計算機網(wǎng)絡實驗平臺和實驗項目的設計

陳慶章　王子仁　段云飛

摘要:計算機網(wǎng)絡已經(jīng)成為IT相關專業(yè)的重要課程,并逐漸成為非計算機專業(yè)熱選課程。為了支撐計算機網(wǎng)絡課程的教學和相關研究工作,我們建設了現(xiàn)代網(wǎng)絡技術研究實驗室。本文給出建設該實驗室的總體思路和詳細方案,包括以網(wǎng)絡組建、網(wǎng)絡互聯(lián)、IP地址規(guī)劃、局域網(wǎng)、路由器交換機為基礎的必備網(wǎng)絡實驗,以及網(wǎng)絡存儲技術、集合通信(VOIP/多媒體視頻)、安全技術、無線技術、智能網(wǎng)管技術等高級實驗。文中還給出了該實驗室所支持的實驗項目。

關鍵詞:計算機網(wǎng)絡實驗室;網(wǎng)絡實驗室方案;實驗平臺;實驗項目設計

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

1背景和目標

浙江工業(yè)大學信息學院現(xiàn)擁有計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、自動化、電氣工程和電子科學與技術共計6個本科專業(yè)。計算機網(wǎng)絡類課程是學院各專業(yè)的主干課程,是學生高度重視的課程之一。該課程也逐步擴展到學校其他學院,作為大學生信息技術基礎課程開設。計算機網(wǎng)絡課程對培養(yǎng)學生工程實踐能力、適應經(jīng)濟和社會發(fā)展對信息技術應用的直接需求具有重要意義。

計算機網(wǎng)絡課程和實驗也是研究生的重要課程。網(wǎng)絡相關技術和應用是學院教師重要的研究方向之一,研究環(huán)境的改進和研究水平的提高,直接關系研究生的培養(yǎng)質量。

學院近年來承擔了多項與計算機網(wǎng)絡技術相關的國家級科學研究項目以及大量省級科技計劃項目和企業(yè)委托網(wǎng)絡工程。這些項目的順利實施,對浙江信息技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造發(fā)揮著關鍵作用。

無論從教學、科研、還是社會服務等方面的需求看,建設一個先進的現(xiàn)代網(wǎng)絡技術研究實驗室(以下簡稱網(wǎng)絡實驗室)是非常必要的。

該實驗室的建設,將實現(xiàn)以下目標。

(1) 進一步突出計算機科學與技術專業(yè)在網(wǎng)絡技術方面的特色,以網(wǎng)絡技術為教學核心內容,以網(wǎng)絡工程為主要工程訓練載體,以網(wǎng)絡技術和應用為學科研究方向,以網(wǎng)絡應用開發(fā)引領學生的科技創(chuàng)新活動;著重突出培養(yǎng)學生針對網(wǎng)絡環(huán)境下和網(wǎng)絡工程中發(fā)現(xiàn)(分析)問題和解決問題的能力。

(2) 依據(jù)社會對網(wǎng)絡工程的實際需求和網(wǎng)絡技術發(fā)展水平,努力實現(xiàn)學生能力與用人單位實際需求無縫銜接,將進一步完善和加強“學生在干中學、教師在干中教”的培養(yǎng)模式;培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的、在網(wǎng)絡技術和工程方面有較強能力的實用型高級技術人才。

(3) 實驗室將成為:學生在先進網(wǎng)絡技術上的學習中心;學生在在網(wǎng)絡工程能力提高上的實踐訓練中心;學生開展網(wǎng)絡相關的科技創(chuàng)新活動中心;教師從事網(wǎng)絡相關的科學研究和工程實驗的中心。

2實驗平臺的總體設計

2.1總體思路

現(xiàn)代網(wǎng)絡技術教學與研究實驗室應當是一個先進的“融合型”網(wǎng)絡實驗室,根據(jù)功能和實驗內容進行劃分,網(wǎng)絡實驗室將分為三個層次,如圖1所示。

(1) 網(wǎng)絡課程基礎實驗平臺

包括網(wǎng)絡組建、網(wǎng)絡互聯(lián)、IP地址規(guī)劃、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)設計等以路由器交換機為基礎的必備網(wǎng)絡實驗,重點解決本科教學中的網(wǎng)絡基礎實驗問題。受益面:信息學院全體本科生、學校選修計算機網(wǎng)絡課程的本科生和研究生。

(2) 網(wǎng)絡課程提升實驗平臺

從實驗內容的廣度和深度上擴充實驗平臺,使之基本涵蓋計算機網(wǎng)絡的整個學科,如新IPv6平臺、“瘦AP”WLAN技術、深度安全防御、網(wǎng)絡流量分析等。

(3) 新技術拓展科研平臺

在前面兩個層次建設的基礎上,針對計算機網(wǎng)絡的熱點和前沿研究方向,搭建新技術拓展的科研平臺,如網(wǎng)絡存儲技術、集合通信(VOIP/多媒體視頻)、高級安全技術、無線技術、智能網(wǎng)管技術等,可以支持教師從事網(wǎng)絡工程等前沿的網(wǎng)絡技術的科學研究工作。

2.2實驗內容深度和廣度考慮

(1) 支持的課程

該實驗室建成后,希望可以完整地支持計算機科學與技術專業(yè)、電子信息工程類專業(yè)本科生計算機網(wǎng)絡課程教學的實驗,支持在全校范圍內開設的網(wǎng)絡課程的基本實驗,支持研究生教學中開設的網(wǎng)絡課程的實驗。主要課程包括:“計算機網(wǎng)絡原理”、“網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)劃與設計”、“計算機網(wǎng)絡與通信”、“數(shù)字通信與計算機網(wǎng)絡”、“計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)”、“數(shù)字通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)”、“信息安全”、“TCP/IP網(wǎng)絡原理與技術”、“網(wǎng)絡程序設計”、“多媒體通信”、“無線通信網(wǎng)絡”、“計算機網(wǎng)絡與控制”、“網(wǎng)絡安全”、“電子商務與安全認證”等。

