摘要：分析了建設(shè)標準網(wǎng)絡(luò)實驗室所存在的困難，研究了目前國內(nèi)高校的網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境及標準網(wǎng)絡(luò)實驗室的體系結(jié)構(gòu)，并整理了網(wǎng)絡(luò)實驗的基本內(nèi)容。提出了用網(wǎng)絡(luò)仿真的辦法來解決學校設(shè)備與提高學生組網(wǎng)能力的矛盾。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)實驗體系結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)實驗；網(wǎng)絡(luò)仿真

作者簡介：施裕琴(1969-)，女，江蘇徐州醫(yī)藥高等職業(yè)學校副教授，碩士，主要研究方向為網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)管理。

中圖分類號：G710

文獻標識碼：A

文章編號：1001-7518(2009)23-0045-02

21世紀是一個信息化時代，社會對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才的需求激增，各高等職業(yè)學校也紛紛開設(shè)了計算機網(wǎng)絡(luò)課程，通過培養(yǎng)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)人才以滿足社會發(fā)展需求。但網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理論知識學生不太容易理解，所以讓學生更深入理解計算機網(wǎng)絡(luò)的一個很好的學習方式就是實驗，使學生通過足夠的驗證性實驗和一定數(shù)量的綜合性實驗，真正理解和掌握理論知識，獲得一定的綜合技能和實踐能力，并初步具有處理實際問題的能力。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)課程的實驗室建設(shè)和實驗教學正越來越受到各高等職業(yè)學校的重視。

雖然本校也建立了自己的計算機教學中心，用于計算機教學、職業(yè)培訓。但是，學校的計算機中心還停留在“PC機房”的水平：共享工作站實驗室，設(shè)備由多個班級多個課程共享，一般不允許實驗者安裝新的硬件、修改操作系統(tǒng)，而且重啟計算機將恢復原來的系統(tǒng)配置。實驗者只可以進行簡單的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置實驗和網(wǎng)絡(luò)編程實驗，根本起不到提高學生組網(wǎng)能力的目的。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學目標應(yīng)該是通過理論教學和在實驗室內(nèi)的學習，使學生可以提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)計能力、網(wǎng)絡(luò)管理能力、網(wǎng)絡(luò)安全部署能力，對他們的就業(yè)有直接的幫助。

一、建設(shè)標準網(wǎng)絡(luò)實驗室所存在的困難

由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身的特點，使得網(wǎng)絡(luò)實驗室的建設(shè)存在比較大的困難。首先。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投入很大。網(wǎng)絡(luò)中使用的設(shè)備如路由器、交換機、服務(wù)器等動輒單價幾千上萬元。其次，實驗所需軟件短缺。網(wǎng)絡(luò)實驗需要用到很多專門的軟件。但花一筆不小的資金買回來的軟件不一定適用，而自己開發(fā)又要一定的周期和人力物力。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，而且產(chǎn)品種類繁多。更新?lián)Q代頻率非常高。幾年以后，原來的先進設(shè)備就要變成落后的設(shè)備，又要面臨重新投入資金的問題。為此。很多學校的網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)備都是只配置1到20套左右，因此高等職業(yè)學校里普遍存在實驗設(shè)備少，學生多的矛盾，導致每次實驗只能分組進行，甚至有些實驗學生只是看老師示范，連動手的機會都沒有。

二、網(wǎng)絡(luò)實驗室的體系結(jié)構(gòu)

單臺計算機，如果它連人因特網(wǎng)。則可以運行應(yīng)用程序與因特網(wǎng)站點進行交互。即使它沒有連人因特網(wǎng)。也可以通過讓客戶機進程和服務(wù)器進程在單臺計算機內(nèi)部進行通信來開發(fā)與測試網(wǎng)絡(luò)軟件。專用內(nèi)聯(lián)網(wǎng)實驗室，由多個網(wǎng)絡(luò)以及將它們互相連接在一起的路由器組成，可以根據(jù)實驗的要求改變其拓撲結(jié)構(gòu)。實驗者可以進行更復雜、更全面的實驗。包括分組捕獲、協(xié)議分析、因特網(wǎng)地址分配和路由選擇等實驗。高等職業(yè)學校進行計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室建設(shè)，應(yīng)該旨在讓學生學習如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，并向?qū)W生提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的專業(yè)訓練。實驗內(nèi)容應(yīng)涉及：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)管理等。而且，計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室應(yīng)具備兩大特點：一是仿真性，即能夠模擬網(wǎng)絡(luò)中心的運作機制；二是教學性，即設(shè)備性能未必需要很高，但要求功能盡可能齊全，最重要的是所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以讓學生反復練習從裸機開始的配置。

