淺談模擬軟件Cisco Packet Tracer在《計算機網(wǎng)絡基礎》教學中的應用

馮文超 馮 濤

(1.蘭州職業(yè)技術學院，蘭州 730070；2.蘭州理工大學，蘭州 730050)

1 引言

自1969年美國國防部創(chuàng)建了第一個分組交換網(wǎng)ARPAnet起，計算機網(wǎng)絡在短短的30多年時間已發(fā)展至覆蓋全球的第一網(wǎng)絡。隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，對網(wǎng)絡技術的需求也在日益激增。

而在理論難，實踐過程、環(huán)境復雜的網(wǎng)絡類課程的教學中，如何改善教學方法，提高教學質(zhì)量，增強教學效果呢？現(xiàn)在一般采用的方法就是使用模擬、仿真類的軟件輔助教學。而眾多的模擬、仿真軟件中，以VMware、Windows Virtual PC、Cisco Packet Tracer、Boson NetSim等軟件使用最多，也最受歡迎。

合理使用模擬軟件，可以減輕教師的教學負擔，提高教學效率和質(zhì)量。本文將以Cisco Packet Tracer為例，談談其在計算機網(wǎng)絡類課程教學中的應用。

2 軟件介紹

Cisco Packet Tracer(以下簡稱PT)是由Cisco公司開發(fā)并發(fā)布的一個輔助學習工具，為學習CCNA課程的網(wǎng)絡初學者去設計、配置、排除網(wǎng)絡故障提供了網(wǎng)絡模擬環(huán)境。使用者可在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡拓撲，軟件中實現(xiàn)的IOS子集允許使用者配置設備；并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中行進的詳細處理過程，觀察網(wǎng)絡實時運行情況?，F(xiàn)在最新的5.3版本的軟件，可以完成CCNA絕大部分的實驗和大部分CCNP的實驗。

PT的硬件仿真程度高，支持多種路由器、交換機、無線網(wǎng)絡設備、終端設備、廣域網(wǎng)設備和連接線纜，對于設備中的模塊也有很好的支持和高度的仿真。對于服務器、PC也能仿真其工作過程和功能。

PT的協(xié)議仿真也很到位，我們可以在仿真模式下觀察數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上的傳輸過程，并能查看到每個數(shù)據(jù)包的結構和內(nèi)容。這對協(xié)議的學習有著非常大的幫助。

3 教學應用

在網(wǎng)絡類課程中，作為先導課程的《計算機網(wǎng)絡基礎》一般會按照緒論、數(shù)據(jù)通信基礎、網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全與管理等7部分進行(也有部分教材是按照計算機網(wǎng)絡基礎知識、數(shù)據(jù)通信基礎、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層、網(wǎng)絡管理與網(wǎng)絡安全等部分)。其中涉及到實驗、實訓的內(nèi)容較多，除了開頭的兩部分，其余都可開設實驗或?qū)嵱枴Ｔ趯嵺`教學中，又以局域網(wǎng)部分和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)部分的內(nèi)容為重點。

3.1 IP編址和子網(wǎng)劃分部分的輔助教學——子網(wǎng)劃分

在PT中添加1臺2950-24交換機和4臺PC，并將4臺PC的IP地址/子網(wǎng)掩碼分別設為192.168.1.1/255.255.255.0，192.168.1.126/255.255.255.0，192.168.1.129/255.255.255.0，192.168.1.253/255.255.255.0。此時4臺PC相互之間是可以ping通的。然后將4臺PC的子網(wǎng)掩碼都改為255.255.255.128后，PC1、2之間，PC3、4之間可ping通，但是PC1、3之間，PC2、4之間ping不通，說明子網(wǎng)劃分成功。此時，還可驗證全1、全0地址不可用(子網(wǎng)掩碼為255.255.255.128時，設置127、128、254等地址PT會提示非法地址，而子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0時，127、128、254等地址是可用的)。

