虚拟机技术在技工院校计算机网络安全教学的应用

李立云

摘 要：随着互联网的发展和普及，网络安全日益引起人们的重视，技工院校开设了计算机网络安全课程，其目的是培养具有信息安全意识，具有网络安全防范技能的应用型人才。计算机网络安全教学中需要模拟网络环境，如果使用真的网络环境将增大教学难度，对高职院校的教学设备要求很高，通过引入虚拟机技术，能够有效降低教学设备投入，提高教学效率，降低网络安全风险，使虚拟机技术得到充分的发挥和利用，从而促进计算机网络安全教学的顺利开展。

关键词：技工院校 虚拟机技术 网络安全教学

中图分类号：TP334.8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）02（a）-0207-02

随着互联网的发展，信息安全日益受到人们的关注，提高人们的信息安全意识，增强自我防护能力也成为了计算机网络安全的重要教学内容。在教学实践中，计算机网络安全教学受限于教学周期较短等现实问题，且存在大量理论性、抽象性的知识，需要学生进行动手实践才能真正理解理论知识，并掌握实践操作技能，才能真正实现理论学习与实践操作相结合，为专业化的应用型人才培养奠定基础。然而，受限于技工院校办学条件，学校无法为每一位学生提供真实的网络环境进行操作练习，即使部分院校具有了教学环境，也无法实现对学生的实践操作进行统一管理，因此，有必要在计算机网络安全教学中引入虚拟机技术，通过模拟真实的网络环境，为学生提供良好的实践操作场景，避免了教师只能依靠空洞讲授的尴尬局面，从而保障了计算机网络安全课程的顺利开展，为应用型人才培养奠定了坚实的基础。

1 技工院校计算机网络安全教学现状分析

计算机网络安全课程是在互联网技术不断发展与病毒、木马和恶意程序肆虐网络的背景下而设置的，其目的是为了保护学生的信息安全，提高自身防护能力，使其掌握基本的计算机网络安全防护知识和技能，从而在计算机使用过错中避免遭受木马、病毒及其他不良程序的入侵攻击，切实保护自身信息安全。由此，我们不难发现，计算机网络安全课程对学生的实践操作能力有着较高的要求，面对不同的病毒、木马等，所采取的应对手段和措施也各不相同，仅依靠教师空洞、乏味的理论知识讲授，一方面学生难以理解其中的内涵，存在理解上的障碍和误区；其次，由于这种方法枯燥乏味，往往导致学生学习兴趣不断降低，教师质量不断下降，影响了教学目标的达成。此外，在教学实践中，受应试教学观念的影响，部分教师更为侧重于理论知识的讲授，导致学生缺乏实践操作演练，使计算机网络安全成为“纸上谈兵”的空洞理论知识讲解，导致学生对计算机网络安全产生错误的认识，不利于学生专业技能的培养。

2 虚拟机技术概述

虚拟机技术也可以称之为逻辑机，不是真实的物理主机，而是利用虚拟技术实现对真实物理主机的模拟和还原，从而构建一个能够实践操作的虚拟环境。以VMware为例，通过分配给虚拟机一定的资源，就可以与真实物理主机安装任何操作系统、安装应用程序等操作，也可以设置与真实物理主机之间进行通信，构建相对独立的、可供学生实践操作的教学环境。相对于其他教学方式，虚拟机具有成本低廉、操作简单、虚拟机互不干扰、可复制等特点，即使是不同品牌的物理主机，也可以通过软件构建同样的虚拟机环境。虚拟机的安装和操作不会降低物理主机的性能，也不会产生不良的影响，虚拟机系统启动和关机不需要像物理主机那样复杂，只需要简单的操作即可完成。此外，物理主机安装不同的操作系统具有操作复杂、装机时间长等问题，而虚拟机安装操作系统十分便捷，可以安装不同类型的操作系统，可以模拟其他种类的操作系统，为教学研究与实践操作提供了更大的可能性。

当前，由于技工院校办学条件和客观因素的限制，学生在学习计算机网络安全课程时实践次数较少，而且存在教师难以管理的问题，当学生操作失误或者出现异常时，可能需要进行系统重新安装，并部署相应的应用环境等，后期维护的时间成本较大，严重影响了计算机网络安全课程的顺利开展。虚拟机技术的利用为计算机网络安全课堂实践提供了基础环境。教学环境的搭建可由教师完成，然后分发给学生，由学生通过虚拟机软件进行加载，即可实时在虚拟系统中进行操作练习。通过这种技术的应用，不仅为学校节省了大量的实验室建设成本，降低了计算机及网络维护成本，而且大大减少了教师的准备工作，教师只需要安装和部署一套实践操作环节，然后通过系统拷贝等操作，即可实现学生具备一致的实践操作的环境，便于教师统一管理。当需要构建较为复杂的网络环境时，可以通过加载多个虚拟机，构建一个较为完整的计算机网络系统，从而为学生模拟和操作网络配置提供了可能，为课程的顺利开展提供了良好的教学条件。此外，虚拟机技术的应用，如同应用程序一样，可以随时进行安装和卸载，系统镜像也只是占用一定的硬盘空间，当虚拟系统出现问题时，教师和学生可以随时进行系统删除操作，避免了在物理主机受到木马、病毒或恶意程序的感染或攻击，降低了系统维护成本，对计算机網络安全教学具有十分重要的作用。

