高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理與維護(hù)之探討

◆陳 放

高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理與維護(hù)之探討

◆陳 放

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院 廣東 510800）

高校的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室是將理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要場所，也是高校教學(xué)特別是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)教學(xué)的重要組成部分。因此對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的管理和維護(hù)非常重要，這關(guān)系到教學(xué)任務(wù)是否能順利進(jìn)行，能否得到良好的教學(xué)效果。本文針對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理和維護(hù)展開論述、進(jìn)行分析，并提出方法和對策，繼而做出總結(jié)。

高校；網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室；管理；維護(hù)

1 制定與完善規(guī)章制度

完善實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度是管理好計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，對保證正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序具有極其重要的意義。

首先，需要制定普適性的實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，如《信息安全規(guī)定》、《安全應(yīng)急預(yù)案》。此類規(guī)章制度適用于所有類型的計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室[1]。其次，還需要制定相應(yīng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則。在實(shí)驗(yàn)守則里，需要明確學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室上課，或者使用實(shí)驗(yàn)室時的義務(wù)和責(zé)任。如實(shí)驗(yàn)課不準(zhǔn)遲到、曠課，不準(zhǔn)把與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的東西帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不準(zhǔn)喧嘩、打鬧和吸煙，不準(zhǔn)亂吐亂丟雜物。

另外，對于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，因其與一般的硬件實(shí)驗(yàn)室或者軟件實(shí)驗(yàn)室不同，應(yīng)該制定特別的《網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室操作守則/規(guī)程》（以下簡稱《守則》）。

由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室都配備有機(jī)柜，機(jī)柜里配備眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要多個排插供電。因此對于分控排插，要在《守則》中要求學(xué)生使用時要注意用電安全。使用前按下相應(yīng)設(shè)備的分控開關(guān)，使用后關(guān)閉分控開關(guān)以徹底斷開電源。依次開啟分控開關(guān)應(yīng)間隔數(shù)秒以上，避免瞬間電流過大損害設(shè)備。

對于實(shí)驗(yàn)用線纜，應(yīng)做好分類并標(biāo)志好，存放在對應(yīng)的柜子或箱子中。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)取用時，在《守則》中應(yīng)要求做好登記或者由實(shí)驗(yàn)分組的組長做好統(tǒng)計，避免丟失。同理，外接的USB無線網(wǎng)卡也是容易丟失的實(shí)驗(yàn)物品，同樣需要做好防備工作。

實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生需要對設(shè)備進(jìn)行配置，應(yīng)當(dāng)在《守則》中規(guī)定，哪些設(shè)備的哪些配置，不能使用保存命令、清空或其他命令，避免設(shè)備的初始配置受到損壞。在實(shí)驗(yàn)完成后，應(yīng)當(dāng)將連接上的線纜取下并歸還防止好，并關(guān)好機(jī)柜的前門、側(cè)門和后門。

對于一些有一定危險性的實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)當(dāng)在《守則》中，做出提醒和規(guī)定。例如制作雙絞線的實(shí)驗(yàn)，在剪裁網(wǎng)線的時候，壓線鉗中間的刀片位置比較隱蔽，不容易看見，有可能會割傷學(xué)生的手指。此類操作不僅需要上課老師在實(shí)驗(yàn)前和學(xué)生說明強(qiáng)調(diào)，也應(yīng)當(dāng)在《守則》中寫明。另外，實(shí)驗(yàn)室管理人員也應(yīng)當(dāng)備用一些基本的醫(yī)護(hù)用品，如止血貼、碘酒等，在不慎發(fā)生意外時可及時進(jìn)行妥善處理。

2 系統(tǒng)的制作及維護(hù)

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室除了有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還有很多的臺式電腦。這些學(xué)生使用的臺式電腦（以下簡稱學(xué)生機(jī)）的管理和維護(hù)也是實(shí)驗(yàn)室管理的重要內(nèi)容。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)制作，和一般機(jī)房的系統(tǒng)相比，有共通之處，但也其特殊的地方。

首先是系統(tǒng)選擇，由于很多計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程需要安排服務(wù)器相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)生機(jī)的系統(tǒng)最好選擇服務(wù)器版本操作系統(tǒng)[2]?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況安裝Windows server 2008或者Windows server 2012。另外Linux類的操作系統(tǒng)，可以通過虛擬機(jī)的方式進(jìn)行提供。經(jīng)過長期實(shí)踐，常用的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)類軟件與服務(wù)器操作系統(tǒng)的兼容性良好。

一般學(xué)生機(jī)都安裝了一個以上的網(wǎng)卡，對于這些網(wǎng)卡，最基本的是要安裝好驅(qū)動，保證可以正常使用。其次為了方便學(xué)生使用，在網(wǎng)絡(luò)適配器命名、設(shè)置不同的初始配置等方面也應(yīng)做好預(yù)備工作。特別是多個網(wǎng)卡導(dǎo)致有多個出口，應(yīng)當(dāng)通過配置系統(tǒng)路由表等方式解決問題。

