Tài liệu Xây dựng hệ thống thực nghiệm về mạng dựa trên phần mềm gns3 kết hợp công nghệ ảo hóa máy chủ vsphere esxi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ LINH XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM VỀ MẠNG DỰA TRÊN PHẦN MỀM GNS3 KẾT HỢP CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ VSPHERE ESXI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ LINH XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM VỀ MẠNG DỰA TRÊN PHẦN MỀM GNS3 KẾT HỢP CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ VSPHERE ESXI Ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính. Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và mạng máy tính Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN TRÚC MAI HÀ NỘI, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Linh ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em muốn bày tỏ cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS. Trần Trúc Mai, TS Dương Lê Minh, anh Hoàng Tiến Quang đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn . Em xin gửi lời lời cảm ơn sâu sắc đến những thầy cô giáo đã giảng dạy em trong hai năm qua, đã giúp em có nền tảng vững chắc để hoàn thành khoá luận này. Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả bạn bè, và đặc biệt là gia đìnhđãluôn kịp thời động viên và giúp đỡ em vượt qua những khó khăn trong cuộc sống để hoàn thành khóa luận. iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ ............................................................................i DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNHVẼ .....................................................................................i LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................1 Chương 1. BẤT CẬP TRONG DẠY - HỌC MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP LIÊN QUAN ..................................................................................................................1 1. 1. Bất cập trong dạy và học môn mạng máy tính ..................................................................................... 1 1. 2. Mô hình Client – Server: Phương pháp giải quyết tối ưu................................................................. 2 1. 3. GNS3: phần mềm mô phỏng mô hình mạng hữu hiệu ...................................................................... 6 1. 4. Công nghệ ảo hóa máy chủ vSphere ESXi............................................................................................ 10 1. 5. Kết luận ............................................................................................................................................................. 13 Chương 2. LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ VSPHERE ESXi VÀ GNS3 ..... 15 2. 1. Công nghệ ảo hóa máy chủ vSphere ESXi............................................................................................ 15 2. 1. 1. Công cụ CLI, công cụ quản lý tự động ................................................................................................. 16 2. 1. 1. 1. ESXi Shell ...................................................................................................................................................... 18 2. 1. 1. 2. Lệnh “esxcli” ................................................................................................................................................ 18 2. 1. 1. 3. Lệnh vim-cmd ............................................................................................................................................. 20 2. 1. 1. 4. Sử dụng câu lệnh vCLI trong kịch bản ............................................................................................ 21 2. 1. 2. VMware snapshot ......................................................................................................................................... 22 2. 2. Lý thuyếtvề GNS3 .......................................................................................................................................... 24 2. 2. 1. Giới thiệu chung ............................................................................................................................................ 24 2. 2. 2. Cách xây dựng mô hình mạng trên GNS3 ......................................................................................... 