姚正　魯兵

摘要：為解決路由與交換技術(shù)課程的項目實訓(xùn)考核存在的困難：如設(shè)備不足、纜線或接口故障、設(shè)備連接耗時長、項目結(jié)果保存難、現(xiàn)場評分耗時長等，設(shè)計項目實訓(xùn)自動評分系統(tǒng)的開發(fā)流程，按照開發(fā)流程，使用Cisco Packet Tracer仿真軟件，進(jìn)行項目需求文件編制與修訂、項目實訓(xùn)評分點、項目實訓(xùn)時長、完成進(jìn)度等項目設(shè)置，實現(xiàn)了路由與交換技術(shù)課程的項目實訓(xùn)自動評分功能。自動評分系統(tǒng)為項目實訓(xùn)課程考核提供了極大便利，解決了實際困難，且系統(tǒng)具備可移植、可復(fù)用、高可靠性。

關(guān)鍵詞：仿真；項目；配置；流程；自動評分

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）13-0166-04 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID） ：

0 引言

網(wǎng)絡(luò)仿真軟件通過仿真方式提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計、設(shè)備配置、故障排查等功能的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。用戶可以在仿真軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可提供?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的詳細(xì)過程，模擬網(wǎng)絡(luò)實時運行情況[1]。目前常見的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有GNS3、eNSP、Cisco Packet Tracer、HCL、EVE-NG、PNETLab等，從操作的便捷性、功能性、用戶體驗角度分析，Cisco Packet Tracer仿真軟件具有很強的優(yōu)勢。Packet Tracer可為網(wǎng)絡(luò)維護及管理人員提供設(shè)計及配置的初步方案，方便網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模擬及故障的跟蹤，為從事網(wǎng)絡(luò)研究的人員提供了一個良好的仿真平臺[2]。

很多高校的相關(guān)專業(yè)（如網(wǎng)絡(luò)工程、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息安全等）都開設(shè)了路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)集成等相關(guān)課程[3]。這些課程都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置與調(diào)試，項目實訓(xùn)課程考核和成績評定存在很多困難：一是實驗室很難滿足40人同時開展項目實訓(xùn)所需要大量設(shè)備的環(huán)境[4]；二是大量設(shè)備互聯(lián)、開機耗時大，且存在纜線故障、接口老化等不可控因素[5]；三是項目結(jié)果保存復(fù)雜度大、耗時多、追溯性差；四是對40 人的實訓(xùn)項目完成結(jié)果進(jìn)行評分耗時巨大、容易漏判和誤判。

為解決上述困難，以路由與交換技術(shù)相關(guān)課程的項目實訓(xùn)考核為研究對象，基于Cisco Packet Tracer仿真軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，進(jìn)行設(shè)備配置和網(wǎng)絡(luò)連通性測試，設(shè)計與開發(fā)具備自動評分功能的網(wǎng)絡(luò)項目實訓(xùn)系統(tǒng)，驗證項目實訓(xùn)完成的得分率、時長、失分點等，有效解決了項目實訓(xùn)課程考試存在的困難。

1 Cisco Packet Tracer 仿真軟件

Cisco Packet Tracer是一款由Cisco公司開發(fā)的仿真軟件，目前最新版本8.2版本，軟件功能強大且操作方便，可提供多種Cisco網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的模擬環(huán)境，如路由器、交換機、無線設(shè)備、各種連接纜線、終端（PC、服務(wù)器）、廣域網(wǎng)仿真設(shè)備、可插拔模塊、網(wǎng)絡(luò)控制器等?？梢詫RP、BGP、CDP、DHCP、DNS、EIGRP、FTP、HSRP、HTTP、ICMP、LACP、NTP、OSPF、RADIUS、RIP、SMTP、SNMP、STP、TCP、TFTP、TELNET、UDP 等協(xié)議的進(jìn)行仿真模擬和實現(xiàn)。

Cisco Packet Tracer的Extensions提供的“Activity Wizard”可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)項目實訓(xùn)配置要點成功與否i動校對功能[6]。為研究人員和高校師生提供了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯罱?、設(shè)備連接、設(shè)備配置等項目實訓(xùn)的自動校驗方式。