(2) 內容的廣度和深度

擬建的網(wǎng)絡實驗室的實驗內容應當涵蓋路由與交換、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡存儲、無線網(wǎng)絡、語音與視頻、IPv6、網(wǎng)絡管理、中小企業(yè)VPN接入、大型企業(yè)園區(qū)網(wǎng)、行業(yè)縱向網(wǎng)、語音/視頻/數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一、企業(yè)安全等方面的驗證型、設計型和綜合型實驗。

緊跟計算機網(wǎng)絡發(fā)展的熱點技術,網(wǎng)絡實驗室可以完成具有一定技術深度的實驗與研究,如:與IPv6技術相關的6to4隧道、ISATAP隧道、OSPFv3、PIM-SSM、NAT-PT等實驗與研究;與無線網(wǎng)技術發(fā)展——“瘦”AP技術相關的信道自適應調整、AP功率自適應調整、802.11e、802.11i、漫游快速切換等實驗與研究;與安全技術發(fā)展——關聯(lián)化、深度防御相關的入侵抵御、蠕蟲控制、端點準入防御、抗DOS、虛擬化分區(qū)隔離、虛擬補丁、數(shù)字疫苗等實驗與研究;與存儲技術發(fā)展——iSCSI相關的SAN、WSAN、NAS、虛擬存儲、遠程容災等實驗與研究;與Voice&Video over IP技術相關的H.323/SIP雙棧、H.261/ H.263/ H.263++/H.264、 H.239雙流、回聲抵消、靜音壓縮等實驗與研究;與網(wǎng)絡管理技術發(fā)展——業(yè)務與用戶管理相關的NetStream流統(tǒng)計、動態(tài)VPN技術、基于業(yè)務的QoS、用戶行為管理等實驗與研究。

3實驗平臺設計

(1) 路由與交換技術實驗平臺,如圖2所示。

(2) 網(wǎng)絡安全技術實驗平臺,如圖3所示。

(5) 網(wǎng)絡管理技術實驗平臺,如圖6所示。

(6) IP多媒體通信技術實驗平臺,如圖7所示。

(7)IP網(wǎng)絡存儲技術實驗平臺,如圖8所示。

其中,IPv6協(xié)議及相關技術實驗所需的設備同路由與交換技術實驗的設備。

4實驗項目設計

建成后的網(wǎng)絡實驗室可以支持的基本實驗項目如表1所示,同時,可以根據(jù)課程或科研的需要擴展實驗項目。

5實驗室建設效果

(1) 支持網(wǎng)絡課程實驗教學。網(wǎng)絡實驗室的建成,可以較好地支持信息學院和全校計算機網(wǎng)絡課程的實驗教學,對計算機網(wǎng)絡基本原理的理解、計算機網(wǎng)絡的工程能力訓練,都將發(fā)揮重要作用。相信學生在這樣的平臺上訓練,其動手能力和創(chuàng)新意識都會迅速提高,對網(wǎng)絡知識的掌握會更加扎實,極大地提高學生的綜合素質。

(2) 支持課程建設與完善教學計劃。網(wǎng)絡實驗室的建成,為進一步完善和調整信息學院本科教學計劃提供了物質保證。在為原有的網(wǎng)絡課程提供實驗平臺以外,可以開設一些更加實用的計算機網(wǎng)絡課程,如“TCP/IP網(wǎng)絡原理與技術”、“網(wǎng)絡安全協(xié)議與技術”、“路由技術”等。

(3) 支持研究生教學。網(wǎng)絡實驗室的建成,同時可以支持信息學院的研究生教學,為研究生提供教學、實習和研究的實驗平臺。

(4) 支持教師科研。網(wǎng)絡實驗室的建設,可以支持教師關于計算機網(wǎng)絡方面的研究工作,提高教師的科研能力與水平,提升教師隊伍整體素質,加速科研成果的產(chǎn)生。

(5) 支持計算機學科建設。網(wǎng)絡實驗室的建設,為教師申報各類研究課題提供了物質基礎與技術平臺,以教學和科研為兩個支撐點,加速計算機學科建設。計算機科學與技術是浙江省重點一級學科,以現(xiàn)代網(wǎng)絡技術研究實驗室為依托,學科建設會更上一層樓。

(6) 服務社會。高校在擁有大量的高新技術人才的同時,又具備一流的實驗設施,可以為社會上各行業(yè)提供軟件、應用、實驗、開發(fā)、認證、培訓等增值服務,可以向當?shù)厣鐣峁┘夹g交流、課題研究支撐,成為區(qū)域信息化建設的龍頭,更好地為浙江省的經(jīng)濟建設服務。

The Design of Computer Network Experiment Platform and Test Projects

CHEN Qing-zhang1, WANG Zi-ren1, DUAN Yun-fei2

(1.Department of Computer Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China; 2. H3C Communication

Technology Co., Ltd., Hangzhou 310053, China)

Abstract: The course of computer network becomes the very important one of information technology (IT) majors, and it also becomes the hot-selected course of non-computer majors gradually. We build a modern network research lab to foster the teaching and relative research work of the computer network course. In this paper, we give the main idea and detail plan, in this lab, a lot of advanced experiments including network building, network connecting, IP layout, LAN, network experiments based router and switch, and network storage technology, collective communication (VOIP/ multimedia video), security technology, wireless technology and intelligent network management system technology can be implemented. We also list the test projects fostered in the lab.

Key words: computer network lab; network lab plan; experiment platform; test project design