計算機網(wǎng)絡綜合實驗室的建設研究

袁黎暉

摘? ?要：文章分析了采用虛擬化技術、綜合布線技術、互聯(lián)網(wǎng)和遠程訪問技術及網(wǎng)絡教學平臺建設計算機網(wǎng)絡綜合實驗室的措施。文章采用模塊化搭建的方法，實現(xiàn)實驗室多功能化，在保證專業(yè)教學的同時提高了實驗室的使用效率，使學生和教師都能跨越時空的障礙，隨時隨地訪問教學設備和資源，完成教學和實驗。

關鍵詞：實驗室;虛擬化;網(wǎng)絡;多平臺

1? ? 計算機實驗室簡述

在很多院校中，由于資金的限制，只建設了一般的、通用的計算機實驗室，用于“大學信息基礎”等通識類課程的教學，專業(yè)、專用計算機實驗室較少。同時，計算機專業(yè)實驗室一般情況下只為特定的某些課程服務，實驗室所配備的PC、儀器和設備的使用頻率較低。在保證專業(yè)課程能夠展開正常教學的前提下，可嘗試將這些功能相近的專業(yè)實驗室及公共實驗室進行整合，采用模塊化設計的方法建設綜合實驗室，以提高設備和實驗室的使用效率，同時，也保證投資有效。

本文研究的內容是在人數(shù)較少、班級較少的情況下，提出保證教學、保護投資的方法，可以有效地建設計算機網(wǎng)絡綜合實驗室[1]。

2? ? 需求分析與可行性分析

2.1? 需求分析

在實驗室建設之前，要確定該實驗室將為哪些課程提供服務，也就是分析其功能模塊。

首先，該計算機網(wǎng)絡綜合實驗室要能夠作為公共實驗室使用。其次，需要為各門專業(yè)課程提供實踐場所。可以將這些課程分為以下幾類：網(wǎng)站建設類、計算機網(wǎng)絡類、網(wǎng)絡安全類、操作系統(tǒng)類、布線工程類。

這5類課程正好對應了計算機網(wǎng)絡的體系結構，從最底層的物理層一直到最高層的應用層，可以將這些課程形成一個課程組，以此課程組的實驗內容作為本計算機綜合實驗室的主要建設目標。這些課程的共同特點就是都和網(wǎng)絡有關，相關的實驗都需要在網(wǎng)絡互聯(lián)的基礎上完成，授課內容也都和網(wǎng)絡通信協(xié)議和高層應用等內容相關。因此，以計算機網(wǎng)絡為基礎，根據(jù)不同的課程內容設計不同的實驗體系，再加以有機的融合，這使得該綜合實驗室的建設成為可能[2]。

2.2? 可行性分析

根據(jù)以上的需求分析，總結出以下幾點：（1）由于性能方面的差異和計算能力的強弱，學生電腦需要盡可能配備高性能、高配置的PC，盡量避免采用云桌面的方式。（2）整個計算機實驗室需要多臺服務器，用于網(wǎng)站設計、網(wǎng)絡及安全服務。（3）整個計算機實驗室存在至少兩種拓撲結構，因此，至少需要兩套綜合布線系統(tǒng)。（4）整個計算機實驗室需要多組機柜，用于放置網(wǎng)絡及安全硬件設備以及相應的配線架、理線架等。

根據(jù)以上需求，提出如下解決方案：

（1）配置高性能PC。（2）由于此實驗室僅為教學服務，而不是應用于真實網(wǎng)絡環(huán)境中，不存在網(wǎng)絡負荷、應用壓力，對安全性也不作過多要求，可在一臺高性能服務器上配置大容量硬盤，同時，使用虛擬化技術模擬出多臺服務器。如果資金充足，再考慮購置多臺服務器。（3）為學生PC配置兩塊網(wǎng)卡，或在學生桌面上安置兩個網(wǎng)絡信息插座，同時，部署兩套綜合布線系統(tǒng)，以接入不同的網(wǎng)絡環(huán)境。（4）根據(jù)教室空間面積及學生機的擺放，合理設置機柜的位置，以便學生能夠就近接入機柜，方便實驗。

以上需求都可以通過技術手段或增加投資的方式得到解決，所以該計算機綜合實驗室的設計方案是可行的，學院的需求可以得到滿足。

3? ? 設計與實現(xiàn)

