基于多平臺(tái)融合的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

李領(lǐng)治, 楊 哲, 張文哲

(蘇州大學(xué) a. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b. 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 江蘇 蘇州 215006)

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基于多平臺(tái)融合的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

李領(lǐng)治a,b, 楊 哲a, 張文哲a

(蘇州大學(xué) a. 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院；b. 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心， 江蘇 蘇州 215006)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，IT業(yè)界對(duì)高校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高要求，課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須與社會(huì)應(yīng)用的最新技術(shù)保持一致。論文提出了一種基于多平臺(tái)融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將業(yè)界廣泛使用的Packet Tracer、Dynampis和OpenWRT等平臺(tái)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)工具相結(jié)合，共同完成課程的各個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)施結(jié)果表明，該模式可以提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)備操作技能和設(shè)計(jì)開發(fā)能力，與社會(huì)需求密切關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

網(wǎng)絡(luò)工程; 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式; Packet Tracer; Dynampis; OpenWRT

0 引 言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展十分迅速，信息社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)工程人才的要求也不斷發(fā)生變化，原有的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)很難適應(yīng)人才培養(yǎng)的需求[1]。高校課堂教學(xué)必須與社會(huì)應(yīng)用的最新技術(shù)相一致，這是IT業(yè)界對(duì)高校人才培養(yǎng)的共同要求，這一點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤為重要[2]。

然而，一般高校由于受到經(jīng)費(fèi)和技術(shù)的限制，不可能通過不斷更新網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備的方式構(gòu)建與社會(huì)應(yīng)用需求相一致的實(shí)驗(yàn)環(huán)境[3]。使用原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ脚囵B(yǎng)出來的人才實(shí)際上與社會(huì)需求是脫節(jié)的[4-5]。用人單位雖然可以通過短期培訓(xùn)的方式讓網(wǎng)絡(luò)工程畢業(yè)生盡快走上工作崗位，但是畢業(yè)生由于技術(shù)視野的狹窄，往往再也無法走出相關(guān)的小領(lǐng)域就業(yè)，這對(duì)他們的個(gè)人發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才的流動(dòng)性需求都是十分不利的。另外，畢業(yè)生由于受到技術(shù)視野的限制，也難以從宏觀角度提出創(chuàng)新性的技術(shù)方案，他們對(duì)于社會(huì)的貢獻(xiàn)程度將會(huì)大大降低[6-7]。

本文提出的網(wǎng)絡(luò)工程多平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將國內(nèi)外一些高校、知名企業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所研發(fā)的開放式軟件平臺(tái)引入的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來。在不增加網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)勢(shì)資源的引進(jìn)逐步縮小人才培養(yǎng)與社會(huì)需求的差距。實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)不同于科學(xué)研究，不強(qiáng)調(diào)技術(shù)的原創(chuàng)性、而強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的最優(yōu)性。既然網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域目前已經(jīng)存在一些開放的優(yōu)秀虛擬系統(tǒng)，我們就應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引進(jìn)來為我所用。本文所要解決的問題就是研究在不違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的前提下，將多種最新的開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)融合到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，以改進(jìn)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法和教學(xué)模式，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

1 多平臺(tái)融入網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)

1.1 Packet Tracer引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

目前，許多大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商都開設(shè)了關(guān)于本公司產(chǎn)品的各類專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，并且推出了面向社會(huì)的專業(yè)認(rèn)證考試，通過考試的人員可以獲得不同等級(jí)的認(rèn)證證書，作為從事網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)工作的資質(zhì)證明。一些設(shè)備商(如思科、華為等)的認(rèn)證考試內(nèi)容除了具有本品牌產(chǎn)品的操作技術(shù)外，還包含了相當(dāng)一部分基本原理和實(shí)施方法等網(wǎng)絡(luò)工程領(lǐng)域普遍使用的知識(shí)和技能[8]。因此，這些設(shè)備商所頒發(fā)的認(rèn)證證書，也得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可。