27 2. 2. 3. Kết nối các hosts vào mô hình mạng ................................................................................................... 30 2. 2. 4 Kết nối GNS3 với mạng thật ..................................................................................................................... 36 2. 2. 5 Các thiết bị Frame Relay và ATM ........................................................................................................... 38 2. 3. Kết luận ............................................................................................................................................................. 40 Chương 3. XÂY DỰNG BÀI GIẢNG DỰA TRÊN GNS3 VÀ VMWARE ESXI SERVER .......... 42 3. 1. Giải pháp kết hợp GNS3 và vSphereESXi ............................................................................................. 42 3. 1. 1. Giải pháp kết hợp GNS3 và vSphere ESXi .......................................................................................... 43 3. 1. 2. Đánh giá tài nguyên máy thật để xây dựng mô hình. ................................................................ 45 iv 3. 1. 3. Quy trình ........................................................................................................................................................... 47 3. 2. Xây dựng hệ thống trung tâm dữ liệu dựa trên VMware ESXI ................................................... 49 3. 2. 1. Tạo snapshot .................................................................................................................................................. 49 3. 2. 2. Nhân bản snapshot, tạo máy ảo liên kết ........................................................................................... 50 3. 3. Xây dựng hệ thống trung tâm dữ liệu dựa trên VMWare ESXI qua shell-script.................. 53 3. 3. 1. Tạo snapshot .................................................................................................................................................. 53 3. 3. 2. Nhân bản snapshot, tạo máyảo liên kết............................................................................................. 54 3. 3. 3. Đổi IP cho máy ảo sau nhân bản ........................................................................................................... 54 3. 3. 4. Bật máy ảo....................................................................................................................................................... 55 3. 4. Xây dựng các mô hình mạng với GNS3 ................................................................................................. 55 3. 5. Sinh viên thực hành mạng khi sử dụng giải pháp GNS3 kết hợp với vSphere ESXi. ......... 57 3. 6. Kết luận ............................................................................................................................................................. 58 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 60 PHỤ LỤC 1: THIẾT LẬP BAN ĐẦU ................................................................................... 62 PHỤ LỤC 2: SCRIPT ....................................................................................................... 70 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ CÂU LỆNH LIÊN QUAN ĐẾN VMWARE ...............................................73 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ CNTT Công nghệ thông tin COS Service Console CLI command-line interface Giao diện dòng lệnh MTTMT Mạng truyền thông máy tính vMA VMware vSphere® 5. 0 Management Asistant vSphere vCLI VMware vSphere® Command-Line Interface Giao diện vSphere vSphere PowerCLI dòng lệnh VMware VMware vSphere® PowerCLI DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNHVẼ HÌNH VẼ Hình 1: Màn hình GNS3 ................................................................................. 7 Hình 2: Các thiết bị mà GNS3 hỗ trợ .............................................................. 8 Hình 3: Cấu hình GNS3 cho phép máy tính kết nối qua IP và cổng (v1. 1) ... 9 Hình 4: Thông tin router .................................................................................. 9 Hình 5: Cấu trúcVMware vSphere ESXi ...................................................... 