計算機網絡工程實驗優化探索

摘 要：實驗教學是計算機專業教學活動中的一個重要環節，現如今實驗教學環節中存在著實驗設備滯后、實驗內容單一、學生實驗積極性沒有充分調動等眾多問題。從以上三方面展開《計算機網絡工程》課程的實驗教學研究，提出將網絡仿真工具應用于計算機網絡實驗教學、 強調學生在實驗中的主體作用、將實驗項目模塊化、搭建虛擬網絡實驗平臺等多種優化策略。實踐證明這些優化方案在網路工程實驗環節中取得了良好效果。

關鍵詞：計算機網絡；教學改革；網絡仿真;實驗教學

Experiment Optimization of Computer Network Project

WANG Yanli1，2，YIN Guofu1

(1.Weinan Teachers University，Weinan，714000，China；

2.College of Communication and Information Engineering，Xi′an University of Science and Technology，Xi′an，710054，China)

Abstract：Experiment is the main part of computer teaching.There is a lag of equipment in teaching experiment，the content of experiment is not various，the passion of the students′ studying experiment do not fully stimulate，and there are some other issues.The teaching and research of the course in \"Computer Network Project\" are discussed based on the above three aspects.The Network simulation tools are used in experiment of computer network teaching，the principal part of students in experiment is concerned，experimental projects will be modular，Virtual experimental network platform will be built and there are other kinds of good strategy.these optimized schemes in the experimental networkareas have been proved by practice to be effective.

Keywords：computer network;teaching reform;network emulation;experiment teaching



建立一個合適的計算機網絡實驗教學平臺，培養學生計算機網絡技術創新和工程實踐能力，是《計算機網絡工程》課程實驗教學改革的主要目標。針對當前許多單位計算機網絡實驗室設備不齊全、學生實驗動手能力差和理論功底不扎實的特點，必須對現有的計算機網絡工程實驗體系，從實驗環境的建立、實驗教學方法、實驗教學內容等多方面進行教學改革。

1 將網絡仿真工具應用于計算機網絡實驗教學

為學生提供方便的、與課程及當前應用相對應的、真實的網絡實驗環境，讓學生親自搭建網絡、動手調試、配置網絡，從而使學生能夠直觀、全方位地了解各種網絡設備和應用環境，真正加深對網絡原理、協議、標準的認識，提高學生的網絡技能和實戰能力，培養學生的獨立科研和動手能力。網絡實驗室網絡拓撲結構如圖1所示。

然而在實際網絡工程中往往包含上百個路由器等網絡設備，通常網絡實驗室是不可能達到要求的。

而網絡仿真環境可在低成本條件下對計算機網絡環境參數及模塊隨意配置，提供可重復、易控制的實驗環境。NS2是一個離散事件仿真器，對有線和無線網絡都有很好的支持，可以使用NS2模擬器來構建網絡環境。計算機網絡原理涉及到很多協議和算法，這些內容在傳統的實驗環境下很難模擬或成本太高。NS2是一種免費的仿真軟件，可實現各種類型網絡的仿真，構建一個計算機網絡仿真平臺，不僅可以演示底層協議的工作原理，而且節約實驗成本，效果很好。在仿真環境下實現對計算機網絡一些難懂且十分抽象的概念和協議的模擬，如TCP協議慢啟動等，使學生加深對抽象網絡協議的理解，分析網絡的性能。

2 學生主體作用的激勵

改革實驗教學方法，規范管理，提高教學水平，就是要注重“學生是教育主體”的作用。通過對學生的引導、幫助和促進，充分調動他們獲取知識的積極性和主動性，增強能力，提高素質。在很多實驗環節中都存在著一種現象，即：學生做完一個實驗甚至是做了一個學期實驗后，竟然不知道他們所做的實驗作用是什么、為什么要做這些實驗。究其原因，一是學生進入實驗室后缺乏主動探索性；其二是實驗內容的安排條理不連貫。根據多年實驗教學觀察，本文提出在計算機網絡實驗中應用“需求驅動”模式。分解為兩個層次：其一是社會需求，其二是學生主體需求。

通過校企合作，建立計算機網絡實踐基地與國內一流公司合作，引進技術和設備支持，建立較先進的計算機網絡實驗教學基地。根據社會對計算機網絡工程技術的需求，有針對性地展開實驗、培訓，從而使計算機網絡實驗室所開設的實驗項目都能夠與企業、公司的技術需求實現零差距。即所謂社會需要什么，我們的實驗室就提供什么，通過社會需求驅動實驗項目和實驗環境的發展，從而能夠形成一個強有力的核心環，牢牢地吸引住學生。

計算機網絡實驗內容主要包括3個層次:計算機網絡實驗、計算機網絡課程設計、組網實驗。計算機網絡實驗是原理性實驗，這部分實驗內容選做1~2個典型的實驗項目即可；計算機網絡課程設計主要是網站設計等內容，可以安排在課后進行，或單獨開課；重點是組網實驗，主要是網絡操作系統和交換機、路由器等網絡設備的配置，這部分實驗內容多，需要優化網絡實驗內容，精心設計網絡設備配置的實驗項目。而且需要設計一些綜合、設計性實驗項目，可以培養學生的網絡設計能力。通過改革實驗項目的內容和相互之間的順序，形成一個由淺入深、循序漸進、前后連貫的螺旋形模式，學生可以根據自己的需要和興趣特長進行適當的模塊選擇，從而可以達到自身主體需求的驅動效益。