從技術(shù)類人才訓(xùn)練的角度看，網(wǎng)絡(luò)工程類課程的教學(xué)目標(biāo)與設(shè)備商的培訓(xùn)目標(biāo)有一定的相似之處。兩者都是為技術(shù)人才走向工作崗位儲(chǔ)備必要的知識(shí)和技能，其中的許多講授要點(diǎn)也是相同的，一些設(shè)備商培訓(xùn)的基本原理部分極大地借鑒了高校相關(guān)課程的理論教學(xué)。因此，高校的網(wǎng)絡(luò)工程類實(shí)踐課程也沒有必要排斥設(shè)備商的認(rèn)證培訓(xùn)，將其中的一些內(nèi)容和開放性資源適當(dāng)?shù)囊M(jìn)課堂是十分必要的。這樣即可以減少教師備課的工作量，又可以與社會(huì)需求密切結(jié)合，消除學(xué)生對(duì)各廠商設(shè)備的陌生感。這些都有利于畢業(yè)生快速適應(yīng)將來的工作崗位，在激烈的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中保持一定的優(yōu)勢(shì)。

在眾多設(shè)備生產(chǎn)商的網(wǎng)絡(luò)工程師認(rèn)證中，思科網(wǎng)院的系列培訓(xùn)和認(rèn)證無疑是業(yè)界影響最大、最廣的。為了擴(kuò)大其認(rèn)證的影響面、統(tǒng)一各培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的授課內(nèi)容，思科為其中低層培訓(xùn)設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件Cisco Packet Tracer[9]。該軟件模擬了思科多種低端路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用戶可以十分方便的使用這些仿真設(shè)備和鏈路構(gòu)建各種類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建完成后，用戶使用與真實(shí)設(shè)備相同的命令對(duì)各種模擬設(shè)備進(jìn)行配置，并通過數(shù)據(jù)包跟蹤等方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連通性進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證設(shè)備配置的正確性。

與使用真實(shí)路由器、交換機(jī)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)相比，Packet Tracer除了可以節(jié)約設(shè)備經(jīng)費(fèi)這一突出優(yōu)勢(shì)外，應(yīng)用也更加靈活。用戶可以在Packet Tracer平臺(tái)上使用網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備短時(shí)間內(nèi)搭建各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減少因?yàn)檫B線故障等原因所占用的時(shí)間，并且可以檢測(cè)跟蹤數(shù)據(jù)包的發(fā)送、路由和接收狀況，以此來定位網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的錯(cuò)誤和故障所在。Packet Tracer已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)工程師學(xué)習(xí)和訓(xùn)練最常用的一種工具，它不但可以用于演示與授課，還便于學(xué)生課后練習(xí)與測(cè)試，將其作為基本工具引入實(shí)驗(yàn)課堂也成為網(wǎng)絡(luò)工程類課程教學(xué)的必要手段。

1.2 Dynamips提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量

Dynamips是法國Christophe Fillot開發(fā)的一個(gè)基于虛擬化技術(shù)的模擬軟件，與Packet Tracer直接模擬路由器的操作過程和執(zhí)行結(jié)果不同，它可以在一般計(jì)算機(jī)上虛擬思科幾種型號(hào)的路由器硬件平臺(tái)。用戶在網(wǎng)站獲得思科路由器的操作系統(tǒng)IOS后，可以使用一般路由器IOS的安裝方法，在Dynamips虛擬的硬件平臺(tái)上安裝IOS。安裝完成后，再使用真實(shí)命令對(duì)這臺(tái)虛擬路由器進(jìn)行設(shè)置。由于用戶輸入命令的執(zhí)行對(duì)象是真實(shí)的IOS，返回的結(jié)果也與真實(shí)的路由器完全相同。Dynamips的這種虛擬硬件平臺(tái)的方式，使得用戶直接面向的對(duì)象是真實(shí)的操作系統(tǒng)而不是虛擬設(shè)備，這樣就可以最大限度的讓用戶在PC機(jī)上對(duì)路由器的指令與配置方法進(jìn)行練習(xí)和測(cè)試。

