模擬技術在計算機網絡實驗教學中的應用

摘要:實驗教學對于培養學生創新精神、實踐能力和創業精神，提高綜合素質起著至關重要的作用。在計算機網絡課的實驗教學中引入模擬技術，可以為學校節約實驗成本，構建仿真實驗環境，提高學生的動手實踐能力。主要介紹了使用Packet Tracer模擬器對多種路由協議進行配置的過程。

關鍵詞:計算機網絡;實驗教學;模擬器

中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)02-0207-02

引言

計算機網絡課程是理論性與實踐性都很強的學科，在大部分高職院校，計算機網絡課程不僅是計算機專業學生的必修課，同時也是許多非計算機專業學生的重要基礎課。但在長期教學過程中，學生普遍反映教學內容和教學過程枯燥，知識不易理解，這主要是因為計算機網絡原理涉及到許多協議和算法，而這些內容在普通的實驗環境下很難實現。為了在改善實驗環境的同時盡量節約實驗成本，我們在實驗教學中利用模擬器軟件技術，建立一個軟件模擬真實實驗的實驗室環境，使學生能在仿真環境中將學到的知識應用于實踐，提高了學生的動手能力。軟件環境與真實實驗環境相結合，達到了很好的效果，使得計算機網絡課程教學效果得到明顯提高。

一、幾種模擬器的簡介

目前常見的模擬器主要有以下幾種:

CISCO在線FLASH和LABS實驗產品，該產品配置規范，要求對實驗內容非常熟悉。其最大的缺點就是實驗內容單一，缺乏靈活性。

HW-RouteSim是一款華為3COM網絡設備的模擬器，功能相對較強，可以模擬在路由器上配置靜態路由和RIP協議、OSPF協議以及華為路由器的高級功能。其缺點是設備類型較少，PC操作環境為Linux操作系統，習慣使用Windows的用戶上手較難。

Dynamips是一款思科網絡產品的模擬器，能模擬出最新的思科產品Cisco7200路由器的硬件環境，在這個環境中可直接運行Cisco的IOS。缺點是使用者必須具備良好的網絡理論基礎和開發能力，對于一般用戶而言，難以完成。

Packet Tracer是一款功能相對較強的模擬器產品，可完成幾乎所有的思科網絡學院論證考試的Labs實驗。其最大的優點在于可以很好地模擬一些型號的路由器、交換機、hub、Wireless Device、PC、IP Phone等。特別地，它提供了可擴展的網絡設備，以滿足用戶需要。實驗環境可根據實驗要求自行設定，靈活性較強，使用者只需要選擇實驗設備，建立網絡拓撲模型，然后對設備進行配置即可。

我們以Packet Tracer 5.0為例對計算機網絡路由協議的實驗配置過程進行分析。

二、Packet Tracer實驗環境配置

下面介紹在Cisco路由器上做靜態路由、RIP路由及OSPF單區域路由協議實驗的過程。

(一)構造網絡拓撲圖

根據實驗要求在Logical Workspace中建立實驗環境，構造網絡拓撲圖，如圖所示。

圖網絡拓撲結構

圖中PC0與R0的FastEthernet0/0聯接，R0的Serial2/0與R1的Serial2/0聯接，R1的FastEthernet0/0與PC1聯接。R0的Serial2/0為DCE設備，時鐘速率為64000，R1的Serial2/0為DTE設備。

(二)端口及IP地址的配置過程

在拓撲圖中，單擊路由器圖標，打開配置對話框，在對話框中選擇CLI選項卡，進行命令配置。此實驗中網絡設備、端口、IP地址及子網掩碼如表所示:

(1)在R0上配置FastEthernet0/0的端口IP地址并予以激活。配置Serial2/0端口，并為該端口的DCE設備配置相應的時鐘速率為64000。

!進入全局配置模式

Router#config t

Enter configuration commands，one per line.End with CNTL/Z.

