網絡仿真軟件在計算機網絡工程實踐教學中的應用研究

徐翔俊（云南師范大學文理學院信息工程學院，昆明　650222）

網絡仿真軟件在計算機網絡工程實踐教學中的應用研究

徐翔俊
（云南師范大學文理學院信息工程學院，昆明650222）

0　引言

2014年7月中國互聯網絡信息中心發布的《中國互聯網絡發展狀況統計報告》（第34次）顯示，互聯網發展從“廣”到“深”，網民生活全面“網絡化”，網絡已經成為現代社會交流和發展必不可少的手段和工具。隨著網絡的高速發展，網絡應用廣泛涉及諸多領域和行業，網絡工程方面的人才需求有較大的需求，在2014年統計的工學類203個本科專業中網絡工程專業就業排名第12位。如何培養符合現代社會需求的合格的高素質畢業生是各校面臨的重大課題，尤其在獨立學院中如何培養高素質的應用型網絡工程人才成為日趨緊迫的任務和目標。

1　計算機網絡工程實踐教學的現狀

目前國內高校中工程類學科教育培養目標是將自然科學原理應用到工農業生產部門中，包括水利工程、土木建筑工程、生物工程、環境工程、計算機工程、軟件工程、網絡工程等。具體而言就是以某組設想的目標為依據，應用有關的科學知識和技術手段，通過一群人的有組織活動，將某個（或某些）現有實體（自然的或人造的）轉化為具有預期使用價值的人造產品的過程，具有系統性、明確的目標性。對于獨立學院培養應用型人才的目標和任務，要求理論與實踐教學同等重要、互為支撐，理論教學既關注知識的系統性、思維方法，又關注應用性——即對實踐的指導作用，實踐教學既為加強學生的理論基礎服務，同時關注技能的培養。要實現這些任務和目標，高校需要建設相應的實驗基地來滿足實踐教學的要求。對于工程類學科的實驗實踐教學基地往往需要較大的投資和維護成本才能保障實踐教學的需求。

隨著網絡的應用日益廣泛，促進了網絡技術快速發展，新技術更加日新月異，人們對網絡通信的需求日益提高，網絡規模越來越龐大和復雜，這就造成在諸多高校中計算機網絡工程的實踐教學與現實需求有較大差距。為減少這種差距，就需要不斷改進網絡工程實踐教學的設施，新建或改造網絡工程實驗室，增加網絡工程實踐教學的實驗設施和實驗條件，這就需要大量的資金投入。對于普通高校而言，往往是大量資金投入后，新的網絡工程實踐教學設施在一段時間內滿足了目前網絡工程需求的實踐教學要求。但隨著網絡技術的不斷更新和發展，網絡工程實踐教學設施又處于與現實需求不符的境況，又必須再次投入和更新，而原有的網絡工程實踐教學設施不得不擱置和淘汰。而對于自主核算的獨立學院而言這將是一項比較龐大的負擔，往往使獨立學院陷入比較尷尬的境地，為培養合格的高素質網絡工程應用型人才不得不加大投資，但投資的回報率問題一直困擾獨立學院的決策和投資規模。

2　網絡仿真軟件在計算機網絡工程實踐教學的必要性和可行性

根據網絡工程專業的培養性質，以往需要學校投入較大的實踐教學成本，但由于網絡工程的技術發展較快，網絡的設備更新也比較迅速，致使學校的巨大投資成本實際利用率不高。探索一種新的網絡工程實踐教學方法和思路，以最低成本投入培養出符合社會需求的高素質應用型本科人才勢在必行，迫在眉睫。

目前網絡技術快速發展，人們對網絡通信的需求日益提高，網絡規模越來越龐大和復雜，在實際應用中僅依據網絡健壯性和可靠性等指標很難進行準確的性能評估，因此不論是構建新網絡、還是對原有網絡進行升級改造、或者開發測試新協議，都需要對整個網絡的傳輸指標（例如數據傳輸最大速度、平均速度、網絡延遲和數據吞吐率等）、健壯性和可靠性進行客觀評估，以保證網絡能夠具有較高的性價比，最大程度地保護已有投資，提高軟硬件資源利用率，提供最好的服務質量。所以在網絡工程實際開發、設計和構建中，為滿足實際網絡工程需求，需要一種科學的手段來反映和預測網絡的性能。經過規劃設計出來的網絡是不能保證其可行性，導致網絡應用性能降低的因素是多方面的，而網絡測試正是一種可以有效提高網絡系統及運行質量的方法，在測試的基礎上，建立網絡行為模型，并用模擬仿真的方法建立理論到實際的橋梁，是了解網絡性能的有效方法［2］。

