網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗教學(xué)研究與實踐

文/費雄偉　陳偉宏　何建新

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網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗教學(xué)研究與實踐

文/費雄偉陳偉宏何建新

摘要:針對地方本科院校網(wǎng)絡(luò)實驗的資源經(jīng)費限制、維護(hù)成本高、效率低、更新慢等問題，實驗效果不好的困難和挑戰(zhàn)，提出了虛擬化實驗教學(xué)方案。從組織形式、項目設(shè)計、實踐效果等多方面進(jìn)行了研究，實踐表明，依托虛擬化網(wǎng)絡(luò)實驗?zāi)芙鉀Q上述地方本科院校網(wǎng)絡(luò)實驗的困難和挑戰(zhàn)，在提升實驗教學(xué)的效果的同時，給師生帶來了好處和便捷。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)工程;虛擬化實驗;組織形式;項目設(shè)計

陳偉宏(1976－)，女，湖南益陽人，副教授，研究方向:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

何建新(1975－)，男，湖南益陽人，碩士，高級實驗師，研究方向:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

一、網(wǎng)絡(luò)工程實驗存在的問題

網(wǎng)絡(luò)工程實驗教學(xué)為提升網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生動手和操作能力服務(wù)，也是將專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為生成力的重要途徑，其重要性不言而喻。但由于地方本科院校的條件限制，存在著如下的問題: 1．無法進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實驗。由于經(jīng)費有限，沒有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實驗的設(shè)備，造成實驗停留在驗證階段，無法提升研發(fā)與應(yīng)用能力。2．設(shè)備有限、共享程度低、維護(hù)成本高、效率低。學(xué)生人均占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備很低，無法滿足同時一個班實驗的要求，實驗要分組多次進(jìn)行，效率低下，且實驗無法多次重復(fù)進(jìn)行。3．對設(shè)備有害。如果學(xué)生對設(shè)備操作不規(guī)范或一些破壞性的使用，造成設(shè)備故障，維護(hù)費用高。4．更新慢。設(shè)備陳舊，難以勝任實驗，且更新成本過高，不能滿足與技術(shù)與時俱進(jìn)。5．實驗效果不明顯。目前網(wǎng)絡(luò)實驗脫節(jié)于市場需要，學(xué)生興趣不高。地方本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程實驗教學(xué)，必須直面以上問題，加以研究和實踐，以期探索出有效的網(wǎng)絡(luò)工程實驗教學(xué)模式。經(jīng)過研究和實踐，依托網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗?zāi)茉谝欢ǔ潭壬辖鉀Q或減輕上述問題，適應(yīng)地方院校的實際。

二、網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗教學(xué)的研究與實踐

網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗是指利用計算機(jī)軟件模擬出網(wǎng)絡(luò)實驗所需的實驗設(shè)備，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組織、部署、設(shè)計和測試等的實驗方式。它能夠降低實驗的成本，提供所需的各種設(shè)備，能完成復(fù)雜的、設(shè)計性的實驗。顯然，網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗具有低成本、無破壞性、高效率、無維護(hù)等優(yōu)點，能夠解決之前提高的網(wǎng)絡(luò)工程實驗面臨的問題和挑戰(zhàn)。通過使用網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實驗教學(xué)的研究和實踐，取得了良好的效果，下面闡述其實施要點。

1．虛擬化實驗教學(xué)目標(biāo)。虛擬化實驗教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生達(dá)到如下要求:整體把握完整的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作過程和方式;練習(xí)使用網(wǎng)絡(luò)中最核心的路由技術(shù)和交換技術(shù);融會貫通網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全知識;熟悉網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的建設(shè)過程等。

2．虛擬化實驗教學(xué)的組織形式。虛擬化實驗教學(xué)以虛擬仿真形式提供，仿真實驗場景并在此場景中完成市場和社會所需的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)案例。虛擬仿真軟件可以采用PacketTracer，GNS3等，這樣能模擬出Cisco公司的各種主流的設(shè)備，并且按需使用、無維護(hù)、也無破壞性，更重要的是能解決設(shè)備的不足，還能提高實驗的效率。實驗包括實驗前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，要求同學(xué)們了解到將要做的實驗的背景、意義、具體步驟和過程。

3．虛擬化實驗項目設(shè)計。以虛擬化技術(shù)組織實驗教學(xué)能化繁為簡、低投入高產(chǎn)出地實施網(wǎng)絡(luò)實驗，對提升網(wǎng)絡(luò)工程實驗的效果確實起到了很好的幫助，但這僅僅是其中的一個方面。另一個重要的方面就是如何設(shè)計具有市場價值的實驗項目，即從項目內(nèi)容方面來考慮激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)動力。

每個實驗項目設(shè)計為:案例，技術(shù)背景，實驗內(nèi)容，實驗步驟等四個部分。案例指本項實驗在企業(yè)或市場中應(yīng)用的情況，以引起學(xué)生對項目的期望。技術(shù)背景則介紹本項實驗所需的技術(shù)要點，作為實驗前的準(zhǔn)備，幫助學(xué)生快速而針對性的完成實驗。實驗內(nèi)容給出實驗任務(wù)，實驗拓?fù)涞刃畔?而實驗步驟則包括實驗的詳細(xì)步驟和說明，也包括實驗的中間結(jié)果和實驗中的注意或者需要學(xué)生思考的問題等等。

經(jīng)過多年的對虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實驗的研究和實踐，目前已經(jīng)設(shè)計了如下一些較為經(jīng)典的實驗項目。它們分別是: VLAN設(shè)計、配置與管理、WLAN; STP生成樹協(xié)議;路由器技術(shù)配置和管理;案例:路由器實現(xiàn)VLAN間通信; PPP (Point to Point Protocol)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與安全PAP，CHAP;幀中繼Frame Relay;網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT) ; ACL配置; DHCP中繼配置等。

4．虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實驗的實踐效果。通過近年來在湖南城市學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生中開展虛擬化實驗的效果來看，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高，能夠很好地完成面向職業(yè)導(dǎo)向的各個實驗項目，且實驗室以低成本，低維護(hù)成本的方式運作，既克服了地方本科院校資源不足的困難，又緊扣市場需要，開出了應(yīng)用性強(qiáng)的實驗項目。無論是學(xué)生還是教師，均體會到了虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實驗的好處和便捷。

三、結(jié)語

地方本科院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生的實驗教學(xué)面臨著條件有限和維護(hù)使用方面不足的挑戰(zhàn)，無法跟上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步和市場需要。通過研究和實踐，網(wǎng)絡(luò)虛擬化實驗?zāi)軐崿F(xiàn)低成本、低維護(hù)、更新快、面向市場需要的網(wǎng)絡(luò)實驗，值得向各地方院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)實驗推廣。

(作者單位:湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院)

參考文獻(xiàn):

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基金項目:湖南城市學(xué)院虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)項目(湘城院教字［2014］41號－8)，湖南城市學(xué)院教學(xué)改革研究項目(湘城院發(fā)［2014］30號－27)，湖南城市學(xué)院學(xué)生實踐能力培養(yǎng)改革項目(湘城院教字［2014］21號－5)．

作者簡介:費雄偉(1980－)，男，湖南祁陽人，博士生，講師(系統(tǒng)分析師)，研究方向:并行計算與云計算。

中圖分類號:G424

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:2095－9214 (2015) 10－0128－01