方基　徐志娟

摘要：該文就仿真軟件工具內涵探討了計算機網(wǎng)絡教學中仿真軟件應用策略.對優(yōu)化計算機網(wǎng)絡教學整體水平，激發(fā)仿真軟件應用優(yōu)勢，達到事半功倍的教學效果，營造豐富性、真實性網(wǎng)絡教學環(huán)境，有積極有效的促進作用。

關鍵詞：計算機；網(wǎng)絡教學；仿真軟件

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0332-02

伴隨互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，功能豐富、開放、自由的計算機網(wǎng)絡變成現(xiàn)代信息社會重要的內容之一。高效、科學的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)技術勢必成為各學校計算機專業(yè)一項基礎以及核心課程。課程教學的最終目標則應為明確數(shù)據(jù)通信以及計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的有關基礎概念與核心理論，同時學會必要的網(wǎng)絡系統(tǒng)結構知識。還應有效掌握計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的各類協(xié)議操作具體標準與有關操作原理，明確IEEE系統(tǒng)局域網(wǎng)相應標準，并掌握必要的應用技能，了解IP網(wǎng)絡協(xié)議以及互聯(lián)網(wǎng)絡應用原理。在此基礎上應鍛煉引導學生科學應用并掌握各類現(xiàn)代化的網(wǎng)絡系統(tǒng)管理工作方式與技能手段，進而為計算機互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)應用以及局域網(wǎng)的科學組建設計夯實基礎。當前，基于條件水平的影響限制，令學生較難對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中包含的豐富技術細節(jié)進行細化的理解與掌握，更無法實現(xiàn)透徹的明確并快速靈活的應用。為此，應有效的引入現(xiàn)代化網(wǎng)絡軟件工具，例如MATLAB以及NS2等，進而合理的突破這一瓶頸問題?？闪钅M仿真流程以及具體結果在學生面前清晰生動的呈現(xiàn)出來，進而夯實學生認識基礎，令他們掌握豐富的計算機網(wǎng)絡應用技巧與知識，做到合理化的理解以及有效的應用。

1 仿真工具內涵

當前，較為常用的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)仿真軟件工具包括前面所述的MATLAB、Network Simulator version 2、以及OPNET等。通常前兩類在易用性以及可擴充性層面顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，因而在網(wǎng)絡系統(tǒng)仿真應用階段中最為常見?？蓜偃屋^多網(wǎng)絡仿真工作，并可對計算機網(wǎng)絡課程實踐教學產(chǎn)生明顯的積極作用影響。MATLAB開創(chuàng)于美國，為主體面向科學計算應用程序進行開發(fā)的一類多功能計算應用環(huán)境。其可令分析數(shù)值、科學信息數(shù)據(jù)以及矩陣計算的可視化、各類非線性動態(tài)應用模式體系建模以及仿真應用等多重應用功能集于一身，形成龐大優(yōu)質的開發(fā)環(huán)境，并可為系統(tǒng)化、科學化的研究分析，做好工程設計等較多領域，提供完善的輔助工具與系統(tǒng)平臺。MATLAB即有的函數(shù)庫可形成通信信號，并實現(xiàn)引入噪聲、進行濾波器的規(guī)劃設計，對信號進行調制解調，并進一步分析探究信道傳輸?shù)目傮w特征，圓滿的完成上述任務。再者，SIMULINK應用模塊可令物理層較多特征通過可視化形式進行展現(xiàn)，基于模塊化手段對通信整體流程進行仿真模擬，并繪制形成各個物理層系統(tǒng)節(jié)點頻譜圖、信號波形圖以及星座或是眼圖等。NS2為一類面向對象形式下，就離散事件進行驅動的網(wǎng)絡系統(tǒng)開源仿真技術?？捎行У膭偃斡蓴?shù)據(jù)鏈路層直至應用層系統(tǒng)的網(wǎng)絡仿真模擬。該技術通過相應的語言編寫，可模擬形成有線網(wǎng)絡系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡系統(tǒng)、廣域以及局域網(wǎng)系統(tǒng)。同時可滿足多類數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層、應用傳輸層、鏈路層以及應用層的有關協(xié)議。例如TCP/IP協(xié)議、FTP傳輸協(xié)議、UDP協(xié)議等。該系統(tǒng)工具制定了多類路由器管控隊列應用機制，并應用組播路由以及動態(tài)路由相關分析算法模式，創(chuàng)建了更為復雜性、多元化的仿真模擬場景，并呈現(xiàn)出細化詳實的仿真處理結果。網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境中通常多類協(xié)議一同并存。NS2技術手段可面向多個網(wǎng)絡系統(tǒng)協(xié)議供給價格低廉、可靠優(yōu)質的實驗環(huán)境，并核查各類協(xié)議具體發(fā)生的行為，為應用研究新協(xié)議開創(chuàng)豐富多樣的系統(tǒng)構件平臺。還可通過各類應用方式比較分析明確各自存在的優(yōu)勢與缺陷，基于模擬演示以及曲線應用方式呈現(xiàn)協(xié)議的具體屬性功能。基于MATLAB以及NS2核心特征我們明確，兩者集成應用可對計算機應用網(wǎng)絡系統(tǒng)物理層、網(wǎng)絡系統(tǒng)層、應用傳輸層以及數(shù)據(jù)鏈路層實施仿真研究，并可面向學生進行生動豐富的呈現(xiàn)展示，進一步可深化對基礎原理的分析理解。

