網絡互聯技術實驗室建設的實踐與應用

摘要：通過對網絡互聯技術實驗室建設的實踐與應用，提出了新的設計思想與具體實施方案，探索簡單可行的技術實現方法。

關鍵詞：網絡互聯；實驗室建設；PacketTrace；真實設備

中圖法分類：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2009)05-1220-02

Practice an Application on Constructing the Network Internet Technique Lab

GONG Tao， WAN Gang

(Wuhan Vocational College of Software and Engineering， Wuhan 430205， China)

Abstract: Trough the practice and application on constructing the network internet technique lab，new design thought and solution were supposed ， Which can provide an integrated technical training environment.

Key words: network internet; lab construction; packettrace; reality equipment

1 引言

近年來，計算機網絡技術專業在規模上得到了很大的發展，網絡技術應用型、技能型人才的需求日益增強。網絡技術的人才培養的重點在于培養學生的職業技能和實際動手能力。培養學生的職業能力和動手實踐能力，都離不開實驗、實訓等實踐環節。而實踐環節的加強，又離不開專業技術實驗室。

網絡互聯技術是一門實踐性很強的課程，它的上機實驗是非常重要的教學環節，因此網絡互聯技術實驗室建設與運行狀況直接影響著教學的質量。它可以切實提高學生的動手能力。目前網絡互聯技術課程教學大都是以書本教學方式和多媒體課件方式為主學生被動的接收較為抽象的網絡知識，而當前的大部分輔助教學系統僅僅提供觀察和配置實驗，無法讓學生自己動手進行數據報文處理，又極大地約束了學生的創造性

網絡互聯技術實驗室應該提供了真實的網絡環境，可以讓學生親自搭建網絡、親自動手調試、配置網絡，從而讓學生直觀、全方位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。通過網絡互聯技術實驗室的學習，真正提高了學生的網絡技能和實戰能力。通過在網絡實驗室中的學習和實踐，使得學生具有很強的實踐動手能力，這些都是他們在將來的就業競爭中非常明顯的競爭優勢。

2 網絡互聯技術實驗室分層建設與應用

2.1 利用模擬軟件，創建仿真模擬的網絡互聯技術初級實驗室

在網絡互聯技術課程的初級階段，由于學生的水平參差不齊、操作不熟練，理論知識比較抽象，對實驗環境的硬件要求也很高，很多學校在進行該內容的實驗教學時還存在一些困難，主要表現有：儀器設施不足，硬件環境達不到實驗要求；實驗中因誤操作導致的網絡設備損壞難以恢復；網絡產品更新換代快，實驗室設備更新難以與之同步。基于以上原因，運用虛擬現實技術創設虛擬實驗室的研究顯現出很大的發展空間。Cisco公司的PacketTrace軟件就創建了這樣一個虛擬的環境，它是一款Cisco路由器、交換機的模擬程序，是目前操作最接近真實環境的模擬工具。我們借助PacketTrace軟件提供的虛擬平臺進行了相關實驗教學設計，用它可以完成網絡互聯技術的基本實驗。

Cisco公司的PacketTrace提供了完整的動態網絡系統設計、仿真和分析的可視化環境，其命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致。主要功能如下：

1) 靈活地設計仿真環境。學生可通過PacketTrace軟件，自定義網絡拓撲圖，然后根據自己設計的拓撲圖來配置交換機、路由器等設備，所有的操作與真實的環境基本相同。為相關教學提供了很大的靈活性。如圖1所示。

利用該軟件可以完成交換機配置（包含生成樹協議、虛擬局域網、虛擬中繼協議、虛擬局域網間路由三層交換等實訓內容），路由器常用配置（包含靜態路由RIP，OSPF，EIGRP等路由協議的配置），幀中繼FR的配置，ISDN的配置，網絡地址轉換(NAT)配置。

2) 設備庫能滿足網絡互聯技術的基本實驗。這里有許多種類的硬件設備，有26、28系列的路由器、29、35系列的交換機、集線器、無線設備、設備之間的連線（控制線、直通線、交叉線、光纖、電話線、同軸電纜、DCE、DTE等）、終端設備、仿真廣域網、甚至還有多用戶連接接口。

