高师理科学刊Journal of Science of Teachers' College and University 第41卷第4期
2021年4月Vol. 41 No.4Apr. 2021
文章编号：1007-9831 (2021 ) 04-0097-05
基于eve -ng 虚拟仿真云平台的
网络工程专业实验教学研究
孙涛，李娟，刘春，张华，许有军，邵国强
(大庆师范学院计算机科学与信息技术学院，黑龙江大庆163712)
摘要：网络工程专业实践性很强，对实验环境要求非常高，基于EVE-NG 的虚拟仿真云平台， 可以提供一个高仿真、高兼容、易管理的虚拟仿真实验教学平台.通过分析网络工程专业的实验 教学需求，引入基于EVE-NG 的虚拟仿真实验教学平台，以网络工程专业Linux 自动化运维课 程中的实验为例，介绍该平台的实验应用过程，并对平台的应用效果做了分析.
关键词：网络工程；EVE-NG ；虚拟仿真；实验教学
中图分类号：TN915 : G642.0 文献标识码：A doi ： 10.3969/j.issn.1007-9831.2021.04.021
Research of network engineering experiment teaching based on
EVE-NG virtual simulation cloud platform
SUN Tao ， LI Juan ， LIU Chun ， ZHANG Hua ， XU Youjun ， SHAO Guoqiang
(School of Computer Science and Information Technology ， Daqing Normal University ， Daqing 163712， China )
Abstract : Network engineering is a highly practical major in computer science ， which requires high experimental environment. The virtual simulation cloud platform based on EVE-NG can provide a high simulation ， high compatibility and easy management virtual simulation experiment teaching platform. By analyzing the experimental teaching requirements of network engineering specialty ， introduces the virtual simulation experimental teaching platform based on EVE-NG ， introduces the experimental application process of the platform by taking the experiment in the course of Linux automatic operation and maintenance of network engineering specialty as an example ， and analyzes the application effect of the platform.
Key words : network engineering ; EVE-NG ; virtual simulation ; experimental teaching
网络工程是计算机类专业中一个实践性很强的专业，如何借助云计算、虚拟化等新兴技术手段，有效 提高实验教学质量成为教学改革的热点.其中实验教学的条件和内容直接影响教学效果，与学生的专业实 践能力培养密切相关[1].因此，考虑在网络工程专业中使用EVE-NG 虚拟仿真云平台进行实验教学，从而 改进实验内容，提高实验效果.
EVE-NG ( Emulated Virtual Environment-Next Generation )是一种基于云计算的虚拟化网络仿真平 台.由于使用了泛虚拟化技术，其可直接部署在X86架构的物理服务器上，是一个具有可定制和高兼容
收稿日期：2020-12-07
基金项目：黑龙江省教育科学规划备案课题项目(GJC1319001 )；黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年度重点课题(GJB1319002)；
大庆师范学院课程考核改革项目(kckh201809003)
作者简介：孙涛(1978-)，男，黑龙江大庆人，高级实验师，硕士，从事网络管理及网络安全研究.E-mail ： ****************
98高师理科学刊第41卷
性的计算机网络云平台系统.在仿真功能上，EVE-NG是云计算架构，只要服务端正常运行，用户端可以通过浏览器访问所有功能，具有良好的可操作性，支持Linux、思科、华为等主流厂商的大部分设备和操作系统.EVE-NG在创建和运行项目中所有的操作以文件形式保存在磁盘中，方便事后查阅[2-3].与模拟器模拟网络设备不同，虚拟仿真虚拟的网络设备更接近真实设备.虚拟仿真云平台能够构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生能在虚拟仿真环境中进行网络工程专业课程的一系列实验，不但能节省建设网络实验室的资金，而且还能非常方便地升级换代，确保与前沿技术的同步.网络工程专业的学生不但能在课堂上进行仿真实验，课后还可以使用虚拟仿真平台软件继续进行实验，或提前对实验内容进行预习准备.既可以帮助学生理解和掌握计算机网络相关理论的内容，增强实践能力，又能激发学生的学习积极性，培养个性化学习，实现理想的教学效果.为后续课程的学习和将来从事网络运维、云计算等工作打好基础[4-5].