2 計算機網(wǎng)絡教學中MATLAB仿真軟件應用

基于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)分層模式組成，首層次為物理層，其主體包含物理結構與不同節(jié)點間進行傳輸過程中需要符合的相關操作規(guī)則。涵蓋機械特征、功能屬性，過程特征以及電氣屬性等層面內容。其中前三類特征可較為便利的理解，也可通過實物演示以及流程圖繪制進一步明確?？闪顚W生產(chǎn)生直觀清晰的認識。當然，不可否認，電氣特征較為抽象模糊，同時其為物理層之中最為關鍵的內容。第四類電氣特性主要應對問題為比特表示與應用傳輸，最終借助信號模式予以呈現(xiàn)。信號可通過利用抽象的邏輯數(shù)學公式進行呈現(xiàn)，同時還可借助示波器等各類設施進行研究分析。當然基于數(shù)學公式的晦澀難懂，因此無法做到更好的清晰直觀，同時后者則需要借助調制解調工具設施，并獲取示波器的有效支持。因此在課堂教學實踐階段中實現(xiàn)起來面臨一定難度?；谏鲜鲆蛩兀嬎銠C網(wǎng)絡實踐教學中引入MATLAB可為我們設置豐富多樣的函數(shù)庫，進而可令調制解調的具體階段通過仿真呈現(xiàn)，并基于星座圖模式進行清晰形象的展示。例如，相關通信網(wǎng)絡體系之中形成并顯現(xiàn)調制解調階段中的具體信號，我們可借助MATLAB仿真軟件之中的simulink內創(chuàng)建相應模塊框圖。而后可利用合理的釋放手段以及信號連接，進而實現(xiàn)相應信號的應用調制。同時可與應用示波器模式下形成的星座圖以及眼圖極為相似。還可利用MATLAB軟件之中的基礎函數(shù)創(chuàng)建模擬化的數(shù)學模型，進而清晰顯現(xiàn)出具體的星座圖與眼圖。

另外，還可在該基礎之上持續(xù)的進行擴充延伸，倘若傳輸信號階段中受到噪音影響干擾，那么相應的會令解調的具體結果產(chǎn)生一定差異。另外倘若需要進行噪音過濾去除，便會需要進行濾波器的規(guī)劃設計。該類任務目標均可利用MATLAB模擬軟件技術得以實現(xiàn)。

計算機網(wǎng)絡教學實踐中，借助MATLAB軟件工具可良好的仿真模擬物理層，通過該教學模式，學生不但可加深教材知識內容的深層次理解，同時還可進一步明確物理層基礎工作原理。具體涵蓋數(shù)據(jù)信息的形成、處理編碼、應用傳輸、操作濾波以及調制解調處理等工作。相應掌握程度則上升了一定層次，可良好的引導學生由書本的單一呆板知識向著豐富的實踐仿真有效轉變，契合當前學生信息化、高效性、綜合化、生動化教育教學理念。

