摘要：通过对网络互联技术实验室建设的实践与应用，提出了新的设计思想与具体实施方案，探索简单可行的技术实现方法。
关键词：网络互联；实验室建设；PacketTrace；真实设备
中图法分类：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2009)05-1220-02
Practice an Application on Constructing the Network Internet Technique Lab
GONG Tao, WAN Gang
(Wuhan Vocational College of Software and Engineering, Wuhan 430205, China)
Abstract: Trough the practice and application on constructing the network internet technique lab，new design thought and solution were supposed , Which can provide an integrated technical training environment.
Key words: network internet; lab construction; packettrace; reality equipment
1 引言
近年来，计算机网络技术专业在规模上得到了很大的发展，网络技术应用型、技能型人才的需求日益增强。网络技术的人才培养的重点在于培养学生的职业技能和实际动手能力。培养学生的职业能力和动手实践能力，都离不开实验、实训等实践环节。而实践环节的加强，又离不开专业技术实验室。
网络互联技术是一门实践性很强的课程,它的上机实验是非常重要的教学环节,因此网络互联技术实验室建设与运行状况直接影响着教学的质量。它可以切实提高学生的动手能力。目前网络互联技术课程教学大都是以书本教学方式和多媒体课件方式为主学生被动的接收较为抽象的网络知识，而当前的大部分辅助教学系统仅仅提供观察和配置实验，无法让学生自己动手进行数据报文处理,又极大地约束了学生的创造性
网络互联技术实验室应该提供了真实的网络环境，可以让学生亲自搭建网络、亲自动手调试、配置网络，从而让学生直观、全方位了解各种网络设备和应用环境，真正加深对网络原理、协议、标准的认识。通过网络互联技术实验室的学习，真正提高了学生的网络技能和实战能力。通过在网络实验室中的学习和实践，使得学生具有很强的实践动手能力，这些都是他们在将来的就业竞争中非常明显的竞争优势。
2 网络互联技术实验室分层建设与应用
2.1 利用模拟软件，创建仿真模拟的网络互联技术初级实验室
在网络互联技术课程的初级阶段，由于学生的水平参差不齐、操作不熟练，理论知识比较抽象，对实验环境的硬件要求也很高，很多学校在进行该内容的实验教学时还存在一些困难，主要表现有：仪器设施不足，硬件环境达不到实验要求；实验中因误操作导致的网络设备损坏难以恢复；网络产品更新换代快，实验室设备更新难以与之同步。基于以上原因，运用虚拟现实技术创设虚拟实验室的研究显现出很大的发展空间。Cisco公司的PacketTrace软件就创建了这样一个虚拟的环境，它是一款Cisco路由器、交换机的模拟程序，是目前操作最接近真实环境的模拟工具。我们借助PacketTrace软件提供的虚拟平台进行了相关实验教学设计，用它可以完成网络互联技术的基本实验。
Cisco公司的PacketTrace提供了完整的动态网络系统设计、仿真和分析的可视化环境，其命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致。主要功能如下：
1) 灵活地设计仿真环境。学生可通过PacketTrace软件，自定义网络拓扑图，然后根据自己设计的拓扑图来配置交换机、路由器等设备，所有的操作与真实的环境基本相同。为相关教学提供了很大的灵活性。如图1所示。
利用该软件可以完成交换机配置（包含生成树协议、虚拟局域网、虚拟中继协议、虚拟局域网间路由三层交换等实训内容），路由器常用配置（包含静态路由RIP,OSPF,EIGRP等路由协议的配置），帧中继FR的配置，ISDN的配置，网络地址转换(NAT)配置。
