李安邦，劉楨

摘要：當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)進(jìn)入到較深層次時(shí)，初學(xué)網(wǎng)絡(luò)時(shí)所用到的軟件已很難滿足教學(xué)需要，在教學(xué)中引入GNS3能很好的解決這個(gè)問(wèn)題。該文介紹了使用GNS3進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)的方法和體會(huì)，并通過(guò)幾類(lèi)典型實(shí)驗(yàn)說(shuō)明GNS3在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中起到的作用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；仿真；網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)02-0374-03

The Intruduction of GNS3 at Computer Network Teaching

LI An-bang1, LIU Zhen2

(1.Wuhan Software Vocational College, Wuhan 430205, China; 2.Wuhan Secondary Vocational Art School, Wuhan 430000, China)

Abstract: When the computer network technology learning into deeper levels, the soft wares that used when first learning network tech? nology has been difficult to adapt to the needs of teaching. Using GNS3 in teaching can be a good solution to this problem. This article de? scribes the methods and experience of using GNS3 in the network technology experiments, through several typical experiments illustrate the role of using GNS3 in teaching.

Key words: network technology; simulation; network experiment

隨著信息產(chǎn)業(yè)在全球迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才需求量不斷增加，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才培養(yǎng)已成為高校一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略任務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合。通過(guò)已搭建好的或?qū)W生自己搭建的各種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，學(xué)生可以觀察網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，熟悉設(shè)備的命令配置，分析各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的構(gòu)成，從而更直觀、感性的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)設(shè)備諸如交換機(jī)、路由器、防火墻等設(shè)備昂貴且更新?lián)Q代快，再考慮到正常損耗以及實(shí)驗(yàn)中各種誤操作對(duì)設(shè)備的損害，學(xué)生所有的實(shí)驗(yàn)在真實(shí)設(shè)備上完成是不現(xiàn)實(shí)的。因此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，引入各種模擬仿真軟件搭建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，GNS3就是其中具有代表性的一款仿真軟件。

1 GNS3簡(jiǎn)介

GNS3全稱(chēng)是Graphical Network Simulator，是一種可以仿真復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的圖形化網(wǎng)絡(luò)模擬器，為網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員以及想通過(guò)CCNA、CCNP、CCIE認(rèn)證考試的相關(guān)人士提供模擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作。

通過(guò)和Vmware的對(duì)比，可以更好的理解GNS3的功用。在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)Vmware或VitualPC等軟件仿真不同的操作系統(tǒng)，在真機(jī)的虛擬環(huán)境中運(yùn)行Windows Server、Linux等操作系統(tǒng)，并且可以通過(guò)設(shè)置，使虛擬運(yùn)行的操作系統(tǒng)與真機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，使之與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)相連。而GNS3允許在Windows、Linux下運(yùn)行Cisco的IOS，其支持的路由器平臺(tái)、防火墻平臺(tái)的類(lèi)型豐富。通過(guò)在路由器插槽中配置上EtherSwitch卡，也可以仿真該卡所支持的交換機(jī)平臺(tái)。

1.1同常用虛擬軟件Packet Trace對(duì)比GNS3的優(yōu)勢(shì)

在開(kāi)始學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，使用CISCO公司的Packet Trace比較容易上手，Packet Trace是CISCO公司主要針對(duì)CCNA認(rèn)證開(kāi)發(fā)的一款模擬學(xué)習(xí)軟件。用戶(hù)可以在軟件的圖形用戶(hù)界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并可提供?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過(guò)程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。可以使學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)IOS的配置、鍛煉故障排查的能力。結(jié)合該軟件提供的一些功能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程的教學(xué)中,有著不錯(cuò)的教學(xué)效果，學(xué)生也可以通過(guò)圖形化的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程深化對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)概念的理解。而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中引入GNS3，是因?yàn)槭褂肞acket Trace也有一定的局限性：

1)GNS3支持虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更多的命令與參數(shù)

在Packet Trace這一款軟件中集成了學(xué)習(xí)CCNA所用到的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，正由于涵蓋的設(shè)備多，很難覆蓋真實(shí)設(shè)備的全部功能，導(dǎo)致了Packet Trace部分命令和參數(shù)不支持。這使得Packet Trace很難支持更深層次網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的學(xué)習(xí)，特別是進(jìn)入CCNP的學(xué)習(xí)階段。

2)GNS3能與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)