制作好操作系統(tǒng)后，接下來要進(jìn)行安裝。在機(jī)房管理上，目前進(jìn)行大規(guī)模系統(tǒng)安裝的方法，主要有兩種，一個是通過硬件或者軟件的還原卡，進(jìn)行系統(tǒng)分發(fā)。另一種是使用云桌面。無論何種方式，從價格上考慮都比較昂貴。使用還原卡，以一個學(xué)生機(jī)500元的價格計算，中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，60臺學(xué)生機(jī)則需要3萬元。如果是云桌面，專有軟件加服務(wù)器的方式則更加昂貴，一般需要20-40萬元不等。

既然是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，我們可以就地取材，考慮另一種廉價方案——網(wǎng)絡(luò)克隆。網(wǎng)絡(luò)克隆在大批量安裝系統(tǒng)時效率非常高，系統(tǒng)下發(fā)速度基本上取決于網(wǎng)絡(luò)帶寬和硬盤讀寫速度，是通常用于學(xué)校、網(wǎng)吧、企業(yè)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中客戶機(jī)安裝系統(tǒng)的最佳方法之一[3]。

基本的網(wǎng)絡(luò)克隆，是利用Ghost軟件的GHOSTSRV服務(wù)來進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)克隆的基本步驟如下：制作好系統(tǒng)鏡像；在服務(wù)器上安裝好服務(wù)端，在待安裝系統(tǒng)的學(xué)生機(jī)上安裝客戶端，并做好基本的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置；準(zhǔn)備好學(xué)生機(jī)網(wǎng)卡的DOS版本驅(qū)動；在服務(wù)器上建立DHCP服務(wù)，為客戶端提供IP地址；開啟Ghost服務(wù)器（GHOSTSRV），并填寫必要的克隆參數(shù)；開啟學(xué)生機(jī)，連接上服務(wù)器；服務(wù)器下發(fā)系統(tǒng)，直至完成網(wǎng)絡(luò)克隆。

除了基本網(wǎng)絡(luò)克隆之外，網(wǎng)絡(luò)上還有不少開源或者免費(fèi)的克隆軟件，例如Maxdos等。這類軟件除了包含Ghost，還集成了DHCP客戶端，常見網(wǎng)卡的DOS驅(qū)動等等網(wǎng)絡(luò)克隆的必備元素。使用此類軟件可以使網(wǎng)絡(luò)克隆的過程更加簡單和快捷。

當(dāng)然，以Maxdos為例，即使此類軟件已能較大幅度提高系統(tǒng)安裝的效率，但在不少細(xì)節(jié)上仍然有改進(jìn)余地。例如，克隆過程中，一些選項仍然需要每臺客戶端進(jìn)行數(shù)次手動選擇；如果客戶端的網(wǎng)卡是非主流型號，軟件中未必會包含驅(qū)動程序；克隆完成后，還需要每臺電腦手動修改IP地址和機(jī)器名。為了更進(jìn)一步提高系統(tǒng)安裝的效率，我們還可以對此類軟件進(jìn)行二次開發(fā)和包裝。常用的輔助工具有，使用WinImage和7-zip進(jìn)行軟件的拆包和封裝；使用WinHex進(jìn)行鏡像的編輯，添加網(wǎng)卡驅(qū)動；使用wbat進(jìn)行DOS下類windows菜單的編輯和修改，實(shí)現(xiàn)菜單選項的自動化操作；利用批處理文件進(jìn)行IP地址和機(jī)器名的自動修改等等。

這些客制化的工作，基本上能使得網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)安裝自動化程度達(dá)到一個很高水平，讓實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作效率得到大大提高。

3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理

目前不同品牌的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商，都提供了類似設(shè)備集中登錄/管理方案，下面以H3C的DMC（設(shè)備管理控制臺，Device Management Controller）為例進(jìn)行介紹。

DMC是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，DMC的一側(cè)通過異步串口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的Console口相連，另一側(cè)通過網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生相連。老師先將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在物理上連接起來，通過DMC的Web頁面將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上傳到DMC上；學(xué)生登錄DMC后，通過DMC的Web頁面查看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和配置、管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其效果與學(xué)生通過Console口直接訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完全相同。

DMC能夠自動識別連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括設(shè)備的類型和型號。老師可以上傳描述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的文字和圖片以指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，同時可以授權(quán)學(xué)生在DMC上可查看低級別用戶對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行的操作，在需要的時候，還可以隨時接管學(xué)生對設(shè)備的控制。