1网络工程专业实验教学现状
目前，大多数高校的网络工程专业由于实验课时和实验设备类型有限、网络设备维护复杂以及经费有限等原因，高校网络实验室的设备难以跟上网络新技术、新产品的更新步伐，导致教学内容与企业需求有较大差距.而很多高校采用思科Packet Tracer模拟器等各类模拟软件开展实验教学，但存在问题[6-8]:（1）模拟硬件设备的品牌和类型少，能支持的实验内容有限；
（2）模拟软件不能与真实物理网络互联，导致实验网络环境与真实网络环境存在很大差异，影响了实验教学效果；
（3）模拟器运行的结果与真实设备上运行的结果存在很大误差，影响了实验运行结果，采用此类模拟软件在真实性方面存在欠缺；
（4）大部分模拟软件是单机版，需要在每台学生机上安装软件，运维成本大，难以二次开发，无法满足有针对性的教学需求，灵活性不足.
因此，如何将一种更贴近实际、功能开放、配置灵活的“虚拟仿真云网络实验平台”引入到计算机网络工程专业实践课程教学中，提高学生解决实际问题的能力，成为改进计算机网络工程专业实践教学效果的关键.
2网络工程专业实验教学需求
以网络工程专业为例，网络工程专业以云计算及运维作为人才培养的主要方向，其中包含实践类的核心课程主要由路由与交换技术、Linux系统管理、Linux服务管理、Linux自动化运维、网络安全、云服务与虚拟技术6门课程组成.这些课程之间前后联系紧密，构成了整个网络工程专业的核心课程.学生在学习过程中不仅需要掌握云计算及运维相关的基本理论，还要通过实验来提高动手能力和解决问题
的能力，为后续课程的学习和将来从事网络运维、云计算等工作打好基础.对网络工程专业的工程教育认证工作也将起到良好的推进和示范效果，培养符合社会实际需求的网络工程专业应用型人才[9-，0].为实现这些目标，对网络工程专业实验教学的需求进行分析总结.
2.1统一的实验平台linux操作系统镜像
网络工程专业各门课程的理论及实验内容前后存在密切关联，一个统一的实验环境可以满足课程中大部分课程的实验需要，让不同课程的实验内容得到有效结合，实现后续课程的实验中可以包含前面课程知识点的效果.例如：网络工程核心课路由与交换技术中的交换机路由器知识点可以与后续Linux自动化运维课程中的实验结合，不仅加深了对前面学过知识的理解，还提高了实验的综合性.
2.2真实的实验环境
日语网络教程与使用模拟器构建的模拟实验环境不同，构建一个更加贴近企业真实生产环境的实验环境是提高实验效果的重要因素.实验环境内部的网络设备和服务器能够与外部真实的网络设备相互联通，做数据包抓包分析、Linux服务器管理等实验的结果接近企业真实的生产环境，培养了学生的工程能力.
第4期孙涛，等：基于EVE-NG虚拟仿真云平台的网络工程专业实验教学研究99
2.3实验便于存档和考核
telnet 23端口连接失败实验环境、实验过程和结果能够存档，课后教师通过导入存档文件的方式复现整个实验环境、实验过程和实验结果，可以全面了解学生实验完成情况，并根据实验过程和结果进行详细考核打分.
3基于EVE-NG虚拟仿真实验方案应用实践
3.1基于EVE-NG的虚拟仿真实验云平台应用
本文以“Linux无人值守安装系统技术实验”为例，基于EVE-NG的虚拟仿真实验云平台构建一个由TFTP服务器、DHCP服务器、FTP服务器和三层交换机组成的企业网络及服务器环境，分析规划交换机接口、IP地址分配以及服务器配置方法，实验内容全面，实验过程真实.通过具体的实验任务对Linux无人值守安装系统技术进行虚拟仿真测试，详细介绍了EVE-NG的虚拟仿真实验云平台在网络工程专业实验教学中的具体应用.
