疫情下基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

梁琪琪，胡曦明,2*，艾玲梅，吳振強(qiáng),2

(1.陜西師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安 710119; 2.現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710119)

0 引 言

2020年疫情防控期間，按照教育部《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》(教高廳〔2020〕2號(hào))統(tǒng)一部署，高校全員線上教學(xué)開(kāi)創(chuàng)了史無(wú)前例“停課不停教、停課不停學(xué)”的中國(guó)高教新實(shí)踐[1]。然而，從評(píng)價(jià)線上教學(xué)與線下教學(xué)能否“實(shí)質(zhì)等效”的視角客觀審視疫情下在線教學(xué)不難發(fā)現(xiàn)，理[2]、工[3]、農(nóng)[4]、醫(yī)[5]等各學(xué)科線上教學(xué)普遍存在制約教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)體驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)教學(xué)短板”，例如教學(xué)模式單一、學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程缺乏監(jiān)督等[6]。由于計(jì)算機(jī)類課程內(nèi)在的高實(shí)踐性要求更加突出，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為疫情期間及后疫情時(shí)代教學(xué)改革關(guān)注的“熱點(diǎn)”。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境是計(jì)算機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提與基礎(chǔ)，疫情下實(shí)驗(yàn)教學(xué)難就難在學(xué)生不返校造成與學(xué)校實(shí)驗(yàn)室環(huán)境相脫離。相比于疫情期間計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類課程可以依托GitHub[7]、Trustie-Educoder[8]等全開(kāi)放代碼開(kāi)源社區(qū)豐富的在線工具從容在線開(kāi)展語(yǔ)言編程與軟件操作等實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不同(例如南昌大學(xué)信息工程學(xué)院Java程序設(shè)計(jì)課實(shí)驗(yàn)[9]、西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院C語(yǔ)言課程實(shí)驗(yàn)[10])，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)路由器、交換機(jī)、防火墻等專門硬件設(shè)備的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不論是切換為采用Packet Tracer等仿真軟件居家開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)[11]，亦或是轉(zhuǎn)由學(xué)生基于手機(jī)等個(gè)人設(shè)備自主開(kāi)展簡(jiǎn)易網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)[12]，這些都只能看作是為應(yīng)對(duì)疫情防控下學(xué)生不返校而被動(dòng)采取的臨時(shí)性應(yīng)急之舉。在“動(dòng)態(tài)清零”疫情防控方針下，校與校、師與生以及生與生之間分域、分時(shí)和分類處置并且隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的新形勢(shì)常態(tài)化，高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用傳統(tǒng)的“集中化”模式面臨巨大挑戰(zhàn)，“移動(dòng)互聯(lián)”“開(kāi)放共享”成為新形勢(shì)下實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建與用兩方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的“關(guān)鍵一招”。

1 計(jì)算機(jī)類開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)現(xiàn)狀

采用文獻(xiàn)調(diào)查法，以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)2015-2021年期間收錄中文文獻(xiàn)為檢索源，以“移動(dòng)互聯(lián)”或“開(kāi)放共享”“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”為主題關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，經(jīng)過(guò)對(duì)檢索結(jié)果基于摘要內(nèi)容逐一篩選、剔除后得到15篇文獻(xiàn)，聚類分析如表1所示。

(1)“能實(shí)不虛”突顯實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享的效度。

在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，全仿真虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)層出不窮。例如：西安電子科技大學(xué)采用基于校園內(nèi)網(wǎng)認(rèn)證的方式建設(shè)面向資源共享的計(jì)算機(jī)類虛擬在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、場(chǎng)地的制約，最終達(dá)到了基于此平臺(tái)開(kāi)設(shè)多門實(shí)驗(yàn)、校內(nèi)年均500人完成實(shí)訓(xùn)的效果，使得在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展的重要形式[13]。

