應用PacketTracer構建計算機網絡實驗教學平臺的實踐

摘要：文章分析了當前中職學校開展網絡實驗教學的現狀；介紹了Packet Tracer軟件的優點，闡述了如何應用該軟件在學校原有的硬件環境下構建實用的模擬網絡實驗教學平臺，并通過介紹一個典型的企業網實驗項目的構建過程及其使用方法，來證明該平臺是一個經濟實用，功能強大，在中職學校甚至在職業院校中都具有極強生命力的網絡實驗教學平臺。

關鍵詞：Packet Tracer；網絡技術；網絡實驗；實驗教學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1005-1422（2014）01-0127-03

根據中職學校對網絡技術專業課程的教學要求，培養學生成為具有從事企事業單位計算機網絡建設、運行、管理與維護能力的技能人才，使其畢業后能很快適應相應的工作崗位。要達到這一點，就要讓學生在學習網絡技術課程時能多動手，多實踐，但在當前大部分中職學校的現有條件下，仍存在很多問題和不足，難以達到理想的效果，那么如何改進網絡實驗教學環境，培養出合格的網絡技能人才，已成為中職學校面臨的一個重要課題。

一、中職學校計算機網絡實驗課程教學的現狀

近年來，隨著辦學條件的改善，不少中職學校投入大量資金，購置路由器、交換機等高端網絡設備，建設了網絡實訓室，使學生得以有機會接觸物理設備，進行實際操作，從而為培養合格的高技能型人才奠定了基礎。但硬件條件的改善并不意味著教學效果的提升，在實際的教學中，還存在著許多不盡人意的地方，主要表現在：

第一，網絡實驗室造價昂貴，后期維護麻煩。2011年我校投資40多萬建立了一個神州數碼網絡綜合實訓室，共有8組，每組的設備包括6臺電腦、2臺交換機、2臺路由器和1臺防火墻。也即是說，只能開展小組教學，4至6位學生共用一組網絡設備，而實際網絡設備在使用時僅支持單用戶，因此同時只能讓一位學生進行操作。另外在實驗過程中對設備的操作頻繁，對設備接口的反復拔插，均容易導致設備損耗或損壞，造成后期的更新及維護費也相當高。

第二，可供實驗教學的內容受到很大限制。網絡實驗通常要用到一組設備來完成實驗，比如企業網互聯實驗需要多臺路由器、多臺交換機、多臺電腦來搭建。而實訓室的投入經費畢竟有限，不可能提供足夠的網絡設備數量和種類，導致實驗教學的內容受到很大限制。

第三，理論與實踐難以結合。理論指導實驗，實驗驗證理論。在真實網絡實驗環境中，要在實驗中驗證理論，比如數據包的走向，協議的應用等，必須借助其他工具來進行分析，分析的過程煩瑣而且不夠直觀。

為解決上述問題，在計算機網絡實驗教學中引入Packet Tracer構建網絡實驗教學平臺，可以為學生提供更多的實踐機會。實踐證明，這是一種行之有效的方法。

二、Packet Tracer應用于網絡實驗課教學的優點

Packet Tracer是思科公司開發的一款用來設計、配置和排除故障的網絡仿真工具軟件。它具有全新的圖形化用戶界面和動感演示動畫，為網絡實驗課程提供了良好的實驗教學平臺，提高了學生對網絡課程的學習興趣，從而使學生更加容易地理解網絡中的復雜協議。與實際的網絡實訓室相比，將Packet Tracer應用于構建網絡實驗平臺具有以下幾方面的優點：

（1）經濟實惠，易于實現。Packet Tracer運行環境要求很低，在任何計算機上均可安裝使用。各學校可在現有的計算機實驗室基礎上，安裝該軟件即可構建成網絡實驗平臺，無須再次資金投入，無損耗，而且維護方便。

（2）易于擴展，配置靈活。Packet Tracer提供了豐富的網絡設備可供選擇，包括交換機、路由器、主機及無線AP等，用戶可輕松地選擇和添加網絡設備，不受設備數量的限制，輕易實現簡單或復雜的網絡實驗平臺的搭建；另外Packet Tracer還提供仿真終端和圖形界面兩種配置模式可供選擇，配置非常靈活。

（3）支持多種網絡協議，方便教師安排實驗內容。Packet Tracer支持多種常用協議（如：HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、RIP、OSPF等），教師可設計許多不同網絡實驗供學生進行實操，使學生能更全面掌握網絡技術。

（4）形象動畫演示，直觀解釋網絡協議。可以通過Packet Tracer的仿真模式，通過動畫效果演示數據報文的傳輸過程，使學生能對抽象的數據轉發過程具體化，從而更容易了解網絡協議的工作方式，掌握網絡的理論知識。

（5）輕易實現教學考核。Packet Tracer提供師生互動的活動向導，教師可通過向導制作考核項目，讓學生在考核項目上完成實驗操作配置，完成后可以自動評分，從而讓教師了解課程的教學效果和讓學生了解自己的學習情況。

