錢愛增

摘 要：IP地址規(guī)劃是計算機網(wǎng)絡教學的重難點內(nèi)容之一，理論抽象，教學難度大，傳統(tǒng)教學方法往往流于空洞的理論說教，學生理解和接收均比較困難。針對這一問題，筆者將Boson Netsim模擬軟件引入到該內(nèi)容課堂教學中，利用該軟件對教學內(nèi)容重新進行了教學設計，通過對實例運行結果的分析引出并講解課堂理論內(nèi)容，然后從理論分析的角度進一步驗證了實例運行結果，最后利用Boson Netsim模擬軟件對一個IP地址規(guī)劃實例進行了實現(xiàn)，對所學理論知識進行了具體應用，課堂教學擺脫了傳統(tǒng)的理論說教，寓抽象的理論于淺顯的實例分析中，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：IP地址子網(wǎng)掩碼IP地址規(guī)劃子網(wǎng)分割網(wǎng)絡聚合

中圖分類號：TP393.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8454（2009）09-0060-04

一、Boson Netsim模擬軟件簡介

Boson公司的Netsim是一個適合多種操作系統(tǒng)的軟件平臺，提供了完整的動態(tài)網(wǎng)絡系統(tǒng)設計、仿真和分析的可視化環(huán)境。學習者可通過該軟件，自定義網(wǎng)絡拓撲圖，然后根據(jù)自己設計的拓撲圖來配置交換機、路由器等設備，所有的操作與真實的環(huán)境完全相同。該軟件除允許用戶自定義網(wǎng)絡拓撲圖外，還提供一些定制好的經(jīng)典的網(wǎng)絡拓撲圖，并給出操作步驟和命令答案，非常適合學生課后自學。而且由于Netsim是一款Cisco路由器、交換機模擬程序，可以模擬Cisco環(huán)境下的網(wǎng)絡硬件平臺。它能夠為那些正在準備CCNA、CCNP考試，卻苦于沒有實驗設備、實驗環(huán)境為練習考試中命令的學生提供有力練習與操作。[1][2][3]

二、Boson Netsim模擬軟件在IP地址規(guī)劃課堂教學中的應用

IP地址規(guī)劃課堂內(nèi)容主要包括子網(wǎng)掩碼的作用、網(wǎng)絡聚合、網(wǎng)絡分割和IP地址規(guī)劃四大部分內(nèi)容，Boson Netsim模擬軟件在這幾部分內(nèi)容中的具體應用如下。

1.通過課堂教學示例引出課堂教學內(nèi)容

（１）課堂教學示例

pc1、pc2均連接在一臺二層交換機上，IP地址和子網(wǎng)掩碼配置如表1所示，問pc1和pc2之間能否通信？

（２）利用Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ模擬軟件對（1）中各示例進行測試

第一步，啟動Boson Netsim模擬軟件網(wǎng)絡拓撲設計程序，設計網(wǎng)絡拓撲如圖1所示，保存名字為2pc.top。

第二步，啟動Boson Netsim模擬軟件，打開剛才保存的拓撲結構，點擊“pc1”按鈕，在“c:>” 提示符下，按

表1中示例1為pc1配置IP信息，如圖2所示，點擊“OK”按鈕即可完成pc1IP信息的配置，同樣方法按表1中示例1為pc2配置IP信息。

第三步，點擊“pc1”按鈕，在“c:>”提示符下輸入ping 192.168.1.1，測試結果不通，如圖3所示。

按照上述步驟和方法，分別將表1中示例2、示例3、示例4中pc1和pc2的IP地址信息配上，然后用ping進行測試，結果為：示例2、示例3中pc1和pc2均互通，示例4中pc1和pc2不通。

（３）分析（2）示例測試結果，講解子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡聚合和子網(wǎng)分割課堂內(nèi)容[4][5][6]

１）子網(wǎng)掩碼

網(wǎng)絡中的每個主機通過所配置的IP地址和子網(wǎng)掩碼對應位逐位相與來確定本主機所屬的網(wǎng)絡號，如果兩臺主機的網(wǎng)絡號相同，則兩臺主機處于同一個網(wǎng)絡中，即相通，如果兩臺主機的網(wǎng)絡號不同，則兩臺主機不處于同一個網(wǎng)絡，即不通。