3.2 局域網(wǎng)部分的輔助教學——虛擬局域網(wǎng)

3.2.1 虛擬局域網(wǎng)的概念和實現(xiàn)

虛擬局域網(wǎng)簡稱VLAN，由IEEE 802.1Q定義，是指將一個物理網(wǎng)絡劃分成若干邏輯網(wǎng)絡，或?qū)⑷舾蓚€物理網(wǎng)絡組成一個虛擬網(wǎng)絡的技術。使用VLAN可以控制廣播風暴，提高網(wǎng)絡的安全性，使得整個網(wǎng)絡的管理更加簡單、直觀和靈活，同時能降低網(wǎng)絡管理的成本。

在PT中添加1臺2950-24交換機和4臺PC：PC1～PC 4，分別連接至交換機的1～4口。4臺PC的IP地址/子網(wǎng)掩碼分別設為192.168.1.1～192.168.1.4，子網(wǎng)掩碼都為255.255.255.0。此時4臺PC相互之間是可以ping通的。

在交換機上建立2個VLAN，VLAN10和VLAN20，并將交換機的1、3口劃至VLAN10，2、4口劃至VLAN20。此時，PC1和PC3之間可以互通，PC2和PC4之間可以互通；而PC1和PC2之間、PC3和PC4之間無法ping通，虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)。

3.2.2 跨交換機的虛擬局域網(wǎng)的實現(xiàn)

進一步實現(xiàn)跨交換機VLAN：在原有設備的基礎上再添加1臺2950-24交換機，并將原來交換機上3、4口上的PC連至后添加的交換機的1、2口上，并用直通線將兩個交換機的24口互聯(lián)，同時在新添加的交換機上添加2個VLAN：VLAN10和VLAN20。在新添加的交換機上，將1口劃至VLAN10，2口劃至VLAN20，并將2臺交換機的24口都設置為TRUNK。此時，PC1和PC3之間，PC2和PC4之間又恢復了連通狀態(tài)，跨交換機的虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)。

3.3 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)部分的輔助教學

網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的安裝一般使用VMware、Windows Virtual PC或使用真實設備實訓。實訓過程中往往要求將不同小組之間隔離開，否則各小組之間會相互影響，導致結果不正確或無結果。如果利用PT驗證結果，則可避免上述弊端。

3.3.1 WWW服務驗證

在PT中添加1臺PC和1臺服務器(Server-PT)，并將2臺機器用交叉線纜連接起來。PC和服務器的IP地址/子網(wǎng)掩碼分別設為192.168.1.2/255.255.255.0和192.168.1.1/255.255.255.0。默認服務器的WWW服務是開啟的，所以直接可以在PC上驗證：單擊PC，打開PC的設備屬性窗口，在“Desktop”選項卡中單擊“Web Browser”，打開瀏覽器，在地址欄里輸入服務器的IP地址192.168.1.1，即可打開Web的頁面。為了進一步驗證，可以打開服務器的設備屬性窗口，在“Config”選項卡中單擊左邊的“HTTP”，并適當改變Web頁面的內(nèi)容，此時在PC的瀏覽器上點擊“GO”刷新頁面，發(fā)現(xiàn)頁面內(nèi)容已改變，驗證成功。

3.3.2 FTP服務驗證

FTP服務的驗證需要在命令提示符狀態(tài)下進行：在上一個實驗的基礎上，打開PC的命令提示符窗口“Command Prompt”，輸入命令“FTP 192.168.1.1”，然后輸入用戶名、密碼“cisco”，就連接至服務器了，驗證成功。

3.3.3 DNS服務器及客戶端驗證

DNS服務的驗證需要先添加域名：在上一個實驗的基礎上，單擊服務器，打開服務器的設備屬性窗口，在“Config”選項卡中單擊左邊的“DNS”，打開DNS配置頁面，在“Name”后面的文本框中輸入域名“test.com”，在“Address”后面的文本框中輸入對應的IP地址“192.168.1.1”，點擊下面的“Add”按鈕，此域名就生效了。在PC的瀏覽器中輸入域名，驗證成功。

