李英

摘要：計算機軟件課的理論知識抽象難懂，使得實驗教學必須加以輔助。IRIS軟件是一款優(yōu)秀的嗅探工具，能夠很好地監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)包。本文主要探究IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的應(yīng)用，幫助學生自主利用軟件理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸、IP協(xié)議分片等抽象復(fù)雜的概念，目的是增加學生對網(wǎng)絡(luò)學習的興趣，真正理解計算機網(wǎng)絡(luò)課程中重要的理論知識，并且能將所學知識運用到實踐當中，解決網(wǎng)絡(luò)故障問題。

關(guān)鍵詞：IRIS軟件；計算機網(wǎng)絡(luò)；實驗教學；探究

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）09-0166-02

計算機網(wǎng)絡(luò)課程在高校計算機相關(guān)專業(yè)的整個課程中占有及其重要的地位，由于它的概念抽象難于理解，因此，必須輔助性的加以實驗課程教學，才能使學生較好地理解計算機網(wǎng)絡(luò)課程的難點重點內(nèi)容。在實驗課程中，教師通過設(shè)計實驗操作，學生在教師的引領(lǐng)下自主操作練習，使學生能夠?qū)τ嬎銠C網(wǎng)絡(luò)理論知識有更進一步的了解。IRIS軟件是一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)流量分析檢測工具，在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程教學中引入IRIS軟件能夠使學生直觀明了的掌握IRIS軟件工作的原理，激發(fā)學生的學習興趣，能夠?qū)⑺鶎W的理論知識應(yīng)用于日后的工作實踐中去，對判斷和解決網(wǎng)絡(luò)故障能夠起到很大的幫助。

1 IRIS軟件簡介

IRIS（Iris Network Traffic Analyzer）是由著名的網(wǎng)絡(luò)安全公司Eeye Digital Security研發(fā)的一款被廣泛應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)通訊分析和嗅探的工具。它主要用來幫助管理人員輕易地可以捕捉并且查看近處網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)包，并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)包來進行分析和解碼，生產(chǎn)出多種多樣的統(tǒng)計圖表，進而探測本機的端口位置和網(wǎng)絡(luò)的使用情況，從而有效地管理網(wǎng)絡(luò)通訊。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學的特點

作為高校計算機相關(guān)專業(yè)的學生，計算機網(wǎng)絡(luò)是必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，但是由于該門課程的應(yīng)用性、實踐性、實用性遠遠超過其他一些專業(yè)的計算機選修課程，使得越來越多的非計算機專業(yè)的學生都選修計算機網(wǎng)絡(luò)，希望通過實驗課程的上機演練，能夠?qū)⑺鶎W知識應(yīng)用到實踐生活工作中去，因而，計算機網(wǎng)絡(luò)課程能夠培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。相對于其他偏文科類課程，計算機網(wǎng)絡(luò)課程有些概念會比較抽象，難以理解，如果單靠教師課堂講授理論知識是難以達到預(yù)期的教學效果的，因此，需要通過實驗可能上機操作演練才能消化難以理解的抽象概念。通過計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學課程分為五個部分：熟悉網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、制作網(wǎng)線、IP地址的規(guī)劃與配置、WEB/FTP服務(wù)器的安裝及簡單配置、常用網(wǎng)絡(luò)工具的使用等[2]。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中引入IRIS軟件的必要性

IRIS軟件是一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)流量分析監(jiān)測工具，在實驗教學過程中引入IRIS軟件不僅可以增強教學效率同時也可以增強師生之間的交互性增加課堂趣味性，從而有利于學生理解和掌握抽象的理論知識。但是傳統(tǒng)的理論教學，重點難點理論知識學生難以理解掌握，因此達不到教學的效果，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

3.1 理論抽象難懂，缺乏必要的實踐操作能力

計算機網(wǎng)絡(luò)教學中存在很多抽象概念，例如：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，對于教師來講，很難用語言來描述這種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的具體的框架內(nèi)容，一般是需要利用TCP/IP或者OSI模型的層次結(jié)構(gòu)來分層分析網(wǎng)絡(luò)通信過程，學生通過觀看，認識網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)如何分層進行數(shù)據(jù)封裝、拆分以及傳輸?shù)倪^程，但是這種觀看圖解的方式，不能使學生對整個傳輸過程有一個感性形象的認識，因此也更不可能真正理解網(wǎng)絡(luò)通信過程，更不可能理解更為抽象的數(shù)據(jù)在通信過程中的具體格式。因此，利用傳統(tǒng)的模型講解理論的方法，是不能達到理想的教學效果，但是IRIS軟件的引入，正好彌補了模型的不足，在實驗課程中，學生不再只是通過觀看，而是可以具體操作，模擬整個傳輸過程，從而能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)容有一個更為感性的認識[3]。

3.2 大多數(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)教材對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性分析

目前市面上的主流的高校計算機網(wǎng)絡(luò)教材的內(nèi)容體系，往往是按照計算機網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)來進行分層介紹的，每一層的具體協(xié)議只是簡簡單單的介紹網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本原理以及功能，并沒有附加一定的實踐操作的具體案例，并且也沒有系統(tǒng)地將每層協(xié)議整合，因而缺乏系統(tǒng)性和實踐性。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因就是，在計算機網(wǎng)絡(luò)教學沒有引入IRIS軟件之前，沒有搭建具體真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺供學生演示，因此，在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中引入IRIS軟件的重要性不言而喻[4]。

