Packet Tracer模擬器在計算機網絡理論教學中的應用

郭 忠

摘要：介紹PacketTracer模擬器，通過實例闡述如何利用PacketTracer模擬器在計算機網絡理論教學中把抽象的計算機網絡概念形象化，把枯燥的網絡原理具體化。結合其他優秀的教學方法提高計算機網絡課堂教學質量。

關鍵詞：PacketTracer模擬器；計算機網絡；理論教學；任務驅動教學法

1Packet Tracer模擬器簡介

Packet Tracer軟件是Cisco公司開發的網絡仿真工具軟件，是一個為網絡初學者設計的用于提供計算機網絡設計、配置和網絡故障排除模擬環境的學習平臺，支持學生和教師建立仿真、虛擬和活動網絡模型。像任何仿真器一樣，Packet Tracer軟件通過一組簡化的網絡設備和協議模型、真實的計算機網絡保留和基準來了解網絡行為和開發網絡的技巧，學生可在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網絡拓撲，軟件中實現的IOS子集允許學生配置設備；并可提供數據包在網絡中行進的詳細處理過程，觀察網絡實時運行情況。軟件具有下列特點：

(1)支持多協議模型：支持常用協議HTi-P、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP and STP，同時支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC、inter-VLAN routing and ICMP等協議模型。

(2)支持大量的設備仿真模型：路由器、交換機、無線網絡設備、服務器、各種連接電纜、終端等，這些設備是基于CISCO公司的。還能仿真各種模塊，在實際實驗設備中是無法配置整齊的。提供圖形化和終端兩種配置方法。各設備模型有可視化的外觀仿真。

(3)支持邏輯空間和物理空間的設計模式：邏輯空間模式用于進行邏輯拓撲結構的實現；物理空間模式支持構建城市、樓宇、辦公室、配線間等虛擬設置。

(4)可視化的數據包工具：配置有一個全局網絡探測器，可以顯示仿真數據包的傳送路線，并顯示各種模式。前進后退，或一步步執行。

(5)數據包傳輸采用實時模式和仿真模式，實時模式與實際傳輸過程一樣，仿真模式通過可視化模式顯示數據包的傳輸過程，使用戶能對抽象的數據的傳送具體化。以上這些特點可方便快捷地進行網絡的組建、設備的配置、協議的測試等網絡技術相關的學習。

把Packet Tracer軟件引入到計算機網絡教學中，不僅節約了實驗成本，極大地提高了學生對計算機網絡學習的積極性，提高了計算機網絡教學的水平和質量，達到了很好的效果。

2利用Packet Tracer模擬器增強理論教學的實效性

在計算機網絡技術的理論教學中，利用Packet Tracer設計一些相應的實驗，可以把讓許多初學者感到枯燥乏味、抽象難懂的概念直觀、形象地展現在學生面前，便于學生理解和接受。例如廣播域的概念，廣播域指的是一個邏輯上的計算機組，該組內的所有計算機都會收到同樣的廣播信息。如在該計算機組的任何一個節點傳輸一個廣播幀，則所有其他能收到這個幀的節點都被認為是該廣播幀的一部分。廣播域被認為是OSI中的第二層概念，所以HUB、交換機等第一、二層設備連接的節點被認為都是同一個廣播域。而路由器、三層交換機則可以劃分廣播域?？梢栽赑acket Tracer上進行一組實驗。直觀、形象地展現這個概念。

實驗一：驗證HUB的所有端口均在同一個廣播域中。

實驗拓撲圖1所示，實驗過程：把模擬器工作模式切換到模擬仿真模式，在pc0上ping主機pc4，觀察其他主機是否能收到相關的報文。實驗結果是：在pc1、pc2和pc3主機都收到該廣播幀，驗證了HUB的所有端口均在同一個廣播域中。

實驗二：驗證二層交換機同一個VLAN的所有端口都屬于同一個廣播域。

實驗拓撲圖2所示。實驗過程：把接pc0、pc1和pc4的端口加入到同一個vlan,其他端口加入到其他vlan。還是在pc0上ping主機pc4?？纯磒ing發出的廣播報文是否能到達pc1、pc2和pc3上。結果是只有pc1和pc4主機收到該廣播報文，說明二層交換機同一個vlan的所有端口都屬于同一個廣播域，不同vlan的端口屬于不同的廣播域。

實驗三：驗證三層設備的三層接口就是廣播域的邊緣。

如圖3所示，二層交換機上沒做任何配置，即所有端口都同在默認的vlan中。依據廣播域的定義分析知道，該網絡存在兩個廣播域，一個為交換機構成，另一個為集線器組成。兩個廣播域的邊緣就是路由器。實驗過程：在pc0上ping主機pc2，觀察集線器下的主機是否能接收到該廣播包。結果是接收不到，驗證了三層設備的三層接口就是廣播域的邊緣這一結論。

3利用Packet Tracer模擬器實現“任務驅動”教學法

利用Packet Tracer模擬器實現“任務驅動”教學法在計算機網絡理論教學中的應用。所謂“任務驅動”就是在學習信息技術的過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用。進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動?！叭蝿镇寗印笔且环N建立在建構主義教學理論基礎上的教學法。它要求“任務”的目標性和教學情境的創建。使學生帶著真實的任務在探索中學習。在這個過程中，學生還會不斷地獲得成就感，可以更大地激發他們的求知欲望，逐步形成一個感知心智活動的良性循環，從而培養出獨立探索、勇于開拓進取的自學能力?！叭蝿镇寗印苯虒W法實施的前提是“任務”可以實施。計算機網絡“任務”的實施必須要有相應的設備支持。設備對于計算機網絡理論教學是一個不可逾越的障礙。而Packet Tracer軟件很好地解決了設備問題，它可以在網絡理論教學過程中模擬各種網絡環境。從而完成教學中設定的“任務”。例如在子網和路由器配置教學中，就可以在PacketTracer模擬器上完成一個子網劃分的“任務”。課前教師先在Packet Tracer模擬器上設計好一個如圖4所示的網絡實物鏈路圖，已經有192.168.1.0／24地址塊用于網絡設計。網絡包含以下網段：辦公室1要求具有能夠支持30臺主機的IP地址。辦公室2要求具有能夠支持40臺主機的IP地址。辦公室3要求具有能夠支持100臺主機的IP地址。要求完成劃分子網的地址空間、分配適當的地址給接口并進行記錄、配置并激活FastEthernet接口、測試和驗證配置、思考網絡實施并整理成文檔等“任務”。學生通過自主學習與協作學習，在教師幫助下自己探討完成任務，教師在整個過程中不斷督促學生，并用鼓勵的評價激勵學生實踐、自學、質疑。這樣在學生完成任務的同時既培養了學生的創新能力和自主學習能力，又使學生掌握了獨立解決問題的能力。

4結束語

本文簡單介紹了Packet Tracer模擬器后，論述了如何在計算機網絡理論教學中利用該軟件把抽象的網絡概念形象化，把枯燥的網絡原理具體化，并嘗試與其他優秀的教學方法相結合，使學生充分體會到學習的樂趣，增強學習的吸收力，提高計算機網絡課堂教學的效果與水平。