10 Hình 6: Những điểm mới và cải tiến trong VMware ESXi [] ....................... 11 Hình 7: Kiến trúc vSphere ESXi ................................................................... 15 Hình 8: ESXCLI –giao diện dòng lệnh chuẩn của vSphere ESXi vCLI....... 17 Hình 9: Cấu trúc snapshot vàsnapshot con. .................................................. 23 Hình 10: MụcPreferences .............................................................................. 25 Hình 11: Đổi cổng thiết bị chuyển mạch....................................................... 26 Hình 12: Add IOS image ............................................................................... 27 Hình 13: Topo mạng 3 router kết nối ............................................................ 28 Hình 14: Kiểm tra kết nối 3 router bằng lệnh ping ....................................... 30 Hình 15: Xây dựng topo giả lập kết nối router và host ................................. 31 Hình 16: Topo router kết nối host ................................................................. 32 Hình 17: Màn hình console VPCs ................................................................. 33 Hình 18: Màn hình host C1 ping router ........................................................ 33 Hình 19: Đổi tên LAN2 thành Loopback ...................................................... 34 Hình 20: Mô hình host kết nối với router qua switch ................................... 34 Hình 21: Màn hình kiểm tra kết nối GNS3 với máy thật .............................. 35 Hình 22: Mô hình GNS3 kết nối mạng thật .................................................. 36 Hình 23: Chọn card mạng cho C1 (máy ảo) ................................................. 37 Hình 24: Máy ảo kết nối internet .................................................................. 38 Hình 25: Cấu hình VLAN cho Frame relay switch....................................... 39 ii Hình 26: Cấu hình VLAN cho Ethernet switch ............................................ 39 Hình 27: Mô hình Ethernet switch kết nối router ......................................... 40 Hình 28: Mô hình triển khai bài toán xây dựng bài giảng dựa trên GNS3 và vSphere ........................................................................................................ 42 Hình 29: Telnet vào máy ảo với cổng thiết bị để cấu hình ........................... 44 Hình 30: Bảng hiệu suất làm việc ................................................................. 46 Hình 31: Danh sách máy ảo được nhân bản.................................................. 48 Hình 32: Tải về các file vmx, snapshot-vmdk. ............................................. 50 Hình 33: Chọn “I copied it” trong lần bật đầu tiên ....................................... 52 Hình 34: Mô hình mạng xây dựng với GNS3 ............................................... 56 Hình 35: Sinh viên Telnet vào máy ảo .......................................................... 58 Hình 36: Cấu hình bộ định tuyến R1 từ xa. .................................................. 58 Hình 37: Màn hình VSpheretại server........................................................... 62 Hình 38: Màn hình VSpheretrên trình duyệt................................................. 63 Hình 1: Sử dụng vSphere Client kết nối tới VSphere ESXi ......................... 64 Hình 2: Kích hoạt SSH từ vSphere Client..................................................... 65 Hình 3: Chọn Hệ điều hành máy ảo trên VSphere ESXi .............................. 66 Hình 4: Chọn định dạng ổ đĩa ....................................................................... 67 Hình 5: Cài đặt VMware tools ...................................................................... 68 BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng so sánh VMware vSphere ESXi và Hyper-V ......................... 