基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

凌璟

【摘要】 實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)世界的重要方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能幫助學(xué)生形成正確的概念，加深對(duì)規(guī)律的理解，而且與課堂理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)和提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、觀察能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力等方面有著不可替代的作用。本文從eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用展開(kāi)研究，以及對(duì)在教學(xué)中體現(xiàn)的效果進(jìn)行分析和討論。

【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 虛擬實(shí)驗(yàn) eNSP 三層交互系統(tǒng)

一、引言

實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)的一部分，對(duì)教學(xué)質(zhì)量有著非常重要的作用，它是知識(shí)獲取的一個(gè)再現(xiàn)過(guò)程，能夠幫助學(xué)生理解知識(shí)，深化對(duì)這些知識(shí)的一個(gè)理解，形成一個(gè)直觀的印象，特別是對(duì)于抽象的理論吧來(lái)說(shuō)，采用實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法特別有幫助。實(shí)驗(yàn)的教學(xué)在整個(gè)教育體系中占有越來(lái)越重要的位置，它是理論教學(xué)的一個(gè)補(bǔ)充，能夠培養(yǎng)孩子的多種能力。

在目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的形式。實(shí)驗(yàn)是再現(xiàn)一個(gè)知識(shí)探求的一個(gè)過(guò)程，對(duì)教學(xué)非常具有幫助，現(xiàn)在隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不再是以前那種傳統(tǒng)的形式，網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的發(fā)展，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了契機(jī)，出現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可以直接把一些實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)上再現(xiàn)，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程搬到計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行虛擬化，這樣能節(jié)省時(shí)間，不受教學(xué)人數(shù)的限制，就目前來(lái)看，效果也比較的明顯。

二、eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究

eNSP是Enterprise Network Simulation Platform的簡(jiǎn)稱，實(shí)際上這是一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的仿真，這個(gè)仿真平臺(tái)是由華為公司研發(fā)的，這是一款免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它能實(shí)現(xiàn)很多的功能，比如說(shuō)可以進(jìn)行圖形化的操作以及支持?jǐn)U展等。這款網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要的目的是為了對(duì)一些路由器以及交換機(jī)等進(jìn)行一些軟件的模擬和仿真，主要面向的是企業(yè)用戶，它實(shí)際上就是針對(duì)某一類特殊實(shí)驗(yàn)的虛擬化，這種實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，能夠極大地提高方便性。就目前來(lái)說(shuō)，eNSP的版本已經(jīng)更新到了1.2.00.350了，這個(gè)版本呢過(guò)剛剛支持很多方面的網(wǎng)絡(luò)仿真，能夠極大的減少實(shí)際實(shí)驗(yàn)所造成的成本浪費(fèi)。

在本次利用eNSP進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)中，采用了三臺(tái)路由器來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建，將eNSP進(jìn)行啟動(dòng)之后，在將路由器的圖標(biāo)進(jìn)行一次點(diǎn)擊，在其下拉列表中就會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)備的名稱，這些設(shè)備的名稱都是這個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠支持的一些設(shè)備的名稱。

在進(jìn)行完前面的操作之后，將AR2220路由器進(jìn)行啟動(dòng)，選擇好路由器型號(hào)之后，需要設(shè)置三臺(tái)這樣路由器，因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)室采用三臺(tái)路由器完成的，之后進(jìn)行路由器的連接，我們采用的是雙絞線。

通常來(lái)講，在這個(gè)軟件仿真平臺(tái)之下，也就是采用eNSP的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們可以利用Wireshark這個(gè)軟件來(lái)熟悉RIP協(xié)議在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)作情況，這樣一來(lái)，就能提供了極大的方便性。下面講述這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及到的路由器比較多，因此我們以AR1號(hào)路由器來(lái)進(jìn)行操作的介紹，在將AR1的圖標(biāo)進(jìn)行右擊的操作之后，按照“數(shù)據(jù)抓包→GE0/0/0”這個(gè)操作順序進(jìn)行，這個(gè)過(guò)程之后會(huì)將Wireshark這個(gè)軟件激活，使其在工作狀態(tài)。

本次利用eNSP仿真平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，并且運(yùn)行良好，表明利用eNSP進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬化是一個(gè)有效的手段，而且基本可行，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，eNSP是一個(gè)平臺(tái)，然后將其他設(shè)備進(jìn)行整合來(lái)搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，并且利用Wireshark這個(gè)軟件，能夠做到在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)協(xié)議的運(yùn)行情況的監(jiān)控，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的案例表明eNSP可以搭建一個(gè)虛擬路由的實(shí)驗(yàn)交互系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的仿真，極大的方便了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)

前面以eNSP為平臺(tái)，對(duì)虛擬路由的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和研究，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)的相關(guān)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的前提是搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，虛擬網(wǎng)絡(luò)信息的三層交互系統(tǒng)，也是一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

