網絡工程實驗室建設的研究

摘要：本文從分析網絡工程專業特點入手，對我院網絡工程專業實驗的設置進行了探討，重點研究了網絡工程專業實驗室的組建方案。

關鍵詞：網絡工程；實驗教學；實驗室建設

中圖分類號：G642文獻標識碼：B

網絡工程專業是一個新興專業，可借鑒的資料和經驗不多，特別是在該專業的實驗室建設、實驗教學內容選擇、實驗教材建設方面仍在不斷實踐和探索。開展網絡工程專業實驗室建設的研究，根據專業特點和培養目標，提出該專業的實驗室建設參考方案，有利于促進該專業的實驗室建設，改善專業課程實驗條件，加強實踐性教學環節，提高教學質量，為社會培養網絡工程專業的合格人才。

1實驗課的特點和實驗設置

網絡實驗是網絡工程專業教學中的重要一環，而實驗室的建設則是網絡實驗教學的基礎。實驗室是否具有高標準，實驗設備是否具有先進性、權威性、全面性，將是決定能否提高實驗教學質量的關鍵。為此，在承擔網絡工程實驗室的建設時，要充分考慮其實驗特點，多方位考察社會對網絡工程專業人才的需求要素，并以此為依據考慮實驗室的規劃和實驗設備的選擇。

1.1實驗課的特點

(1) 實驗的知識跨度大。一般的實驗是根據單科理論課程開設實驗，網絡工程實驗卻要結合多門理論課程來開設實驗。

(2) 實驗平臺的復雜性。“數字電路”、“計算機組成原理”等課程的實驗均在一套實驗設備中完成，每組一個實驗箱或一臺微機。計算機網絡實驗至少要兩臺微機才能構建一個最簡單的網絡環境。根據實驗目的不同，某些實驗需要多個網絡設備通過一定的方式連接起來才能運行。

(3) 實驗設備昂貴。與計算機硬件、軟件實驗相比，網絡工程實驗所需的設備價格較高。如路由器、可網管的交換機、防火墻、線纜測試儀、協議測試儀等，價格都在萬元到幾十萬元之間。

1.2實驗設置

一個專業所要開設的實驗類型，應該從該專業的培養目標和學生知識結構的構成這兩個方面的需要來考慮。網絡工程專業涉及到較深的通信理論、計算機技術、網絡協議、網絡組建與管理等知識，既有理論知識的驗證又有實踐技能的訓練。

網絡工程實驗主要包括：網絡的組建、網絡的互聯及調試、網絡硬件設備的配置、網絡系統的集成、網絡安全與防火墻技術，主要實驗內容如下。

1) 交換實驗，主要是熟悉交換機的常用配置，包括交換機的基本配置、VLAN劃分、生成樹協議、交換機的端口聚合等。

2) 路由實驗，主要熟悉路由配置，包括路由器、三層交換機、靜態路由、RIP路有協議、OSPF路有協議、廣域網協議、PPP協議的驗證等。

3) 網絡安全，主要熟悉互聯網主流安全技術配置，包括交換機的端口安全、IP訪問控制列表、基于時間的訪問控制列表、專家級訪問控制列表、防火墻的配置、局域網于Internet之間的互聯等。

4) 綜合實驗，通過實驗室網絡設備模擬搭建的網絡環境，完成綜合的網絡應用案例，包括交換的三級網絡和路由的三級網絡兩大綜合實驗。

5) 進階實驗，主要是實驗臺的配置、交換機路由器的遠程管理、交換機的堆疊、交換機路由器操作系統的重寫、配置文件的備份還原、常見網絡服務器的配置等。

2建設目標和功能需求

2.1建設目標

1) 提高學生的實際動手能力。網絡實驗室需提供目前主流的交換設備、路由設備、安全設備、網管軟件、服務器等，可以根據教學要求進行網絡實驗，實驗的內容應充分結合當前國內市場的典型應用，模擬真實環境。

2) 培養不同類型的網絡人才。網絡實驗室的實驗內容應充分考慮到學生的專業以及今后的發展方向，根據不同的角色進行相應的實驗內容教學。

3) 成為有特色的培訓基地。實驗室的建立，可以為網絡工程專業學生提供實際動手的環境，也要有能力為社會提供培訓環境。通過這種特色的教學，豐富的、有針對性的實驗內容，實現培養人才的目標。

