鄔歡歡

塔里木大學(xué) 新疆阿拉爾 843300

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)是一門介紹交換機(jī)與路由器工作原理、專業(yè)知識(shí)和操作技術(shù)的專業(yè)課程，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生具備使用各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的技能以及構(gòu)建和管理網(wǎng)絡(luò)的能力。為達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)。而網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的生產(chǎn)廠商不同，使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)也不同，如思科產(chǎn)品和華為產(chǎn)品在組網(wǎng)時(shí)，連接、配置、管理等方面存在不小的差異。因此，在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，應(yīng)注重拓寬學(xué)生的知識(shí)面，使其掌握更多網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的安裝和配置方法，只有較為全面地了解各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境，才能真正提高學(xué)生的動(dòng)手能力和技能水平。本文以人才需求多樣性為導(dǎo)向，介紹了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仿真軟件的應(yīng)用。針對(duì)我校近年來的實(shí)際情況，利用Packet Tracer模擬器設(shè)計(jì)典型案例，作為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充，從而豐富和擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和手段。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)已有基礎(chǔ)和存在問題

實(shí)踐教學(xué)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)教學(xué)中占有非常重要的地位，是教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)[1]。我院一直非常重視實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)，于2007年建立了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室以小組為基本單位，建設(shè)了6組實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，每組平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備包含：2臺(tái)路由器(1臺(tái)H3C MSR 30-20，1臺(tái)Quidway R3680E)；4臺(tái)交換機(jī)(2臺(tái)H3C S3610，2臺(tái)Quidway S3900)；3臺(tái)計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)室建成以來，一直作為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的專門場所，提供真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手搭建網(wǎng)絡(luò)，調(diào)試、配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，學(xué)習(xí)交換機(jī)與路由器的使用方法。

但隨著學(xué)生規(guī)模擴(kuò)大，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)跟不上教學(xué)要求等原因，現(xiàn)有條件下的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以達(dá)到理想效果，出現(xiàn)了一些問題和不足。首先，實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間的限制。由于學(xué)生的水平參差不齊，造成一部分學(xué)生在指定的教學(xué)時(shí)間內(nèi)不能按照要求完成學(xué)習(xí)任務(wù)，另有部分動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生也可能需要更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和時(shí)間來完成更多、更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)[2]。而從教學(xué)實(shí)際考慮，學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間都是以班為單位進(jìn)行安排；而且網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)室由于設(shè)備多、價(jià)格高沒有對(duì)學(xué)生自由開放，學(xué)生不能利用課余時(shí)間自主學(xué)習(xí)，這在一定程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。其次，設(shè)備種類單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠全面。我院的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備以華為產(chǎn)品為主，然而，目前市場上主流的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商有思科、華為、銳捷等。這些廠商的設(shè)備安裝的是自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，在操作命令和管理方法上區(qū)別明顯，導(dǎo)致我校學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)后，卻不能馬上把技能投入到現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中。

2 仿真軟件簡介

實(shí)際上，許多院校在計(jì)算機(jī)專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)中也遇到過類似的問題，一些院校在教學(xué)過程中引入了模擬軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，用模擬軟件模仿真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)。模擬軟件能夠模擬多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境[3]，如計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)、防火墻等，而且模擬設(shè)備不存在損耗問題，能反復(fù)操作，同時(shí)學(xué)生也可以在自己的PC機(jī)上安裝相關(guān)軟件，可以不受時(shí)間地點(diǎn)的限制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，大大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的仿真模擬軟件也有很多類型，常見模擬器有Boson NetSim，Dynamips，思科的Packet Tracer和華為的HW_RouteSim等。在此，筆者簡單介紹一下這些仿真軟件的特點(diǎn)。

(1)Boson NetSim是Boson公司開發(fā)的一款模擬Cisco路由器、交換機(jī)組建虛擬網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)軟件，由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)軟件Boson Network Designer和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模擬器Boson NetSim組成[4]。該軟件的最大優(yōu)點(diǎn)是可以自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及連接，在啟動(dòng)NetSim時(shí)可以選擇自定義的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)拓?fù)鋱D里的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置管理，缺點(diǎn)是虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備種類較少，且對(duì)某些命令的支持也不太好。

(2)Dynamips是一款主要模擬Cisco路由器的仿真軟件。Boson NetSim是對(duì)IOS命令行的模擬，而Dynamips是通過在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建運(yùn)行IOS的虛擬機(jī)真正運(yùn)行IOS，實(shí)現(xiàn)對(duì)Cisco路由器的模擬[5]。GNS3是Dynamips的一個(gè)圖形前端，是一種可以仿真復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的圖形化模擬器，具有較強(qiáng)的可操作性。

(3)Packet Tracer是由Cisco公司推出的一款免費(fèi)模擬軟件，專門用于思科的CCNA認(rèn)證培訓(xùn)，是目前操作最接近真實(shí)環(huán)境的模擬工具。該軟件提供了2種數(shù)據(jù)傳輸測試模式：Realtime模式和Simulation模式[6]。在Realtime的圖形用戶模式上可以直接使用拖拽方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌辉赟imulation的界面中以Flash動(dòng)畫的形式模擬數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行詳細(xì)傳輸過程，使學(xué)生更容易理解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行原理。

(4)HW_RouteSim是華為系列設(shè)備的模擬器。但是軟件的版本較低，能夠仿真的設(shè)備和支持的命令較少，仿真功能不盡如人意。

通過對(duì)以上仿真軟件的比較，我們選擇了Packet Tracer作為輔助教學(xué)軟件。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)室里，使用真實(shí)設(shè)備完成華為交換機(jī)、路由器的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，引入Packet Tracer模擬軟件，在仿真環(huán)境下完成Cisco設(shè)備的配置實(shí)驗(yàn)。這樣在教學(xué)過程中以虛、實(shí)2種方式完成知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)，兼顧了學(xué)生知識(shí)的多樣性，保證了校內(nèi)實(shí)踐鍛煉與實(shí)際工作需求的一致性。

