陳慶章　王子仁　段云飛

摘要:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為IT相關(guān)專業(yè)的重要課程,并逐漸成為非計(jì)算機(jī)專業(yè)熱選課程。為了支撐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)和相關(guān)研究工作,我們建設(shè)了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室。本文給出建設(shè)該實(shí)驗(yàn)室的總體思路和詳細(xì)方案,包括以網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、IP地址規(guī)劃、局域網(wǎng)、路由器交換機(jī)為基礎(chǔ)的必備網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn),以及網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、集合通信(VOIP/多媒體視頻)、安全技術(shù)、無線技術(shù)、智能網(wǎng)管技術(shù)等高級(jí)實(shí)驗(yàn)。文中還給出了該實(shí)驗(yàn)室所支持的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室;網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室方案;實(shí)驗(yàn)平臺(tái);實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1背景和目標(biāo)

浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院現(xiàn)擁有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、電氣工程和電子科學(xué)與技術(shù)共計(jì)6個(gè)本科專業(yè)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類課程是學(xué)院各專業(yè)的主干課程,是學(xué)生高度重視的課程之一。該課程也逐步擴(kuò)展到學(xué)校其他學(xué)院,作為大學(xué)生信息技術(shù)基礎(chǔ)課程開設(shè)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用的直接需求具有重要意義。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程和實(shí)驗(yàn)也是研究生的重要課程。網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用是學(xué)院教師重要的研究方向之一,研究環(huán)境的改進(jìn)和研究水平的提高,直接關(guān)系研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。

學(xué)院近年來承擔(dān)了多項(xiàng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的國家級(jí)科學(xué)研究項(xiàng)目以及大量省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目和企業(yè)委托網(wǎng)絡(luò)工程。這些項(xiàng)目的順利實(shí)施,對(duì)浙江信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

無論從教學(xué)、科研、還是社會(huì)服務(wù)等方面的需求看,建設(shè)一個(gè)先進(jìn)的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室)是非常必要的。

該實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

(1) 進(jìn)一步突出計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的特色,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為教學(xué)核心內(nèi)容,以網(wǎng)絡(luò)工程為主要工程訓(xùn)練載體,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用為學(xué)科研究方向,以網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)引領(lǐng)學(xué)生的科技創(chuàng)新活動(dòng);著重突出培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下和網(wǎng)絡(luò)工程中發(fā)現(xiàn)(分析)問題和解決問題的能力。

(2) 依據(jù)社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)際需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平,努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力與用人單位實(shí)際需求無縫銜接,將進(jìn)一步完善和加強(qiáng)“學(xué)生在干中學(xué)、教師在干中教”的培養(yǎng)模式;培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的、在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工程方面有較強(qiáng)能力的實(shí)用型高級(jí)技術(shù)人才。

(3) 實(shí)驗(yàn)室將成為:學(xué)生在先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的學(xué)習(xí)中心;學(xué)生在在網(wǎng)絡(luò)工程能力提高上的實(shí)踐訓(xùn)練中心;學(xué)生開展網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的科技創(chuàng)新活動(dòng)中心;教師從事網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的科學(xué)研究和工程實(shí)驗(yàn)的中心。

2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

2.1總體思路

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)與研究實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)是一個(gè)先進(jìn)的“融合型”網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,根據(jù)功能和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行劃分,網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室將分為三個(gè)層次,如圖1所示。

(1) 網(wǎng)絡(luò)課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

包括網(wǎng)絡(luò)組建、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、IP地址規(guī)劃、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)等以路由器交換機(jī)為基礎(chǔ)的必備網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)解決本科教學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)問題。受益面:信息學(xué)院全體本科生、學(xué)校選修計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的本科生和研究生。

(2) 網(wǎng)絡(luò)課程提升實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的廣度和深度上擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使之基本涵蓋計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)學(xué)科,如新IPv6平臺(tái)、“瘦AP”WLAN技術(shù)、深度安全防御、網(wǎng)絡(luò)流量分析等。

(3) 新技術(shù)拓展科研平臺(tái)

在前面兩個(gè)層次建設(shè)的基礎(chǔ)上,針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)和前沿研究方向,搭建新技術(shù)拓展的科研平臺(tái),如網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、集合通信(VOIP/多媒體視頻)、高級(jí)安全技術(shù)、無線技術(shù)、智能網(wǎng)管技術(shù)等,可以支持教師從事網(wǎng)絡(luò)工程等前沿的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的科學(xué)研究工作。

2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深度和廣度考慮

(1) 支持的課程

該實(shí)驗(yàn)室建成后,希望可以完整地支持計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、電子信息工程類專業(yè)本科生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn),支持在全校范圍內(nèi)開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)課程的基本實(shí)驗(yàn),支持研究生教學(xué)中開設(shè)的網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)。主要課程包括:“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理”、“網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信”、“數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”、“數(shù)字通信系統(tǒng)與通信網(wǎng)”、“信息安全”、“TCP/IP網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)”、“多媒體通信”、“無線通信網(wǎng)絡(luò)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與控制”、“網(wǎng)絡(luò)安全”、“電子商務(wù)與安全認(rèn)證”等。

