計算機網絡實驗教學探討與設計

聶　婭　鄭　煒

[摘要]結合高校的人才培養目標，針對計算機網絡課程的特點，從計算機網絡實驗室建設，實驗課程設計，實驗教學考核方法等方面進行探索與實踐。

[關鍵詞]計算機網絡實驗室建設實驗課程設計實驗教學方法

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610161-02

一、引言

在網絡人才急需的當今時代，《計算機網絡》作為計算機專業本科教育重要的基礎課程之一，已經凸現出越來越重要的地位。教育部已規定將計算機網絡作為重要的考試內容列入到2009年計算機專業研究生招生考試的專業課考題當中，該課程在計算機專業高等教育中的重要性可見一斑。計算機網絡集理論性與實踐性于一體，如果沒有實驗的支撐，學生會感到各種協議和理論相當抽象，難以掌握，因此建設良好的實驗環境和設計合理的配套實驗課程可以讓學生深入理解理論知識，同時提高動手實踐和分析的能力，激發創新思維。為更好地達到我?！皯眯?、復合型、外向型”的人才培養目標，學校投資數百萬搭建了計算機網絡實驗室。本文在該實驗室的基礎上，就實驗課程的教學內容設計，編排及教學方式進行探討。

二、計算機網絡實驗室建設

為了提供良好的網絡實驗環境，基于設備的穩定性、先進性、廣泛性、標準性等多方面的考慮和研究，計算機網絡實驗室采用的是思科公司的網絡設備，其中主要網絡設備包括一臺核心交換機WS-C6509，6臺三層交換機WS-C3750-24TS-E，6臺二層交換機WS-C2950T-24，8臺CISC03725路由器，6臺CISC02620XM路由器，2臺防火墻PIX-515E，1臺入侵檢測IDS-4215，4臺DELL的服務器，4臺無線路由器WRT54G，2臺無線訪問點hP1231G，37張無線網卡WMP54G，37臺聯想電腦以及網線，光纖，水晶頭，打線工具等設備。

實驗室設備的采購和綜合布線都是按照36個人為一個班級單位來進行的。36臺終端計算機分為6組。實驗室共有6個分組實驗機柜，每個分組實驗機柜中有6臺設備：3725路由器1臺，2620路由器2臺，3750交換機1臺，2950交換機2臺。每個機柜中的6臺設備恰好與6臺計算機里一一對應連接的關系。各機柜中設備再上連到核心6509交換機，使整個實驗室的所有設備呈星型連接的方式。

三、實驗課程設計

計算機網絡課程的內容涵蓋了相當豐富的內容，要讓幾乎沒有相關基礎知識的學生能接受網絡基本理論，并且逐步深入理解，需要結合實驗室的網絡設各設計編排一套合理的實驗內容。目前的網絡實驗指導教程，大多偏重計算機網絡的某一方面，如協議分析實驗，或是基于Windows操作系統的局域網建設管理等，與理論課程的教學內容缺乏相關性，造成教學與實踐的脫節，不能發揮出實踐環節的重要作用。而思科網絡技術培訓在教程的編寫中，是先從實例入手，再深入淺出地滲透到理論，讓參加培訓的學員能較快地掌握相關知識，同時提高操作能力。在計算機網絡實驗課程中可以借鑒此種教學方式，編排的實驗課程內容不僅與計算機網絡理論體系保持一致，而且從實例出發，由淺入深。根據教學計劃，共設計了13個實驗，可劃分為三個教學內容模塊，包括：