但是在疫情防控期間線上教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生居家通過(guò)遠(yuǎn)程登錄真機(jī)從而開(kāi)展實(shí)操實(shí)訓(xùn)相較于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。例如：哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的計(jì)算機(jī)硬件類實(shí)驗(yàn)課程針對(duì)目前國(guó)內(nèi)高校的大部分硬件類實(shí)驗(yàn)設(shè)備高度集成化、擴(kuò)展性不好等教學(xué)問(wèn)題，建立基于FPGA的硬件類課程遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷夹g(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，達(dá)到支持3門課程16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目標(biāo)[14]。面向后疫情時(shí)代，“能實(shí)不虛”將是評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享效度的關(guān)鍵。

(2)“重用輕建”限制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享的維度。

從“建”與“用”兩個(gè)維度審視，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享模式存在“重用輕建”，即開(kāi)放共享更多發(fā)生在“用”的維度，但“建”的維度更多停留于“集中化”模式。例如，西安電子科技大學(xué)集中建設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)資源與平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)在線開(kāi)放實(shí)驗(yàn)資源[13]；中國(guó)地震局地震研究所基于B/S架構(gòu)自建實(shí)驗(yàn)室信息綜合管理云服務(wù)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)研究所內(nèi)的實(shí)驗(yàn)資源互聯(lián)網(wǎng)化[15]。疫情下大規(guī)模線上教學(xué)需求激增，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)放共享亟待突破“重用輕建”傳統(tǒng)模式，“建”與“用”都應(yīng)朝著互聯(lián)網(wǎng)化的開(kāi)放共享演進(jìn)。

(3)“校際鴻溝”阻礙實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享的廣度。

通常所指的“大規(guī)模在線開(kāi)放實(shí)驗(yàn)”開(kāi)放共享范圍往往限制在校內(nèi)群體，例如：北京理工大學(xué)針對(duì)控制類實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)發(fā)的移動(dòng)在線開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)限制校園網(wǎng)內(nèi)用戶可用[16]。

跨校際開(kāi)放共享的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源在更廣范圍開(kāi)放共享，而且還能為異地辦學(xué)、校校幫扶、高校聯(lián)盟等新辦學(xué)模式內(nèi)涵式發(fā)展提供實(shí)際支撐。例如，暨南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院基于云計(jì)算構(gòu)建出跨校區(qū)計(jì)算機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)異地多校區(qū)開(kāi)放共享利用率達(dá)60%以上[17]。疫情下學(xué)校封控管理進(jìn)一步加劇了打破“校際鴻溝”、發(fā)展跨校際開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的現(xiàn)實(shí)需求。

2 基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

疫情防控下人員分類處置(返校、不返校、隔離等)，這給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)的根本挑戰(zhàn)在于，需要徹底突破原本傳統(tǒng)的全體學(xué)生在固定時(shí)間段集中到固定實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所操作實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的封閉式教學(xué)模式；取而代之的是在開(kāi)放時(shí)間段，不論分散在異地還是在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所本地的學(xué)生都能同等無(wú)差別操作實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的開(kāi)放式教學(xué)新模式。為此，該文以實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身所具有的“互聯(lián)萬(wàn)物”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為打造開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的技術(shù)途徑，提出基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.1 平臺(tái)組網(wǎng)方案

利用移動(dòng)IP的特性[18]，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)端、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與校園網(wǎng)采用移動(dòng)IP組網(wǎng)[19-20]，其中可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端采用便攜式終端(如筆記本電腦、手機(jī)等)并配置為移動(dòng)IP組網(wǎng)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(Mobile Node，MN)，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備聯(lián)網(wǎng)組成實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)然后由實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)接入校園網(wǎng)，該網(wǎng)關(guān)配置為移動(dòng)IP組網(wǎng)的家鄉(xiāng)代理(Home Agent，HA)，將校園網(wǎng)節(jié)點(diǎn)如圖書(shū)館、宿舍、校醫(yī)院、教學(xué)樓等地方的網(wǎng)關(guān)接入設(shè)備配置為移動(dòng)IP組網(wǎng)的外地代理(Foreign Agent，F(xiàn)A)。