3.1.1实验任务模拟企业有大量服务器需要安装操作系统的应用场景，使用手动方式逐个安装Linux操作系统的方法费时又费力，采用Linux无人值守安装系统技术可以快速高效地实现批量安装Linux操作系统.
3.1.2网络及服务器规划根据实验任务描述，确定采用TFTP服务器、FTP服务器、DHCP服务器和三层交换机的组合组成仿真实验环境，模拟无人值守安装系统实现过程，设计并规划网络及服务器信息（见表1）.
表1网络及服务器规划
设备交换机接口IP子网掩码功能
TFTP服务器G0/1192.168.2.10255.255.255.0提供引导和驱动文件服务
DHCP服务器G0/2192.168.2.11255.255.255.0为客户端服务器提供分配IP地址服务
FTP服务器G0/3192.168212255.255.255.0提供操作系统安装文件服务
交换机———提供联网服务
客户端服务器G1/3——待安装操作系统的服务器
3.1.3实验拓扑依据规划表设计网络及服务器拓扑（见图1）.
3.1.4Linux服务器的基本配置根据网络及服务器规划表中的设计，在EVE-NG虚拟仿真云平台中将4台服务器与交换机互联，在安装有TFTP，DHCP，FTP服务的Linux服务器上配置相应的IP地址、子网掩码，并安装服务应用软件.分别设置TFTP，DHCP，FTP软件配置参数，基本配置为：（1）在192.168.2.10TFTP服务器上配置TFTP服务参数，打开并配置/etc/xinetd.d/tftp文件参数（见图2）-
scalarchain100高 师 理 科 学 刊第 41 卷
I 无人值系统服务器I ® \ EMU (TFTP-SERVERJ
- □ X X Vi !iJ Ai B" M
□1
default: off It description ： The tftp server serves files using the trivial fi It protoco 1. The tftp protoco 1 is often used to boot disk]It worksta t i o ns ? download conf iguration files to network-an It and to start the installation process for some operating service tftp
socJ<et_type dgram protoco 1udp ua it yes user root server Zusr/sbin/in .tftpd server_args -s /var/1ib/tf 切boot disable no per_source 11cps 100 2flags IPv4图2 TFTP 配置参数
将 pxelinux.0， initrd.img ， vmlinuz ， vesamenu.c32， boot.msg 文件拷贝到 TFTP 启动目录/var/lib/tftpboot/ 中.
（2） 在192.168.2.11DHCP 服务器上配置DHCP 服务参数，打开并修改/etc/f 文件.subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
default-lease-time 600;
max-le a se-ti m e 7200;衣服上有security是警察吗
range 192.168.2.100 192.168.2.150;
next-server 192.168.2.10;
filename "pxelinux.0";
（3） 在192.168.2.12FTP 服务器上拷贝系统安装文件和应答文件.将Linux 系统镜像中的所有文件复 制到安装有FTP 服务的Linux 服务器/var/ftp 主目录中，让用户可以通过网络访问FTP 服务器下载Linux 操作系统的安装文件.
配置ks.cfg 自动应答文件，以最小化安装Linux 为例，配置ks.cfg 文件中软件包的主要参数为:%packages /*开始配置软件包信息*/
@'minimal /*最小化安装Linux 软件包*/
net-tools /*安装网络工具包*/
Vim /*安装VIM 编辑器*/
Wget /*安装wget 下载工具*/
%end
/*结束配置软件包信息*/将ks.cfg 文件拷贝到/var/ftp/pub/目录下.
3.1.5结果分析完成配置之后，在EVE-NG 虚拟仿真云平台中直接启动客户端服务器，发现服务器引 导失败，不能实现无人值守自动安装操作系统.而将客户端服务器配置为PXE 网络启动模式并启动服务 器，则可以实现开机自动引导，无人值守安装操作系统.开机引导结果见图3.
-Press the key to begin the installation process .
