計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的構(gòu)建

郭文平，陳 盈，梁旭玲

（臺州學院 數(shù)學與信息工程學院，浙江 臨海 317000）

1 引言

進入21世紀以來，計算機網(wǎng)絡發(fā)展迅速，各種新技術和應用不斷涌現(xiàn)［1］。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，“網(wǎng)絡就是計算機”的概念深入人心，也使計算機網(wǎng)絡成為一門相對獨立、涉及多學科技術的重要學科。從課程設置來看，計算機網(wǎng)絡已成為計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、自動化、電氣工程、電子科學與技術等專業(yè)的主干課程［2］；從人才培養(yǎng)角度來看，計算機網(wǎng)絡已成為大多數(shù)高校計算機科學與技術專業(yè)重要的人才培養(yǎng)方向；從科學研究上來看，與計算機網(wǎng)絡技術相關的研究一直是國家、省市各級各類科研項目資助的重點。

近年來，很多高校開始以計算機網(wǎng)絡課程群來規(guī)劃計算機網(wǎng)絡方向的人才培養(yǎng)模式。以臺州學院計算機科學與技術專業(yè)網(wǎng)絡方向的課程設置為例，除《計算機網(wǎng)絡》核心課程外，還開設《網(wǎng)絡工程》、《網(wǎng)絡安全》、《現(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術》、《網(wǎng)絡設計開發(fā)》、《華為網(wǎng)絡技術》等5門計算機網(wǎng)絡相關的課程，而且每門課程都有相應的實驗內(nèi)容。

因此，建設一個計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺是十分必要的，也是計算機網(wǎng)絡課程群建設的一個后續(xù)工作。

2 計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺建設現(xiàn)狀

計算機網(wǎng)絡課程群的實驗教學涉及的實驗設備眾多。除了計算機外，還包括二層/三層交換機、路由器、防火墻、無線AP、光纖熔接儀等。由于每個高校的辦學層次、辦學定位、專業(yè)培養(yǎng)目標、人才培養(yǎng)模式等方面差異較大，導致高校在計算機網(wǎng)絡實驗室和實驗平臺建設方面也千差萬別。

2.1 計算機網(wǎng)絡實驗室的建設現(xiàn)狀

國內(nèi)高校財力差異懸殊。對于重點高校，由于資金投入較為充足，往往已建立起比較完善的計算機網(wǎng)絡實驗室，基至按專業(yè)或課程建立起計算機網(wǎng)絡實驗室、網(wǎng)絡工程實驗室、網(wǎng)絡安全實驗室等；但對于地方性高校而言，受實驗用房和資金等因素的限制，計算機網(wǎng)絡實驗室建設主要有以下幾種情況:

（1）把公共機房作為計算機網(wǎng)絡實驗室

公共機房需要為全校的計算機教學服務，在這種機房里，計算機硬件無法改動，軟件無法自行安裝，因此無法完成計算機網(wǎng)絡實驗的教學。

（2）提供計算機網(wǎng)絡服務的機房作為計算機網(wǎng)絡實驗室

事實上這樣的機房是為全校提供連網(wǎng)服務或監(jiān)控服務的，學生進去也是只能看不能摸，僅僅是一個參觀的場所。

（3）由少量交換機、路由器和計算機組成的計算機網(wǎng)絡實驗室

這種實驗室在功能上可以完成計算機網(wǎng)絡實驗，但由于數(shù)量太少，最后往往變成了教師演示各種網(wǎng)絡實驗的平臺，而無法讓學生完成相應的操作。

（4）直接引進成套的專業(yè)計算機網(wǎng)絡教學平臺

這種實驗室的建設成本太高，以銳捷云虛擬實驗平臺-RG-CVM1000為例，能同時滿足60人上機的整套設備，總價在100萬元以上，這對于地方性高校來說，一次性投入較為困難。

2.2 計算機網(wǎng)絡實驗平臺的建設現(xiàn)狀

目前多數(shù)高校中，實驗內(nèi)容大都沿用與課程綁定的方式，并以漸進的方式進行教學。基本上，國內(nèi)高校在開設計算機網(wǎng)絡相關的課程時，都會安排一定的實驗課時。由于受各方面條件限制，國內(nèi)高校在計算機網(wǎng)絡實驗教學上主要分為以下幾類，如表1所示。

表1 典型的計算機網(wǎng)絡實驗教學平臺及評價

綜上所述，目前國內(nèi)還沒有非常成熟的可供計算機網(wǎng)絡課程群同時使用的綜合實驗教學平臺建設方案，我們課程組老師在實驗室布局設計、硬件平臺和軟件平臺建設等方面進行了探索。

3 計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的建設目標

以教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提出的強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力為導向[3]，計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的建設目標如圖1所示。

圖1 計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的建設目標

4 計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的構(gòu)建

4.1 計算機網(wǎng)絡實驗室的設置

（1）實驗室的布局設計

計算機網(wǎng)絡課程群的相關實驗通常涉及多種網(wǎng)絡設備，而且實驗教學上也主要以分組的形成開展，因此在實驗室的布局設計上與普通機房相比有其自身的特點。以30人的教學班為例，把實驗室分為兩個部分，一是學生的實驗區(qū)，二是網(wǎng)絡綜合布線實訓區(qū)。

學生的實驗區(qū)分為6個小組，每個小組以5臺計算機和一個機柜組成，機柜要求能夠堆放5-6臺設備（通常包含兩臺路由器、一臺二層交換機、一臺三層交換機、一臺防火墻），要求底部安裝萬向輪，方便各種網(wǎng)絡設備之間的連網(wǎng)。

網(wǎng)絡綜合布線實訓區(qū)主要提供實訓場地，培養(yǎng)學生的工程能力。

實驗室的布局如圖2所示，實踐中可以根據(jù)實驗用房、授課學生規(guī)模、設備數(shù)量等因素進行相應調(diào)整。

（2）實驗室的網(wǎng)絡拓撲圖

圖2 實驗室布局示意圖

實驗室采用星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，接入交換機和核心交換機通過跳線架連接，可以靈活改變拓撲結(jié)構(gòu)，方便分組實驗或聯(lián)合實驗等。網(wǎng)絡拓撲圖如圖3所示。的實驗基地；

圖3 網(wǎng)絡拓撲圖

（3）為部分師生的科學研究提供網(wǎng)絡實驗平臺。

圖4 計算機網(wǎng)絡實驗群

5 結(jié)束語

本文分析了計算機網(wǎng)絡實驗室和實驗教學平臺的建設現(xiàn)狀，從實驗室布局設計、硬件平臺建設、軟件平臺建設和實施效果等方面討論了計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的構(gòu)建。當然，計算機網(wǎng)絡綜合實驗平臺的建設是一個系統(tǒng)工程，需要根據(jù)技術的演進不斷實踐和改進，以便更好的推動實驗教學，促進學生工程能力和創(chuàng)新能力的提高。

［1］中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心.第32次中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告［R］.2013年7月.http://www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201307/P020130717505343100851.pdf

［2］陳慶章,王子仁,段云飛.計算機網(wǎng)絡實驗平臺和實驗項目的設計［J］.計算機教育，2009（19）:127-130.

［3］教高〔2011〕1號.《教育部關于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》.http://www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s6342/201102/xxgk_115066.html

［4］董毅驊,陳盈,吳雀屏.計算機網(wǎng)絡實驗群的規(guī)劃與建設［J］.計算機教育，2012（3）:98-101.