(2) 內(nèi)容的廣度和深度

擬建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)涵蓋路由與交換、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、無線網(wǎng)絡(luò)、語音與視頻、IPv6、網(wǎng)絡(luò)管理、中小企業(yè)VPN接入、大型企業(yè)園區(qū)網(wǎng)、行業(yè)縱向網(wǎng)、語音/視頻/數(shù)據(jù)三網(wǎng)合一、企業(yè)安全等方面的驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)。

緊跟計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室可以完成具有一定技術(shù)深度的實(shí)驗(yàn)與研究,如:與IPv6技術(shù)相關(guān)的6to4隧道、ISATAP隧道、OSPFv3、PIM-SSM、NAT-PT等實(shí)驗(yàn)與研究;與無線網(wǎng)技術(shù)發(fā)展——“瘦”AP技術(shù)相關(guān)的信道自適應(yīng)調(diào)整、AP功率自適應(yīng)調(diào)整、802.11e、802.11i、漫游快速切換等實(shí)驗(yàn)與研究;與安全技術(shù)發(fā)展——關(guān)聯(lián)化、深度防御相關(guān)的入侵抵御、蠕蟲控制、端點(diǎn)準(zhǔn)入防御、抗DOS、虛擬化分區(qū)隔離、虛擬補(bǔ)丁、數(shù)字疫苗等實(shí)驗(yàn)與研究;與存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展——iSCSI相關(guān)的SAN、WSAN、NAS、虛擬存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程容災(zāi)等實(shí)驗(yàn)與研究;與Voice&Video over IP技術(shù)相關(guān)的H.323/SIP雙棧、H.261/ H.263/ H.263++/H.264、 H.239雙流、回聲抵消、靜音壓縮等實(shí)驗(yàn)與研究;與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)發(fā)展——業(yè)務(wù)與用戶管理相關(guān)的NetStream流統(tǒng)計(jì)、動(dòng)態(tài)VPN技術(shù)、基于業(yè)務(wù)的QoS、用戶行為管理等實(shí)驗(yàn)與研究。

3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

(1) 路由與交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖2所示。

(2) 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖3所示。

(5) 網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖6所示。

(6) IP多媒體通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖7所示。

(7)IP網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),如圖8所示。

其中,IPv6協(xié)議及相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備同路由與交換技術(shù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備。

4實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

建成后的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室可以支持的基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示,同時(shí),可以根據(jù)課程或科研的需要擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

5實(shí)驗(yàn)室建設(shè)效果

(1) 支持網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建成,可以較好地支持信息學(xué)院和全校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本原理的理解、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工程能力訓(xùn)練,都將發(fā)揮重要作用。相信學(xué)生在這樣的平臺(tái)上訓(xùn)練,其動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)都會(huì)迅速提高,對(duì)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的掌握會(huì)更加扎實(shí),極大地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

(2) 支持課程建設(shè)與完善教學(xué)計(jì)劃。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建成,為進(jìn)一步完善和調(diào)整信息學(xué)院本科教學(xué)計(jì)劃提供了物質(zhì)保證。在為原有的網(wǎng)絡(luò)課程提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以外,可以開設(shè)一些更加實(shí)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程,如“TCP/IP網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)”、“網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與技術(shù)”、“路由技術(shù)”等。

(3) 支持研究生教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建成,同時(shí)可以支持信息學(xué)院的研究生教學(xué),為研究生提供教學(xué)、實(shí)習(xí)和研究的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

(4) 支持教師科研。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),可以支持教師關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作,提高教師的科研能力與水平,提升教師隊(duì)伍整體素質(zhì),加速科研成果的產(chǎn)生。

(5) 支持計(jì)算機(jī)學(xué)科建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),為教師申報(bào)各類研究課題提供了物質(zhì)基礎(chǔ)與技術(shù)平臺(tái),以教學(xué)和科研為兩個(gè)支撐點(diǎn),加速計(jì)算機(jī)學(xué)科建設(shè)。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是浙江省重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科,以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室為依托,學(xué)科建設(shè)會(huì)更上一層樓。

(6) 服務(wù)社會(huì)。高校在擁有大量的高新技術(shù)人才的同時(shí),又具備一流的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,可以為社會(huì)上各行業(yè)提供軟件、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)、認(rèn)證、培訓(xùn)等增值服務(wù),可以向當(dāng)?shù)厣鐣?huì)提供技術(shù)交流、課題研究支撐,成為區(qū)域信息化建設(shè)的龍頭,更好地為浙江省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

The Design of Computer Network Experiment Platform and Test Projects

CHEN Qing-zhang1, WANG Zi-ren1, DUAN Yun-fei2

(1.Department of Computer Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310014,China; 2. H3C Communication

Technology Co., Ltd., Hangzhou 310053, China)

Abstract: The course of computer network becomes the very important one of information technology (IT) majors, and it also becomes the hot-selected course of non-computer majors gradually. We build a modern network research lab to foster the teaching and relative research work of the computer network course. In this paper, we give the main idea and detail plan, in this lab, a lot of advanced experiments including network building, network connecting, IP layout, LAN, network experiments based router and switch, and network storage technology, collective communication (VOIP/ multimedia video), security technology, wireless technology and intelligent network management system technology can be implemented. We also list the test projects fostered in the lab.

Key words: computer network lab; network lab plan; experiment platform; test project design