將校園網(wǎng)視作移動(dòng)IP組網(wǎng)的中心路由(Intermediate System，IS)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)拓?fù)?，充?dāng)中間路由，連接其他各個(gè)路由。將實(shí)驗(yàn)室中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)端配置為移動(dòng)IP組網(wǎng)的通信節(jié)點(diǎn)(Correspondent Node，CN)，用來(lái)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。具體方案如圖1所示。

圖1 基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

2.2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)漫游

①可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端(移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN)在實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)處(家鄉(xiāng)代理HA)注冊(cè)移動(dòng)IP完成代理建立；此后可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端從實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)漫游到校園網(wǎng)其他位置時(shí)，可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端啟用移動(dòng)IP代理搜索功能檢測(cè)自己所處的位置。

②可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端向外地代理發(fā)起轉(zhuǎn)交地址注冊(cè)請(qǐng)求，外地代理繼而向本地代理發(fā)起轉(zhuǎn)交地址注冊(cè)請(qǐng)求。

③獲取轉(zhuǎn)交地址應(yīng)答后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN成功得到注冊(cè)的轉(zhuǎn)交地址。

④通過(guò)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)與校園網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(外地代理FA)之間進(jìn)行代理切換來(lái)保障漫游到實(shí)驗(yàn)室以外的可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)保持。其中的具體工作過(guò)程體現(xiàn)如圖2所示。

圖2 具體工作過(guò)程

這樣就實(shí)現(xiàn)了可漫游學(xué)生實(shí)驗(yàn)端在校園網(wǎng)不同位置漫游過(guò)程中仍能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)關(guān)保持對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的登陸與配置狀態(tài)。即移動(dòng)到外地的學(xué)生終端仍然能通過(guò)移動(dòng)IP漫游遠(yuǎn)程登錄并控制位于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

3 基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)仿真

針對(duì)上述提出的基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該文采用仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)GNS-3和軟路由Quagga，通過(guò)仿真工具搭建出虛擬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以此模擬真實(shí)校園網(wǎng)下移動(dòng)IP開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的組網(wǎng)和運(yùn)行過(guò)程，通過(guò)仿真測(cè)試驗(yàn)證該方案的可行性和適用性。

3.1 環(huán)境搭建

用仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬時(shí)，雖然GNS-3平臺(tái)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備也足夠通過(guò)環(huán)境搭建來(lái)完成本次的模擬實(shí)驗(yàn)，然而，由于實(shí)驗(yàn)中需要體現(xiàn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，為了使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)更具有說(shuō)服力，故將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的配置放在GNS-3平臺(tái)外，采用“虛擬機(jī)+quagga”的組合來(lái)模擬移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)GNS-3平臺(tái)提供的cloud接口來(lái)對(duì)接平臺(tái)中的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.1.1 拓?fù)渖?/p>

總體上，通過(guò)仿真搭建的組網(wǎng)方案拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 仿真實(shí)驗(yàn)拓?fù)渖?/p>

3.1.2 仿真運(yùn)行過(guò)程

學(xué)生移動(dòng)端(圖4最右端模塊)對(duì)應(yīng)圖3中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(即可開(kāi)發(fā)的軟路由模塊)由Ubuntu+Linux+Quagga提供，為實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)源。

移動(dòng)IP運(yùn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境模塊(圖4中間模塊)由GNS-3平臺(tái)提供，對(duì)應(yīng)圖3中移動(dòng)IP組網(wǎng)模擬。

測(cè)量與分析模塊由WireShark抓包軟件提供，WireShark軟件可以清晰展示出交互過(guò)程中的報(bào)文數(shù)據(jù)。具體仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程如圖4所示。

圖4 仿真實(shí)驗(yàn)架構(gòu)與交互過(guò)程

(1)移動(dòng)IP組網(wǎng)搭建。

移動(dòng)IP環(huán)境的配置是本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)難點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)中的移動(dòng)IP的環(huán)境搭建基于GNS-3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建。這一舉措很好地滿足了移動(dòng)IP實(shí)驗(yàn)環(huán)境的需求，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行更加便捷、靈活、低成本。