Dynamips的出現(xiàn)，徹底改變了以往軟件(包括Packet Tracer)僅僅模擬路由器部分操作指令執(zhí)行界面和執(zhí)行結(jié)果的狀況，它支持所有的IOS操作命令。使用Dynamips進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用戶輸入的命令或者配置文件被真實(shí)的IOS操作系統(tǒng)執(zhí)行，并返回真實(shí)的執(zhí)行結(jié)果，這樣就可以排除由于模擬平臺(tái)的原因造成的大部分實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤。Dynamips虛擬平臺(tái)可以與其他的虛擬平臺(tái)甚至真實(shí)的路由器連接，便于用戶完成多設(shè)備操作實(shí)驗(yàn)。Dynamips還可以與防火墻模擬軟件PEMU等進(jìn)行集成，并使用GNS3等圖形界面進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高了人機(jī)交互的友好性[10]。

但是，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中Dynamips并不能完全替代Packet Tracer。首先，Dynamips沒有模擬交換機(jī)的硬件平臺(tái)，用戶無法使用它進(jìn)行交換機(jī)操作的實(shí)驗(yàn)，在缺少交換機(jī)的情況下許多與實(shí)際密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用模擬平臺(tái)無法搭建。其次，由于Dynamips模擬的硬件平臺(tái)上要安裝真實(shí)的IOS系統(tǒng)，當(dāng)模擬多臺(tái)設(shè)備之間的連接時(shí)，就會(huì)占用大量的資源，這就限制了虛擬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)難以模擬。另外，Dynamips的使用也比較復(fù)雜，初學(xué)者難以在短時(shí)間內(nèi)使用該平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，Packet Tracer在網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)地位不會(huì)改變，使用Dynamips開展一些高級(jí)實(shí)驗(yàn)，成為提升學(xué)生實(shí)際操作能力的必備工具。

1.3 OpenWRT提升學(xué)生的設(shè)備開發(fā)能力

網(wǎng)絡(luò)工程類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與設(shè)備商的認(rèn)證培訓(xùn)有相似之處，但是也存在很大的差別。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入Packet Tracer和Dynamips后，可以讓學(xué)生基本了解思科認(rèn)證培訓(xùn)的內(nèi)容，掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本使用方法，具備網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建技能。但是，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了要讓學(xué)生具備本學(xué)科的基本操作技能外，還要培養(yǎng)學(xué)生解決未知問題的能力。這就需要學(xué)生不但要能使用設(shè)備，還要理解設(shè)備的工作原理，能夠根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的需求設(shè)計(jì)和開發(fā)設(shè)備，僅僅使用Packet Tracer和Dynamips無法滿足上述本科人才培養(yǎng)的要求。

OpenWRT起源于思科Linksys公開的IOS源代碼，它仿照WRT54G系統(tǒng)，從零開始編碼、功能全面、容易改寫，開發(fā)者每一次修改系統(tǒng)后不需重新編譯，這就大大加快了系統(tǒng)開發(fā)的速度[11-13]。作為一種基于模塊化嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)平臺(tái)，OpenWRT在路由器、智能家居、工業(yè)控制、智能電話等許多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，目前許多企業(yè)開發(fā)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備就是基于OpenWRT平臺(tái)的[14-16]。

作為GPL許可下的一個(gè)完全自由和開放源碼的項(xiàng)目，OpenWRT源程序在網(wǎng)站上免費(fèi)公開，任何人都可以獲得并修改系統(tǒng)，為它的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。OpenWRT系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)，提供的環(huán)境框架簡(jiǎn)單易用，最大限度地降低了嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)門檻。OpenWRT社區(qū)在業(yè)界影響巨大，它為開發(fā)者提供了良好的交流平臺(tái)，在產(chǎn)品開發(fā)一線工作的資深技術(shù)人員可以解答初學(xué)者的各類技術(shù)問題。