2“ 項目實訓(xùn)”自動評分系統(tǒng)的開發(fā)流程

為解決路由與交換技術(shù)相關(guān)課程的項目實訓(xùn)考核存在的困難，設(shè)計與開發(fā)一套可移植、可復(fù)用、高可靠性、具有自動評分功能系統(tǒng)的意義重大，開發(fā)流程見圖1。

開發(fā)流程說明：

Step1：制作項目需求文件。簡要介紹項目需求，使用TXT文件即可，如需要使用表格，則需要在Word 中編輯需求文件，項目需求文件要簡明、易懂。

Step2：導(dǎo)入項目需求文件。如果項目需求文件只是簡要文字說明，可以忽略第一步，在第二步中直接編輯項目需求文件。

Step3：構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。按照項目需求文件，在Cisco Packet Tracer 中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，保存為項目初始源文件PKT。

Step4：導(dǎo)入項目初始源文件PKT，初始源文件PKT是學(xué)生考試的試卷。

Step5：目標(biāo)文件制作。按照項目需求進(jìn)行必要的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和設(shè)備配置，測試完成項目需求后，另存為目標(biāo)文件PKT。

Step6：導(dǎo)入目標(biāo)文件PKT，目標(biāo)文件PKT是試卷的答案庫。

Step7：評分項目設(shè)置。設(shè)置評分項目就是設(shè)置考核內(nèi)容，本步驟是制作PKA項目實訓(xùn)文件的核心。

Step8：項目實訓(xùn)文件PKA的保存。PKA文件包含試卷、試卷答案、自動評分項目（考核內(nèi)容）、考試時長等內(nèi)容。

Step9：測試PKA文件。完成項目需求和考核要點后，完成進(jìn)度會顯示100%。

注意：如果項目需求文件需要修改，可以返回第一步或第二步重新編輯或?qū)?；如果項目初始源文件修改，也可以重新?dǎo)入；在不改變考核要點的情況下，目標(biāo)文件無須重新導(dǎo)入和重新設(shè)置得分點。

如果重新導(dǎo)入目標(biāo)文件，則必須重新設(shè)置得分點。

3“ 項目實訓(xùn)”自動評分系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作

3.1 編制項目需求文件

項目實訓(xùn)要求（案例）

Step1：設(shè)置PC1、PC2、PC3、PC4 的IP 地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。

Step2：設(shè)置交換機的名字為SW1，在交換機SW1 上創(chuàng)建VLAN10，設(shè)置端口1-8 為接入模式，劃入VLAN 10中；創(chuàng)建VLAN 20，設(shè)置端口9-16為接入模式，劃入VLAN20中；設(shè)置24號端口為trunk模式。

Step3：設(shè)置交換機的名字為SW2，在交換機SW2 上創(chuàng)建VLAN30，設(shè)置端口1-8 為接入模式，劃入VLAN30 中；創(chuàng)建VLAN40，設(shè)置端口9-16 為接入模式，劃入VLAN40中；設(shè)置24號端口為trunk模式。

Step4：設(shè)置路由器的名字為R1，R2，R3，設(shè)置路由器R1、R2、R3的接口IP地址，路由器之間配置RIP V2協(xié)議，并宣告直連網(wǎng)絡(luò)。

Step5：設(shè)置R1的f0/0子接口10和20的IP地址，分別作為VLAN 10和VLAN 20的網(wǎng)關(guān)；設(shè)置R3的f0/0 子接口30 和40 的IP 地址，分別作為VLAN30 和VLAN40的網(wǎng)關(guān)。

Step6：測試網(wǎng)絡(luò)連通性，保存項目文件。

3.2 制作初始源文件

按照案例的項目實訓(xùn)要求，在Cisco Packet Tracer 中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D2。

3.3 制作目標(biāo)文件

將項目初始源文件復(fù)制一份，將副本重命名為目標(biāo)文件名。按照需求文件的要求在目標(biāo)文件中對設(shè)備進(jìn)行配置、驗證和測試。