示例1中，pc1的IP與其子網(wǎng)掩碼相與得網(wǎng)絡號為192.168.0.0，而pc2的IP與子網(wǎng)掩碼相與所得網(wǎng)絡號為192.168.1.0，兩個數(shù)不一樣，所以不通，即從理論上給測試結果以佐證。

２）網(wǎng)絡聚合

示例2中的pc1和pc2為什么能互通呢？示例2中pc1的IP與子網(wǎng)掩碼相與得網(wǎng)絡號為192.168.0.0，pc2的IP與子網(wǎng)掩碼相與得網(wǎng)絡號為192.168.0.0，兩個數(shù)相同，所以結果互通，理論分析與實際測試結果一致。

分析示例1與示例2兩組數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)示例2的子網(wǎng)掩碼比示例1的子網(wǎng)掩碼少了一個255，即少了1個8位。在示例2中，把原來用于網(wǎng)絡位的位用作了主機位，減少了網(wǎng)絡的數(shù)量，擴大了網(wǎng)絡的范圍，具體方法為：若減少了n位，則網(wǎng)絡擴大2n倍，教材中將子網(wǎng)掩碼中“1”對應位的個數(shù)記為“/數(shù)字”的形式，如255.255.255.0寫成“/24”，表2為常用網(wǎng)絡聚合。

從表2我們也可以看出，示例2中pc1和pc2配置的子網(wǎng)掩碼為16位，屬于同一個網(wǎng)絡，所以能夠互通，理論分析和實際測試結果一致。

３）子網(wǎng)分割

示例3中pc1的IP地址與子網(wǎng)掩碼相與得網(wǎng)絡號為192.168.0.0，pc2的IP地址與子網(wǎng)掩碼相與所得網(wǎng)絡號為192.168.0.0，兩個網(wǎng)絡號相同，所以pc1、pc2能夠互通。再看示例4，pc1、pc2的IP地址與子網(wǎng)掩碼相與所得網(wǎng)絡號分別為192.168.0.0和192.168.0.128，兩個網(wǎng)絡號不同，所以pc1、pc2不能通信，理論分析和Boson Netsim模擬軟件測試結果一致。

示例4的子網(wǎng)掩碼比示例3的子網(wǎng)掩碼多了一位，把原來用作主機的位用作了子網(wǎng)位，增加了網(wǎng)絡的數(shù)量，縮小了網(wǎng)絡的范圍，具體方法為：若擴大n位，則網(wǎng)絡縮小2n倍，表3為常用的子網(wǎng)分割。

從表3我們可以看出，示例4中pc1和pc2所配置的子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.128，是25位的子網(wǎng)掩碼，他們分別處于兩個子網(wǎng)當中，所以pc1和pc2不能通信。

2.利用上文理論知識進行IP地址規(guī)劃

（１）應用示例

如圖4所示，某公司通過4臺路由器（Router）將多個子公司網(wǎng)絡連接起來，其中網(wǎng)絡1需要50個節(jié)點地址，網(wǎng)絡2~網(wǎng)絡4中每個子網(wǎng)需要10個節(jié)點地址，路由器間通過鏈路相連，試為該公司進行合理網(wǎng)絡規(guī)劃。

分析圖4所示的該公司網(wǎng)絡拓撲，該拓撲中共包括7個網(wǎng)絡，根據(jù)要求該公司共需要IP地址個數(shù)為（50+1）+（10+1）×3+2×3=90個。由網(wǎng)絡聚合和子網(wǎng)分割內(nèi)容可知，本實例需要進行子網(wǎng)分割，否則會造成IP地址的浪費，為使IP地址規(guī)劃最為合理，網(wǎng)絡1分配一個64個IP地址的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡2~網(wǎng)絡4各分配1個含16個IP地址的網(wǎng)絡，3個路由器鏈路連接網(wǎng)絡各分配1個含4個IP地址的網(wǎng)絡，具體見表4。

（２）使用Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ模擬軟件對實例進行驗證實現(xiàn)