將OpenWRT平臺(tái)引入網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不但可以讓學(xué)生了解路由器操作系統(tǒng)的基本原理，掌握路由協(xié)議的基本實(shí)現(xiàn)方法，而且可以通過網(wǎng)絡(luò)社區(qū)將學(xué)生直接引入系統(tǒng)開發(fā)群體，開闊學(xué)生的技術(shù)視野，為學(xué)生未來的就業(yè)做好準(zhǔn)備。基于OpenWRT平臺(tái)的開發(fā)實(shí)驗(yàn)，改變了網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)中學(xué)生 “只是知其所然，而不知其所以然”的狀況，可以將人才培養(yǎng)定位到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)與開發(fā)的層次。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入OpenWRT是提高網(wǎng)絡(luò)工程類人才培養(yǎng)質(zhì)量的一個(gè)重要方法。

1.4 保留傳統(tǒng)設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要補(bǔ)充

將上述幾種平臺(tái)融入到網(wǎng)絡(luò)工程類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并不會(huì)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相排斥，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是這幾種教學(xué)平臺(tái)的必要補(bǔ)充。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)工程類課程來說，綜合布線、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)管理等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是必不可少的，但是上述幾種平臺(tái)并不存在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)工具。這些環(huán)節(jié)所需要的實(shí)驗(yàn)工具在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是存在的，在新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中也必須保留，以防止出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)遺漏。

上述幾種模擬軟件的使用也不能完全替代真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。如果在網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)中過度依賴Packet Tracer、Dynamips等虛擬平臺(tái)，學(xué)生就會(huì)對(duì)路由器、交換機(jī)等真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)生隔閡與陌生感，在未來的工作中可能會(huì)主動(dòng)疏遠(yuǎn)真實(shí)設(shè)備，這樣就會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)就會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，將部分要求不高的實(shí)驗(yàn)使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，有利于拉近學(xué)生與真實(shí)設(shè)備的距離，保證網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的效果。

2 多平臺(tái)融合網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

2.1 教學(xué)模式的框架

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用，不但要培養(yǎng)學(xué)生管理和配置交換機(jī)、路由器、服務(wù)器的實(shí)際操作與故障診斷的技能，還要讓學(xué)生理解設(shè)備的工作原理，具備設(shè)備設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力。網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)一般包括綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)建與測(cè)試、服務(wù)器的安裝與配置、交換機(jī)的配置、路由器的配置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備開發(fā)等5大類，將Packet Tracer、Dynampis、OpenWRT等融入到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，得到的多平臺(tái)融合實(shí)驗(yàn)框架如圖1所示。

圖1 多平臺(tái)融合的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)框架

在多平臺(tái)融合的教學(xué)模式中，每一類實(shí)驗(yàn)都可以通過幾種平臺(tái)共同實(shí)現(xiàn)，各種平臺(tái)之間相互結(jié)合、密切關(guān)聯(lián)，共同完成理論知識(shí)的驗(yàn)證和實(shí)踐技能的訓(xùn)練。但是，上述各個(gè)模擬平臺(tái)又是相互獨(dú)立的，不能在物理上實(shí)現(xiàn)真正的互通。因此，在每一類實(shí)驗(yàn)中，都不能只設(shè)計(jì)一個(gè)涵蓋多個(gè)平臺(tái)的大實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析和測(cè)試，教師只能設(shè)計(jì)密切結(jié)合的多個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，各個(gè)實(shí)驗(yàn)單元之間還必須能夠相互驗(yàn)證。只有這樣，才能充分發(fā)揮各個(gè)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，提升多平臺(tái)融合實(shí)驗(yàn)的總體教學(xué)效果。下節(jié)將以網(wǎng)絡(luò)工程教學(xué)中最重要的路由器配置類實(shí)驗(yàn)為例，說明多平臺(tái)融合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降脑O(shè)計(jì)方法。