以上這些優點說明利用Packet Tracer可以方便快捷地添加任意數量且種類不同的網絡設備，方便開展多種網絡組建、多種網絡設備的管理與配置、多種網絡協議測試的網絡實驗。因此應用Packet Tracer構建模擬網絡實驗平臺，充分發揮該軟件在網絡實驗教學中的輔助作用，可以解決在實訓室進行網絡實驗教學中遇到的許多問題，也彌補了利用實訓室開展網絡實驗教學的不足。

三、應用Packet Tracer構建模擬網絡實驗教學平臺的實踐過程

在2011-2012學年度，筆者在本校兩個網絡專業班級的網絡實驗課程教學中采用了Packet Tracer構建模擬網絡實驗平臺進行教學實踐，同時還編寫了《基于Packet Tracer的網絡實訓指導書》的校本教材，該教材入選了廣東省中山市精品課程建設項目，并最終通過科學出版社的認定，作為中等職業教育“十二五”規劃課程改革改新教材出版。下面引入筆者在教學中使用的一個企業網綜合實驗項目來說明應用Packet Tracer構建模擬網絡實驗教學平臺的實踐過程。

1.在Packet Tracer中構建模擬網絡實驗平臺

在Packet Tracer主界面的邏輯工作區中添加2臺路由器、2臺交換機和4臺計算機，為2個路由器都添加一個WIC-2T廣域網模塊，使用DCE串口線連接兩個路由器，設置RouterA為DCE端；使用正確的線纜連接所有的計算機和網絡設備完成實驗平臺的構建。在該平臺中可進行以下網絡配置實驗：在路由器封裝廣域網PPP協議，并建立基于IPsec協議的VPN通道；在兩個交換機上劃分相應的Vlan，并實現交換機間的鏈路聚合功能；使用RIP路由協議實現全網互通；在RouterB上配置DHCP服務，實現DHCP中繼功能，使分公司局域網的計算機能自動獲得IP地址；使用RIP路由協議實現全網互通；在RouterA上配置NAT地址轉換，使總公司服務器上的網頁能被公網計算機訪問。

3.在Packet Tracer中測試和驗證網絡實驗

在Packet Tracer中提供了有兩種驗證模式，分別為實時和模擬兩種模式。其中實時模式下可直接使用Ping命令進行測試，這種方式只能看到結果是成功還是失敗，比較簡單和直觀，跟實際網絡測試一樣。而在模擬模式下，則采用動畫方式模擬出數據報文在網絡中的走向，形象地表達出在網絡設備之間是如何交換數據報文、重發數據報文的過程；在此模式下還可以使用過濾器進行抓包，捕獲網絡數據報文進行分析，使學生能更加直觀地了解網絡協議的工作方式，從而理解網絡技術的理論知識。

例如，在模擬模式下使用Ping命令測試PC4與總公司服務器PC2的結果，在“模擬面板”中的“事件列表”中，我們可以清楚地看到從PC4發出的ICMP請求報文依次在以下網絡設備（SwitchB、RouterB、RouterA）中的轉發和交換過程，而且在實驗平臺中的網絡設備之間還可以看到一個使用“信封圖標”表示的網絡報文在網絡設備中流動的形象動畫，更加深了學生的認識和理解。

4.使用Packet Tracer制作網絡實驗的考核項目

Packet Tracer提供的活動向導可以方便教師進行制作模擬考核項目。具體方法如下：首先正確配置好一套完整的網絡實訓項目，然后選擇菜單【擴展】中的【活動向導】彈出設置面板，在“Instructions”項目中輸入實驗的目的和詳細的實驗配置要求；在“Answer Network”項目中可設置具體的評分項目和分值，可設置答題的時間限制，還可以設置進行網絡測試時的提示信息等；在“Password”項目中可以設置密碼防止學生作弊和修改。設置完以上三項后可使用“保存”命令保存為一個新的文件，形成一個考核項目。學生進行考核時，只要運行考核項目文件即可進行答題，Packet Tracer會彈出一個布告板，顯示出考核實驗的具體要求、答題的時間、完成情況；通過“檢查結果”按扭可以查看當前完成實訓任務的情況。

四、結論

應用Packet Tracer可以輕易構建網絡實驗教學、實訓、驗證和考核平臺，且功能強大，效果逼真，實驗內容豐富。該平臺的應用，提高了網絡實驗的效率，增強了學生學習的興趣和信心，有效地提高了網絡實驗教學的效果，是一個值得推廣的網絡實驗教學平臺。實踐證明，結合學校購置一定的實際網絡設備建立專用實訓室的同時，應用Packet Tracer構建模擬網絡實訓平臺，充分發揮該平臺在教學過程中所起的設備替代和教學輔助作用，虛實結合，形成更加科學完整的計算機網絡實驗課程教學和實訓體系，確實有效地改進了網絡實驗課程的教學效果。

參考文獻：

[1]郭忠.Packet Tracer模擬器在計算機網絡理論教學中的應用[J].網絡與信息，2009（08）.

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[3]肖學華.網絡設備管理與維護實訓教程——基于Pacter Tracer模擬器[M].北京：科學出版社，2011.

責任編輯何麗華