4 IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的應(yīng)用

學生第一次在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗課程中使用IRIS軟件時，首先需要他們自行安裝IRIS軟件，這是學會使用IRIS軟件的第一步。安裝完成以后，正常啟動IRIS軟件，點擊軟件上方的捕獲按鈕，IRIS軟件后臺就自行開始對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進行捕獲。在捕獲的過程中，教師要隨時講解可以存在的問題，同時也要提示哪些操作可能會出現(xiàn)不能的情況。例如，教師要告訴學生，IRIS軟件在進行捕獲數(shù)據(jù)包時，如果不對過濾器進行設(shè)置，IRIS軟件將會對所有經(jīng)過本機的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進行捕獲，如果設(shè)置了過濾器，則只是對設(shè)置的特定數(shù)據(jù)包進行捕獲。

4.1 IRIS軟件應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的案例分析

案例一：TCP建立連接的三次握手

實驗設(shè)備是局域網(wǎng)內(nèi)的兩臺主機，從第一行的數(shù)據(jù)我們可以看到一臺主機192.168.1.102向另一臺主機58.61.33.32正在發(fā)起TCP連接請求，此時，參數(shù)SYN=1，SEQ=2137685470，這是TCP連接過程中的第一次握手。從第二行數(shù)據(jù)我們可以看出，一臺主機58.61.33.32正在對另一臺主機192.168.1.102的連接請求做出應(yīng)答，此時參數(shù)ACK=1，SYN=1，這是TCP連接過程中的第二次握手。從第三行數(shù)據(jù)中我們可以看出，一臺主機192.168.1.102正在對另一臺主機58.61.33.32進行同步確認，此時，參數(shù)ACK=1，SEQ=2319632053，這是TCP連接過程中的第三次握手。通過這三次握手的方式使兩臺主機之間TCP連接建立起來。通過學生實驗課程的演練加上教師對數(shù)據(jù)結(jié)果的講解分析，能夠使學生直觀清晰形象地理解TCP的連接過程[5]。

案例二：IP數(shù)據(jù)包的格式與分片

IP數(shù)據(jù)包的格式也是計算機網(wǎng)絡(luò)課程的一個重要內(nèi)容，其理論抽象難懂，因此，該實驗課程重在讓學生理解IP協(xié)議的作用以及IP數(shù)據(jù)包分片的過程。同樣，先啟動IRIS軟件，按下IRIS工具欄中的開始捕獲按鈕，執(zhí)行PING 192.168.1.22-1 4000命令捕獲數(shù)據(jù)包，如圖2所示。

對于在發(fā)送終端的每一份數(shù)據(jù)報來講，標識的字段都且僅僅包含唯一的一個值。這個值在進行數(shù)據(jù)報的分片的同時應(yīng)該被復(fù)制到每一個片中。并且標識的字段可以采用其中的一個數(shù)位來展示更多的片。出去最后一個，其他的每一個數(shù)據(jù)報的組成部分都應(yīng)該把比特放置于位置1。片偏移指的就是該片字段偏移到原始數(shù)據(jù)開始的地方。此外，數(shù)據(jù)報被分片了之后，每個片的長度都應(yīng)該變成該片的長度值。最后，在該標志的字段中有一個“不分片”的位置。如果我們將這個比特的位置設(shè)為1，那么將會出現(xiàn)IP不對數(shù)據(jù)進行分片的情況。相反的，如果我們把數(shù)據(jù)丟棄掉并且發(fā)送一個ICMP差錯報交給其實端。那么我們當IP數(shù)據(jù)被分片了之后，每一片都將成為一個新的分組，并且具有自己的IP首，并且會出現(xiàn)在選擇路由的時候與其他的分組獨立的情況。所以，數(shù)據(jù)報的這些片到達了目的端就可能會出現(xiàn)失序的情況，但是在IP首部則會有足夠的信息讓接收端可以正確的將這些數(shù)據(jù)報片進行組裝。

在該案例中，由于IRIS軟件使用了PINK 192.168.1.22-1 4000指令，ICMP報文攜帶了4000個字節(jié)的數(shù)據(jù)，加上ICMP首部和IP的首部已經(jīng)超過了數(shù)據(jù)連接層協(xié)議的最大傳送單元，因此，必須將過長的數(shù)據(jù)包進行分片才能繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)上傳送。根據(jù)圖3可以看出，該IP數(shù)據(jù)包被分成了三片。

4.2 IRIS軟件應(yīng)用與計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學的教學成果

在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中，同學們通過實驗課程的親自上機演練，自己安裝并配置使用IRIS軟件，捕獲了很多數(shù)據(jù)包。然后根據(jù)理論課中老師講的知識，同學們可以對捕獲的數(shù)據(jù)包進行深入的分析研究，從而對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及各種指令有一個深入的了解，并且對網(wǎng)絡(luò)通信過程也有一個感性的直觀地認識，從而激發(fā)了學生對學習計算機網(wǎng)絡(luò)課程的興趣，不再因為理論的抽象難懂而逃避學習。

5 結(jié)語

通過對IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的案例研究分析，同學們親自安裝操作軟件，捕獲數(shù)據(jù)包，對學生使一種挑戰(zhàn)，激發(fā)了學生的學習欲望，也對IRIS軟件有了更深入的了解。同時，IRIS軟件在實驗教學中的應(yīng)用很廣泛靈活，形式多樣，教師應(yīng)該充分利用該軟件，將計算機軟件網(wǎng)絡(luò)的抽象理論教學變成一種生動形象的實踐演練。因此，加強對網(wǎng)絡(luò)管理和實踐的教學仍然是一件值得探討的課題。

參考文獻：

[1] 張瑩， 昌彥君. IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學中的應(yīng)用[J]. 實驗室科學， 2011（4）.

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[3] 姜恩華， 李素文， 汪徐德， 等. 基于Packet Tracer軟件的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實驗教學探索[J]. 淮北師范大學學報（自然科學版）， 2013（2）.

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