(2)學(xué)生移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)。

需要考慮的另一關(guān)鍵技術(shù)即為學(xué)生移動(dòng)端路由器如何實(shí)現(xiàn)，解決方法采用將虛擬機(jī)打造成軟路由來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了將計(jì)算機(jī)上裝載好的虛擬機(jī)打造成軟路由，以達(dá)到在移動(dòng)IP環(huán)境下以路由器的身份進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇在已經(jīng)裝好Ubuntu操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)中使用開(kāi)源的路由軟件Quagga將Linux機(jī)器打造成軟路由，Quagga支持IPv4、IPv6和其他多種協(xié)議，能夠滿足路由處理需要。

(3)驗(yàn)證接口創(chuàng)建與數(shù)據(jù)測(cè)量。

接口的創(chuàng)建與使用也是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一大關(guān)鍵技術(shù)。GNS-3平臺(tái)和學(xué)生移動(dòng)端Quagga通過(guò)GNS-3平臺(tái)提供的cloud接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，二者的結(jié)合解決了學(xué)生端路由器與移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)下路由器的交互問(wèn)題，GNS-3平臺(tái)+Wireshark可以通過(guò)虛擬網(wǎng)卡接口從GNS-3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的運(yùn)行過(guò)程中抓包解析出相關(guān)報(bào)文。

3.2 配置與操作

3.2.1 實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)仿真

根據(jù)移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景以及如圖3所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)驗(yàn)圖配置環(huán)境及路由器，確保實(shí)現(xiàn)其聯(lián)通性和移動(dòng)性。根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行環(huán)境配置：步驟一：計(jì)算機(jī)中安裝GNS-3，并根據(jù)官方文檔配置；步驟二：根據(jù)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行移動(dòng)IP環(huán)境搭建；步驟三：配置路由器，啟動(dòng)協(xié)議。

根據(jù)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，給移動(dòng)IP環(huán)境中家鄉(xiāng)代理路由器、外地代理路由器的主要配置，如表2所示。

表2 配置路由器主要命令

3.2.2 學(xué)生移動(dòng)端

對(duì)于學(xué)生移動(dòng)端進(jìn)行以下配置，以確保其可以正常通信。以下給出主要配置操作，如表3所示。

表3 學(xué)生移動(dòng)端配置

3.3 移動(dòng)性測(cè)試驗(yàn)證

完成前文所給出的實(shí)驗(yàn)配置后，可以用相關(guān)命令(如ping命令等)來(lái)測(cè)試聯(lián)通性和移動(dòng)性是否已經(jīng)存在，即實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)環(huán)境的配置是否成功。若能得到相應(yīng)的正確結(jié)果，則表示移動(dòng)IP環(huán)境配置成功。

在外地代理FA和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MN的外地鏈路上抓包，抓到的報(bào)文結(jié)果如圖5所示。從圖中可以看出抓到的注冊(cè)請(qǐng)求與注冊(cè)應(yīng)答報(bào)文與預(yù)期相符。

圖5 注冊(cè)請(qǐng)求與注冊(cè)應(yīng)答報(bào)文信息

4 基于移動(dòng)IP跨校際開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

隨著高校間基于優(yōu)質(zhì)教育資源共享的人才培養(yǎng)協(xié)作化發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)明顯，高校聯(lián)盟不斷拓展深化自身的教育功能和合作模式。2018年教育部發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育，全面提高人才培養(yǎng)能力的意見(jiàn)》明確提出“要推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，構(gòu)建全方位全過(guò)程深融合的協(xié)同育人新機(jī)制”[21]，基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)支撐的開(kāi)放化、細(xì)分化和輕量級(jí)的人才培養(yǎng)實(shí)踐項(xiàng)目成為新時(shí)代高校聯(lián)盟的新發(fā)展。例如，2017年5月陜西師范大學(xué)、西北大學(xué)、西安外國(guó)語(yǔ)大學(xué)等5所陜西高校組成“長(zhǎng)安聯(lián)盟”[22]，專門針對(duì)課程教學(xué)這一細(xì)分領(lǐng)域，以線上+線下相結(jié)合的運(yùn)作模式實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共建共享，為大規(guī)模在校本科生提供跨校課程共享和校際學(xué)分互認(rèn)，以教育信息化推動(dòng)高校間優(yōu)質(zhì)辦學(xué)資源的精準(zhǔn)協(xié)同。