3.3.4 DHCP服務器及客戶端驗證

DHCP服務的驗證需要先配置DHCP服務：在上一個實驗的基礎上，單擊服務器，打開服務器的設備屬性窗口，在“Config”選項卡中單擊左邊的“DHCP”，打開DHCP配置頁面，在“Default Gateway”后面的文本框中輸入網(wǎng)關的IP地址“192.168.1.1”，在“DNS Server”后面的文本框中輸入DNS服務器的IP地址“192.168.1.1”，在“Start IP Address”后面的文本框中輸入IP地址池的起始IP地址“192.168.1.1”，在“Subnet Mask”后面的文本框中輸入要分配IP地址的網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼“255.255.255.0”，點擊下面的“Save”按鈕，此DHCP服務就生效了。驗證時，先將PC的IP地址設置為自動獲取，即在“IP Configuration”窗口中，選擇“DHCP”單選按鈕。選中幾秒鐘后，就可看到下面的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關等文本框內(nèi)出現(xiàn)DHCP服務器分配的地址和配置，驗證成功。

3.3.5 E-mail服務驗證

E-mail服務的驗證需要先配置E-mail服務：在上一個實驗的基礎上，單擊服務器，打開服務器的設備屬性窗口，在“Config”選項卡中單擊左邊的“EMAIL”，打開EMAIL配置頁面，在Domain Name后面的文本框中輸入郵件服務器的域名“test.com”，點擊后面的“Set”按鈕，將郵件服務器的域名綁定至服務器上。然后在下面的“User Setup”中添加郵件兩個賬號：用戶名/密碼“test1/ test1”和“test2/ test2”。

然后需要在DNS服務中添加新的域名：Name后面的文本框中填“pop.test.com”，Type后面的組合框中選“CNAME”，Address后面的文本框中填“192.168.1.1”，最后點擊“Add”按鈕即可。相同的方法再添加一個“smtp.test.com”，其余內(nèi)容和pop.test.com的一致。

最后需要在PC上配置郵件客戶端：單擊PC，打開PC的設備屬性窗口，在“Desktop”選項卡中單擊“E Mail”，打開“MAIL BROWSER”窗口，點擊“Configure Mail”按鈕，打開“Configure Mail”窗口，從上到下依次輸入顯示的郵件賬戶名稱“test1”、郵件地址“test1@test.com”、接收郵件服務器地址(域名)“pop.test.com”、發(fā)送郵件服務器地址“smtp.test.com”、郵箱賬戶“test1”、賬戶密碼“test1”。輸入完畢后，點擊左下角的“save”按鈕存儲，并關閉窗口，返回到“MAIL BROWSER”窗口。點擊“Compose”按鈕，打開“Compose Mail”窗口，輸入收件人地址“test2@test.com”、郵件主題和郵件內(nèi)容，點擊“Send”按鈕，郵件發(fā)送成功。然后關閉“Compose Mail”窗口，點擊“Configure Mail”按鈕，打開“Configure Mail”窗口，修改郵件賬戶為test2(即將所有的test1改為test2，共4處，其余信息不變)，點擊“Save”按鈕保存，關閉窗口，返回到“MAIL BROWSER”窗口。點擊“Receive”按鈕，接收到一封郵件，驗證成功。

總之，合理利用模擬軟件進行輔助教學，不但能使教學內(nèi)容直觀可感，充分提高教學效率，還能最大程度地發(fā)揮實踐對教學的提高和幫助作用。

[1]王樹軍，王趾成.計算機網(wǎng)絡技術基礎[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]張順吉，董婧.虛擬仿真軟件在網(wǎng)絡實驗教學中的應用[J].教育論壇：信息系統(tǒng)工程，2010，(7).