2.2 路由器配置實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

路由器配置占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)工程全部實(shí)驗(yàn)的超過三分之一，也是思科等設(shè)備商認(rèn)證培訓(xùn)的主要內(nèi)容。它一般包含路由器的基本配置、靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由、多協(xié)議路由互通、廣域網(wǎng)接口配置、訪問控制列表測(cè)試等幾個(gè)必要的實(shí)驗(yàn)單元。為了有效的使用Packet Tracer、Dynamips和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等幾種平臺(tái)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)單元所用的平臺(tái)要經(jīng)過慎重選擇，即要考慮各個(gè)平臺(tái)支持的功能，又要保證實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效果。圖2給出了路由配置實(shí)驗(yàn)各個(gè)單元所選擇的平臺(tái)以及相互之間的關(guān)系。

圖2 多平臺(tái)融合路由器配置實(shí)驗(yàn)

路由器基本配置實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生了解路由器的物理結(jié)構(gòu)，熟悉IOS操作系統(tǒng)的基本命令，掌握路由器密碼的設(shè)置與破解方法。這些實(shí)驗(yàn)對(duì)路由器的硬件配置要求不高，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)使用的路由器就可以滿足設(shè)備要求。如果路由器的數(shù)量不能滿足每人一臺(tái)的要求，也可以采用分批輪流的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)單元是本類實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，使用真實(shí)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以拉近學(xué)生與產(chǎn)品之間的距離，它也是這類實(shí)驗(yàn)所必須具備的一個(gè)基本教學(xué)環(huán)節(jié)。

靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是讓學(xué)生理解路由器的工作方式，掌握路由協(xié)議的原理，熟悉路由器的配置方法。這些實(shí)驗(yàn)需要多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建較為復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)才能夠保證最終的效果，學(xué)生要能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錉顩r全局把握，并能根據(jù)要求靈活修改。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞艿劫Y金的限制，不可能允許每人操作多臺(tái)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)效果不能保證。Packet Tracer界面直觀，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增刪和連接都很簡(jiǎn)單，學(xué)生可以在掌控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那疤嵯聦?duì)設(shè)備進(jìn)行逐一配置。這樣，路由協(xié)議的理解和故障診斷都會(huì)更加容易，教學(xué)效果提升明顯。

多協(xié)議路由互通、廣域網(wǎng)配置和訪問控制列表測(cè)試是路由器配置類實(shí)驗(yàn)中比較復(fù)雜的三個(gè)部分，它們要求學(xué)生能夠掌握幀中繼、PPP等常用廣域網(wǎng)協(xié)議的使用方法，并能靈活運(yùn)用訪問控制列表對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾，熟悉使用不同路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互聯(lián)的方法。Packet Tracer由于支持的命令有限，難以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)上述復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)。Dynamips虛擬了高端路由器的硬件平臺(tái)，其IOS可以實(shí)現(xiàn)上述各種復(fù)雜操作，對(duì)于提升學(xué)生的實(shí)際操作能力具有不可替代的作用。然而，學(xué)習(xí)這三個(gè)實(shí)驗(yàn)單元的前提是已經(jīng)能夠?qū)β酚善鞯幕韭酚蓞f(xié)議進(jìn)行熟練配置。因此，使用Packet Tracer對(duì)基本路由協(xié)議的訓(xùn)練是Dynamips應(yīng)用的基礎(chǔ)，兩者只有相互配合使用才能夠真正發(fā)揮提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的作用。

2.3 作用與優(yōu)勢(shì)

將多平臺(tái)融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)工程課程，可以充分?jǐn)U展實(shí)驗(yàn)的覆蓋范圍，把原來課程教學(xué)中無法用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的知識(shí)點(diǎn)納入進(jìn)新的實(shí)驗(yàn)體系。例如，在路由器配置實(shí)驗(yàn)中，使用傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行多協(xié)議互通、幀中繼等實(shí)驗(yàn)，設(shè)備開發(fā)類實(shí)驗(yàn)更是無法開設(shè)。多平臺(tái)融合模式可以將這些工作中使用很多、學(xué)校又難以開設(shè)的實(shí)驗(yàn)使用比較直觀、簡(jiǎn)便的方式實(shí)現(xiàn)，有效地?cái)U(kuò)充了網(wǎng)絡(luò)工程課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容。