3) 使用Realtime mode(實時模式)和Simulation mode（模擬模式）。切換到模擬模式后主機的CMD里將不會立即顯示ICMP信息，而是軟件正在模擬這個瞬間的過程，以學生容易理解的方式展現出來。模擬模式下的網絡實驗平臺中集成了報文的捕獲功能，能夠對報文進行顯示和分析，包括報文的摘要列表，對報文每個協議域進行分析及其文字化顯示，對數據報文的數據域以十六進制格式顯示輸出。還可以將實驗過程中報文的交互流程以圖形化的形式表示。例如點擊Auto Capture（自動捕獲），那么直觀、生動的Flash動畫即顯示了網絡數據包的來龍去脈。還可以顯示當前捕獲到的數據包的詳細信息，包括持續時間、源設備、目的設備、協議類型和協議詳細信息，如圖2所示。

還可以通過Event List（事件列表）中找到第一個數據包，然后單擊 Info（信息）列中的彩色正方形。單擊事件列表中數據包的 Info（信息）正方形時，將會打開 PDU Information（PDU 信息）窗口。此窗口將按 OSI 模型組織。可以查看的數據包。進一步單擊這些層，將會顯示設備（本例中為 PC）使用的算法。查看每一層發生的事件。打開 PDU Information（PDU 信息）窗口時，默認顯示 OSI Model（OSI 模型）視圖。此時單擊 Outbound PDU Details（出站 PDU 詳細數據）選項卡可查看PDU的細節，如圖3所示。這樣可使學生深入地學習網絡的工作原理，并使網絡傳送的數據清晰可見，有助于學生理解網絡互聯的理論知識。

但是，PacketTrace仍然有很多不能模擬的實驗，這就需要使用真實設備構建高級網絡互聯技術實驗室。

2.2 使用真實設備，構建能在實驗室中完成從邊緣的接人層、匯聚層、核心交換層、廣域網整個網絡體系的高級網絡互聯實驗

主要完成的特性如下：

1) 實驗室開出的實驗滿足標準班規模(40-50人)要求，進行分組實驗；各分組內能獨立并行開展實驗，實驗終端1人1臺；設備布局如圖4所示。

每一組實驗設備可以完成基礎路由、交換、廣域網，再加上一些模塊，也可以完成無線、IP語音、安全的等實驗，每一組基礎設備清單如表1所示。

2) 具有專門對實驗設備進行管理的訪問控制服務器；學生通過訪問控制服務器實現對網絡設備的實驗配置，實現在多個網絡實驗設備之間的平滑切換。教師可通過訪問控制服務器進行快捷的監控和管理，無須手工線纜插拔，避免設備接口損害。

稍微復雜點的實驗就會用的多臺路由器或交換機，如果通過計算機的串口和這些設備相連，就需要經常性的拔插Console線。使用終端訪問服務器可以解決這個問題，終端訪問服務器實際上就是有8個或16個異步口的路由器，使用八爪魚連線接到各個路由與交換的Console口。使用時，首先登錄到終端訪問服務器，然后從終端訪問服務器再登錄到各個路由與交換。經教學實踐表明，從管理與技術上均簡單可行。

連接圖如圖5所示。其中一個網卡和終端訪問服務器連接，另一個網卡和交換機相連。

3) 具有遠程實驗室功能；學生、教師能通過對訪問控制服務器的訪問實現遠程實驗，以提高實驗室的利用效率。

將用于實驗的網絡互聯設備，接入校園網將IP、WEB和Telnet功能配置好，讓學生通過校園網或Internet，通過授權和身份認證登錄到終端訪問服務器上，就可以讓學生開展自助式服務，從而打破實驗教學的時間和空間的束縛，提高設備利用率，有效激發學生的學習動力，提升教學質量。

這里必須強調，要根據實驗內容，預先將危險的命令進行屏蔽，防止惡意或誤操作造成設備不必要的損失 。

3 結束語

對于網絡技術專業而言，網絡互聯實驗室建設是專業建設的基石，它的建設成功與否直接影響到專業教學的教學質量，將直接影響學生的就業竟爭能力。社會需要動手能力強、專業素質高的IT精英。作為學生能力培養和知識積累的學院，本實驗室已經在我院計算機系網絡互聯技術系列課程教學中使用，取得了良好的效果。學生普遍反映采用該系統學習計算機網絡原理知識，更直觀，更容易理解，掌握的知識點也更牢固。我院網絡互聯實驗室的建設為廣大師生構建了一個全新的網絡技術實驗平臺，有效地提高了教師工程經驗，提高學生的職業能力與就業能力。

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