杜漸 魯硯青

摘要：SDN使網(wǎng)絡的管理變得更加便捷和靈活，降低了網(wǎng)絡的建設和維護成本，推動了網(wǎng)絡業(yè)務的創(chuàng)新。本文通過混合式虛擬平臺對比式學習SDN與傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡的教學模式，使同學們更好地學習計算機網(wǎng)絡課程，快速了解到當下社會最前沿的科學技術，達到培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型網(wǎng)絡人才的目的。

關鍵詞：SDN 標準計算機網(wǎng)絡 實踐教學

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2018）08-0190-02

實驗教學有著直觀、實踐、全面、創(chuàng)新、設計等特點。因此不難發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才目標離不開實踐教學。我國應該推動高素質(zhì)、應用型人才隊伍的建設，對實踐教學體系進行改革，通過一些針對性的措施來提高實踐教學的質(zhì)量，促進學生獨立完成基礎實踐，為SDN和傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡構建一個實踐平臺，在這個實踐平臺上能夠通過一些虛擬的技術來進行模擬仿真實驗，讓學生真正了解到前沿技術，同時這些模擬仿真實驗還能夠減少硬件設施的投入，可以重復使用，有效改善了傳統(tǒng)教育制度，學生可以通過足夠多的實驗來提高自己的能力，讓其真正把握學科知識。目前獨立院校絕大多數(shù)都開設了計算機網(wǎng)絡課程，本文以SDN新技術與傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡相融合的虛擬實驗系統(tǒng)為基礎，開發(fā)有針對性的實驗虛擬系統(tǒng)，匯編仿真案例題庫并應用于實驗教學及第二課堂工作室業(yè)務培訓，并將對SDN的研究應用于學院校園網(wǎng)的網(wǎng)絡管理中，我們在這些方面進行了諸多有益的探索和實踐。

一、SDN與標準計算機網(wǎng)絡混合實踐教學研究的目的和意義

當前，社會對于人才的要求越來越嚴格，隨著信息社會的發(fā)展，更加看重人才的能力，而非分數(shù)，同時信息素養(yǎng)也是我國社會公民逐漸應該具備的基本素養(yǎng)。尤其是在SDN發(fā)展如此迅速的背景下，網(wǎng)絡的功能更加智能化，標準計算機網(wǎng)絡構架逐漸被替代，本文所研究的也是為了能夠解決計算機網(wǎng)絡課程實驗技術和技能提高的問題，在計算機網(wǎng)絡課堂教學中，通過搭建虛擬仿真平臺安裝SDN新型技術與傳統(tǒng)網(wǎng)絡構架依托的不同的虛擬軟件，在模擬實驗中學習計算機網(wǎng)絡課程的教學內(nèi)容，并有機結合最新的科學技術，注重學生多種能力的培養(yǎng)，充分調(diào)動學生的積極性，鼓勵學生勇于發(fā)現(xiàn)，分析和努力解決問題，通過比較、學習，了解SDN與傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡的優(yōu)勢和區(qū)別。本文從教學實踐的角度探討計算機網(wǎng)絡實驗教學的內(nèi)容，研究計算機網(wǎng)絡實驗課程的虛擬實現(xiàn)，目的是為了能夠充分調(diào)動學生對計算機網(wǎng)絡課程教學的積極性和主動性，引導學生主動參與到探索知識的過程中來，提高學生的學習素養(yǎng)。讓學生能夠真正了解技術的實際應用，真正學會應用技術。

二、SDN與標準計算機網(wǎng)絡混合實踐教學研究的方法和內(nèi)容

計算機網(wǎng)絡虛擬實驗系統(tǒng)是仿真技術在教育領域的應用。本設計的關鍵問題在于如何在虛擬機中，利用Floodlight開源控制器、LITO虛擬模擬器等仿真模擬軟件達到實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡實驗虛擬教學的目的。本文主要是結合了LITO虛擬軟件技術，在計算機網(wǎng)絡實踐虛擬教學的基礎上，在一定的虛擬環(huán)境下利用實踐設備進行了虛擬實驗服務，同時還構建了相應的功能模塊。初步設計實踐環(huán)節(jié)如下：

（1）學習計算機網(wǎng)絡的基本原理，了解相關的協(xié)議、鏈接，軟硬件配置。

（2）學習SDN構架與技術，SDN實現(xiàn)模式及應用特點。

（3）搭建混合虛擬仿真平臺。

（4）研究并實現(xiàn)基于LITO虛擬模擬器的傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡虛擬系統(tǒng)。實現(xiàn)中小型網(wǎng)絡的規(guī)劃、設計、配置與維護等課程內(nèi)容。搭建完成計算機網(wǎng)絡基礎、網(wǎng)絡硬件設備操作、配置IP路由、配置局域網(wǎng)交換、廣域網(wǎng)介入和互聯(lián)等實驗內(nèi)容。搭建實驗組網(wǎng)圖、搭建基本連接環(huán)境并根據(jù)實驗內(nèi)容進行命令配置。

（5）研究并實現(xiàn)基于Floodlight開源控制器+Mininet仿真器的SDN計算機網(wǎng)絡虛擬系統(tǒng)，了解標準化的OpenFlow協(xié)議及協(xié)議庫，從編排層、控制器和轉(zhuǎn)發(fā)平臺三方面應用于服務器、交換機等不同硬件上，通過協(xié)議及配置，實現(xiàn)搭建一個中小型網(wǎng)絡，創(chuàng)建一個簡單的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡。