1） 交換機SW1的主要配置

Switch#enable //進(jìn)入特權(quán)配置模式

Switch#configure terminal //進(jìn)入全局配置模式

Switch（config）#hostname SW1 //設(shè)置交換機的主機名

SW1（config）#vlan 10 // 創(chuàng)建Vlan 10

SW1（config）#int range f0/1-8

SW1（config-if-range）#switchport mode access //將端口設(shè)為接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access?vlan 10 //將端口劃入到vlan 10

SW1（config）#vlan 20 //創(chuàng)建vlan 20

SW1（config）#in range f0/9-16

SW1（config-if-range）#switchport mode access //將端口設(shè)為接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access vlan 20 //將端口劃入到vlan 20

SW1（config）#int f0/24

SW1（config-if）#swithcport mode truk //將端口設(shè)為中繼模式

驗證Vlan配置，Vlan配置見圖3。（其他驗證配置圖本文省略）

2） 路由器R1的主要配置

Router>enable //進(jìn)入特權(quán)配置模式

Router#configure terminal //進(jìn)入全局配置模式

Router（config）#hostname R1 //設(shè)置路由器的主機名

R1（config）#int f0/0

R1（config-if）#no shutdown //將端口f0/0開啟

R1（config-if）#int f0/0.10 //進(jìn)入子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q10 //封裝協(xié)議，并關(guān)聯(lián)Vlan

R1（config-subif）#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 //設(shè)置IP地址和掩碼

R1（config-if）#int f0/0.20 //配置同子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q 20 //

R1（config-subif）#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

…

R1（config）#int s0/0/0 //進(jìn)入串行端口s0/0/0

R1（config-if）#clock rate 128000 //設(shè)置市中頻率

R1（config-if）#no shutdown //將端口s0/0/0開啟

R1（config-if）#ip address 192.168.12.1 255.255.255.252 //設(shè)置IP地址和掩碼

…

R1（config）#router rip //配置RIP路由協(xié)議

R1（config-router）#version 2 //使用版本2，支持CIDR和VLSM

R1（config-router）#network 192.168.10.0

R1（config-router）#network 192.168.20.1

R1（config-router）#network 192.168.12.0 //宣告直連的網(wǎng)絡(luò)ID

…

其他路由器的配置命令本文省略。

3） 路由表驗證與分析

查看R1路由器的路由表，R1路由表見圖4（其他配置驗證圖本文省略）。

R1路由表分析：如圖2所示，R1有3個直連網(wǎng)絡(luò)，3個非直連網(wǎng)絡(luò)，完成上述命令配置后，R1路由表中顯示有3 個直連網(wǎng)絡(luò)（標(biāo)志 C） 192.168.10.0/24、192.168.12.0/30、192.168.20.0/24；3個非直連網(wǎng)絡(luò)（標(biāo)志 R） 192.168.23.0/24、192.168.30.0/24、192.168.40.0/ 24，非直連網(wǎng)絡(luò)是通過RIP路由協(xié)議學(xué)習(xí)得到的路由條目，驗證成功。

4“ 項目實訓(xùn)”自動評分系統(tǒng)的PKA設(shè)置

統(tǒng)的PKA設(shè)置按照“開發(fā)流程”進(jìn)行實施。

4.1 Instructions 選項設(shè)置（項目需求設(shè)置）

在 Packet Tracer 中 ，點 擊 Extensions→Activity tWioinzsar選d，項進(jìn)中入設(shè)A置ct項ivi目ty 需W求iza，rIdn的stru配ct置ion界s設(shè)面置，見在圖In5st。

4.2 Answer Network 設(shè)置

1）?項目的目標(biāo)文件導(dǎo)入與得分點設(shè)置。Answer Network設(shè)置見圖6。點擊Import File to Answer Net? work”進(jìn)行目標(biāo)文件導(dǎo)入。在完成目標(biāo)文件導(dǎo)入后，在“在Assessment Items”中設(shè)置評分點。項目實訓(xùn)考試的相關(guān)設(shè)置點擊“Settings”標(biāo)簽。