使用Packet Trace進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所有虛擬的設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都處于封閉環(huán)境下，與外界沒(méi)有接口，無(wú)法與真實(shí)環(huán)境相關(guān)聯(lián)。由此，通過(guò)Packet Trace能完成的實(shí)驗(yàn)有很大的局限性，無(wú)法與真實(shí)設(shè)備或其他軟件結(jié)合使用。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)的深入，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)需要一款能夠更真實(shí)的模擬各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟件，GNS3能較好的滿足這一需求，故在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)進(jìn)入較深層次時(shí)有必要將GNS3應(yīng)用到教學(xué)之中。另外，GNS3是一款開(kāi)源軟件，不需要付費(fèi)即可使用。但使用

cisco的IOS需要符合cisco的版權(quán)規(guī)定。GNS3安裝程序中不提供IOS鏡像文件，IOS鏡像文件需從其他渠道獲取。

1.2 GNS3的組成

GNS3是一個(gè)集合體，其中的組件主要包括：

1)Winpcap，在局域網(wǎng)中，需要用這個(gè)組件來(lái)識(shí)別發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的主機(jī)的以太網(wǎng)卡的地址。

2)Dynamips，這個(gè)組件是Cisco的IOS模擬器。在GNS3中，它是模擬Cisco實(shí)驗(yàn)設(shè)備的核心組件。

3)Pemuwrapper，Pemu原本是用來(lái)模擬Cisco PIX防火墻的模擬器，Pemuwrapper就是pemu和GNS3的橋梁，利用它在GNS3中可以去模擬CiscoPIX防火墻。

2 GNS3的使用

GNS3可以安裝在多平臺(tái)上，安裝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，不再贅述，安裝完成后使用者可以按照默認(rèn)設(shè)置或者根據(jù)自己的使用習(xí)慣進(jìn)行各種基本配置如存放目錄、關(guān)聯(lián)文件等。設(shè)置完這些后，找到Dynamips中的【測(cè)試】并點(diǎn)擊，提示Dynamips successfully started，則表示模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備IOS正常，能正常使用。

進(jìn)入GNS3主界面后，左下角可以選取節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，基本涵蓋了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)中所需要的設(shè)備，包括路由器、ATM交換機(jī)、幀中繼交換機(jī)、IDS、防火墻。目前，GNS3所支持的Cisco路由器產(chǎn)品主要包括：

●1710●2611●2691

●1720●2611XM●3620

●1721●2620●3640

●1750●2621●3660

●1751●2621XM●3725

●1760●2650XM●3745

●2610●2651XM●7200

●2610XM

在使用GNS3做實(shí)驗(yàn)前，需要找到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的IOS鏡像，IOS鏡像網(wǎng)上資源比較豐富。有了設(shè)備IOS后，將其與節(jié)點(diǎn)類(lèi)型界面的設(shè)備圖標(biāo)相關(guān)聯(lián)。完成后將已關(guān)聯(lián)的設(shè)備圖標(biāo)拖拽至拓?fù)湓O(shè)計(jì)頁(yè)面即可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)。

在進(jìn)行拓?fù)湓O(shè)計(jì)時(shí)，所有設(shè)備默認(rèn)是關(guān)閉的，添加接口模塊最好是在設(shè)備關(guān)閉狀態(tài)下，在運(yùn)行狀態(tài)下添加接口模塊需要設(shè)備重啟。添加完設(shè)備后進(jìn)行設(shè)備連接，連接有按接口類(lèi)型自動(dòng)連接和手動(dòng)連接兩種連接方式。在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行拓?fù)湓O(shè)計(jì)時(shí)，可以利用顯示（隱藏）設(shè)備名稱(chēng)和接口名稱(chēng)以及簡(jiǎn)單的繪圖和注釋功能。如果想在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中想退回到以前的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，還可以使用快照功能。此外，GNS3還提供了拓?fù)浔４婧驮O(shè)備配置保存和導(dǎo)入功能。

使用GNS3有以下幾個(gè)注意事項(xiàng)：

1)為設(shè)備選擇合適的IDLE PC值

GNS3中所有虛擬的設(shè)備需要占用真機(jī)的物理資源，為使GNS3運(yùn)行更流暢需要配置虛擬設(shè)備IDLE值，特別是真機(jī)配置不高的情況下。計(jì)算該設(shè)備IDLE PC值后，好的IDLE PC值系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷(打*即為最優(yōu)值)。選擇較優(yōu)的值后，GNS3會(huì)自動(dòng)保存，以后使用同類(lèi)設(shè)備不需要重新計(jì)算。