（6）了解如何從傳統(tǒng)的標準計算機網(wǎng)絡向SDN網(wǎng)絡過渡的原理及流程步驟，通過轉(zhuǎn)化控制層與轉(zhuǎn)發(fā)層之間的通信將傳統(tǒng)IP設備的控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面進行分離，實現(xiàn)邏輯上的集中式控制，從標準網(wǎng)絡構架向SDN過渡轉(zhuǎn)化。

（7）應用于計算機網(wǎng)絡教學課程及第二課堂工作室業(yè)務培訓中，匯編案例題庫，細化命令配置步驟、提煉實驗內(nèi)容與目標、歸納實驗組網(wǎng)設計模式，進一步完善案例庫的設計與應用，達到計算機網(wǎng)絡實踐教學的效果。

本文所研究的內(nèi)容對于獨立院校的計算機網(wǎng)絡實驗虛擬實質(zhì)性教學的提高有著重要的意義，有著極高的可行性和適用性，這一系統(tǒng)的開發(fā)能夠為其解決校內(nèi)硬件、場地不足以及師資力量較弱的情況，并將SDN新技術的知識點有機融入計算機網(wǎng)絡課程的學習中，通過虛擬實驗系統(tǒng)，為廣大師生提供良好的教學平臺，以期達到以下效果：

（1）提高實驗動手能力的實質(zhì)性培養(yǎng)。由于不少獨立院校資金短缺、儀器設備不足，在相當程度上達不到開設實驗課程的要求，所以院校往往只能安排比較多的演示性和驗證性的實驗。SDN與標準計算機網(wǎng)絡的混合模擬實驗，分別在虛擬機中安裝Floodlight開源控制器和LITO虛擬模擬器，即可以實現(xiàn)模擬服務器、交換機等大型實體設備，節(jié)省設備的投資。

（2）解決實驗安全性的問題。網(wǎng)絡設備是一次性、難以恢復的系統(tǒng)實體，加上設備的內(nèi)部工作過程的不可視，實驗中的失誤操作很容易導致設備的損壞，更甚是危害人身安全。而虛擬實驗室是基于LITO虛擬模擬器、基于Floodlight開源控制器及Mininet仿真器等軟件實現(xiàn)，完全依托于虛擬平臺模擬真實的網(wǎng)絡鏈接構架，在平臺界面中可以任意操作，即使出現(xiàn)錯誤操作也不會給儀器或人身帶來任何傷害。

三、SDN與標準計算機網(wǎng)絡混合實踐教學研究的特色及教學效果

SDN與標準計算機網(wǎng)絡混合實踐教學是指實驗內(nèi)容涉及傳統(tǒng)計算機網(wǎng)絡和SDN新型網(wǎng)絡的教學實踐新型模式，主要是利用一些綜合性的方法來對學生的知識和能力進行培養(yǎng)和訓練，提高其綜合能力，這種教學實踐改革的特點主要有著以下幾方面的特性：實踐內(nèi)容的復合性，實驗手段的多樣性，實踐方法更加靈活，人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新性等。其主要的目的是培養(yǎng)學生的知識運用能力，提高學生的知識結構和應用網(wǎng)絡。老師會根據(jù)具體的實踐內(nèi)容給出實踐要求和實驗條件，讓學生結合這些因素來設計自己的實踐方案，選擇合適的實踐方法和手段，然后確定實踐的程序，最后是獨立完成整個實踐過程，然后對得出的結果和數(shù)據(jù)進行分析。在這一過程中學生的主動性和積極性得到了開發(fā)，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神得到了培養(yǎng)，能夠綜合運用技術來解決問題，該實踐項目的特點和先進性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）實踐項目一直貫穿學習過程，突出以項目為基礎

的實踐教學，從內(nèi)部激發(fā)學生的學習動力。

（2）學生的實踐項目應該與社會實際應用密切相關。通過SDN和標準的計算機網(wǎng)絡實踐相結合，提高學生的積極性和創(chuàng)造性，讓學生真正感受到學習的樂趣。

（3）確立了學生在項目學習中的主體地位，同時也體現(xiàn)了教師的主導作用。

（4）在實施過程中，鼓勵學生使用課本以外的資源；學生之間的協(xié)作學習交流有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力，探究學習能力和協(xié)作學習能力，為將來學生從事相關的工作打下堅實的基礎。

（5）通過生成SDN和標準的計算機網(wǎng)絡實驗項目成果，不僅讓學生獲得了實踐經(jīng)驗和成功經(jīng)驗，同時也提高了學生的整體網(wǎng)絡素質(zhì)。

四、結語

隨著計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，SDN的出現(xiàn)使網(wǎng)絡的管理變得更加便捷和靈活，降低了網(wǎng)絡的建設和維護成本，推動了網(wǎng)絡業(yè)務的創(chuàng)新。此次網(wǎng)絡課程實踐教改結合了最新的SDN網(wǎng)絡與標準計算機網(wǎng)絡實驗項目，對網(wǎng)絡實踐教學中存在的前沿性創(chuàng)新性不足等問題進行了大膽嘗試，并使用了虛擬機模擬器與實際設備相結合的手段，獲得了較好的效果。但畢竟這些改革還處于嘗試階段，需要更多的實踐來驗證與改進，以達到更好地促進網(wǎng)絡課程實踐教學的目標。

參考文獻：

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責任編輯：于 蕾