學(xué)生對設(shè)備的配置必須和評分點保持完全一致才能得分。其他評分點參照圖6進(jìn)行勾選設(shè)置，本文省略。

2） 項目實訓(xùn)的環(huán)境設(shè)置。主要是時間設(shè)置和反饋設(shè)置，時間設(shè)置有3種方式：項目實訓(xùn)已用時長、設(shè)定總計時情況下倒計時和不計時。本文以勾選“Countdown”設(shè)定總計時為例，反饋信息有5種設(shè)置方式，本文以勾選“Show Item Count Percentatge”為例。項目實訓(xùn)環(huán)境設(shè)置見圖7。

4.3 項目實訓(xùn)的相關(guān)設(shè)置

項目初始源文件導(dǎo)入。在Initial Network選項，進(jìn)行項目初始源文件的導(dǎo)入，該文件是項目實訓(xùn)考試的學(xué)生考卷。

Password選項。通過設(shè)置密碼來阻止未授權(quán)的用戶對自動評分系統(tǒng)參數(shù)的改變，只有輸入正確的密碼才能訪問“Activity Wizard”。

其他設(shè)置省略，最后保存項目實訓(xùn)文件PKA。

5“ 項目實訓(xùn)”自動評分系統(tǒng)的測試

使用Cisco Packet Tracer打開項目實訓(xùn)文件PKA，會出現(xiàn)兩個窗口，項目配置窗口和“PT Activity”窗口，項目配置窗口是用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的環(huán)境；“PT Activity”窗口顯示“Instructions”文檔、項目倒計時、完成百分比、“Check Results”等信息。用戶按照“In? structions”文檔要求在項目配置窗口中進(jìn)行設(shè)備配置，系統(tǒng)根據(jù)考生的操作動態(tài)調(diào)整項目倒計時、完成百分比，“Check Results”是反饋給用戶的信息，用于顯示已完成配置要點和未配置要點。當(dāng)用戶完成評分點要求的配置后顯示“Completion 100%”，同時“Check Results”的得分點顯示全部完成。項目實訓(xùn)自動評分系統(tǒng)的測試見圖8。

從圖8可見，本項目實訓(xùn)設(shè)置得分點85項，已完成100%，項目計時方式使用總時長倒計時方式。

6 結(jié)束語

基于Cisco Packet Tracer 仿真軟件設(shè)計“項目實訓(xùn)”自動評分系統(tǒng)的開發(fā)流程，按照開發(fā)流程編制項目需求文件、項目實訓(xùn)初始源文件，實施設(shè)備配置和網(wǎng)絡(luò)測試，進(jìn)行初始源文件、目標(biāo)文件導(dǎo)入和項目實訓(xùn)得分點設(shè)置等操作?！绊椖繉嵱?xùn)”的自動評分系統(tǒng)實現(xiàn)功能如下：

1） 節(jié)約設(shè)備購置費用，無須硬件維護。

2） 突破時空的限制。研究人員和學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)項目實訓(xùn)，利用文件保存的功能可以實現(xiàn)多次疊加方式來完成任務(wù)。

3） 無紙化的應(yīng)用。為實施線上教學(xué)、線上考試提供了一種有效途徑。

4） 自動評分功能。解決了網(wǎng)絡(luò)項目實訓(xùn)設(shè)備多、纜線多、配置文件不易保存、準(zhǔn)確評分耗時大的問題。

5） 可定制、可移植、可復(fù)用。開發(fā)人員可以按照開發(fā)流程進(jìn)行項目實訓(xùn)自動評分系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，具備“定制化”功能；可在任何操作系統(tǒng)上使用，具備“可移植”性；可以對項目實訓(xùn)自動評分系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)和修訂，具備“可復(fù)用”性。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：王力】

基金項目：安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目《馬鞍山師范高等?？茖W(xué)校馬鞍山軟件園實踐教育基地》（項目編號：2020sjjd126） ；安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程軟件技術(shù)特色專業(yè)教學(xué)資源庫項目（項目編號：2020zyk41）