3 基于Packet Tracer的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)

筆者通過一個(gè)配置實(shí)例演示仿真軟件在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)名稱是利用Packet Tracer5.3實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)VLAN的配置。交換機(jī)上VLAN的作用是將物理上互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)在邏輯上劃分為多個(gè)互不相干的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)之間是無法通信的，因此廣播也就隔離開了。它不僅解決了網(wǎng)絡(luò)中廣播的問題，也很好地解決了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的安全問題。借助VLAN技術(shù)不僅能增加網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性，控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播，而且能增加網(wǎng)絡(luò)的安全性[7]。因此在交換機(jī)配置教學(xué)中，VLAN配置是非常重要的內(nèi)容。

3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

(1)學(xué)習(xí)Cisco交換機(jī)Trunk和VTP的配置方法。

(2)理解VTP的含義及管理交換機(jī)組VLAN的用法。

3.2 實(shí)驗(yàn)規(guī)劃

選用1臺(tái)Cisco 3560交換機(jī)，2臺(tái)Cisco2950交換機(jī)，4臺(tái)PC機(jī)以及若干網(wǎng)線，組建實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。其中，3560的Fa0/24端口連接2950A(switch0)交換機(jī)的Fa0/24端口，3560的Fa0/23端口連接2950B(switch1)交換機(jī)的Fa0/24端口；2950A交換機(jī)Fa0/1端口連接PC0的以太網(wǎng)口，F(xiàn)a0/2端口連接PC1的以太網(wǎng)口；2950B交換機(jī)Fa0/1端口連接PC2的以太網(wǎng)口，F(xiàn)a0/2端口連接PC3的以太網(wǎng)口。PC0和PC2屬于同一子網(wǎng)(VLAN2)，它們的IP地址在C類網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0/24內(nèi)；PC1和PC3屬于另一子網(wǎng)(VLAN3)，它們的IP地址在C類網(wǎng)絡(luò)192.168.2.0/24內(nèi)。如圖1所示。

3.3 配置過程

實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)搭建完成后，按要求設(shè)置4臺(tái)PC機(jī)的IP地址，此時(shí)整個(gè)局域網(wǎng)中未設(shè)置其他VLAN(只有默認(rèn)VLAN1)，這4臺(tái)PC機(jī)互Ping，應(yīng)都能連通。接下來，開始對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置。

(1)選擇2950A交換機(jī)，把端口劃分到相應(yīng)的VlAN。相關(guān)命令如下：

同理，選擇2950B交換機(jī)并劃分VLAN，過程與2950A相似。

(2)配置trunk鏈路。2個(gè)Cisco 2950交換機(jī)使用fastthernet0/24端口分別與核心交換機(jī)(3560)的24和23端口相連，這兩條鏈路應(yīng)為trunk，相連的每個(gè)端口為trunk類型，配置命令相同。交換機(jī)2095A相關(guān)命令如下：

(3)配置VTP協(xié)議。

Cisco 3560交換機(jī)作為VTP Server，是局域網(wǎng)中的核心交換機(jī)。3560交換機(jī)相關(guān)配置命令如下：

圖2為3560交換機(jī)的VTP狀態(tài)信息。其中，VTP Operating Mode值為Server，VTP Domain Name值為senya。

2個(gè)作為接入層的交換機(jī)的配置VTP的命令類似，2950A的配置命令如下：

圖3為2950A交換機(jī)的VTP狀態(tài)信息。其中，VTP Operating Mode值為Client，VTP Domain Name值為senya。管理域內(nèi)的每臺(tái)交換機(jī)都必須使用相同的域名。

(4)在核心交換機(jī)Cisco 3560上創(chuàng)建兩個(gè)VLAN:VLAN2名稱為technology；VLAN 3名稱為sales。

#創(chuàng)建VLAN2，并配置IP地址為192.168.1.254

#創(chuàng)建VLAN3，并配置IP地址為192.168.2.254

(5)連通性測試。分別在2950和3560上使用show vlan命令查看配置情況，再用Ping命令檢查各PC機(jī)之間的通信情況。

此時(shí)，4臺(tái)PC機(jī)被分割在2個(gè)不同的VLAN中(VLAN1：technology，VLAN2 sales)，PC0與PC2劃入了同一VLAN(technology)而能Ping通，PC1與PC3劃入了同一VLAN(sales)而能Ping通，而PC0與PC1雖然連接在同一個(gè)2950A交換機(jī)上，但不能Ping通，從而驗(yàn)證了跨交換機(jī)之間相同VLAN可以相互通信，不同VLAN之間相互隔離。達(dá)到了任務(wù)的要求。

4 結(jié)束語

通過使用Packet Tracer模擬軟件進(jìn)行跨交換機(jī)VLAN配置的教學(xué)，可以讓每一位學(xué)生都能自己動(dòng)手實(shí)踐，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，保證了教學(xué)質(zhì)量?；谀M軟件的實(shí)驗(yàn)，豐富了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，但并不能完全替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，它只能是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的一種輔助和擴(kuò)展。結(jié)合學(xué)院已有條件，根據(jù)虛實(shí)交替，優(yōu)化互補(bǔ)的原則，把仿真軟件技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段有機(jī)結(jié)合起來，讓學(xué)生更好地理解知識(shí)、掌握技能，提高綜合實(shí)踐能力，這才是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義。

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[8]Cisco_Packet_Tracer5.0全攻略[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/25b3bdd2c1c708a1284a44de.html.