4) 豐富老師的知識面，提高在職老師的專業權威。網絡工程實驗室涵蓋目前主流網絡設備及技術，可以讓老師系統地研究當前網絡最前沿的技術動態和發展方向，并通過該實驗室將理論和實踐有機結合起來，編寫出新穎的教材，發表權威的學術報告，在教育界網絡應用領域樹立專家形象。

2.2功能需求

1) 網絡工程實驗室的建設，需要以教學為目的，以滿足學生的學習操作為指導。通過網絡實驗，學生能夠學習到網絡的組成、網絡設備之間的互連與操作。

2) 讓學生親自動手構建一個中小型的網絡，提高學生對網絡的設計能力、分析問題的能力，讓學生對網絡有一個更深入的了解。

3) 由于網絡技術發展和設備升級很快，因此實驗內容應當選擇基本的、成熟的、常用的網絡原理和技術作為實驗內容。

4) 以最少的設備、最小的網絡環境完成最多的網絡實驗。解決學生對網絡設備，特別是交換機、路由器等方面的實際動手調試、設置和操作的問題，能夠解決一般網絡中出現的問題。

5) 在產品選型上應考慮具有開放性、標準性、兼容性、易管理性。在網絡設備上應保證具有一定的先進性。

3實驗室組建方案

考慮網絡工程實驗特點、實驗設置、建設目標和功能需求，節省投資、時間和空間，應該為網絡工程專業建設一個具有綜合性、經濟性和先進性的專業實驗室。隨著網絡技術的不斷發展，可以隨時增加新的網絡設備或模塊來擴展網絡規模與功能。

我校2004年開辦網絡工程本科專業以來，非常重視實踐教學，積極開展網絡工程專業實驗教學改革的研究，根據專業特點和培養目標，汲取了重點大學的先進辦學理念和經驗，結合我校實際和銳捷網絡產品的性能，給出了該專業實驗室的組建方案，并逐步創造條件予以實施。下圖是網絡工程實驗室組建方案。

該實驗室解決方案(標準型實驗臺)把實驗室分為4個區域：出口接入區域、教師區域、學生區域和實驗臺區域。

實驗臺區域：由4個實驗臺，1臺訪問控制服務器CMS組成，每個實驗臺可由一組5~8個學生同時做實驗，可以滿足20~32人的實驗要求。每個小組都安排5~8臺PC機，學生通過PC機來調試設備，以提高對網絡設備的了解。

每個實驗臺配置：2臺三層交換機，作為每個小組的三層路由設備；2臺二層寬帶交換機，作為每個小組的二層接入交換機；4臺模塊化路由器，作為每個小組的路由實驗環境；

學生做實驗時，通過訪問控制服務器CMS對實驗臺內的網絡實驗設備進行配置、管理、實驗操作，無須來回插拔控制線。學生只有登錄權限，沒有修改權限。教師在教師機上可以登錄到學生實驗的設備上，指導檢查學生的實驗過程和結果。

在一個標準實驗臺內可以完成所有的路由實驗、交換實驗，基本滿足實驗教學需要。另外，可以根據需求進行組合，滿足不同層次實驗的需要。組合如下：

標準型實驗臺(路由實驗、交換實驗)

功能型實驗臺A(標準型＋無線AP＋2塊VOIP語音卡＋ADSL)

功能型實驗臺B(A＋安全，通過1臺防火墻)

功能型實驗臺C(B＋IPV6，通過1塊NP多業務卡來實現)

功能型實驗臺D(C＋網管實驗，通過一臺防火墻、一套安全認證計費軟件、一套網管軟件來實現)

這樣，可以完成教學所需要的局域網基礎實驗、廣域網基礎實驗、VOIP實驗、安全實驗、無線實驗、網絡管理實驗、IPV6實驗。整個實驗室的實驗臺臺數，實驗組數由學生人數和實驗室建設經費共同決定。如果每個班40人，每個實驗臺5人，共需8個實驗臺。我們建有兩個實驗室，根據實驗室面積大小，每個實驗室內有4個實驗臺，實驗臺為環型，可同時滿足一個班40人的實驗。

4結束語

21世紀是計算機網絡時代，網絡系統及應用在各行各業中已顯示出重要的地位。學校網絡實驗室的建設，對改善高校辦學條件，提高教學和科研質量，培養高素質的網絡管理和技術人才具有十分重要而深遠的意義。為了保證學生所學技術的實用性和先進性，要求網絡專業教師和網絡實驗室的管理人員必須與時俱進，不斷學習最新的網絡技術，對網絡實驗室的建設方案不斷地進行研究和改進。

參考文獻：

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