部署中高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的研究

姚友軍

（南京江寧高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 南京 211100）

0 引言

中高職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)實(shí)用性專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員，理實(shí)一體化教學(xué)模式廣泛應(yīng)用于中高職的課堂教學(xué)，中高職網(wǎng)絡(luò)專業(yè)骨干課程包括網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) Windows、Linux服務(wù)配置，及網(wǎng)絡(luò)安全等，基礎(chǔ)專業(yè)理論課程是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，高級(jí)課程包括數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)編程，及網(wǎng)絡(luò)管理語言perl、powershell和python等，以往教學(xué)過程中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等的基礎(chǔ)性理論課程教學(xué)模式過于簡單，通常使用傳統(tǒng)的授課模式，教師講解學(xué)生記憶，最多PPT圖片展示，效率低下，特別是對(duì)于在校時(shí)間短的中職學(xué)生，效果往往很差，并不能為專業(yè)骨干課程打好基礎(chǔ)，不能適應(yīng)未來職業(yè)發(fā)展的需要，而高級(jí)課程需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的骨干課程有深入的理解，所以專業(yè)學(xué)習(xí)能否深入進(jìn)行還在于幾門骨干課程能否順利實(shí)施。

1 使用思科的Packet tracer軟件搭建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)組建課程實(shí)訓(xùn)軟件環(huán)境

在長期的中高職教學(xué)過程中，本人立足理實(shí)一體化教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，參照思科的CCNA培訓(xùn)課程，在教學(xué)過程中將網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)組建課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使用Packet tracer軟件的模擬環(huán)境功能充分展示數(shù)據(jù)包通信過程，幫助學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)基本工作原理，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組建課程理實(shí)一體化教學(xué)[1]。教學(xué)過程中使用Packet tracer的行動(dòng)向?qū)Чδ芙鉀Q項(xiàng)目化教學(xué)引導(dǎo)的問題，并能進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)，解決學(xué)生不知道做什么，做的對(duì)不對(duì)的問題，甚至于可以將答案參照做在行動(dòng)向?qū)?，幫助學(xué)生記憶?；A(chǔ)學(xué)習(xí)從模仿開始，讓學(xué)生學(xué)會(huì)模仿、學(xué)會(huì)專業(yè)思維，為入門理論分析與實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了教學(xué)方法與手段，同時(shí)也提供學(xué)生實(shí)訓(xùn)環(huán)境，沒有損壞真實(shí)設(shè)備的擔(dān)憂。Packet tracer可以運(yùn)行在Windows和Linux兩個(gè)操作系統(tǒng)環(huán)境，它甚至還可以運(yùn)行在Ipad上，突破了教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)境限制，學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)。

2 使用vmware workstation等軟件搭建網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全課程實(shí)訓(xùn)環(huán)境

Vmware公司開拓了虛擬化市場應(yīng)用，成為行業(yè)先鋒，它們的產(chǎn)品Vmware workstation廣泛應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)，快照功能成為快速環(huán)境恢復(fù)與搭建環(huán)境的最有效工具，在虛擬機(jī)上部署操作系統(tǒng)服務(wù)成為最常用的教學(xué)、實(shí)訓(xùn)的方法，相似軟件還有Oracle的Virtualbox，這兩個(gè)軟件具有Windows和Linux的兩個(gè)版本，功能相似、方便使用，現(xiàn)在流行的Ubuntu桌面是一種LInux的開發(fā)版本，具有Windows無法比擬的穩(wěn)定性和可定制性，成為中高級(jí)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)階段的必備工具。思科、華為、山石等著名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備企業(yè)多都有自己的虛擬化產(chǎn)品，MikroTik的產(chǎn)品RouterOS可以直接部署于虛擬機(jī)進(jìn)行使用，這些廣泛應(yīng)用于市場虛擬化產(chǎn)品，為我們進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)提供了現(xiàn)存的虛擬設(shè)備[2]。

3 使用GNS3虛擬化軟件進(jìn)行設(shè)備虛擬，搭建網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)安全課程實(shí)訓(xùn)環(huán)境

使用Vwmare、virtualbox等虛擬化軟件虛擬硬件設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境不能很清楚的表現(xiàn)出來，使用自由社區(qū)軟件的GNS3虛擬出來的路由器、交換機(jī)、防火墻等設(shè)備搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境清楚，對(duì)于從入門到中高級(jí)階段的學(xué)生非常適用，GNS3提供了Wmware的版本，在Windows平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)基于Linux平臺(tái)的Qemu虛擬環(huán)境的交換機(jī)、防火墻，在Wnidows平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的虛擬進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生提供了專業(yè)教學(xué)環(huán)境。

4 Linux平臺(tái)使用提高軟件環(huán)境穩(wěn)定性

Packet tracer、Vmware、Virtualbox、GNS3都有Windows版本與Linux版本兩種，現(xiàn)在Linux 版本Ubuntu桌面環(huán)境廣泛被使用，工作穩(wěn)定、開源，具有很強(qiáng)的可定制性，使用Ubuntu平臺(tái)的GNS3工作穩(wěn)定，設(shè)備模擬器Qemu環(huán)境被各廠商支持，很多虛擬化軟件工作環(huán)境可以在這個(gè)平臺(tái)運(yùn)行，而且Ubuntu的KVM環(huán)境與Qemu有機(jī)整合，在Ubuntu環(huán)境下使用Vmware workstation虛擬出的計(jì)算機(jī)與GNS3能實(shí)現(xiàn)通信，但因?yàn)檐浖募嫒菪詥栴}，總會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，不太穩(wěn)定，而在KVM環(huán)境虛擬出來的計(jì)算機(jī)可以穩(wěn)定地與GNS3虛擬出來的各種虛擬設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，現(xiàn)在64位的計(jì)算機(jī)突破了內(nèi)存瓶頸，只要計(jì)算機(jī)性能足夠好，就能通過一臺(tái)計(jì)算機(jī)虛擬出來復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，我們甚至可以虛擬出Vmware esxi或其他數(shù)據(jù)中心環(huán)境來研究它們的通信及服務(wù)，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、部署前的環(huán)境測試。