3.1終端/主機(jī)體系結(jié)構(gòu)

通常來(lái)講，這種體系結(jié)構(gòu)一般是只有一臺(tái)比較大的主機(jī)，然后通過(guò)控制一些終端與其進(jìn)行信息的傳輸，這咋紅體系的核心一般是主機(jī)。

我們知道，在這樣的體系結(jié)構(gòu)中，主機(jī)是承擔(dān)著絕大部分甚至說(shuō)是所有的計(jì)算任務(wù)，所以說(shuō)主機(jī)在里面充當(dāng)著核心和關(guān)鍵的位置。終端在里面的作用就是將主機(jī)計(jì)算完的任務(wù)來(lái)進(jìn)行執(zhí)行和顯示，也就是是作為輸入指令和輸出指令的設(shè)備。這種體系結(jié)構(gòu)一旦主機(jī)產(chǎn)生故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，因?yàn)橹鳈C(jī)是承擔(dān)絕大部分的運(yùn)算任務(wù)。

3.2客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)`

這種體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生時(shí)期，是在八十年代的末期，我們知道主機(jī)/終端的體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是主機(jī)承擔(dān)了絕大部分的計(jì)算任務(wù)，為了克服這種體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，就隨之出現(xiàn)了客戶機(jī)/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)形式，這種那個(gè)結(jié)果在本質(zhì)上是一種兩層的結(jié)構(gòu)。

在客戶機(jī)端中，包含了一些應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序里面有能夠?qū)⒂脩糨斎脒M(jìn)行識(shí)別的一些機(jī)制以及數(shù)據(jù)的交互計(jì)算等等程序。這種體系結(jié)構(gòu)能夠客戶主機(jī)/終端體系的缺點(diǎn)，主機(jī)不再承擔(dān)那么多的計(jì)算任務(wù)?？蛻魴C(jī)在整體上是一個(gè)獨(dú)立的，能夠不依賴于服務(wù)器而運(yùn)行，它可以實(shí)現(xiàn)很多的功能，比如說(shuō)可以進(jìn)行信息的交互，能夠接受信息和處理信息，與用戶之間進(jìn)行信息的交互。服務(wù)器的存在時(shí)將一些數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則存儲(chǔ)起來(lái)，方便查詢，實(shí)際上也就是以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)信息和數(shù)據(jù)，除此之外，也能夠進(jìn)行大型的計(jì)算。這種體系結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如在界面使用上比較的方便，交互性比較的好。

3.3瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了很大的發(fā)展，隨之實(shí)驗(yàn)的虛擬平臺(tái)也得到了很大的發(fā)展，三層交互式系統(tǒng)是以虛擬網(wǎng)絡(luò)信息作為基礎(chǔ)，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了極大的方便。瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)在這種背景之下應(yīng)用而生，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，這種結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上來(lái)說(shuō)，這種體系結(jié)構(gòu)式一種基于Web的三層計(jì)算模型，這三層分別指的是數(shù)據(jù)服務(wù)器、瀏覽器以及Web服務(wù)器。

在這種體系結(jié)構(gòu)中，由于其三層式交互的特點(diǎn)，具有很多的有點(diǎn)，比起傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

1）C/S結(jié)構(gòu)必須根據(jù)客戶端所使用的操作系統(tǒng)及后臺(tái)應(yīng)用的不同，安裝不同的軟件；B/S結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了客戶端軟件，只須安裝Web瀏覽器作為客戶端應(yīng)用的運(yùn)行平臺(tái)，所有的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)工作集中在服務(wù)器端。

2）C/S結(jié)構(gòu)需混合多種傳輸協(xié)議；B/S結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)都使用協(xié)議進(jìn)行通信。

3）C/S結(jié)構(gòu)需要不斷使用新的軟件版本，用以更新用戶系統(tǒng)；B/S結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)版本的升級(jí)及維護(hù)是在Web服務(wù)器端進(jìn)行的，用戶需要訪問(wèn)時(shí)才動(dòng)態(tài)下載，這就保證了用戶每次使用的都是最新版本。

四、結(jié)論

本文從目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的現(xiàn)狀著手，對(duì)學(xué)校教育中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，闡述了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究意義，提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)，對(duì)eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)進(jìn)行了研究，虛擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)化和延伸，它是實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的重要方向，是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的迅速發(fā)展，彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)教育在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的不足，并為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了技術(shù)支持。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]單美賢，李藝虛擬實(shí)驗(yàn)原理與教學(xué)應(yīng)用[M].北京教育科學(xué)出版社，2005，23.

[2]潛立標(biāo).網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與開(kāi)發(fā)[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（4）：52-54

[3]李仁發(fā)，周祖德，李方敏等.虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2002，（3）：359-362，393