2)使用GNS3模擬交換設(shè)備

初使用GNS3創(chuàng)建拓?fù)鋾r(shí)，會(huì)在交換機(jī)選擇上感到困惑：GNS3節(jié)點(diǎn)類(lèi)型中自帶的Ethernet switch無(wú)法進(jìn)入命令行界面，只提供了VLAN、接口、類(lèi)型幾個(gè)基本選擇，無(wú)法完成交換部分實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上，可以通過(guò)路由模擬交換設(shè)備的，通過(guò)下載合適的IOS，絕大部分CCNA、CCNP交換部分實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)。但通過(guò)這種方法模擬交換設(shè)備時(shí)不可用自動(dòng)連接，否則會(huì)出現(xiàn)預(yù)想外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3)GNS3無(wú)法保存running-config

無(wú)論是使用拓?fù)浔４?、快照還是設(shè)備配置保存，所有的保存是針對(duì)設(shè)備的startup-con? fig。因此，為避免實(shí)驗(yàn)保存錯(cuò)誤，進(jìn)行GNS3的保存操作前必須進(jìn)入設(shè)備輸入命令將run? ning-config中的配置保存到startup-config中。

圖1

3 GNS3在教學(xué)中的應(yīng)用

3.1完成高級(jí)路由交換技術(shù)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)

由于GNS3支持調(diào)用真實(shí)設(shè)備的IOS，仿真度極高，能完成大量高級(jí)路由交換技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)。下面以路由協(xié)議重分布、路由策略綜合實(shí)驗(yàn)為例，首先在拓?fù)涔ぷ鲄^(qū)創(chuàng)建拓?fù)?，并用繪圖和注釋工具使之一目了然，如圖1所示。

在用GNS完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將GNS3與其他終端連接軟件關(guān)聯(lián)，目前比較流行的是Secure? CRT。借助它，可以快速連接所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備并將其控制界面有效整合，提高實(shí)驗(yàn)效率。按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行操作，以下是利用SecureCRT對(duì)R2進(jìn)行配置的界面，如圖2所示：

圖2

配置完成后，可以用相關(guān)命令驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是否符合要求。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)者可以運(yùn)用學(xué)到的排錯(cuò)命令及相關(guān)原理進(jìn)行排錯(cuò)操作，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求為止。這樣有助于提高排錯(cuò)能力，而該能力的提高也有助于通過(guò)CCNP、CCIE網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證。當(dāng)然，同許多同類(lèi)虛擬軟件一樣，GNS3是假定所有硬件設(shè)備和物理鏈路處于正常工作狀態(tài)，因此，排錯(cuò)不涉及相關(guān)問(wèn)題在內(nèi)，全面提高排錯(cuò)能力還有賴(lài)于真實(shí)設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.2完成廣域網(wǎng)技術(shù)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)

在廣域網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)中，涉及到幀中繼、ATM、VPN以及網(wǎng)絡(luò)安全等知識(shí)點(diǎn)。相比路由交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)中用到的路由交換設(shè)備，ATM交換機(jī)、幀中繼交換機(jī)、防火墻、IDS此類(lèi)設(shè)備在各高校實(shí)驗(yàn)室數(shù)量更少，甚至沒(méi)有，而使用GNS3模擬這類(lèi)設(shè)備能填補(bǔ)這一空白。

此類(lèi)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)完成與路由交換實(shí)驗(yàn)相類(lèi)似，值得一提的是，在防火墻的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可將防火墻、IDS等設(shè)備的圖形管理界面做到虛擬機(jī)或真機(jī)上，高度模擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。

3.3 GNS3實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展

1)與真機(jī)的虛擬網(wǎng)卡相關(guān)聯(lián)，可以使GNS3中的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)相連接。

2)與虛擬機(jī)（Vmware、VPC）的虛擬網(wǎng)卡相關(guān)聯(lián)，可以使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備學(xué)習(xí)與各種操作系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合。

3)與其它軟件或設(shè)備結(jié)合，如：與wireshark結(jié)合使用，再在GNS3中虛擬的交換機(jī)上進(jìn)行端口鏡像配置，可以捕獲試驗(yàn)中的報(bào)文并加以分析。

4結(jié)束語(yǔ)

將GNS3引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)，一方面為學(xué)校節(jié)省了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)所需設(shè)備的資金，一方面又為進(jìn)入到深層次網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了較理想的實(shí)踐環(huán)境，增加了學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的感性認(rèn)識(shí)，也使得教學(xué)效果大為改善。并且通過(guò)與其它軟件或設(shè)備的結(jié)合，使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)較易實(shí)現(xiàn)，具有廣泛的推廣價(jià)值。

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