面向高校聯(lián)盟高質(zhì)量?jī)?nèi)涵式發(fā)展，該文提出基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案，可以為網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)突破“校際鴻溝”實(shí)現(xiàn)跨校際開(kāi)放提供新的技術(shù)途徑，如圖6所示。

圖6 基于移動(dòng)IP跨校際開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

(1)通過(guò)建與用“互聯(lián)網(wǎng)化”實(shí)現(xiàn)跨校際開(kāi)放共享。

長(zhǎng)期以來(lái)由高校自建自用的“集中化”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面臨“高投入門檻”非一般院校不可以跨越，例如前文提到的西安電子科技大學(xué)在大量經(jīng)費(fèi)支持與人員保障之下建設(shè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心[13]。本方案利用移動(dòng)IP技術(shù)可以將各校已建成的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)互聯(lián)起來(lái)，通過(guò)將互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)融為一體的技術(shù)途徑，不僅能實(shí)現(xiàn)跨校際的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共用，更重要的是以“互聯(lián)網(wǎng)化”突破傳統(tǒng)“集中化”建設(shè)造成的“校際鴻溝”和投入“高門檻”實(shí)現(xiàn)跨校際的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共建，從而在建與用兩個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)全方位的跨校際開(kāi)放共享。

(2)通過(guò)線上線下“移動(dòng)漫游”實(shí)現(xiàn)時(shí)空上的開(kāi)放共享。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用創(chuàng)新面臨的最大限制在于，師生需要在固定時(shí)間段進(jìn)入指定實(shí)驗(yàn)室才能使用設(shè)備，固定的時(shí)間、場(chǎng)地和設(shè)備造成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在校內(nèi)封閉而且校與校之間孤立?；谝苿?dòng)IP跨校際開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)校內(nèi)與校際校園網(wǎng)之間移動(dòng)IP組網(wǎng)，有效突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的封閉與孤立，實(shí)驗(yàn)者與實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間的連接與配置可實(shí)現(xiàn)校內(nèi)與跨校“移動(dòng)漫游”。這樣不僅可以保證在實(shí)驗(yàn)室本地線下的學(xué)生與異地的線上學(xué)生都可同等通過(guò)實(shí)驗(yàn)本地或異地漫游接入實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，而且還可支持學(xué)生接入實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作配置不會(huì)因上下課等原因造成學(xué)生位置變化而中斷，由此在時(shí)間和空間上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放共享。

5 結(jié)束語(yǔ)

疫情防控期間，國(guó)內(nèi)高校在開(kāi)創(chuàng)全員線上教學(xué)創(chuàng)舉的過(guò)程中，“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”短板突顯并成為限制線上教學(xué)與線下教學(xué)實(shí)質(zhì)等效的關(guān)鍵一環(huán)。面向后疫情時(shí)代校校、師生以及生生之間分域、分時(shí)和分類動(dòng)態(tài)處置常態(tài)化的新形勢(shì)，高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用亟待突破傳統(tǒng)“集中化”模式，實(shí)現(xiàn)更高效度、更多維度和更大廣度的開(kāi)放共享。為此，提出基于移動(dòng)IP的開(kāi)放共享網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，創(chuàng)新之處在于基于移動(dòng)IP組網(wǎng)和移動(dòng)漫游，將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)融入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)從而驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在建與用兩個(gè)維度上“互聯(lián)網(wǎng)化”，進(jìn)而達(dá)到跨校際、線上線下可漫游的開(kāi)放共享新模式。