多平臺(tái)融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也可以充分發(fā)揮各個(gè)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，提升單個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。例如，使用傳統(tǒng)方式進(jìn)行靜態(tài)路由或動(dòng)態(tài)路由實(shí)驗(yàn)，課堂上不可能允許一個(gè)學(xué)生同時(shí)使用超過兩臺(tái)路由器進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。這樣網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就受到了很大限制，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的多路徑路由等測(cè)試。使用Packet Tacer等模擬軟件，可以根據(jù)實(shí)際需要搭建各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌o態(tài)路由或動(dòng)態(tài)路由實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證范圍更大、性能更強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效果也得到了顯著提升。

多平臺(tái)融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還可以擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)開發(fā)能力，使得學(xué)生在未來的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置。該教學(xué)模式中引入的Packet Tracer、Dynamips、OpenWRT等實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，都是目前網(wǎng)絡(luò)工程、設(shè)計(jì)和開發(fā)人員的常用工具。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中熟悉和使用該平臺(tái)，不但在畢業(yè)后能盡快適應(yīng)工作環(huán)境，還有利于思維能力和創(chuàng)新能力的提升。這樣，就可以最大限度的實(shí)現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)和社會(huì)人才需求的無縫對(duì)接。

3 結(jié) 語

網(wǎng)絡(luò)工程人才的培養(yǎng)要達(dá)到與社會(huì)需求相一致的目標(biāo)，就必須將IT業(yè)界更多的優(yōu)質(zhì)資源引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)。設(shè)備商的產(chǎn)品工程師認(rèn)證得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，它的培訓(xùn)目標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)工程課程的教學(xué)目標(biāo)有許多相似之處。將產(chǎn)品培訓(xùn)的優(yōu)質(zhì)資源與各類設(shè)備開發(fā)的開放平臺(tái)相結(jié)合，引入到網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)踐教學(xué)中來，已成為提升其教學(xué)質(zhì)量的必由之路。

本文提出的基于多平臺(tái)融合的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將Packet Tracer、Dynamips、OpenWRT等平臺(tái)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具相融合，共同完成網(wǎng)絡(luò)工程類課程的各個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)施結(jié)果表明，該模式可以擴(kuò)充整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，提升各個(gè)實(shí)驗(yàn)單元的教學(xué)效果，與社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需求密切結(jié)合，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)工程類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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An Experimental Teaching Mode of Network Engineering Based on Multi-platform Integration

LILing-zhia,b,YANGZhea,ZHANGWen-zhea

(a. School of Computer Science and Technology; b. Computer and Information Technology Experimental Teaching Center, Soochow University, Suzhou 215006, China)

With the rapid development of network technology, IT industry puts forward higher requirements for network engineering personnel training in colleges and universities. The experimental teaching contents must be consistent with the latest technologies applied in the society. In this paper, an experimental teaching mode is proposed in the form of multi-platform integration. These platforms widely used for industry, such as Packet Tracer, Dynampis and OpenWRT, are introduced to experimental teaching. All aspects of the experiment course are completed by the platforms combined with the traditional experimental tools. The results of implementation show that the mode can enhance the effect of experimental teaching, and train the operating skills and the developing abilities of students. It is closely associated with social needs, and further improves the quality of personnel training on network engineering.

network engineering; experimental teaching mode; Packet Tracer; Dynampis; OpenWRT

2014-11-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61202378)；蘇州大學(xué)開發(fā)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目；江蘇省成人高等教育精品課程建設(shè)項(xiàng)目

李領(lǐng)治(1977-)，男，山東德州人，博士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)編碼。

Tel.：0512-65113205；E-mail：sdlilingzhi@163.com

G 642.0；TP 393

A

1006-7167(2015)10-0160-05