O.0000G0] Detected CPU fanily 17h model 1130.0Q00G03 Uarning : AMD Processor - this harduare has not undergone upstream testing. Please consult http ：// /FAQ for more informat ion 6.688916] dracut-pre-udeu[327]: nodprobe : ERROR : could not insert J floppy J : No such device OK OK OK OK OK OK ]Started Shou Plymouth Boot Screen .]Started Forward Password Requests to Plynouth Directory Watch . ]Reached target Paths .]Reached target Basic System .]Started Deuice-Mapper Multipath Deuice Controller .Starting Open-iSCSI ...]Started Open-iSCSI .Starting dracut initqueue hook ...Mounting Configuration File System ...OK 1 Mounted Configuration File System .9.8B9Z15J sd 0：0：0：0： [sda] Assuming drive cache : write through
图3
系统开机自动引导结果
第4期孙涛，等：基于EVE-NG虚拟仿真云平台的网络工程专业实验教学研究101
结果验证，在客户端服务器未设置网络启动前，无法自动引导并安装操作系统.在设置网络启动后，客户端在网络中通过广播到DHCP服务器并分配到IP地址，同时获得TFTP服务器的地址，然后从TFTP服务器上将启动文件下载至本机内存并运行，最终实现无盘启动的功能；启动后通过ks.cfg文件
正版photoshop多少钱能够访问FTP中的操作系统安装文件，并对安装过程自动响应，实现无人值守安装系统功能.
3.2应用效果分析
在Linux自动化运维课程中引入EVE-NG虚拟仿真实验教学平台，教师设计的实验教学内容更全面，学生无论是理论知识的应用能力还是实践动手能力较以前都有明显的提升.具体表现在2个方面：
(1)实验内容中可以加入前导课程中的实践知识点，新增综合性实验项目“Ansible自动部署LAMP 平台”和设计性实验项目“企业监控平台的设计与实现”，提高了实验的综合性和设计性效果.
(2)实验效果好，从实验预习、实验动手能力、实验设计能力、实验态度、实验报告作为评价主要指标，每一个指标较以往有所提高.实验评价指标及应用实验平台前后的平均成绩见表2.
表2应用实验平台前后效果对比
实验评价指标权重系数/(%)应用实验平台前平均分应用实验平台后平均分
预习情况1089
动手能力201618
实验设计能力302427
实验态度1079
实验报告302526
应用前合计：80分应用后合计：89分
4结语
本文研究了网络工程专业实验教学现状，分析了网络工程专业的实验教学需求，引入基于EVE-NG 的虚拟仿真实验教学平台，并以Linux自动化运维课程中的Linux无人值守安装系统实验为例介绍该平台的实践应用过程，并对平台的应用效果做了分析.通过这个平台，既可以加深学生对理论知识和原理的理解，又能增强学生的创新能力，提高实践能力.基于EVE-NG的虚拟仿真实验教学平台对网络工程专业培养符合企业需求的人才有着重要的意义.
参考文献：
[1]莫家庆.基于虚拟仿真平台的网络工程专业核心课程实验教学实践研究[J].信息技术与信息化，2019(4)：99
101.
[2]李大伟.基于EVE-NG的计算机网络实践教学改革与实践[J].教育现代化，2019(19)：70-73.
[3]董林芳.基于仿真实验平台的网络工程专业实践教学模式[J].计算机教育，2014(20)：97-100.
[4]芮立，刘珏.新工科背景下高校网络工程专业建设方案研究[J].计算机时代，2018(3)：79-81.
[5]明仲，蔡茂国，朱安民.虚实结合建设高水平虚拟仿真实验教学中心[J].实验室研究与探索，2017,36(11)：146-
150，165.
[6]高宝.工程应用为主、兼顾科学研究的网络工程专业建设研究[J].计算机教育，2018(1)：83-85.
[7]魏凯斌，赵文波.应用型网络工程专业模块化课程体系的探索与实践[J].新课程研究(中旬刊)，2017(12):61-
63.
[8]张志刚.基于大类教改的网络工程特专业建设研究[J].软件工程，2018,21(1)：48-51.
[9]唐灯平，凌兴宏.基于EVE-NG模拟器搭建网络互联技术实验仿真平台[J].实验室研究与探索，2018,37(5):
145-148.
[10]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，
2013，32(11)：5-8.
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论