!將當前路由器命名為R0

Router(config)#hostname R0

!進入fastethernet0/0端口配置模式

R0(config)#int fastethernet 0/0

!配置fastethernet0/0端口的IP地址為172.16.1.1/24

R0(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.0

!激活端口

R0(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0， changed state to up

R0(config-if)#int serial 2/0

R1(config-if)#ip address 172.16.2.1 255.255.255.0

!配置R0的Serial2/0端口的DCE時鐘速率

R0(config-if)#clock rate 64000

R0(config-if)#no shutdown

%LINK-5-CHANGED: Interface Serial2/0， changed state to up

%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial2/0， changed state to up

(2)R1路由器配置方法同R0，在配置上由于R1路由器的Serial2/0端口為DTE設備，故無需配置時鐘速率，配置步驟略。

(3)在PC0上配置IP地址為172.16.1.2，子網掩碼為255.255.255.0，網關為R0的FastEthernet0/0端口IP地址172.16.1.1;在PC1上配置IP地址為172.16.3.2，子網掩碼為255.255.255.0，網關為R1的FastEthernet0/0端口IP地址172.16.3.1。

三、路由協議配置及驗證

(一)靜態路由配置及驗證

(1)配置靜態路由的語法為:

ip route prefix mask{address|interface}[distance][tag tag][permanent]

Prefix:所要到達的目的網絡;

mask:子網掩碼;

address:下一個跳的IP地址，即相鄰路由器的端口地址;

interface:本地網絡接口;

distance:管理距離(可選);

tag tag:tag值(可選);

permanent:指定此路由即使該端口關掉也不被移掉。

(2)根據實驗的要求，在R0和R1上分別配置靜態路由如下:

R0(config)#ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.2.2

R0(config)#exit

R1(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1

R1(config)#exit

(3)在R0和R1上通過Show ip route命令查看當前路由表的情況，或者在PC0和PC1之間做PING測試。

(二)RIP協議配置及驗證

(1)在R0和R1上利用no ip route命令關閉靜態路由。

R0(config)#no ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 172.16.2.2

R1(config)#no ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.2.1

(2)在R0和R1上啟動RIP協議并將直連網絡地址加入本地路由表中，經過一段時間后路由器會自動根據相鄰路由器中的路由表信息對本地路由表進行更新。配置過程如下:

R0(config)#router rip

R0(config-router)#network 172.16.1.0

R0(config-router)#network 172.16.2.0

R0(config-router)#exit

R1(config)#router rip

R1(config-router)#network 172.16.2.0

R1(config-router)#network 172.16.3.0

R1(config-router)#exit

(3)在R0和R1上通過Show ip route命令查看當前路由表的情況或者在PC0和PC1之間做PING測試。

(三)OSPF協議單區域配置及驗證

(1)在R0和R1上利用no router rip命令關閉靜態路由。

(2)在R0和R1上啟動OSPF協議，將直連網絡地址加入本地路由表，并配置區域為area0，經過一段時間后路由器會自動根據相鄰路由器中的路由表信息對本地路由表進行更新。配置過程如下:

R0(config)#router ospf 1

R0(config-router)#network 172.16.1.0 0.0.0.255 area 0

R0(config-router)#network 172.16.2.0 0.0.0.255 area 0

R0(config-router)#^Z

R1(config)#router ospf 1

R1(config-router)#network 172.16.2.0 0.0.0.255 area 0

R1(config-router)#network 172.16.3.0 0.0.0.255 area 0

R1(config-router)#^Z

(3)在R0和R1上通過Show ip route命令查看當前路由表的情況，或者在PC0和PC1之間做PING測試。

四、結束語

在實驗教學中由于使用了Packet Tracer模擬軟件，在一定程度上緩解了高職院校網絡實驗室建設的壓力;另一方面使學生真實地看到了路由協議的作用，激發了學生的學習興趣，提高了學生的動手實踐能力，從而實現培養技能型創新人才的教學目標。同時，還可以為參加CCNA、CCNP、CCIE認證考試的學生提供更好的練習環境，對提高高職院校計算機網絡課程教學質量有著深遠的意義。

參考文獻:

[1] 駱耀祖.Cisco路由器實用技術教程[M].北京:電子工業出版社，2002.

[2] 郭秋萍.計算機網絡實驗教程[M].北京:北京航空航天大學出版社，2005.

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[4] 張國清.網絡設備配置與調試項目實訓[M].北京:電子工業出版社，2009.

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文