13 Bảng 2: Bảng thông tin cấu hình thiết bị....................................................... 57 Bảng 3: Thông tin máy ảo cung cấp.............................................................. 57 LỜI MỞ ĐẦU Việc phát minh ra Internet là một trong những phát minh vĩ đại nhất của nhân loại trong thế kỷ XX và sự phát minh này có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển kinh tế toàn cầu. Sự ảnh hưởng của Internet lên nền kinh tế thế giới, lên cuộc sống của mỗi người trên thế giới sẽ còn tiếp tục trong nhiều năm tới, đặc biệt là ở các nước đang và chưa phát triển. Với sự phát triển bùng nổ như vũ bão của Internetkhiến nhu cầu đào tạo xây dựng nguồn nhân lực để duy trì, quản lý, phát triển mạng ngày càng lớn. Từ các công ty hàng đầu trên thế giới như Microsoft, Cisco, Oracle, IBM, Sun . . . đều phải cần đến một đội ngũ chuyên viên, kỹ sư lớn để hỗ trợ và phát triển các giải pháp công nghệ phần mềm và các thiết bị phần cứng mạng của họ trên toàn thế giới; đến các công ty vừa và nhỏ, cũng cần một ai đó xây dựng, duy trì hệ thống mạng. Vì thế, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, có rất nhiều ngườitheo học các ngành liên quan đến mạng máy tính tại các trường đại học và các trung tâm đào tạo. Hiểu được những điều này, là một trong những trường hàng đầu về đào tạo CNTT ở Việt Nam, trường Đại học Công Nghệ, đặc biệt là khoa CNTT, trong đó có ngành Truyền dữ liệu và Mạng máy tính luôn luôn mong muốn đào tạo, cung cấp ra thị trường nguồn nhân lực chất lượng cao được trang bị đầy đủ tri thức và kỹ năng đáp ứng nhu cầu tuyển dụng của các doanh nghiệp, tổ chức, hay trong việc xây dựng nhà nước. Vì thế, việc nâng cao chất lượng dạy học và đổi mới phương pháp dạy học là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của trường và khoa. Tuy nhiên, ngành Truyền dữ liệu và Mạng máy tính có tính đặc thù riêng, để có thể nắm vững tri thức, ít bỡ ngỡ khi vào làm việc, nó yêu cầu cần phải xây dựng một môi trường thực hành vớiphòng lab được trang bị đầy đủ thiết bị để xây dựng và thực nghiệm các mô hình về mạng từ đơn giản và phức tạp. Điều này yêu cầu một nguồn kinh phí khổng lồ. Tuy nhiên, do hạn hẹp về nguồn kinh phí và khả năng giới hạn về xây dựng cơ sở hạ tầng, yêu cầu đặt ra là làm sao xây dựng được một hệ thống thực hành về mạng cho sinh viên với chi phí thấp nhất. Từ những nhu cầu và khả năng đáp ứng thực tế, cộng thêm sự phát triển nhanh chóng của ngành CNTT trong những năm qua, đã có rất nhiều nhà nghiên cứu, đưa ra ý tưởng xây dựng công cụ thực hành ảo. Kết quả là đã có một số công cụ thực hành ảo ra đời như Dynamips, Dynagen, Packet tracer. Dựa vào các công cụ này, các cơ sở đào tạo trên thế giới và tại việt nam cố 2 gắng khai thác, cải tiến, phát triển theo mục đích và nhu cầu riêng của từng tổ chức, cá nhân. Tuy nhiên, các công cụ thực hành có sẵn này chưa nhiều và còn nhiều điểm hạn chế nhưDynamips dùng chủ yếu dòng lệnh, Packet tracer thì có giao diện nhưng chỉ mô phỏng đơn giản, không mô phỏng được các thiết bị thật v. v. v. Mặt khác, cũng có một số phần mềm thực hành mạng được phát triển nhằm cung cấp cho người dùng có môi trường đơn giản, dễ sử dụng nhưng giá thành cao, không thể áp dụng trong bộ môn. Dẫn đến, cần phải nghiên cứu một giải pháp phù hợp với đặc thù riêng của bộ môn. Sau khi tìm hiểu một số công cụ ảo, luận văn nhận thấy GNS3 là một phần mềm cho phép mô phỏng mô hình mạng từ cơ bản đến phức tạp; GNS3có nhiều tính năng nổi bật, đặc biệt là hỗ trợ các IOS được cài trên thiết bị thực nên giúp người dùng làm việc như trên môi trường thiết bị thật. Tuy nhiên, GNS3 cũng có một số điểm hạn chế. Và để khắc phục hạn chế này, luận văn kết hợp với VSphere. VSphere ESXilà một sản phẩm của VMware phục vụ cho việc ảo hóa máy chủhữu hiệu và cung cấp dịch vụ đi kèm giúp việc quản lý và quản trị dễ dàng các máy ảo hoạt động đồng thời một cách hiệu quả. Từ những lý do trên, luận văn đề xuất giải pháp với tên đề tài như sau:“Xây dựng hệ thống thực nghiệm về mạng dựa trên phần mềm GNS3 kết hợp công nghệ ảo hóamáy chủ vSphere ESXi” Trước bối cảnh tình hình xã hội hiện nay và tương lai gần, luận văn nhận thấy giải pháp này thực sự mang tính khoa học, có ý nghĩa thực tiễn và tính ứng dụng cao. Nhiệm vụ chính của luận văn là nghiên cứu, đề xuất các giải pháp xây dựng hệ thống bài thực nghiệm về mạng dựa trên phần mềm GNS3 và Công nghệ ảo hóa máy chủ, cụ thể là vSphere ESXi. Luận văn được tổ chức thành ba chương Chương 1: Bất cập trong dạy học môn mạng và các giải pháp liên quan. Chương này sẽ phân tích thực trạng dạy học thực hành mạng, đưa ra các giải pháp, các hướng đề xuất, cụ thể là mô hình Client – Server; giới thiệu về phần mềm GNS3, công nghệ ảo, Công nghệ ảo hóamáy chủ vSphere ESXi. 3 Chương 2:Lý thuyết về GNS3 và công nghệ ảo hóamáy chủ vSphere ESXi. Chương này sẽ nghiên cứu tính năng, ưu nhược điểm của GNS3 vSphere