1）使用Boson Netsim模擬軟件設計網(wǎng)絡拓撲，如圖4所示，保存文件名位4pc-4r.top。

2）使用Boson Netsim模擬軟件打開上面保存的網(wǎng)絡拓撲文件4pc-4r.top，按照表4分別為圖4所示網(wǎng)絡拓撲中的各個設備配置上IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認網(wǎng)關等信息，在Router1、Router2、Router3和Router4上分別啟動rip協(xié)議，并廣播本路由器上連接的所有網(wǎng)絡。

3）點擊操作界面中的“Router1”按鈕，在“Router>”提示符下輸入enable命令，進入路由器特權模式，提示符變?yōu)椤癛outer#”，執(zhí)行show ip route命令，結果如下：

Router#show ip route

Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP

D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area

E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP

i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, * - candidate default

U - per-user static route

Gateway of last resort is not set

C192.168.0.0/26 is directly connected, 192.168.0.62

C192.168.0.112/30 is directly connected, 192.168.0.113

R192.168.0.64/28 [120/1] via 192.168.0.114, 00:05:27, Serial0

C192.168.0.116/30 is directly connected, 192.168.0.117

R192.168.0.80/28 [120/1] via 192.168.0.118, 00:02:12, Serial1

C192.168.0.120/30 is directly connected, 192.168.0.121

R192.168.0.96/28 [120/1] via 192.168.0.122, 00:03:27, Serial2

從上述信息中我們可以看到Router1通過路由協(xié)議學到了所有的網(wǎng)絡路由，分別為192.168.0.0/26、192.168.0.64/28、192.168.0.80/28、192.168.0.96/28、192.168.0.112/30、192.168.0.116/30、192.168.0.120/30，同樣方法可以看到Router2、Router3和Router4均通過路由協(xié)議學到了所有的網(wǎng)絡路由。

在pc1上分別對pc2、pc3和pc4利用ping命令進行測試，測試結果為pc1、pc2、pc3和pc4均能相互通信。即通過Boson Netsim模擬軟件驗證了表4所規(guī)劃網(wǎng)絡的正確性、可行性和合理性。

三、教學效果分析

教學效果評價是檢驗教學方法是否得當?shù)臉藴剩椒ㄓ卸喾N，像問卷調(diào)查和走訪等。[7] 我們采用了問卷調(diào)查的方法，對計算機系計算機網(wǎng)絡專業(yè)的46名同學進行了問卷調(diào)查，問卷內(nèi)容為：問題1：你對本節(jié)課教學內(nèi)容掌握情況如何？問題2：Boson Netsim模擬軟件對課堂教學內(nèi)容學習是否有幫助？問題3：你對本節(jié)課授課方式是否滿意？

調(diào)查結果如表5、6、7所示。

從調(diào)查問卷上看，大多數(shù)學生對本節(jié)課所講授的內(nèi)容均能掌握或基本掌握，Boson Netsim模擬軟件對學生學習IP地址規(guī)劃理論均有幫助，多數(shù)同學喜歡這種授課方式，對本節(jié)實驗課比較滿意，從而我們可以看出引入Boson Netsim模擬軟件后對教學效果的提升。

參考文獻：

[1]米偉娜,王海燕.基于Boson Netsim虛擬平臺的VLAN實驗教學設計[J].現(xiàn)代教育技術,2008,18(10):121-124.

[2]潘曉明,吳建生. Boson Netsim在高職高專計算機網(wǎng)絡課程教學中的應用[J].軟件導刊,2008,7(9):70-71.

[3]黃勇. Boson Netsim模擬軟件在交換機VLAN配置教學中的應用[J]. 科技資訊,2006,2:165-166.

[4]謝希仁.計算機網(wǎng)絡教程[M].人民郵電出版社,2002,5:166-224.

[5]馬立云,馬皓.計算機網(wǎng)絡基礎教程[M]. 清華大學出版社,北方交通大學出版社,2005,8:166-202.

[6]Andrew S. Tanenbaum,雄桂喜,王小虎譯.Computer Networks (Third Edition) 計算機網(wǎng)絡(第3版)[M].清華大學出版社,1998,7:302-343.

[7]南國農(nóng),李運林.電化教育學(第二版)[M].高等教育出版社,1998,8:239-259.