摘要：針對(duì)普通本科院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生后續(xù)發(fā)展和就業(yè)理念多元化發(fā)展的現(xiàn)象，制定新的網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，采用仿真工具與真實(shí)設(shè)備實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)方法，滿足學(xué)生不同層次的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：本科院校； 網(wǎng)絡(luò)互連； 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）02-0343-03

1 概述

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年底全國(guó)共有300多所高校開設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)[1]。多數(shù)本科院校開辦網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)之時(shí)，正是國(guó)內(nèi)企事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)工程項(xiàng)目建設(shè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，定位主要側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)工程的建設(shè)者、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理與維護(hù)者[2]。因此許多本科院校選擇在《網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)》或《系統(tǒng)集成》課程中開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)教學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)實(shí)踐性很強(qiáng)，借助于實(shí)踐既可進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也為后續(xù)課程良好的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。因此，實(shí)踐內(nèi)容與教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與運(yùn)用對(duì)教學(xué)效果起著重要作用。

網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)踐需要有獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，許多開設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的高校都通過(guò)校企合作方式建立了相關(guān)實(shí)訓(xùn)室[3]。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與設(shè)備快速更新，許多高校由于資金原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備不足或相對(duì)落后。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的逐步深入及新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，社會(huì)對(duì)傳統(tǒng)路由、交換的組網(wǎng)需求逐漸下降，加上職業(yè)院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)辦學(xué)規(guī)模興起，對(duì)本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生就業(yè)造成了巨大壓力。本科院校，尤其是二本高校學(xué)生的后續(xù)發(fā)展和就業(yè)理念正呈現(xiàn)多元化發(fā)展[4-5]。物理設(shè)備實(shí)訓(xùn)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，部分選擇考研或打算在網(wǎng)絡(luò)編程方向發(fā)展的學(xué)生對(duì)路由、交換等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置興趣不大。

因此，適時(shí)更新實(shí)踐內(nèi)容與教學(xué)方法、兼顧學(xué)生多元化發(fā)展需求、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)教學(xué)效果是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)亟待探索的課題。結(jié)合我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)際情況，作者們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中重新設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，采用網(wǎng)絡(luò)仿真工具與真實(shí)設(shè)備相結(jié)合的實(shí)踐手段進(jìn)行了兩屆本科學(xué)生教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。該文介紹了實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)仿真工具的選擇策略，希望對(duì)同類本科院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)相關(guān)課程教改有一定的借鑒作用。

2 實(shí)踐內(nèi)容規(guī)劃

網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)踐目的是幫助學(xué)生全面消化、理解和掌握課程理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合實(shí)踐能力，從而使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到較好地提升。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)可以按基本技能、綜合應(yīng)用技能這個(gè)方向循序漸進(jìn)推進(jìn)[1-2]。因此互連技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容可分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)兩大部分。

2.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如表1所示，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分為交換機(jī)互連、路由器互連和網(wǎng)絡(luò)安全配置3大類。

2.1.1 交換機(jī)互連類

開設(shè)跨交換機(jī)VLAN隔離與通信、利用單臂路由實(shí)現(xiàn)VLAN間路由和利用三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間路由等VLAN通信實(shí)驗(yàn)?zāi)K；生成樹配置實(shí)驗(yàn)；鏈路聚合配置實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生了解交換機(jī)基本功能，熟悉交換機(jī)互連的常用技術(shù)及其原理，掌握交換機(jī)基本配置、VLAN配置以及VLAN間通信的解決方案與相關(guān)配置；掌握生成樹、快速生成樹基本原理與配置方法；掌握端口聚合基本原理、應(yīng)用場(chǎng)景與配置方法。

2.1.2 路由器互連類

開設(shè)靜態(tài)路由、默認(rèn)路由與浮動(dòng)路由等靜態(tài)路由配置實(shí)驗(yàn)；RIP v1、RIP v2協(xié)議配置與分析實(shí)驗(yàn)；OSPF協(xié)議配置與分析實(shí)驗(yàn)；廣域網(wǎng)協(xié)議封裝實(shí)驗(yàn)。通過(guò)路由器互連實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解路由器主要功能及其與交換機(jī)的區(qū)別；熟悉常用路由協(xié)議原理；掌握路由器基本配置、靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由配置；掌握常見(jiàn)的路由協(xié)議故障排除方法。

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)安全管理

開設(shè)PAP和CHAP認(rèn)證配置等路由器身份認(rèn)證配置實(shí)驗(yàn)；端口安全與訪問(wèn)控制列表實(shí)驗(yàn)；地址轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)；SNMP配置實(shí)驗(yàn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全管理系列實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解路由、交換設(shè)備支持的網(wǎng)絡(luò)安全功能，熟悉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全功能應(yīng)用場(chǎng)景及其配置方法。

2.2 綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合實(shí)驗(yàn)要具有概括性，能將基礎(chǔ)試驗(yàn)中涉及的內(nèi)容有機(jī)融合起來(lái)，有效拓寬學(xué)生視野，幫助學(xué)生將掌握的知識(shí)進(jìn)一步融會(huì)貫通，達(dá)到靈活綜合運(yùn)用的目的。因此綜合實(shí)驗(yàn)既要能幫助學(xué)生系統(tǒng)回顧網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本配置，又要讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)學(xué)有所用，提高學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程教學(xué)打下基礎(chǔ)。圖1是我們?cè)O(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，各網(wǎng)絡(luò)單元需要配置的基本信息在圖中一并列出。