ESXi. Chương 3: Xây dựng bài giảng dựa trên GNS3 và vSphere ESXi. Chương này sẽ đưa ra giải pháp cụ thể cho việc xây dựng bài giảng. Đồng thời bước đầu xây dựng mô hình thực nghiệm. Nội dung của luận văn hy vọng sẽ đóng góp một giải pháp giúp xây dựng một môi trường thực hành mạng hiệu quả tại trường ĐH Công nghệ với chi phí đào tạo thấp nhất. Chƣơng 1. BẤT CẬP TRONG DẠY - HỌC MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP LIÊN QUAN 1.1. Bất cập trong dạy và học môn mạng máy tính Nâng cao chất lượng đào tạo, chất lượng giảng dạy và học tập giữa giảng viên và sinh viên luôn là mối quan tâm hàng đầu của tất cảc các cơ sở đào tạo. Là một trong những trường hàng đầu về đào tạo công nghệ, Trường Đại học Công Nghệ, đặc biệt là khoa Công nghệ thông tin (CNTT) luôn luôn chú trọng đến vấn đề này, cố gắng nghiên cứu tìm hiểu, áp dụng những công cụ tiên tiến vào môi trường giảng dạy. Bộ môn Mạng và truyền thông máy tính (MTTMT) trực thuộc khoa CNTT cũng nhận định rõ điều này, đã và đang có các dự án, đề tài, công trình nghiên cứu phục vụ mục đích này. Trong quá trình làm việc và học tập tại bộ môn MTTMT, các thầy trong bộ môn cùng tác giả luận văn đã nhận thấy một số bất cập trong giảng dạy một số môn học về mạng. Chương trình đào tạo, thời lượng dạy và học chủ yếu là lý thuyết, giảng viên và sinh viên có thể cập nhật kiến thức mới nhất qua internet, sách báo, tài liệu ở thư viện. Tuy nhiên, môi trường thực hành chưa có nhiều và không đủ đáp ứng nhu cầu thực hành của học viên sinh viên. Điều này khiến học viên, sinh viên khó tiếp thu kiến thức lý thuyết một cách đầy đủ; chưa thể kiểm chứng một số lý thuyết trên thực tế sẽ làm việc như thế nào. Thế nên, giảng viên muốn sinh viên thực hành để nắm rõ vấn đề; Sinh viên cần thực hành để có được kỹ năng thiết yếu, không khỏi bỡ ngỡ khi áp dụng lý thuyết vào thực tế và tự tin làm việc khi ra trường. Tình hình này cho thấy nhu cầu thực hành về mạng là rất lớn. Nhận định được vấn đề này, bộ môn MTTMT nói riêng và khoa CNTT nói chung cũng luôn có gắng nâng cấp cơ sở hạ tầng, trang bị thiết bị cho học viên sinh viên có môi trường đào tạo. Tuy nhiên, qua quá trình tìm hiểu chúng luận văn được biết, tại các cơ sở đào tạo nói chung, bộ môn MTTMT, trang thiết bị để thực hành thì không có nhiều, chỉ đáp ứng một phần rất nhỏ trong đó, không thể đảm bảo môi trường thực hành tốt cho sinh viên. Thêm vào đó, có những kiến thức khi triển khai thực tế yêu cầu phải có một cơ sở hạ tầng lớn, yêu cầu về khoảng cách địa lý rộng, không thể mô phỏng thành mô hình thật, trên thiết bị thật cho sinh viên thực hành như VPN, FrameRelay. . . Điều này cũng gây khó khăn cho cả giảng viên, học viên và sinh viên. Đây cũng là một vấn đề cần được giải quyết để giúp sinh viên có tiếp cận sâu rộng và toàn diện. Một câu hỏi được đặt ra là: tại sao các cơ sở đào tạo không trang bị cho sinh viên? Câu trả lời là: chi phí; Chi phí trang bị cho tất cả cả thiết bị là vô cùng lớn, có thể lên tới hàng chục tỉ đồng. Thứ hai là, các thiết bị mạng trên thức tế là rất nhiều chủng loại và các dòng máy khác nhau. Riêng switch có 2 đến hàng trăm chủng loại [1]. Thứ ba, như đã đề cập ở trên, không phải thiết bị, cơ sở hạ tầng nào cũng có thể xây dựng trang bị được. Điều này cho thấy khả năng trang bị các thiết bị cho sinh viên thực hành có khả năng thực hiện không cao. Trước những hạn chế này, việc nghiên cứu và xây dựng các phòng lab ảo mà trong đó sử dụngcác thiết bị ảo có đầy đủ tính năng như thiết bị thật cho học viên, sinh viên thực hành là một giải pháp tối ưu hiện nay. Ngoài ra, giải pháp này khi áp dụng vào môi trường dạy học, có thể cung cấp, hỗ trợ các hoạt độngdạy và học. Đó là, giáo viên có thể xây dựng các mô hình mạng từ đơn giản đến phức tạp, vận dụng các kiến thức đã học để sinh viên có thể thực hành. Sinh viên, học viên có thể sử dụng máy tính, truy cập từ xa vào các bài để thực hànhcấu hình theo yêu cầu của giáo viên. Một giải pháp như vậy phải đảm bảo:  Giao diện thân thiện, giáo viên có thể dễ dàng tạo ra các bài thực hành bằng kéo thả  Khả năng hỗ trợ nhiều thiết bị ảo nhưng mô phỏng như thiết bị mạng thật.  Khả năng tùy biến, tương thích với nhiều môi trường.  