行自主学习。图形化的界面提供了直观的拓扑，有较好的演示效果。
4.Web IOU使用的是Cisco的IOL，能模拟的功能较为齐全，基本网络的交换、路由实验都可以模拟，并且模拟的设备资源占用率低。
5.快速的恢复能力：虚拟机有磁盘“快照”功能，所谓的“快照”是指虚拟机磁盘文件的某个时刻的备份，能在发生故障时快速的恢复到备份时的状态。而Web IOU可预先为每台设备做好配置，这就极大的节省了网络设备初始化的时间。
二、实训平台的准备及要求
1.在硬件方面建议使用专用的服务器，可选用刀片服务器或多台机架式服务器，服务器的配置（决定因素在CPU及内存）视同时在线的学生人数及实验的规模而定。
2.虚拟化解决方案可选用Vsphere或Hyper -V，整合多台服务器资源，可做集群并实现动态资源控制。之所以选择虚拟化方案部署，就是考虑每次实验的人数不同，所需的资源不同，使用虚拟化来动态调整、分配资源。小型实验占用的资源少，可独立完成，每人一套模拟机架，大型实验占用资源多，分组共同完成，一组一套模拟机架。
3.在EXSI上创建虚拟机并安装Web IOU，虚拟机的创建数量可等同于实验的最大人数。
4.为Web IOU上传Cisco IOL镜像，因为Web IOU只是为IOL提供了一个简易的操作界面，实际还需要IOL来模拟网络设备的功能。
5.为了实现远程访问还需有公网IP（或学生宿舍能访问到的地址），由于每台虚拟机一个IP，如果虚拟机较多的话，IP不好分配，这时也可以配合VPN使用，只需要一个公网IP，虚拟机分配私网IP。
三、实训平台的操作
1.实训平台的管理员为虚拟机分配好IP，官方的Web IOU镜像是基于CentOS的，修改IP可通过修改相关的系统文件。
2.教师备课时可通过网页登陆Web IOU，如：管理员为教师分配的虚拟机的地址为192.
168.1.1，那么教师打开网页，输入“http：// 192.168.1.1”即可访问Web IOU，接着通过添加实验，即可编辑设备型号、接口数量、互联信息等，也可预先为设备编辑初始化配置，之后保存即可。教师上课演示时，也是直接访问上面的网址，再打开预先编辑的实验，启动设备并使用Telnet工具登陆设备即可演示。
同样，练习题也可通过上面的方式预先做好。对于需要每个学生一台虚拟机的，管理员也可通过VMWare的“克隆”功能简单的完成复制。
3.学生上课时根据老师的要求，打开对应的虚拟机IP的网址，可根据学号来排IP地址。学生在操作的过程中只要不保存启动配置，下次课可直接使用该实验，如果误操作导致配置丢失，可通过重新导入实验解决。比较严重的问题则可通过虚拟机的“恢复快照”功能解决。学生在课后自习或做作业也能使用该平台，可自定义拓扑，最大的好处是不占用、不依赖于学生自己的机器的资源，不会因为机器配置较低而无法完成实验。
四、实训平台的维护
1.定期为虚拟机做“快照”，定期导出备份实验文件。这样在出问题的时候能够及时的还原，降低故障时间。
2.定期清理实验产生的系统临时文件，减少虚拟机硬盘使用空间。
3.定期升级系统软件及思科的镜像文件，尤其是镜像文件，确保能使用最新的功能集。
五、实训平台存在的问题
虽然实训平台提供给了师生便捷的实验环境，但是也存在着以下的一些问题：
1.維护操作较为繁琐，需要为每一台虚拟机单独的备份、更新实验或系统文件。
2.缺乏认证功能，因为输入网址即可登陆，这在安全上存在一定的隐患。
3.缺乏统一的调配、监控功能，学生课后使用时，有可能随机使用这些虚拟机，而Web IOU的网页登陆是可以多人同时登陆的，但只能一个人进行实验，这就有可能两个人同时使用一台虚拟机，互相干扰，导致无法进行实验。
六、结论
从技术角度来看，基于虚拟化与Web IOU搭建的网络技术实训平台因其自身的优势，而有着很好的发展和应用前景。当然，不能只看到该实训平台的优势和特点，也应该看到该平台带来的安全性和管理弱化的问题。因此，该实训平台还需要更进一步的探究及改进。
参考文献
[1]黄睿，周伟.基于Web IOU和VMware的虚拟网络实验室研究[J].电脑知识与技术，2013（36）.
[2]陆利刚，黄静.Web IOU软件在计算机网络实验教学中的应用[J].现代计算机，2013（13）.