綜上所述，一個標準的網(wǎng)絡(luò)實驗室，就是一個包括各種網(wǎng)絡(luò)軟硬件的、提供因特網(wǎng)接口的專用內(nèi)聯(lián)網(wǎng)。

三、網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容

由于各學校網(wǎng)絡(luò)實驗室設(shè)備不同，配置的軟件不同，師資力量不同，學科研究方向不同，使得各學校所開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容不盡相同。但大體上，網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容可分為以下幾個方面的實驗：驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗。

1、驗證性實驗。驗證性實驗主要用于驗證網(wǎng)絡(luò)的各種協(xié)議，開設(shè)目的是讓學生更好更形象地理解理論知識。主要實驗有：以太網(wǎng)幀的構(gòu)成、IP地址分類與數(shù)據(jù)包組成、IP地址轉(zhuǎn)換協(xié)議；ARP、IP控制管理協(xié)議：ICMP、UDP數(shù)據(jù)報的傳送、TCP數(shù)據(jù)通信、SNMP協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)管理、應(yīng)用層協(xié)議。

2、綜合性實驗。綜合性實驗目的是為了讓學生更好的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)知識，提高實踐能力。綜合性實驗又可分為基礎(chǔ)實驗和高級實驗兩大類。主要實驗有：(1)基礎(chǔ)實驗。包括雙機互連、以太網(wǎng)組網(wǎng)實驗、常用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的配置及操作、交換機和路由器的了解、使用TCP/IP診斷實用程序等。(2)高級實驗。包括虛擬局域網(wǎng)的配置、路由器的使用、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的監(jiān)聽和分析、網(wǎng)絡(luò)故障仿真及分析、管理TCP/IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境、配置IP路由協(xié)議和廣域網(wǎng)絡(luò)、IP流量管理和安全控制配置、IPX網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)配置、PPP串行連接、配置幀中繼網(wǎng)絡(luò)。

3、設(shè)計性實驗。主要是用SOCKET套接字和C語言進行網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計。目的是讓學生進一步掌握UDP及TCP協(xié)議的工作原理：掌握SOCKET編程的基本方法；學習應(yīng)用C語言與WinSoek2進行簡單的面向連接的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。主要實驗包括異步串行通信編程實驗、實現(xiàn)利用停等協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)文件、編寫簡單的C/S程寧、編寫簡單的SMTP郵件服務(wù)器并觀察其通信過程、建立一個網(wǎng)絡(luò)API函數(shù)庫、編制一個多服務(wù)的服務(wù)器、設(shè)計一個時鐘同步協(xié)議、設(shè)計一個滑動窗口協(xié)議?，F(xiàn)在，越來越多的學校把網(wǎng)絡(luò)實驗從理論課程中抽離出來，獨立開設(shè)課程，以便開設(shè)盡可能多的網(wǎng)絡(luò)實驗內(nèi)容，讓學生更好地掌握網(wǎng)絡(luò)知識。

四、構(gòu)建符合職業(yè)學校特點的網(wǎng)絡(luò)實驗室

1、高校網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境分析。高校網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境千差萬別。根據(jù)搜集的高校實驗教學情況來看。目前國內(nèi)高校網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境主要有下面幾種情況：第一。一部分重點大學早在90年代初期就建立了專門的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室，網(wǎng)絡(luò)方面的實驗已開展得比較成熟，主要是以技術(shù)開發(fā)為方向的設(shè)備先進的網(wǎng)絡(luò)實驗室。第二，90年代末，大部分高校紛紛開始建設(shè)標準網(wǎng)絡(luò)實驗室。其中有些是全新建設(shè)，有些是在原有計算機實驗室的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。如，長春大學建立了網(wǎng)絡(luò)實驗室，面向?qū)W生開設(shè)路由實驗、交換實驗、網(wǎng)絡(luò)安全及綜合實驗等幾個方面的實驗。第三，2000年后，不少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商和認證機構(gòu)為了謀求新的發(fā)展，提出了一些新模式、新方案，吸引高校進行合作。高校資源與企業(yè)所積累的豐富實踐經(jīng)驗開始有效的結(jié)合起來，充分發(fā)揮高校和公司的各自優(yōu)勢，建立更加完備、更加先進、更有發(fā)展空間的實驗內(nèi)容體系。推動高校的網(wǎng)絡(luò)教育走向?qū)嵱没褪袌龌??？梢哉f，高校與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商、認證機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)實驗室成為一個明顯的趨勢。第四。鑒于資金問題，大部分?？圃盒Ｖ毁徶昧松倭康木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備開設(shè)了簡單的網(wǎng)絡(luò)實