Khả năng hỗ trợ truy cập từ xa vào hệ thống. Giảng viên có thể tạo bài giảng và sinh viên có thể thực hành khi có mạng. Trước bài toán đặt ra, sau khi phân tích và tìm hiểu, hướng giải pháp ban đầu và tối ưu nhất là mô hình Client –Server. Trong đó, giảng viên và sinh viênlàm việc như một client, mọi vấn đề đều do server xử lý. Mô hình này sẽ được nói tới trong mục tiếp theo. 1.2. Mô hình Client – Server: Phƣơng pháp giải quyết tối ƣu 1.2.1 Mô hình Client – Server - Phương pháp giải quyết tối ưu Xây dựng, phát triển bài toán dựa theo mô hình Client – Server được phát biểu như sau: Về phía Client, giao diện được sử dụng là môi trường web, trong đó, giảng viên, sinh viên truy cập thông qua một tên miền. Trang web có phân cấp quyền cho người dùng, trang web này có thể được liên kết từ trang http://bbc. vnu. edu. vn/ - trang thầy cô và sinh viên trường Công nghệ đang sử dụng hiện nay để cập nhật khoá học, nội dung môn học, tài liệu và bài tập. Tại đây, sau khi đăng nhập, với từng phân quyền riêng, giảng viên và học viên có những tính năng như sau: Đối với giảng viên 3 - Tạo ra các bài thực hành với từng cấp độ, từng nội dung phù hợp với chương trình dạy bằng cách kéo thả các thiết bị ảo cần thiết. - Tạo ra các thư mục với tên là các lớp học, các đối tượng học. Gán các bài thực hành cho từng lớp học, đối tượng đó. Đồng thời cho phép truy cập hoặc có thể kích hoạt thời gian truy cập vào các bài học. - Quản lý các bài thực hành theo thời gian, theo vết, gán bài thực hành này cho đánh giá giữa ký, cuối kỳ của lớp nào. - Quản lý kết quả thực hành của sinh viên theo từng bài, từng lớp để có thể đưa giá đánh giá cuối cùng. Đối với học viên - sinh viên: - Sinh viên có thể tạo, sửa chữa, tẩy xoá ra các bài tập bằng cách kéo thả các thiết bị ảo cần thiết, có thể gửi và chia sẻ vời giảng viên, sinh viên khác để cùng làm việc. - Nhận được các bài thực hành giảng viên gửi, cấu hình các bài lap được giao. Sinh viên có thể sửa chữa, tẩy xoá phần cấu hình, nhưng không có quyền chỉnh sửa bài thực hành trước khi nộp bài cho giảng viên. Về phía server, server có nhiệm vụ xử lý các thao tác sau: - Đảm bảo xử lý các thao tác của người dùng và trả về đúng kết quả mong muốn. - Lưu trữ tất cả các bài thực hành với đầy đủ trạng thái, thông tin liên quan. - Đảm bảo cho giảng viên, sinh viên truy cập vào các bài thực hành phù hợp với quyền hạn. - Đảm bảo việc quản lý các bài thực hành theo thời gian, theo vết và giúp giảng viên dễ dàng quản lý - Đảm bảo việc lưu trữ các kết quả thực hành, lịch sử người dùng, có thể truy xuất ra các định dạng khác nhau và theo từng lớp học, thời gian giúp giảng viên có thể đưa ra đánh giá cho từng thời điểm ( cuối kỳ, giữa kỳ) vàtheo nhu cầu cụ thể. Nhận thấy, mô hình Client – Server với giao diện phía client sử dụng công nghệ WEB là một giải pháp tối ưu, không những giải quyết được những yêu cầu bài toán đặt ra mà còn cung cấp các tính năng bổ trợ. Tuy nhiên, quá 4 trình nghiên cứu đi theo hướng này, luận văn gặp phải một số khó khăn nhất định. Trong phần tiếp theo, luận văn sẽđềcập chi tiết hơn về vấn đề này. 1.2.1 Phân tích giải pháp và các khó khăn gặp phảikhi đi theo giải pháp sử dụng Công nghệ WEB Với phát biểu về bài toán sử dụng mô hình Client – Server, trong đó nền tảng client có sử dụng công nghệ Web và nền tảng server mạnh mẽ có thể hiểu để xử lý lệnh cấu hình, luận văn nhận thấy đây là một giải pháp kết hợp giữa công nghệ phần mềm và các chuyên gia về mạng máy tính. Để nghiên cứu và xây dựng theo hướng này, luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau: Thứ nhất, hướng giải quyết này đưa đến việc xây dựng phát triển một trang web mang tính đặc thù riêng dành cho bài toán này. Tại đó trang web cung cấp đầy đủ môi trường để xây dựng bài thực hành, đó là, các router, switch, hub, pc ảo, server ảo, các đường kết nối…người dùng chỉ việc kéo thả. Trang web tổ chức, lưu trữ và quản lý các IOS được chạy trên thiết bị thật, cho phép người dùng tuỳ biến lựa chọn thiết bị nào đi với IOS nào. Từ đó đảm bảo thực hành trên môi trường phòng lab ảo như trên môi trường thực. Thứ hai, luận văn phải nghiên cứu và xây dựng nền tảng server đủ mạnh, có thể hiểu và xử lý các lệnh cấu hình thiết bị. Do đó, cần tích hợp một giải pháp ảo hoá mô phỏng về mạng vào server. Hiện nay, trên thế giới, mộttrong số các chương trình cho phép ảo hoá hệ thống mạng gọi là Dynamips [2]. Dynamips là một nền tảng cho phép bật, kết nối, cấu hình và chạy một sơ đồ mạng ngay trong một máy tính với các môi