3 計算機網(wǎng)絡教學中NS2仿真軟件應用

計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)之中，分層結構在二層之上，主體涵蓋數(shù)據(jù)鏈路、傳輸應用、網(wǎng)絡系統(tǒng)層以及應用層部分。學生日常學習與實踐應用階段中，雖可在程序設計環(huán)節(jié)以及現(xiàn)實項目中涉及到該類層次，例如對C/S結構實施設計編程，進行B/S結構編輯操作等，然而針對協(xié)議底層的認識了解卻較為片面有限。針對上層研究開發(fā)與應用，學生通常關注的為系列化的調用函數(shù)接口，盡可能的做完具體應用開發(fā)任務。然而倘若在從事網(wǎng)絡系統(tǒng)實踐應用階段中，碰到諸如性能方面的問題，則經(jīng)常會感到無從下手。為應對該類矛盾問題，可借助對具體應用網(wǎng)絡協(xié)議實施仿真處理，進而實現(xiàn)科學的驗證，并有效令問題迎刃而解。為實現(xiàn)該類目標，可引入NS2模擬仿真軟件工具，進而實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡系統(tǒng)層、應用傳輸層的模擬仿真?？沙尸F(xiàn)更為細化的中間參數(shù)，進而為有效的應對具體問題，合理發(fā)掘問題，形成更為詳盡科學的指導。例如可位于網(wǎng)絡ADHOC系統(tǒng)環(huán)境之中，創(chuàng)建由客戶節(jié)點直至服務器節(jié)點相應的FTP應用連接。通常來講具體的TCP流量數(shù)據(jù)并不會依據(jù)教材內容中的說明方式較為規(guī)則的從慢啟動直至擁塞避免等流程，實現(xiàn)常規(guī)往復運行?；诠?jié)點相應的移動性會令鏈路出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，并且令傳輸無線信號的具體環(huán)境形成變化。而令兩數(shù)據(jù)則會呈現(xiàn)出不規(guī)律的波動變化。針對該類實際測試結果，較多學生會難易應用以往所學的無線傳播知識、屬性特征、信道容量以及網(wǎng)絡系統(tǒng)結構內容進行綜合系統(tǒng)的闡釋以及改進處理。為此，在計算機網(wǎng)絡教學實踐中，我們可借助NS2模擬仿真技術，借助模擬節(jié)點的各類豐富運動場景，進而研究總結明確同流量密切相連的具體影響成因，進而找出有效的更新處理技術方案。例如，可試著提升或者降低鏈路層之中具體的隊列長度，或是令TCP應用協(xié)議中擁塞窗口具體的變化規(guī)律進行更新。還可調節(jié)定時器長短具體參數(shù)，分析流量形成改善的狀態(tài)，進而制定科學的應對方案策略。還可借助NAM手段進行模擬仿真場景的具體展示，進而基于較多的蒙特卡洛驗證實驗操作之上分析相應改進處理方案策略。上述僅為就特定網(wǎng)絡FTP應用協(xié)議進行的舉例分析。當然NS2技術并不限定在單純的FTP應用協(xié)議模擬仿真，較多數(shù)據(jù)鏈路層之中的協(xié)議均可實現(xiàn)模擬仿真。

基于NS2工具進行計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)傳輸應用層以及鏈路層的模擬仿真，可真正由協(xié)議原理直至最終的協(xié)議實現(xiàn)實現(xiàn)科學的發(fā)展轉變。學生則可對協(xié)議具體的工作過程與屬性特征進行主動的研究分析。在應對瓶頸問題的過程中，則可借助仿真模式探究成因，并設計出有效合理的優(yōu)化整改方案，進而為學生后續(xù)的研究分析夯實基礎，優(yōu)化實踐教學水平，達到事半功倍的教學效果。

4 計算機網(wǎng)絡教學中OPNET軟件應用

OPNET技術基于離散事件進行模型化體系操作屬性與行為的模擬仿真研究，為當前應用較為廣泛的網(wǎng)絡建模系統(tǒng)工具。其機制包含三層，位于進程級完成對象仿真。利用鏈路令設備工具進行互聯(lián)并構成網(wǎng)絡級應用系統(tǒng)，可令多類網(wǎng)絡場景匯總形成為工程。該技術手段可進行有效的環(huán)境調試與處理分析。仿真階段以及履行仿真處理之后，均能夠應用動畫模擬形成模型具體的行為。我們可將仿真結果通過電子表格進行輸出，進而可省略繪制圖形以及分析時間序列的操作步驟，并可呈現(xiàn)出柱狀圖、詳細的參數(shù)曲線，具體的概率函數(shù)以及置信區(qū)間等內容。

實踐教學階段中，可科學的引入OPNET，通過原理講授、簡單方式分析，令學生明確基礎原理。同時還可利用第二課堂時間為學生設置有關更深層次的學習內容。例如，較多學生在研究排隊過程中，由于掌握數(shù)學知識有限，因而無法更好的理解隊列長度的平均時間以及具體的平均延時。為此，可利用隊列仿真分析該結論，引入OPNET軟件，令學生更形象的掌握所學知識，優(yōu)化學習效果。

5 結束語

總之，信息時代，計算機網(wǎng)絡教學應突破傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)有效的變革創(chuàng)新。應在理論與實驗教學環(huán)節(jié)中作積極的改革嘗試?；趯嵺`教學過程中，一些知識難點、細節(jié)問題，學生較難清晰理解掌握的現(xiàn)狀，應科學的引入模擬仿真系統(tǒng)工具，可科學應用MATLAB以及NS2等有效技術手段做好計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)各個協(xié)議層的知識講授，引導學生通過仿真系統(tǒng)進一步夯實基礎知識掌握。加深對有關計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)知識內容的應用理解，提升學生理論知識掌握以及實踐動手的綜合技能水平，并培養(yǎng)鍛煉學生形成豐富的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)可持續(xù)的全面發(fā)展。

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