計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程仿真教學(xué)

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高職院校的辦學(xué)宗旨是培養(yǎng)生產(chǎn)建設(shè)一線的高技能型人才。除掌握必要的理論知識(shí)外，更重要的是通過大量的課程實(shí)訓(xùn)掌握實(shí)際操作技能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)核心主干課程，是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，需要培訓(xùn)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。因此必須加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。在課程教學(xué)中，最基本的實(shí)踐環(huán)節(jié)是對(duì)常用聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行拓?fù)湓O(shè)計(jì)、配置和管理，組建滿足實(shí)際需求的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)頗為重要。除部分有實(shí)力的高職院校實(shí)訓(xùn)條件優(yōu)越，能充分滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)要求外，當(dāng)前仍有相當(dāng)數(shù)量的高職院校實(shí)訓(xùn)條件不理想。因此，探索應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬仿真、云計(jì)算等新技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室，改進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)，具有重要現(xiàn)實(shí)意見。

1當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中存的問題

1.1構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室成本高

常規(guī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室需要配備路由器、交換機(jī)等設(shè)備。所使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般會(huì)選用市場占有率較高的廠商，如思科、華三、銳捷等。路由器、交換機(jī)、防火墻、IDS、IPS、SAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商由于競爭壓力以及技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新非常快。實(shí)訓(xùn)室需要每隔3-4年更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。客觀上造成網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本過高。

1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室利用率不高

一般網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室都僅僅是采購幾臺(tái)樣機(jī)，學(xué)生以分組實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行實(shí)踐使用。實(shí)訓(xùn)室并不能保證每個(gè)學(xué)生人手一臺(tái)設(shè)備，學(xué)生的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐效果會(huì)打一個(gè)大大的折扣，實(shí)際教學(xué)效果不理想。學(xué)生在日常的實(shí)訓(xùn)操作過程中，頻繁對(duì)設(shè)備進(jìn)行通電、插拔等操作，也會(huì)加速設(shè)備的損耗。設(shè)備一旦損壞，將嚴(yán)重影響教學(xué)。再加上網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室只能為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)所使用，綜合利用率非常低。綜上所述，為了減低網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本，充分提高實(shí)訓(xùn)室的利用率，提升實(shí)踐教學(xué)的效果，可以考慮引入網(wǎng)絡(luò)模擬器等虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2虛擬仿真技術(shù)

2.1虛擬仿真技術(shù)概念

IBM對(duì)虛擬化作出了定義，“虛擬化是資源的邏輯表示，可以是各種硬件資源，也可以是各種軟件環(huán)境，如網(wǎng)絡(luò)虛擬化、桌面虛擬化”。仿真技術(shù)主要是應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的構(gòu)建，計(jì)算機(jī)是仿真技術(shù)主要的工具和載體。綜合運(yùn)用虛擬化和仿真技術(shù)，可以稱為虛擬仿真技術(shù)，是用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)可視化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，通過操作這些虛擬實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，即可進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相一致的教學(xué)目的和要求。

2.2虛擬仿真軟件

（1）網(wǎng)絡(luò)仿真軟件比較常用的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，非常適合學(xué)習(xí)CCNA的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。最大的不足是RouterSim僅局限于實(shí)驗(yàn)，不能自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PacketTracer是Cisco公司設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，對(duì)Cisco公司自身的交換機(jī)、路由器等設(shè)備兼容性最好。BosonNetSim由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)器和網(wǎng)絡(luò)仿真模擬組成。BosonNetSim可以模擬交換機(jī)、路由器等設(shè)備，并可自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以模擬局域網(wǎng)環(huán)境以及廣域網(wǎng)環(huán)境。BosonNetSim軟件對(duì)PC運(yùn)行環(huán)境要求不高，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的配置較為簡單，適合要求不高的實(shí)驗(yàn)場合。

（2）虛擬主機(jī)及云桌面VMware和VirtualPC是當(dāng)前使用率非常高的兩款虛擬主機(jī)軟件，能在真實(shí)的物理主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬主機(jī)，并安裝Windows/Linux等多種類型的操作系統(tǒng)。基于云計(jì)算技術(shù)的桌面虛擬化，將計(jì)算機(jī)終端系統(tǒng)（也稱作桌面）進(jìn)行虛擬化，可以通過任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間通過網(wǎng)絡(luò)訪問桌面系統(tǒng)。