圖1 綜合實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

服務(wù)器200.1.1.2上運(yùn)行有WWW和FTP服務(wù)。該綜合實(shí)驗(yàn)要求全網(wǎng)互通。連接在VALN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40主機(jī)互相都能夠ping通，且都能夠ping通服務(wù)器200.1.1.2。VALN10、VALN20中的主機(jī)能夠訪問(wèn)服務(wù)器200.1.1.2的WWW服務(wù)，但不能訪問(wèn)FTP服務(wù)，VLAN30、VLAN40中的主機(jī)不能夠訪問(wèn)服務(wù)器200.1.1.2的WWW服務(wù)，但能訪問(wèn)FTP服務(wù)。

該案例涉及的知識(shí)點(diǎn)有：三層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)VLAN間路由、生成樹配置、OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議、路由器身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制列表、NAT轉(zhuǎn)換等，能夠較好地涵蓋基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該案例稍作變通就能夠設(shè)計(jì)出多個(gè)側(cè)重點(diǎn)不同的案例，如在交換機(jī)間配置鏈路聚合、全網(wǎng)啟用RIP協(xié)議或配置靜態(tài)路由、采用CHAP認(rèn)證等。完成該案例后，學(xué)生將能夠較為系統(tǒng)地理解和掌握網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵技術(shù)。

3 實(shí)踐教學(xué)方法

與操作真實(shí)設(shè)備相比，使用仿真工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生不需關(guān)注物理設(shè)備連接，有利于減少干擾、便于學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。仿真工具可以保存實(shí)驗(yàn)拓?fù)浜团渲眯畔?，在個(gè)人電腦上重現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)，不受實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制方便地實(shí)現(xiàn)“24小時(shí)”學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生對(duì)交換機(jī)、路由器相關(guān)知識(shí)的理解，提高對(duì)交換機(jī)及路由器配置方法及命令的學(xué)習(xí)效率。另外，仿真工具的運(yùn)用還可以解決物理設(shè)備緊張的問(wèn)題。

結(jié)合學(xué)生不同發(fā)展方向的現(xiàn)狀，我們采用了仿真工具與物理設(shè)備相結(jié)合的實(shí)踐內(nèi)容教學(xué)模式。理論教學(xué)時(shí)，教師先用仿真工具進(jìn)行演示，幫助學(xué)生理解課程難點(diǎn)。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中采用差異化教學(xué)方法。對(duì)于打算在網(wǎng)絡(luò)配置與系統(tǒng)集成方向發(fā)展的學(xué)生，鼓勵(lì)具備一定基礎(chǔ)后在物理設(shè)備上完成實(shí)驗(yàn)。對(duì)于想在網(wǎng)絡(luò)編程方向發(fā)展或考研的同學(xué)，以仿真工具練習(xí)為主，物理設(shè)備為輔。既滿足率學(xué)生多元化發(fā)展的需求，又解決了物理設(shè)備緊張的不足，能較好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)中的教、學(xué)、做合一的教學(xué)目標(biāo)。

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)常用軟件工具有NS2、NS3、OPNET、GNS3和Packet Tracer等。NS2、NS3和OPNET側(cè)重于路由協(xié)議原理的模擬，適用于科學(xué)研究；后幾種軟件更適合于路由交換的組網(wǎng)與配置模擬。GNS3直接加載路由器IOS來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬，占內(nèi)存比較多，CPU使用率高，適合高級(jí)用戶。Packet Tracer是思科公司推出的面向思科認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)工程師CCNA （Cisco Certified Network Associate）認(rèn)證考試教學(xué)的模擬軟件，支持常用協(xié)議模型，具有良好的圖形界面、可方便地再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，jL4NJInUBvfCQ+sxy/R9H39780isoW1q6IIo4LKVGhI=操作方便、交互性強(qiáng)、直觀形象。

Packet Tracer提供多種型號(hào)的路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仿真，可方便地實(shí)現(xiàn)VLAN 實(shí)驗(yàn)、生成樹、鏈路聚合、靜態(tài)路由、RIP和OSPF動(dòng)態(tài)路由、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換配置，支持多路由器與多交換機(jī)配置，完全可以勝任網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。Packet Tracer支持實(shí)時(shí)模式（Real-time） 和仿真模式（Simulation） 兩種模擬模式。實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中在實(shí)時(shí)模式下靈活地設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和仿真參數(shù)、測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性，利用仿真模式觀察模擬協(xié)議數(shù)據(jù)單元在網(wǎng)絡(luò)中的傳送情況，跟蹤數(shù)據(jù)單元在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)處理過(guò)程，既能直觀理解協(xié)議的運(yùn)行機(jī)制，也可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障分析與診斷。

4 總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)系網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)核心教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐性較強(qiáng)。該文從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方式兩個(gè)方面探索了網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革方案，滿足了學(xué)生不同層次的發(fā)展需求，克服了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源緊張的問(wèn)題，達(dá)到了教、學(xué)、做合一的教學(xué)目標(biāo)。

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