隨著網絡結構日趨復雜，網絡規模日趨龐大，新的網絡技術層出不窮，網絡的應用也越來越多樣化。其中的網絡規劃設計以及網絡升級等問題盡管在實驗室中的小規模評價和真實的環境下進行實驗都很有價值，但每一種都有很大的局限性，缺乏靈活、擴展性，并且成本太高［3］。因此，網絡仿真作為一種新的網絡研究和網絡規劃設計技術應運而生，無論對于網絡規劃設計，還是網絡升級，網絡的仿真研究日益顯示出其重要意義。這些因素對高校實施網絡工程實踐教學提出了較高要求，同時也指明了方向。目前已經有較多的學校采用網絡仿真軟件指導學生進行網絡工程實踐教學，提高學生的專業素質和就業競爭力。目前在教學和科研活動中使用較多的網絡仿真軟件有Berkeley、NSOMNeT++SSFNETOPNET、OPNET Modeler等，其中OPNET Modeler的功能最為強大，提供了大部分通信網絡和分布式系統建模的模擬仿真開發環境，是當前應用最普及的一種網絡仿真軟件［3］。

利用仿真軟件指導網絡工程實踐教學，以最低成本投入培養出符合社會需求的高素質應用型本科人才，這樣可以極大節省高校的網絡工程實踐教學投資成本，解決設備利用率低的問題，同時針對獨立學院可以避免投資回報率與培養目標不能兼顧的尷尬境地。同時通過指導學生學習網絡仿真軟件OPNET Modeler，熟悉和掌握工程類軟件基本方法和思路，了解和掌握最新網絡工程應用技術和主流網絡工程設備的應用技能，提高計算機網絡工程方面畢業生專業素質和能力，達到培養符合市場需求高素質的應用型網絡工程技術人才的目標和任務。

3　計算機網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件的原則及方法

計算機網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件，在實際研究和實施過程中主要的原則為：必須結合學生的實際專業素質和現狀，根據實際企業的網絡需求進行探討，提出網絡工程實踐教學目標和任務，指導學生順利完成指定任務和目標，以達到培養學生的專業素質和能力。

本文以云南師范大學文理學院信息工程學院計算機科學與技術專業網絡方向的學生為對象，主要是以指導網絡方向學生順利完成畢業論文為途徑進行探討和研究計算機網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件的方法。在實施過程中，主要采用以下的方法和步驟：

（1）根據學生實際專業素質和能力情況，結合網絡仿真軟件OPNET Modeler的特點，引導學生進行網絡仿真軟件OPNET Modeler的學習，培養學生的專業學習素質和能力。具體方法為教師提供網絡仿真軟件OPNET Modeler的基本學習條件和學習參考資料，并指導學生收集相關的專業資料和選擇性購買專業書籍，在以上基礎上指導學生自學完成相關資料中案例，從而培養學生專業學習素質和能力。在此過程中，采用多種形式組織學生進行學習交流和討論，指導和督促學生熟悉和掌握網絡仿真軟件OPNET Modeler的基本應用和操作。同時將指導過程進行數據記錄和分析。

（2）提出合理的網絡工程實踐教學任務和目標。主要內容為：結合實際企事業單位的網絡構建或改造需求，根據學生學習網絡仿真軟件OPNET Modeler的實際情況，針對不同層次的學生討論網絡構建或改造的合理可行的需求分析，提出網絡構建或改造的任務和目標，指導學生運用網絡工程的技術和設備進行虛擬構建或改造，利用網絡仿真軟件OPNET Modeler進行仿真測試［4］，并指導學生總結經驗。

（3）順利完成網絡方向學生畢業論文指導工作后，對網絡工程實踐教學進行整理和分析。總結經驗和不足，尤其是根據實際應用提出的網絡構建或改造的任務和目標，為下一次的畢業論文指導提供依據。

4　采用網絡仿真軟件在計算機網絡工程實踐教學中的實踐總結

本文以云南師范大學文理學院信息工程學院計算機科學與技術專業的網絡工程方向學生為對象，利用網絡仿真軟件OPNET Modeler進行網絡工程教學實踐，主要以指導學生順利完成網絡工程方向的畢業論文（設計）為主要實踐手段。通過連續指導4屆學生共36人的網絡工程方向畢業論文，得到以下的數據：

表1　學生網絡工程方向畢業論文指導統計表

通過以上數據可以看出，36名學生均順利達到網絡工程教學實踐目標，均可利用網絡仿真軟件OPNET Modeler進行網絡工程方向的畢業論文撰寫且全部合格，說明利用網絡仿真軟件OPNET Modeler進行網絡工程實踐教學具有可行性。

在實踐教學過程中，主要根據計算機網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件的原則及方法進行網絡工程方向的畢業論文（設計）的指導，取得以下的一些經驗：