通過DMC的Web操作界面，學(xué)生可以使用兼容的Web瀏覽器查看該控制臺連接的設(shè)備類型、使用狀態(tài)等信息。在Web界面上點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖標(biāo)鏈接，可登錄實(shí)驗(yàn)設(shè)備的Console口。管理員用戶可以通過一鍵方式，選擇清除一個、多個或全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置。再重新連接線纜之后，需要重新檢測相連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，管理員用戶可以通過刷新的方式添加新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。為了避免不同用戶同時配置一臺設(shè)備，DMC控制對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問沖突，保證每臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在同一時刻只有一個用戶可以訪問。

可見DMC的這些功能特點(diǎn)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，DMC的大部分功能通過Web頁面實(shí)現(xiàn)，普通用戶通過Web頁面可以配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，管理員通過Web頁面可以監(jiān)控普通用戶、管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，界面簡單、使用方便。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理

老師在使用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室時，往往都還是使用較原始的方式安排實(shí)驗(yàn)，缺乏高效率的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。不少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商，提供了整套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的系統(tǒng)和方案。下面以H3C的NEMS（網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，Network Experiment Management System）為例進(jìn)行介紹。

NEMS是一套專業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理平臺，對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和學(xué)生集中統(tǒng)一，針對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)生命周期（實(shí)驗(yàn)定義、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果）提供完整而智能的管理。

老師可以通過NEMS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的定制、實(shí)驗(yàn)環(huán)境部署和實(shí)驗(yàn)過程的管理、監(jiān)控，完成實(shí)驗(yàn)環(huán)境的快速部屬、恢復(fù)，和獲取、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果等工作，同時學(xué)生可以通過NEMS進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)。

NEMS不需要部署客戶端，僅僅需要部署服務(wù)器端。極大地減輕了實(shí)驗(yàn)室管理人員的維護(hù)工作。同時，NEMS通過與DMC聯(lián)動，提供全面實(shí)驗(yàn)管理方面的功能。

為了有效的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，方便實(shí)驗(yàn)管理，NEMS針對大量的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的集合，定義為一個實(shí)驗(yàn)包。即一個實(shí)驗(yàn)包中，定義了實(shí)驗(yàn)需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量、設(shè)備類型、實(shí)驗(yàn)初始配置、實(shí)驗(yàn)正確配置、與實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理的屏蔽命令集、實(shí)驗(yàn)組網(wǎng)拓?fù)?、?shí)驗(yàn)說明等。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程和教學(xué)內(nèi)容納入實(shí)驗(yàn)包，并進(jìn)行分類管理。老師可以對各個實(shí)驗(yàn)小組需要的實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)，即實(shí)驗(yàn)場景。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中專注于實(shí)驗(yàn)場景范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，任何兩組實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間沒有網(wǎng)絡(luò)連接，使實(shí)驗(yàn)過程互不干擾、實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰可信。

NEMS的實(shí)驗(yàn)過程管理可以保證老師能對實(shí)驗(yàn)從準(zhǔn)備、啟動、結(jié)束、實(shí)驗(yàn)成績提交的整個實(shí)驗(yàn)生命周期進(jìn)行管理。在為不同班級上同一門實(shí)驗(yàn)課時，可以恢復(fù)實(shí)驗(yàn)初始配置，便于學(xué)生快速的重新開始實(shí)驗(yàn)，保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的正常有序進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)片段智能恢復(fù)能將上次實(shí)驗(yàn)配置恢復(fù)，保證實(shí)驗(yàn)的連貫性，通過此功能可以進(jìn)行大型實(shí)驗(yàn)和連續(xù)的實(shí)驗(yàn)。

NEMS還可以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)行為進(jìn)行管理，通過訪問控制功能，針對某個實(shí)驗(yàn)老師僅需單擊一次下發(fā)ACL，即可以保證所有當(dāng)前學(xué)生只能訪問預(yù)先設(shè)置的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)有序進(jìn)行。為防止學(xué)生對設(shè)備進(jìn)行不可逆轉(zhuǎn)的操作，保護(hù)設(shè)備，可以提供命令屏蔽功能，使這些危險命令不能生效。屏蔽命令可由老師針對單臺設(shè)備指定，NEMS智能適配，無需老師對具體命令參數(shù)了解。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)成績作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，NEMS提供的實(shí)驗(yàn)成績管理功能，可以進(jìn)行成績查詢、導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)成績。另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證功能極大的減輕了老師的工作量。

5 結(jié)束語

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室在高校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的教學(xué)以及發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵的作用。隨著先進(jìn)的管理理念，高效的管理手段，智能的管理系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的管理與維護(hù)的效率都得到了前所未有的提高。在以后的工作中，也應(yīng)該尋找更多的有效途徑和方法，使管理工作更加簡潔高效，讓維護(hù)工作更簡單有效，以便更好地服務(wù)于師生的教學(xué)工作。

[1]李居英.高校計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理與維護(hù)[J].山東財經(jīng)大學(xué)學(xué)報，2014.

[2]王少東.計算機(jī)專業(yè)機(jī)房管理的技術(shù)手段[J].南京工程學(xué)院學(xué)報，2008.

[3]湯琳.高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與探討[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2009.