驗，或者是共享實驗室進行網(wǎng)絡(luò)實驗。

2、構(gòu)建符合本校特點的網(wǎng)絡(luò)實驗室方案。本校沒有計算機及網(wǎng)絡(luò)專業(yè)，學生也只有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選修課，課時較少，學生學習的網(wǎng)絡(luò)理論知識也不太扎實，再加上經(jīng)濟的原因，所以不可能構(gòu)建標準的網(wǎng)絡(luò)實驗室供學生進行實驗。以前，構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)實驗環(huán)境的方法主要有兩種：第一種是用實際的網(wǎng)絡(luò)進行研究開發(fā)，這種方法開發(fā)周期長、成本高，而且影響網(wǎng)絡(luò)的正常運行：第二種是搭建一個網(wǎng)絡(luò)實驗室，這種方法價格昂貴，而且網(wǎng)絡(luò)的升級換代周期很短，花費巨資建立的網(wǎng)絡(luò)實驗室，可能沒有多久就面臨著淘汰的危險。因此，為了讓學生能更直觀形象地理解網(wǎng)絡(luò)知識，解決學校設(shè)備少與學生多的矛盾，可考慮在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)仿真構(gòu)建虛擬的仿真教學環(huán)境，使之滿足教學需要。網(wǎng)絡(luò)仿真是使用計算機技術(shù)構(gòu)造拓撲結(jié)構(gòu)，模擬網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作過程。它能設(shè)定網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)，模擬網(wǎng)絡(luò)流量在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸過程，對網(wǎng)絡(luò)性能進行研究和分析，通過網(wǎng)絡(luò)仿真能使初學網(wǎng)絡(luò)者比較具體地理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：協(xié)議、路由、分組轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞控制等。網(wǎng)絡(luò)仿真的使用場合通常有三個。一是為進行真正的實驗(或操作)做準備練習；二是替代物理實驗室：三是在物理實驗后進行分析。目前對網(wǎng)絡(luò)仿真主要有硬件和軟件兩種。硬件仿真是通過專門設(shè)計的仿真儀器來模仿網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的工作過程。軟件仿真則不需要專門的仿真儀器，只需要在計算機上運行已調(diào)試好的仿真軟件就可以直觀地看到網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的工作過程。網(wǎng)絡(luò)仿真軟件提供了一種新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和優(yōu)化的方法。不需要大量編程，通用性好，很容易實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)仿真，是通信網(wǎng)絡(luò)仿真的發(fā)展方向。目前使用比較廣泛的免費仿真軟件是NS2，(Network Simulator V2)它是美國DARPA支持的VINT項目的核心部分，由伯克利大學為主研制開發(fā)，其目的是構(gòu)造一個完整的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，提供一系列仿真工具，實現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計與開發(fā)，Cisco Rower Simulation即思科路由器配置模擬軟件也是很好的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，可用來培養(yǎng)學生低三層組網(wǎng)的能力，Cisco公司是全球主要的路由器生產(chǎn)商。思科網(wǎng)絡(luò)培訓和認證是提高學生組網(wǎng)水平的很重要的途徑，學生利用模擬軟件很容易學會路由器的配置方法，然后學校再購買一些實際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如華為交換機等，并利用現(xiàn)有的計算機即可構(gòu)建簡單的網(wǎng)絡(luò)實驗室，這樣既節(jié)約了資金。而且對提高學生的組網(wǎng)能力也有很大的幫助。

五、結(jié)語

信息化建設(shè)正處在飛躍的新時期，基于校園網(wǎng)的應(yīng)用正受到前所未有的重視，中國傳統(tǒng)職業(yè)教育工作模式也正進入到一個實質(zhì)性的數(shù)字化變革時代。加快教育信息化建設(shè)的步伐，適應(yīng)時代的需求，搶占未來職業(yè)教育發(fā)展的制高點。已經(jīng)成為中國職業(yè)教育界的一致共識。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)實驗室，有利于形成學校獨有的辦學特色，有利于學校品牌的樹立，更有利于學校的教學評估工作。

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責任編輯夏煥堂