trường khác nhau như Window, Linux, Mac OS X. Tất cả những gì thông thường phải tiêu tốn hàng ngàn dolla cho việc trang bị các thiết bị thì giờ đây nó trở lên hoàn toàn miễn phí. Mặc dù, ý tưởng ảo hoá thiết bị không phải là mới, sự kỳ vọng của Dynamips là giúp tất cả mọi người có thể thực hành với nó. Trên thực tế, có những chương trình ảo hoá thiết bị mạng như vậy ví dụ như Packet tracer, Netsim, các chương trình này cung cấp sự ảo hoá một cách hạn chế, chỉ cung cấp một số tính năng, câu lệnh cụ thể, ít ỏi. Dynamips chạymột file ảnh Cisco đầy đủ nên gần như các câu lệnh mà được hỗ trợ trên thiết bị phần cứng thật chạy file ảnh Cisco này thì cũng được hỗ trợ trên Dynamips. Ngoài ra, Dynamips có khả năng tối ưu hoá rất cao và là một đặc điểm nổi bật của Dynamips. Khả năng tối ưu hoá đầu tiên và quan trọng nhất là giá trị không tải máy tính (idlepc value), một cách gọi ngắn gọn là giá trịidlepc. Với Dynamips, việc xử lý hàng loạt các giá trị đầu vào có thể thực hiện trên các bộ chuyển mạch, CPU riêng biệt thì giờ đây có thể thực hiện với một phương pháp chia sẻ trên một máy tính đơn. Giá trị Idlepc giúp việc kiểm soát việc máy tính xử lý những dữ liệu đầu vào như thế nào. Nếu không có một giá trị idlepc, nó là rất dễ dàng khiến các CPU cài đặt nó bị kẹt trong một vòng lặp xử lý, gây ra việc sử dụng lên thẳng đến 100%, ngay cả khimáy tính 5 với cấu hình CPU mới nhất và khoẻ nhất. Với một giá trị idlepc, máy tính có thể phá vỡ vòng lặp, do đó chờ đợi một lệnh hợp lệ để đi vào trước khi ghi chu kỳ CPU. Với giá trị idlepc đúng và đủ bộ nhớ, có thể chạy 10-15 bộ chuyển mạch trên thậm chí là một máy tính xách tay lõi kép mà không gặp một vấn đề gì. Dynamips đã làm cho quá trình xác định giá trị idlepc khá đơn giản. Mặt khác, Dynamips còn có một số tính năng tối ưu hoá khác như GhostIOS/SparseMem đảm bảo tất cả các bộ định tuyến chạy cùng một không gian bộ nhớ duy nhất cho tất cả các bộ định tuyến đang chạy và đảm bảo rằng bộ nhớ chỉ được phân bố cho các bộ định tuyến cần được sử dụng Dynamips còn có một số tính năng nổi bật khác như chức năng chuyển mạch, kết xuất hay truy xuất các file cấu hình, bắt gói tin bằng việc sử dụng các chương trình nhưWireshark và kết nối với mạng thật. Tất cả điều này, có thể nói Dynamips là một công cụ tuyệt vời cho phép tạo ra một mạng ảo có thể làm việc, giúp người dùng có thể học tập và nghiên cứu. Vì thế, ý tưởng kết hợp, tích hợp Dynamips tại phía server để hỗ trợ việc xử lý các thao tác, cấu hình mạng là một một ý tưởng không tồi. Thêm vào đó, nghiên cứu về khía cạnh khác của Dynamips, luận văn thấy rằng để có thể tích hợp Dynamips vào hệ thống cần phải có sự am hiểu sâu sắc về Dynamips. Bởi tích hợp IOS hay file hình ảnh Cisco vào Dynamips không dễ dàng, cần phải thử nghiệm với hình ảnh iOS khác nhau để có được Dynamips hoạt động tốt trên máy tính. Thêm vào đó, Dynamips cần thời gian để thực thi trên phần cứng sẵn có. Và, giao diện của Dynamips là dòng lệnh nên tất cả việc này điều được thực hiện thông qua dòng lệnh, gây khó khăn cho người dùng. Một điều nữa, với những người học CCNA, nếu không đủ kỹ năng để phân tích và giải quyết vấn đề thì khó khăn trong việc sửa lỗi vì khó xác định nguyên nhân, có thể do lỗi của người dùng, của iOS hoặc chính bản thân Dynamips gây ra lỗi do Dynamips không chỉ ra nguyên nhân trên màn hình. Mặt khác, luận văn cũng thử tìm kiếm một số sách viết về Dynamips nhưng nguồn tài liệu không nhiều, ít có tài liệu mô tả về Dynamips một cách cụ thể để có thể tích hợp mã nguồn Dynamips vào. Tuy nhiên, để có thể triển khai theo hướng giải quyết này, đòi hỏi phải xây dựng dự án phát triển với số lượng người tham gia lớn bao gồm rất nhiều nhà lập trình và chuyên gia mạng, nên dòng đời phát triển lớn, tiêu tốn một khoản chi phí nhất định. Điều này cho thấy, để đi theo hướng này gặp khá nhiều trở ngại. Trong khi đó, luận văn chỉ là nghiên cứu đơn thuần về mạng với khả năng thực hiện hạn chế, thời gian thực hiện giới hạn nên khó thực hiện được. Tuy nhiên, luận văn nghĩ đây là một hướng giải quyết tốt, đáng để để xuất thành một dự án lớn để phát triển trong tương lai, xây dựng giành riêng cho trường Công nghệ. Vì những hạn chế trên, luận văn tiếp tục nghiên cứu, tìm tòi sang hướng giải quyết khác. Đó là sử dụng GNS3 kết hợp với vSphere. GNS3 là phần 6 mềm giao diện đồ họa choDynamips