3應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

3.1構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室

使用普通機(jī)房就可以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，并不需要專門的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室。普通機(jī)房中每臺(tái)學(xué)生機(jī)都安裝網(wǎng)絡(luò)仿真軟件（如BosonNetSim）及虛擬化軟件（如VMware）。通過BosonNetSim的模擬能力，能仿真模擬教學(xué)中所用到的常見的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，如路由器、防火墻、交換機(jī)等。利用BosonNetSim靈活搭建各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并模擬網(wǎng)絡(luò)故障，可進(jìn)行便捷快速部署，節(jié)省人力及硬件環(huán)境，為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)節(jié)省額外的環(huán)境部署時(shí)間。在學(xué)生物理機(jī)上安裝虛擬主機(jī)軟件（如VMware），虛擬多個(gè)主機(jī)并安裝所需的操作系統(tǒng)。這樣可以大大節(jié)省物理主機(jī)的數(shù)量，而且可以快速激活實(shí)訓(xùn)所需的操作系統(tǒng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐的效果。

3.2設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)，開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)

教師可以設(shè)置眾多工作任務(wù)，每個(gè)工作任務(wù)都是基于實(shí)際問題而設(shè)立，把學(xué)生置身于真實(shí)場景中，學(xué)生需要獨(dú)立解決工作任務(wù)。在任務(wù)教學(xué)中，學(xué)生需要了解真實(shí)場景的需求，在網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖，部署相應(yīng)的防火墻、路由器、交換機(jī)、主機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，配置各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP、鏈路、路由、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，搭建模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的反復(fù)配置、試驗(yàn)和分析，學(xué)生在實(shí)踐中掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，鞏固知識(shí)和提高水平。學(xué)生每完成一個(gè)任務(wù)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入下一個(gè)遞進(jìn)的任務(wù)，實(shí)施分層教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)各個(gè)層次學(xué)生的積極性。同時(shí)，教師可根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)，利用BosonNetSim或RouterSim開展CCNA、CCNP認(rèn)證考試訓(xùn)練。這些試驗(yàn)包內(nèi)置了進(jìn)行CCNA、CCNP所需的進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，教師通過軟件的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)航器可以有計(jì)劃、循序漸進(jìn)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)，為學(xué)生將來進(jìn)行思科認(rèn)證考試提供一個(gè)平臺(tái)。作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員，要使網(wǎng)絡(luò)保持平穩(wěn)運(yùn)行，還必須及時(shí)排除故障，這需要非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。這就要求日常教學(xué)中，學(xué)生不能僅僅照著葫蘆畫瓢，還應(yīng)能排除網(wǎng)絡(luò)故障。教師在模擬器的幫助下，可以設(shè)置一些網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)并以記錄配置形式保存后打包發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生分析，邊做邊學(xué)，積累排除故障的經(jīng)驗(yàn)。

3.3應(yīng)用虛擬桌面實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)

當(dāng)前越來越多的高校建設(shè)新一代、基于云計(jì)算技術(shù)的虛擬機(jī)房。在虛擬機(jī)房中，學(xué)生機(jī)不再是物理機(jī)，而僅僅是一個(gè)終端。各個(gè)終端通過網(wǎng)絡(luò)連接至中心主機(jī)，對(duì)應(yīng)中心主機(jī)內(nèi)的各個(gè)主機(jī)實(shí)例。學(xué)生可在普通PC端，甚至移動(dòng)端，安裝客戶端，實(shí)現(xiàn)連接至中心主機(jī)的虛擬桌面，可以像操作本地物理機(jī)一樣操作云端主機(jī)。云端主機(jī)裝有網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)所需的所有仿真軟件及環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)操作，打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)空和人力限制，更好地提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

4結(jié)束語

本文分析了當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問題，針對(duì)這些問題，探索應(yīng)用計(jì)算機(jī)虛擬仿真、云計(jì)算等新技術(shù)，構(gòu)建虛擬實(shí)訓(xùn)室，改進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)。采用虛擬技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，解決了傳統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)投入大、管理與維護(hù)困難等方面的問題，提高了教學(xué)質(zhì)量。但是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能完全代替真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)，還需要在真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)。

作者：關(guān)曉穎 謝盛嘉 單位：廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院 廣東女子職業(yè)技術(shù)學(xué)院