真實(shí)訓(xùn)環(huán)境下研究網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包通信過程，配置硬件設(shè)備端口鏡像去使用wireshark等工具抓包研究通信過程、進(jìn)行協(xié)議分析是必備研究、分析、排錯(cuò)的手段，這樣配置雖不復(fù)雜，但要求有多余的端口來連接線纜，教學(xué)過程中往往會(huì)出現(xiàn)一些低級(jí)問題，如端口連接出錯(cuò)、線纜出錯(cuò)，使用虛擬化平臺(tái)教學(xué)，只要對(duì)虛擬線纜進(jìn)行抓包就可以立即顯示出來，杜絕了類似問題，節(jié)約大量教學(xué)時(shí)間。

5 使用EVE-ng虛擬化實(shí)訓(xùn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與測試

單機(jī)使用的GNS3有和Packet tracer類似的操作界面，非常方便網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞睦L制，教學(xué)過程中使用非常有利于學(xué)生網(wǎng)絡(luò)專業(yè)思維的形成，同時(shí)設(shè)備操作和真實(shí)設(shè)備一樣，有比Packet tracer模擬器上的設(shè)備更加豐富的設(shè)備及設(shè)備命令功能，但如果進(jìn)行學(xué)生測試用的實(shí)訓(xùn)環(huán)境的部署，還是相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。EVE-ng虛擬環(huán)境虛擬的設(shè)備和GNS3相似，使用web頁方式管理與操作方便操作，入門簡單，將eve-ng環(huán)境部署在vmware esxi數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的虛擬環(huán)境，可以快速生成大量服務(wù)器，方便學(xué)生考試用測試環(huán)境搭建[3]。

6 使用Veyon廣播電子教學(xué)軟件，方便統(tǒng)一教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室空間及硬件設(shè)備價(jià)值不菲，往往不能人手一組網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，學(xué)生需要分組，有些學(xué)生可能就沒有實(shí)訓(xùn)的機(jī)會(huì)。將實(shí)訓(xùn)環(huán)境虛擬部署在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，有利于集中管理，教學(xué)過程中每位學(xué)生一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一個(gè)虛擬的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，每位同學(xué)就都有實(shí)訓(xùn)的機(jī)會(huì)了。計(jì)算機(jī)教學(xué)過程廣泛使用廣播電子教學(xué)軟件，很容易將學(xué)生典型的錯(cuò)誤案例進(jìn)行集中講解，有助于課堂教學(xué)中教師對(duì)課堂的掌控，但當(dāng)安裝了虛擬機(jī)Vwmare workstaion、Virtualbox等軟件后，計(jì)算機(jī)往往會(huì)生成虛擬網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)主機(jī)與虛擬機(jī)進(jìn)行通信，很多電子廣播教學(xué)軟件如極域電子教室不能識(shí)別多見網(wǎng)卡環(huán)境，不能正常廣播。使用開源軟件Veyon，能配置指定地址通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單播方式來實(shí)現(xiàn)廣播教學(xué)，雖在廣播的性能上不如商用軟件來的理想，但廣播、學(xué)生演示等功能還是相當(dāng)齊全，它有下發(fā)作業(yè)的功能，雖沒有收交作業(yè)功能，期待改進(jìn)，也可以通過其他技術(shù)，如samba共享，F(xiàn)TP文件服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)文件的傳輸[4]。

7 使用WDS或PXE進(jìn)行大規(guī)模機(jī)房部署及使用統(tǒng)一身份認(rèn)證進(jìn)行授權(quán)管理

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)不太適合大規(guī)模進(jìn)行，但有了虛擬化仿真技術(shù)及廣播電子教學(xué)軟件后，就可以很好的完成了，教學(xué)的效果要比大屏投影好的多，但這樣的機(jī)房實(shí)訓(xùn)環(huán)境部署來的復(fù)雜的多，現(xiàn)在流行的還原卡方式進(jìn)行系統(tǒng)傳送以及進(jìn)行計(jì)算機(jī)恢復(fù)的機(jī)房管理方式不太能適用于這種情況，Linux環(huán)境Ubuntu桌面與還原卡的兼容性有待研究。使用Windows環(huán)境的WDS部署及Linux的PXE系統(tǒng)安裝通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)安裝的方法能夠解決系統(tǒng)大規(guī)模部署問題，而現(xiàn)在使用Puppet進(jìn)行程序的自動(dòng)部署與安裝也廣泛流行，適于Windows環(huán)境與Linux環(huán)境，為快速大規(guī)模布置軟件提供了方法[5]。使用Windows的域環(huán)境進(jìn)行用戶權(quán)限的限制或是紅帽的IPA用戶集中權(quán)限管理，能有效進(jìn)行用戶權(quán)限的分配與管理，也有l(wèi)dap的用戶認(rèn)證及Raidious的權(quán)限分配，但實(shí)現(xiàn)起來難度要大的多，集中式權(quán)限管理讓教師在實(shí)訓(xùn)時(shí)臨時(shí)開啟權(quán)限也很方便。

8 結(jié)語

總之，技術(shù)在不斷更新發(fā)展，新的技術(shù)層出不窮，這些都為教學(xué)的開展提供了巨大的支持。這里簡要談到的一些常用技術(shù)希望能打開啟示。但是需要注意的是，在應(yīng)用新技術(shù)的過程之中，必須要與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。