2) 设备库能满足网络互联技术的基本实验。这里有许多种类的硬件设备，有26、28系列的路由器、29、35系列的交换机、集线器、无线设备、设备之间的连线（控制线、直通线、交叉线、光纤、电话线、同轴电缆、DCE、DTE等）、终端设备、仿真广域网、甚至还有多用户连接接口。
3) 使用Realtime mode(实时模式)和Simulation mode（模拟模式）。切换到模拟模式后主机的CMD里将不会立即显示ICMP信息，而是软件正在模拟这个瞬间的过程，以学生容易理解的方式展现出来。模拟模式下的网络实验平台中集成了报文的捕获功能，能够对报文进行显示和分析，包括报文的摘要列表，对报文每个协议域进行分析及其文字化显示，对数据报文的数据域以十六进制格式显示输出。还可以将实验过程中报文的交互流程以图形化的形式表示。例如点击Auto Capture（自动捕获），那么直观、生动的Flash动画即显示了网络数据包的来龙去脉。还可以显示当前捕获到的数据包的详细信息，包括持续时间、源设备、目的设备、协议类型和协议详细信息，如图2所示。
还可以通过Event List（事件列表）中找到第一个数据包，然后单击 Info（信息）列中的彩色正方形。单击事件列表中数据包的 Info（信息）正方形时，将会打开 PDU Information（PDU 信息）窗口。此窗口将按 OSI 模型组织。可以查看的数据包。进一步单击这些层，将会显示设备（本例中为 PC）使用的算法。查看每一层发生的事件。打开 PDU Information（PDU 信息）窗口时，默认显示 OSI Model（OSI 模型）视图。此时单击 Outbound PDU Details（出站 PDU 详细数据）选项卡可查看PDU的细节，如图3所示。这样可使学生深入地学习网络的工作原理，并使网络传送的数据清晰可见，有助于学生理解网络互联的理论知识。
但是，PacketTrace仍然有很多不能模拟的实验，这就需要使用真实设备构建高级网络互联技术实验室。
2.2 使用真实设备，构建能在实验室中完成从边缘的接人层、汇聚层、核心交换层、广域网整个网络体系的高级网络互联实验
主要完成的特性如下：
1) 实验室开出的实验满足标准班规模(40-50人)要求，进行分组实验；各分组内能独立并行开展实验，实验终端1人1台；设备布局如图4所示。
每一组实验设备可以完成基础路由、交换、广域网，再加上一些模块，也可以完成无线、IP语音、安全的等实验，每一组基础设备清单如表1所示。
2) 具有专门对实验设备进行管理的访问控制服务器；学生通过访问控制服务器实现对网络设备的实验配置，实现在多个网络实验设备之间的平滑切换。教师可通过访问控制服务器进行快捷的监控和管理，无须手工线缆插拔，避免设备接口损害。
稍微复杂点的实验就会用的多台路由器或交换机，如果通过计算机的串口和这些设备相连，就需要经常性的拔插Console线。使用终端访问服务器可以解决这个问题，终端访问服务器实际上就是有8个或16个异步口的路由器，使用八爪鱼连线接到各个路由与交换的Console口。使用时，首先登录到终端访问服务器，然后从终端访问服务器再登录到各个路由与交换。经教学实践表明，从管理与技术上均简单可行。
连接图如图5所示。其中一个网卡和终端访问服务器连接，另一个网卡和交换机相连。
3) 具有远程实验室功能；学生、教师能通过对访问控制服务器的访问实现远程实验，以提高实验室的利用效率。
将用于实验的网络互联设备，接入校园网将IP、WEB和Telnet功能配置好，让学生通过校园网或Internet，通过授权和身份认证登录到终端访问服务器上，就可以让学生开展自助式服务，从而打破实验教学的时间和空间的束缚，提高设备利用率，有效激发学生的学习动力，提升教学质量。
这里必须强调，要根据实验内容，预先将危险的命令进行屏蔽，防止恶意或误操作造成设备不必要的损失 。
3 结束语
对于网络技术专业而言，网络互联实验室建设是专业建设的基石，它的建设成功与否直接影响到专业教学的教学质量，将直接影响学生的就业竟争能力。社会需要动手能力强、专业素质高的IT精英。作为学生能力培养和知识积累的学院，本实验室已经在我院计算机系网络互联技术系列课程教学中使用，取得了良好的效果。学生普遍反映采用该系统学习计算机网络原理知识，更直观，更容易理解，掌握的知识点也更牢固。我院网络互联实验室的建设为广大师生构建了一个全新的网络技术实验平台，有效地提高了教师工程经验，提高学生的职业能力与就业能力。
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