nên GNS3 có đẩy đủ những ưu điểm của Dynamips, hỗ trợ mô hình client-server và cung cấp thêm những tính năng khác giúp mọi công việc trở nên đơn giản hơn. Tuy nhiên, GNS3 có một số nhược điểm nhưng vSphere ESXi đã khắc phục được nhược điểm này. Giới thiệu về GNS3, công nghệ ảo hoá vSphere ESXi và phân tích lý do luận văn chọn GNS3 sẽ được đề cấp trongcác phần tiếp theo. 1.3. GNS3: phần mềm mô phỏng mô hình mạng hữu hiệu GNS3 (Graphical Network Simulator)[ 3 ] là giao diện đồ họa cho Dynamips, một phần mềm giả lập hệ thống mạng ảo hữu hiệu. GNS3 có đầy đủ các tính năng nổi bật của Dynamips/Dynagennhư GNS3 chạy Cisco IOS thật nhưng hạn chế một số nhược điểm của Dynamips. GNS3 là chương trình mở rộng tối ưu cho Dynamips và Dynagen để tạo ra môi trường đồ họa thân thiện người dùng. Bên cạnh đó GNS3 được tính hợp rất nhiều các công cụ giúp người dùng thiết kế và cấu hình các mô hình mạng một cách dễ dàng. GNS3 có thể tương thích với rất nhiều hệ điều hành. Cho phép người dùng có thể kết nối một mạng ảo với mạng thật hay có thể kết hợp với các phần mềm ảo hóa khác như VMWare, VirtualPC, …Chính vì GNS3 chạy Cisco IOS do đó nó cho phép người dùng có thể thực hiện tất cả các lệnh như trên Router thật, không bị giới hạn các tính năng như những phần mềm ảo hóa khác. GNS3 hỗ trợ các chường trình ảo hóa khác như Qemu, Pemu và Virtual PC 7 Hình 1: Màn hình GNS3 ( Trong vùng Node Types click chuột trái chọn Router c3700 giữ và kéo thả sang vùng thiết kế. Tương tự đối với Ethernet switch. ) Điều này có nghĩarằngGNS3là mộtcông cụthay thế hoặcbổ sung chocác phòng thí nghiệmthực chocác kỹ sư mạng, quản trị viên vàngườihọc đểlấy chứng nhận từ CiscoCCNA, CCNPvàCCIEhay từJuniperJNCIA, JNCISvàJNCIE. GNS3 là mạngmã nguồn mởđược hỗ trợ! GNS3 cũng có thểđược sử dụng đểthử nghiệmcác tính nănghoặc để kiểm tracấu hìnhcần phảiđược triển khai sau đótrên các thiết bịthực tế. GNS3 gồmcác tính năng nổi bật như kết nốimạng ảotới mạng thật haychụpgói tin bằng việcsử dụngWireshark. Nhờ sự hỗ trợVirtualBox, ngay cả với quản trị hệ thống hay các kỹ sưcó thể tận dụngGNS3để làm thànhphòng thí nghiệm, thử nghiệm các tính năng mạngvà nghiên cứutrênRedhat(RHCE, RHCT) vàMicrosoft(MSCE, MSCA) đã xác nhận điều này. GNS3 hỗ trợ đa dạng các thiết bị mô phỏng cho Cisco IOS, PIX, ASA, IPS hay Juniper JunOS như Seri Cisco 1700; Seri Cisco 2600; Seri Cisco 3600; Seri Cisco 3700; Seri Cisco 7200; các loại switch Cisco; Các loại tường lửa PIX Cisco và ASA Cisco; các sensor IDS Cisco; bộ định tuyến Juniper; 8 Hình 2: Các thiết bị mà GNS3 hỗ trợ Ưu điểm của GNS3 là: Một, GNS3 là phần mềm giả lập mạng ảo tương đồng nhất với môi trường mạng thật. Có rất nhiều các phần mềm mô phỏng hiện nay, tuy nhiên có một số câu lệnh, tham số có trên thiết bị thật không được hỗ trợ. GNS3 hỗ trợ đa dạng các thiết bị mô phỏng cho Cisco IOS, PIX, ASA, IPS hay Juniper JunOS cũng mô phỏng các máy chủ Linux, Windows, Mac OS X, FreeBSD. GNS3 giả lập một hay nhiều Router trên máy tính cá nhân, sau đó nạp các hệ điều hành liên mạng (IOS) đang chạy trên các Router thực vào. Do đó, bất kỳ thao tác nào chạy được trên Router thật cũng sẽ hoạt động được trên Router giả lập này, và các lỗi xảy ra, nếu có, cũng tương đồng giữa hai môi trường này. Vì vậy, có thể biết được chính xác sản phẩm IOS thực tế là gì và thực hành như trên thiết bị thật. Hai, GNS3 có thể tương tác với các máy ảo Virtual box, VMWare nên có thể giả lập các hệ điều hành chạy trên môi trường ảo kết nối vào môi trường ảo hóa. Các phần mềm khác không hỗ trợ được điều này. Ba, GNS3 có thể kết nối với mạng thật qua cáp mạng của máy cài GNS3. Do đó, có thể thử nghiệm máy thật với môi trường mạng ảo. Giúp mở rộng mô hình mạng ảo thành phòng thực hành ảo. Bốn, GNS3 là phần mềm xây dựng có nhân là bộ chương trình Dynamips/Dynagen nhưng đưa ra giao diện đồ họa nên có đầy đủ các đặc tính nổi bật của Dynamips. GNS3 cho phép người dùng sử dụng dễ dàng, có thể kéo thả tùy chọn, không cần cấu hình và hiệu chỉnh các tập tin. net trong Dynamips/Dynagenbằng dòng lệnh. Hệ thống Client/Server và đa server Chế độDynamips “Hypervisor” được GNS3 sử dụng là một kênh giao tiếp TCP/IP, vì vậy GNS3 có thể chạy trên một máy tính khác hơn là mô phỏng Dynamips. Kể từ phiên bản GNS3 v1. 1, phần mềm đã chỉ rõ việc xem GNS3 như là một server để có thể truy cập từ các máy khác vào.