淺談虛擬仿真軟件在網絡專業教學中的應用

作者/胡志鋒，九江職業技術學院

引言

從2012年國際職業技術教育大會上《上海共識》的達成和今年在河北國際職業技術教育大會又通過《唐山聲明》都足以說明職業教育的高速、高質量的大力發展，對振興和發展一個國家的區域經濟乃至整個國家的經濟以及降低失業率都起到了舉足輕重的作用，同時對實現一個國家制造邁向國家創造最終實現國家智造是功不可沒的。然現在放眼全國1.2萬多所職業學校,雖覆蓋了我國的國民經濟各行各業，經過幾十年的發展已經形成中國特色、世界水平的現代職業教育架構但是各個學校依據所處的區域經濟水平、政府政策支持、企業的數量和企業現代化水平等的不同造成各個學校的發展水平和特色也參差不齊，特別是在高職教育中重點強調的技能的教育、訓練和技能創新環節上尤為突出，最終導致高職院校向社會各行各業輸送的畢業生要么理論知道動不了手要么根本動不了手要么能動手解決問題但不精通等特點。該如何解決這個問題呢？方法自然是給每個學校各專業盡量建立詳盡的實驗實訓室但這樣帶來直接弊端是：① 增加國家經濟負擔；② 設備損耗厲害；③ 設備折舊淘汰厲害跟不上經濟發展的需要；于是對于現狀的有益補充便是采用一些虛擬仿真軟件，既讓我們的學生能在真實設備上體驗真實工作場景也可以在虛擬仿真軟件中體驗真實設備的最新特點、功能。

1.虛擬仿真軟件平臺介紹

目前在不同的專業中使用的虛擬仿真軟件很多，在網絡專業教學中使用的比較多的仿真軟件有Cisco專有的在網絡基礎、網絡互聯、基礎安全以及物聯網領域中使用的packettracer7、支持多廠家設備的gns3、華為特有的ensp、boson公司推出的專為cisco技術愛好者、備戰ccna或ccnp考試的考生制作的老牌模擬器boson netsim以及現在國內流行的網絡設備廠家H3C(華三)的hcl。

2.網絡專業教學中存在的困境分析與解決策略

2.1 網絡專業教學中存在的困境分析

在這里筆者就以計算機網絡技術專業中的計算機網絡基礎、網絡互聯技術課程為例來探討一下網絡專業教學中存在的困境。在計算機網絡基礎的教學中：ISO的OSI的網絡參考模型，ip技術，這兩個知識點主要是讓學生明白和掌握網絡上的兩個通信結點如何完成用戶數據（UDU）的層層封裝及拆裝、路徑的選擇、arp協議的使用階段、數據幀的封裝和拆卸、數據的編碼及解碼的透明傳輸的過程，在傳統的教學中我們常常是通過教師的口述、打比喻、畫示意圖的方式來講解，這樣講解存在：① 講解過程的空洞和晦澀難懂，不能形象的讓學生感受實際通信的封包、封幀的格式和過程，也不能很好的體現網絡協議的具體階段；② 數據在局域網和廣域網中投遞過程的數據包(幀)的變化理解起來抽象；另外在網絡互聯課程中；③ 在網絡互聯課程中一些極具破環性的實訓課如ios升級；④ 密碼設置與清除實驗不方便在真機上操作，如果出現誤操作可能會導致幾萬元的設備無法使用的情況。

2.2 網絡專業教學中存在的困境解決策略（packettracer一下簡稱pt）

針對問題①②的解決策略是在課堂教學中遇到這樣的知識點我們可以使用pt的模擬模式來捕捉相關協議數據同時查看相關的協議數據單元結構，這樣讓學生真實體會到協議的工作和協議數據結構例如icmp，我們可以使用拓撲圖①來協助知識的講解和理解，使了無生趣的課堂豐富生動起來。

圖1

在此拓撲圖中先將軟件工作在邏輯工作區中的模擬工作模式同時設置過濾選項選中icmp和arp讓pc0去pingserver0(ping 192.168.20.1)這時我們在右邊的事件窗口中會看見整個的此次連網測試的過程見圖②，圖③，我們會看到在這個過程中有arp協議的使用，因為有二層封幀要求所以在這個貌視只會有icmp工作的實驗其實是伴隨arp的協作，但我們同時也會看見在稍后的的通信過程中并不會每次都會有arp過程，因為在第一次arp完后每臺主機都會將arp解析后的mac地址給緩存起來，所以我們會不難理解一個正常的網絡測試ping操作時總會出現一個個請求超時，接著會有連續的正常反饋回應圖④。

圖2

圖3

圖4

針對問題③④的解決策略是在課堂教學中使用pt工具來完成ios的維護實訓，首先激活交換機的svi1為這個虛擬接口設置一個與server1進行通信必要的ip地址(見圖⑤)，執行以下操作，先備份好原有ios，然后再刪除，在完成ios的恢復，在pt中可以模擬執行多次，達到對破壞硬件設備的必備知識點的掌握，對于問題④情況類似在此就不贅述了。

圖5

sw(conベg)#do copy ぼash: tftp

Source filename []? c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Address or name of remote host []? 192.168.10.2

Destination filename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Writing c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin...!!! [OK –4414921 bytes]

4414921 bytes copied in 0.109 secs (1100492 bytes/sec)

sw#delete c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Delete ベlename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Delete flash:/c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin?[conベrm]

sw#dir

Directory of ぼash:/

2 –rw– 1061 ＜no date＞ conベg.text

sw#copy tftp: ぼash

Address or name of remote host []? 192.168.10.2

Source filename []? c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Destination filename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Accessing tftp://192.168.10.2/c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin...

Loading c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin from 192.168.10.2: !!! [OK – 4414921 bytes]

4414921 bytes copied in 0.062 secs (1934737 bytes/sec)

sw#dir

Directory of ぼash:/

3 –rw– 4414921 ＜no date＞ c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

2 –rw– 1061 ＜no date＞ conベg.text

64016384 bytes total (59600402 bytes free)

3.結束語

對上述問題的分析和解決過程中我們明白虛擬仿真軟件的恰當使用確實能解決一些棘手的問題同時也可以降低對實際真實設備的需求，但這并不能真正代替真實設備，在實際教學中應真機和虛擬仿真軟件結合使用，講教學效果和成本均達到一良好的值。

* [1]重視職業教育的中國探索.2017.7.11.《人民日報 》（2017.07.11 05 版）https∶//www.tech.net.cn/web/articleview.aspx?id=201 70711100228287&cata_id=N002

* [2]李衛升,林政劍,胡志鋒. Packet Tracer仿真軟件在《網絡互聯》教學中的應用[J]. 九江職業技術學院學報. 2012(02)

* [3]吳剛.Cisco Packet Tracer在網絡教學中的特殊應用[J].計算機時代(Computer Era),2011(04)