（1）根據我院學生實際專業素質和能力情況，結合網絡仿真軟件OPNET的特點，提供學生網絡仿真軟件OPNET Modeler及應用指導教材，并指導學生收集相關的專業資料和選擇性購買專業書籍。引導學生安裝并進行網絡仿真軟件OPNET Modeler基本應用和操作的學習，同時為檢查和督促學生的學習，指導學生完成相關資料中案例，從而培養學生專業學習素質和能力。在此過程中，采用多種形式組織學生進行學習交流和討論，并定期進行檢查和對學生進度進行點評。

（2）指導學生對實際企事業單位的網絡構建或改造進行調查和分析，提出網絡構建或改造需求分析報告。期間指導學生利用Visio軟件繪制實際企事業單位的網絡拓撲圖，并指導學生依據網絡性能參數對實際企事業單位進行網絡性能的調查和分析。

（3）根據學生學習網絡仿真軟件OPNET Modeler的實際情況，針對不同層次的學生討論網絡構建或改造的合理可行的需求分析，提出網絡構建或改造的任務和目標，指導學生運用網絡工程的技術和設備進行虛擬構建或改造，并利用網絡仿真軟件OPNET Modeler進行仿真測試，并對測試結果進行分析。

（4）指導學生撰寫畢業論文（設計）。同時對學生的網絡工程實踐進行總結，引導學生總結經驗。

期間也存在一些不足：學生對的網絡仿真軟件OPNET Modeler的應用只是初級階段；實際企事業單位的網絡構建或改造的調查分析由于各種因素限制無法科學、全面反映真實情況；由于學生的層次和能力局限，對于網絡仿真的測試存在一定的不合理。

5　結語

本文針對獨立學院計算機網絡工程實踐教學的現狀，根據高素質應用型網絡工程人才培養需求，結合目前網絡實踐中的新技術發展趨勢，探討和研究采用網絡仿真技術作為計算機網絡工程實踐教學的主要手段的必要性和可行性。同時以云南師范大學文理學院計算機科學與技術專業網絡工程方向的學生為對象，在網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件進行實踐，總結經驗和策略方法，為進一步完善計算機網絡工程實踐教學提供參考和借鑒。

［1］中國互聯網絡信息中心.中國互聯網絡發展狀況統計報告（第34次）［R］.北京:中國互聯網絡信息中心，2014.7.

［2］陳敏.OPNET網絡仿真［M］.北京：清華大學出版社，2004.

［3］李馨.OPNET Modeler網絡建模與仿真［M］.西安:西安電子科技大學出版，2006

［4］李志先，張靈玲.OPNET在網絡仿真中的應用研究［J］.洛陽理工學院學報（自然科學版），2009（19）：44—47.

Independent Colleges；Network Engineering Practice Teaching；Network Simulation Software

Research on the Network Simulation Software in the Application of Computer Network Engineering Practice Teaching

XU Xiang-jun
（College of Arts and Sciences，College of Information Engineering，Yunnan Normal University，Kunming 650222）

云南省教育廳科學研究基金項目（No.2015C109Y）

1007-1423（2016）18-0028-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.18.006

徐翔俊（1972-），男，昆明人，碩士，講師，研究方向為通信與信息工程、計算機教育研究、學生創新創業研究等

2016-04-12

2016-06-26

隨著網絡的高速發展，網絡應用廣泛涉及諸多領域和行業，網絡工程方面的人才需求有較大的需求。針對獨立學院計算機網絡工程實踐教學的現狀，根據高素質應用型網絡工程人才培養需求，結合目前網絡實踐中的新技術發展趨勢，探討和研究采用網絡仿真技術作為計算機網絡工程實踐教學的主要手段的必要性和可行性。同時以云南師范大學文理學院計算機科學與技術專業網絡工程方向的學生為對象，在網絡工程實踐教學中采用網絡仿真軟件進行實踐，總結經驗和策略方法，為進一步完善計算機網絡工程實踐教學提供參考和借鑒。

獨立學院；網絡工程實踐教學；網絡仿真軟件

With the rapid development of network，network application widely involved in many fields and industries，network engineering talents demand have larger demand.Based on the status quo of independent college computer network engineering practice teaching，according to the requirements of high-quality practical network engineering talents cultivation，combining the development trend of new technology in network practice，exploration and research using network simulation technology as the main means of the computer network engineering practice teaching the necessity and feasibility.At the same time in Yunnan Normal University，College of Liberal Arts direction of computer science and technology professional network engineering students as object，uses the network simulation software in the network engineering practice teaching to carry on the practice，sum up experience and strategy method，provide reference for further perfect computer network engineering practice teaching and using for reference.