Шпак А.В., к.т.н., академик МАИН, Светличный П.А.

Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева

К вопросу о виртуализации лабораторных работ

Термин «виртуализация» в общем случае – это отвлечение от физической сущности, перенесение объектов и их свойств из физического мира в логический, мыслимый. В данной статье термин «виртуализация» применяется как перенесение физических объектов (компьютерных комплектующих) и их свойств в виртуальную среду.

На данный момент для каждой дисциплины, преподаваемой в университете, существует типовой план, согласно которому преподаватель должен построить курс лабораторных работ, отвечающий всем требованиям учебного процесса, с учётом наличия определённой материально-технической базы. Но так как материально-техническая база не успевает обновляться с той же скоростью, с которой движется научно-технический прогресс, преподавателям приходится обучать студентов на том оборудовании, которое уже установлено в аудиториях.

Рассматривая эту ситуацию на примере дисциплины «Компьютерные сети» становится понятно, что создание «виртуального», отвлечённого от физических устройств лабораторного курса просто необходимо. Причинами тому являются следующие факторы:

1. Невозможность выделения компьютерного класса для проведения лабораторных работ по одной дисциплине

2. Разграничение доступа к сетевым ресурсам и учётным записям пользователей сети университета

3. Невозможность проведения индивидуальных лабораторных работ в компьютерной лаборатории

4. Политики безопасности корпоративной сети университета

Для того, чтобы смоделировать лабораторный курс дисциплины «Компьютерные сети», необходимо программное обеспечение, способное предложить инструментарий для создания виртуального компьютера и виртуальной сети компьютеров. Виртуальный компьютер должен состоять из процессора, оперативного запоминающего устройства, приводов оптических накопителей, накопителя на жёстком магнитном диске, сетевого адаптера, и монитора. Виртуальная сеть, так же как реальная, должна состоять из сетевого концентратора и проводов, соединяющих виртуальные компьютеры с виртуальным концентратором.

Такие средства представляют несколько программных продуктов: Microsoft Virtual PC, Virtual Box, VMware Workstation и другие. Наиболее интересным и оправданным в данном случае является использование VMware Workstation. Это программное обеспечение имеет интуитивно понятный пользовательский интерфейс, обеспечивает необходимую функциональность и масштабируемость, при условии наличия достаточных физических ресурсов реального компьютера. На рисунке 1 представлено главное окно программы с запущенной виртуальной машиной.

Рисунок 1. Главное окно VMware Workstation

Данное программное обеспечение позволяет конструировать виртуальные компьютерные сети с использованием различных видов сетевого взаимодействия (NAT, Host Networking via Bridge, Internal).

Для использования программного обеспечения в качестве инструмента моделирования компьютерных сетей необходимо иметь несколько уже созданных виртуальных машин, что легко достигается средствами «клонирования» виртуальных машин. Так как виртуальные машины имеют свои виртуальные сетевые адаптеры, а инструмент моделирования имеет свой виртуальный сетевой концентратор, то виртуальные машины легко связываются в полноценную компьютерную сеть, в которой доступны все средства взаимодействия, начиная от присвоения динамического сетевого адреса до управления «удалённым» компьютером с виртуальной машины.

В процессе преподавания преподаватель знакомит студентов со средой моделирования, что занимает не более одного занятия, на котором создаются первые виртуальные машины, и на последующих занятиях создаются клоны виртуальных машин, и все они объединяются в виртуальную сеть, которую студенты, при помощи преподавателя, конфигурируют и диагностируют. Таким образом, студенты имеют возможность в учебных лабораториях создавать, конфигурировать и диагностировать компьютерные сети, не воздействуя на реальную физическую сеть учебного заведения.

После прохождения виртуального лабораторного курса студенты будут готовы к применению полученных знаний на практике, так как они уже апробировали методы конфигурирования и диагностики сетей. Это является конечной целью изучения дисциплины «Компьютерные сети», так как в любых организациях, где предстоит работать выпускникам, необходимо знать конфигурирование сетей передачи данных.

При правильном выборе инструментов виртуализации виртуализация лабораторных работ благотворно влияет на процесс преподавания любой дисциплины.