3 虚拟机技术在计算机网络安全教学中的应用及注意事项

3.1 合理设置虚拟机

在计算机网络安全教学中，教师会首先配置虚拟机，搭建课堂实践教学平台，在此过程中，教师应结合课堂教学需求合理配置虚拟机，根据物理主机的性能，合理分配虚拟机资源，不应过度追求虚拟机的数量和配置，导致物理主机资源被大量占用。一般来说，技工院校计算机网络安全课程中，教师只需要设置两个虚拟机即可完成课堂实践操作，如果虚拟机数量过多，将导致虚拟机和物理主机的运行速度变慢，影响学生的操作体验和课堂教学进度。此外，除了安装操作系统外，教师还应将必要的系统软件提前安装在系统镜像中，以便于学生直接打开即可使用，节省课堂教学时间，提高实践教学效率。当需要网络知识解决和练习时，教师可通过设置虚拟机与物理主机网络桥接的方式，实现虚拟机与物理主机通信，从而构建完整的网络环境，以便于学生进行网络技术学习和实践操作。最后，考虑到虚拟机运行时，占用的系统资源较多，因此，技工院校应及时更新计算机，避免硬件过于陈旧而影响教学。

3.2 结合具体教学内容配置虚拟机

虚拟机技术的应用，应结合计算机网络安全课程内容，立足于实际需求，将虚拟机技术作为传统教学中的有效补充，而不应过度追求和利用虚拟机技术。例如：在讲解黑客工具的使用和防范时，教师可以通过PPT等教学课件向学生展示基础知识，包括黑客工具的种类、常见的黑客工具、使用方法和危害等等，而后，通过虚拟机技术对所讲授的知识进行演示操作，使学生对黑客和黑客工具产生直观、全面的认识，帮助学生建立较为完整的知识体系，在演示过程中，教师还可以通过录屏软件等将操作过程和课堂讲解过程完整地记录下来，以便于学生在课后进行自主学习和实践操作。同时，在教学与学生交流过程中，使用录屏软件对操作过程进行回放，再辅以教师指导，能够有效增强学生对重点教学内容的理解，从而提高课堂教学实践的有效性和针对性。

3.3 实现与网络实验的融合应用

在技工院校计算机网络安全教学中，涉及了较多网络实验的内容，而受客观条件的限制，教师在讲授这部分内容时往往力不从心，不仅不具备学生实践操作的客观条件，而且演示操作的效果不佳，导致学生学习网络知识效果不佳。即使技工院校配备了相关的硬件设备，如华为、华三或者思科的交换机、防火墙、路由器等设备，但由于硬件设备资金投入过大，学生只能通过小组练习的方式轮流接入交换机，大大降低了学生实践操作的次数和时间，而且，基于设备管理和维护的管理要求，可供教学利用的设备更为有限，进一步缩减了学生实践操作的机会。在小组练习中，往往由实践能力较强的学生进行操作，而部分学习能力和实践能力较弱的学生由于得不到实践操作机会，极易对实践能力较强的学生产生心理依赖，容易产生自卑心理，影响学习自信心的建立。而通过引入虚拟机技术，教师可以为学生模拟较为真实的网络环境，实现所有学生独立实践，从而提高网络安全教学效果。例如，在教学过程中，教师可以引导学生在虚拟机中对虚拟系统进行感染和攻击，使学生感受到木马、病毒感染后，虚拟系统网络环境的变化，从而使学生真实感受到木马、病毒的危害，而后，教师指导学生通过相应的控制措施对木马、病毒进行清除，从而恢复系统网络的正常使用。

4 结语

在技工院校计算机网络安全教学中，通过引入和应用虚拟机技术，能够在课堂上以很小的成本模拟真实的网络环境，同时，将木马、病毒进行了有效隔离，避免物理主机系统感染木马、病毒的风险。学生利用虚拟机可以随时利用虚拟系统进行实践，验证网络安全知识，锻炼网络安全防护技能，大大提高了网络安全教学效率，起到了優化教学的效果，对技工院校开展网络安全教学具有十分重要促进作用。

参考文献

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