3 實驗項目模塊化與虛擬網絡實驗平臺共建

3.1 提高型實驗室

網絡實驗室除了提供基本的網絡實驗項目之外，還應加上一些提高性實驗內容。提高型實驗主要是基于真實操作系統和虛擬操作系統的網絡管理、Internet接入和使用實驗。實驗操作系統要完全開放，實驗硬件配置及性能如下：實驗硬件：臺式機24臺，華為、思科路由器8臺，華為、思科兩層、三層交換機8臺，實驗教學輔助設備有投影機、投影幕、實驗投影儀、功放音箱。

實驗模塊:實驗模塊操作系統、Internet接入和使用實驗性質驗證型、綜合型。

3.2 創新型實驗室

我們按照教育部倡導的培養創新型人才的需要，給一些很有興趣的學生加開創新型實驗教學內容。集中體現多種技術共存，網絡設計層次化和多種路由技術、上層應用拓展三大實驗特點。例如，可以在上層應用中開展IP語音電話、無線接入技術、基于校園網的QoS和遠程教學與視頻會議、交換機和路由器的各種配置、網絡安全技術、網絡管理與維護、網絡軟件應用開發、網絡數據庫軟件開發等。現將實驗硬件配置和性能介紹如下：

實驗硬件：CISCO三層交換機1臺、光纖交換機1臺、接入交換機5臺、光纖跳線2個、有防火墻1臺、安全多業務路由器6臺、核心路由器1臺、ADSL接口卡2個、二口專線卡3個、一口專線卡6個、數模處理器6個、無線發射器2臺，模擬電話6部，MODEM 6個、IBM服務器2臺、聯想電腦36臺、小型機柜臺、大型機柜子臺。另有投影機、投影幕一套。

實驗模塊：網絡工程、網絡安全技術、網絡管理與維護。

實驗性質：設計型、創新型。

3.3 虛擬網絡實驗平臺

計算機網絡工程實驗不同于其他科目實驗，它存在著很多龐雜的體系結構，對于實驗環境要求比較高。特別是由于受資金、技術等各個方面因素的影響，我們教學設備的硬件建設相對欠缺和滯后，大部分實驗室都只是簡單“PC”的組合。因此，學生做網絡實驗的條件和機會有限，即使是在網絡實驗室里很多實驗內容也都由于對網絡安全可能存在沖擊因素而被加以限制。同時，還有很多學生進入實驗室后，對實驗環境非常陌生，經常是把大量時間在這里浪費掉，致使實驗室使用效率大打折扣。因此，為了培養出合格的計算機網絡工程專業學生，我們在教學改革研究中必須解決以下問題：

(1) 通過可擴展性方法構建虛擬網絡平臺，運用IE瀏覽器在外網或局域網上模擬實驗環境和實驗環節，可以使更多的學生無限次的進行實驗，從而解決設備緊缺的矛盾。

(2) 從教學策路上采用兩級分理機制，保障學生每次在進入實驗室前，都已經熟練掌握了該實驗所涉及的各種儀器和方法，從而大幅度提高網絡實驗室的使用效率。

通過兩級網絡實驗環境體系的構架提高計算機網絡工程實驗教學的質量，使理論學習和實踐緊密結合，更好地滿足本科教育中創新型、實用型人才的培養要求，使得實踐教學能夠更加高效展開，實踐教學管理更加規范化、合理化。

4 結 語

計算機網絡工程從硬件、軟件和通訊等方面來講都是一個復雜的系統，學生需要綜合各科課程的知識基礎和實驗技能，結合計算機網絡的實驗知識才能做好該課程實驗，從而獲得系統級的分析、設計、管理和應用的能力。對計算機網絡實驗教學內容進行優化、組合，探索計算機網絡實驗教學的有效方法、通過兩級網絡實驗環境體系的構架以及學生主體作用的體現激發了學生對計算機網絡工程實驗的興趣和求知欲，也培養了學生創新能力、分析問題和解決問題的能力。

參 考 文 獻

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［2］徐雷鳴，龐博，趙耀.NS與網絡模擬［M］.北京:人民郵電出版社，2003.

［3］董付國，原達.NS-2仿真技術在計算機網絡實驗教學中的應用與研究［J］.計算機教育，2005(10):51-53.

［4］黃坤.計算機網絡實驗室建設的方案與實現［J］.浙江萬里學院學報，2006，19(2):56-58.

［5］袁宗福，夏素霞.網絡實驗室的規劃與設計［J］.南京工程學院學報:自然科學版，2004，2(1):42-44.

［6］教育部.教育部關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知［Z］.教高［2005］8號，2005.

［7］張明高.加快實驗室改革與建設，創建實驗新體系［J］.實驗技術與管理，2003，20(6):127.

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作者簡介 王艷麗 女，1978年出生，西安科技大學通信與信息系統碩士，渭南師范學院教師。

陰國富 男，1980年出生，西安電子科技大學計算機理論與應用專業碩士，渭南師范學院計算機科學系講師。