(一)網絡綜合布線類

實驗一、網絡設備與綜合布線

實驗目的：初步認識交換機，路由器，防火墻等網絡設備的型號及基本功能，了解網絡基本布線規范，讓學生從感性上對網絡工程有所認識。

實驗內容：參觀建筑物以及網絡實驗室的布線工程，了解綜合布線系統以及六個子系統的具體組成，施工規范以及實驗室中設各的型號與拓撲連接。

實驗二、網線的制作

實驗目的：認識布線工具，并了解網絡傳輸媒體的標準與特性，熟練掌握568A和568B標準網線的制作。

實驗內容：使用網線制作工具按照568A和568B標準制作直通線，交叉線，反轉線，并使用測線儀進行測試。觀察光纖的連接器標準。

實驗三、無線局域網實驗

實驗目的：認識無線網絡相關設備，了解無線網絡國際標準，與有線局域網布線技術進行對比。

實驗內容：安裝無線網卡驅動，并進行配置，完成Infrastrueture和Ad-hoc兩種網絡模式的連接和配置。

(二)網絡設備配置類

實驗四、交換機，路由器基本配置方法

實驗目的；在了解網絡實驗基礎設各的軟硬件架構、工作原理的基礎上，掌握路由器和交換機的連接與配置方法。

實驗內容：觀察了解交換機與路由器的接口標準，通過Console端口，切換不同的工作模式，進行主機名，IP地址，端口說明，時鐘等設置。

實驗五、VLAN的配置以及VTP配置

實驗目的：熟悉VLAN的基本劃分與端口分配方法，掌握VTP的配置方法，掌握交換機不同模式的配置方法。

實驗內容：交換機配置不同的模式，并劃分VLAN，觀察不同模式下交換機的VTP協議和VLAN信息并進行分析。

實驗六、靜態路由的配置

實驗目的：理解路由協議的運行原理，掌握路由器的靜態路由配置。

實驗內容：學習IP地址劃分以及路由協議原理，按照實驗拓撲圖連接設備，配置路由器的靜態路由協議，通過命令觀察路由表項內容并進行分析。

實驗七、動態路由協議的配置

實驗目的：進行路由器的動態路由協議RIP協議和OSPF協議的配置，并與靜態路由進行比較。

實驗內容：按照實驗拓撲圖連接設備，配置兩種不同的動態路由協議，通過命令觀察路由表項內容并進行分析異同點。

實驗八、訪問控制列表(ACL)的配置

實驗目的：理解訪問控制列表的原理及作用。

實驗內容：完成標準訪問控制列表，擴展訪問控制列表以及命名訪問控制列表三種列表的配置，并進行測試。

(三)局域網架構及安全管理類

實驗九、數據包捕獲與分析

實驗目的：理解各種協議的數據字段結構。

實驗內容：在主機上啟用sniffer軟件對不同協議的數據包進行捕獲，對不同層數據字段結構進行分析。

實驗十、Windows2003下網絡管理基本配置

實驗目的：掌握網卡驅動的安裝與配置，熟悉IP地址的配置方法，了解TCP／IP協議棧，掌握Windows2003下基本網絡測試命令。

實驗內容：安裝網卡驅動程序，配置IP地址等信息，并使用ping等基本命令進行測試和觀察。配置帳戶，添加工作組計算機，完成文件共享配置。

實驗十一、基于Windows2003 Server的服務器架構

實驗目的：學習IIS的安裝與設置，掌握WEB服務器，FTP服務器，DNS服務器，DHCP服務器的設置與測試方法。

實驗內容：安裝IIS服務，分別進行WEB、FTP、DNS和DHCP服務器的配置，并測試使用DNS服務器進行域名解析，并通過DHCP服務器動態分配IP地址。

實驗十二、基于LINUX的服務器架構和常用網絡命令

實驗目的：學LINUX下WEB站點配置和調試方法，掌握LINUX下常用的網絡命令，了解其帳戶口令等安全機制。

實驗內容：在LINUX系統下配置帳戶口令，WEB服務站點，使用網絡命令進行驗證與測試。

實驗十三、網絡安全實驗

實驗目的：了解網絡常見網絡攻擊方式和防范方法，掌握硬件防火墻和IDS的配置方法。

實驗內容：學習防火墻、IDS的接口標準，并實現防火墻和IDS在局域網中拓撲連接，完成基本配置。

四、實驗教學與考核辦法

實驗教學采用以教師為主導，學生為主體的模式，強調教師在實驗過程中的引導作用，盡量讓學生多實踐多思考。在每一次實驗前要求學生先預習實驗預備知識，了解相關理論知識，在實驗課上，由教師講解本次實驗的內容以及操作中的重難點，然后讓學生動手完成實驗要求。在實驗過程中學生遇到問題，教師應多啟發引導，鼓勵學生自主思考解決，逐步培養學生創新思維的能力。實驗后要求學生遞交實驗報告，對實驗步驟、觀察到的實驗現象、遇到的各種問題以及解決辦法進行記錄與分析。

實驗課的考核環節，可考慮設計綜合性實驗，融合多次實驗課程中的內容，采用學生自主完成的模式，由學生根據實驗要求設計網絡拓撲，并安排實驗步驟，利用在平時實驗課程中掌握的方法來完成實驗。各人實驗的完成情況可作為實驗的參考成績。這種考核方式可以促使學生更加注重每次實驗操作過程，并能鍛煉學生綜合應用的能力。

五、結束語

在四年多網絡實驗課程的教學與研究中，實驗教程的編排經歷了多次的斟酌與修訂，希望在內容上更能切合于當前的實際應用，有利于調動學生獨立思考的積極性，培養其思維創新的能力。經過調查，大部分學生普通反映經過實踐學習，對計算機網絡學科產生了濃厚的興趣。計算機網絡技術的迅速發展決定了計算機網絡是一門不斷的探索與創新的學科，因此實驗課程的教學內容和方法仍需不斷的改革與完善。