3.1? 學生及教師機環(huán)境設計

學生機和教師機在經(jīng)費許可的情況下均采用高配置硬件，在計算機上安裝主流操作系統(tǒng)（如Windows7）、常用軟件（如Office套件、Photoshop，DreamWeaver）、軟件開發(fā)平臺（如Visual Studio）、數(shù)據(jù)庫軟件（如SQL Server），一定要安裝的是虛擬機軟件（如Vmware Workstation和Oracel VirtualBox），并預先配置好基本的虛擬服務器（如Windows Server系列和Linux系列），以便能在計算機上利用這些虛擬服務器搭建不同的實驗環(huán)境。正因為這方面的考慮，所購置PC的CPU應支持虛擬化功能，包括Intel-VT和AMD-V。

3.2? 網(wǎng)絡環(huán)境設計

由于該實驗室需要為多門課程服務，因此，需要至少兩種不同的教學環(huán)境。其中，公共課程、網(wǎng)站建設類課程所需的網(wǎng)絡環(huán)境相同，教師機、學生機及所需服務器都處于一個局域網(wǎng)中。而在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡和網(wǎng)絡安全課程中，學生機、教師機和相關實驗設備在授課時需要同時連入同一個局域網(wǎng)，在實驗時又需要分別接入位于不同的機柜上、不同的設備中，形成多個小型局域網(wǎng)。而且這些小型局域網(wǎng)在開展大型、綜合實驗時又需要互聯(lián)起來，成為不同類型的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)[3]。

根據(jù)上述要求，在實驗室需要部署兩種網(wǎng)絡環(huán)境、設置兩套綜合布線系統(tǒng)，為學生機提供兩個不同網(wǎng)絡環(huán)境的接入方式。對于公共實驗或教學環(huán)境，學生機接入到公共教學局域網(wǎng)中。對于專業(yè)實驗課，學生機先后接入到公共教學局域網(wǎng)和分組實驗局域網(wǎng)中，完成不同的實驗內容。對公共教學局域網(wǎng)和分組實驗局域網(wǎng)設置不同的VLAN，以便區(qū)分不同的網(wǎng)絡應用[4]。

3.3? 機柜環(huán)境設計

本實驗室內設置了兩種類型的機柜，基本型機柜為網(wǎng)絡機柜，用于完成網(wǎng)絡類實驗;擴展型機柜在基本型機柜的基礎上增添了安全設備，用于完成安全類實驗。兩類機柜的設備列表及數(shù)量如表1所示。

3.4? 服務器環(huán)境設計

在該計算機網(wǎng)絡綜合實驗室中配置了兩臺專用服務器，為各實驗課程提供相應的服務器系統(tǒng)和應用平臺以及資源平臺[5]。

由于只是為了課堂教學和實驗，而不是應用在實際場合，所以配置不需要太高，性能穩(wěn)定即可。但因需要實驗的內容眾多，為避免不同應用服務之間產生干擾，利用虛擬機創(chuàng)建了多個系統(tǒng)，這就需要較大容量的硬盤和足夠的內存以運行較多的虛擬機。

4? ? 結語

該計算機網(wǎng)絡綜合實驗室建成后能夠解決多門計算機專業(yè)課程的實踐環(huán)境問題，給學生提供了更真實的實際應用平臺。并且實驗室提供了遠程訪問功能，即便該實驗室正在被用于授課，其實驗機柜也能被教師和學生遠程使用，給學生提供了更多的實踐操作時間，提高了學生的學習積極性，提升了教學效果。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、計算機硬件功能的增強，使得云計算、云服務逐漸興起。云服務是由供應商提供相關硬件、軟件或者服務，用戶購買、租用云服務商的產品或服務。例如現(xiàn)在使用較廣的云存儲、云機房等，用戶不再需要自己去購買磁盤陣列或服務器，也不需要去建設機房、租用線路，一切由服務商來提供，用戶只需把自己的需求交給服務商去滿足即可。

對于高校而言，自行建設實驗室存在資金占用、使用效率不高、管理困難的問題。那么在未來，是否有可能同樣由云服務商按照學院的要求，定制、開發(fā)出相關的云實驗室，學院只需要保證高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡能夠到達云資源即可開展教學活動，學院可以在上課時間段固定購買其服務資源以滿足教學所需，也可以在課余時間動態(tài)使用其服務資源以滿足實驗所需，由建改租，也許是未來計算機實驗室的發(fā)展方向。

[參考文獻]

[1]陳瑞志.多元化多層次的網(wǎng)絡實驗室構建[J].計算機教育，2015（12）：85-89.

[2]許長軍.高職院校網(wǎng)絡工程綜合實訓室建設探討[J].福建電腦，2014（6）：134-136.

[3]郁聰.高校實驗室管理的問題及對策研究[D].天津：天津大學教育學院，2012.

[4]徐浩.高校實驗室建設與管理共性問題的研究與實踐[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2014.

[5]陽建州.高校實驗室云平臺建設及應用案例[D].上海：東華大學，2014.