鮮永菊，徐昌彪，武 俊，徐 川

（1.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065；2.重慶郵電大學(xué) 光電工程學(xué)院，重慶 400065）

目前社會各個領(lǐng)域都在進行信息化建設(shè)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的知識成了通信相關(guān)或非相關(guān)專業(yè)學(xué)生必須了解的基本常識。作者所在學(xué)校每年的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)綜合專業(yè)實訓(xùn)課由原來僅對通信專業(yè)學(xué)生開放，到現(xiàn)在面向全學(xué)校各個專業(yè)的學(xué)生，基本上是從開學(xué)到學(xué)期結(jié)束，各專業(yè)學(xué)生輪流不斷，這就說明越來越多的學(xué)生希望加強對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)知識的了解。而許多數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實驗室的設(shè)備都是放在實驗桌上，學(xué)生可以移動，在實驗比較多的情況下，很容易導(dǎo)致設(shè)備故障和實驗中斷，所以，如何建設(shè)一個健壯性、伸縮性，高效的實驗室非常重要[1－6]。

1 基本思路

實驗室的建設(shè)采用了網(wǎng)絡(luò)化的方式[7－10]。將實驗設(shè)備放在固定機架上，通過內(nèi)網(wǎng)和串口服務(wù)器連接各實驗設(shè)備的Console配置口，就近在桌面配線架和機架上連線，實驗室內(nèi)網(wǎng)跟其他專業(yè)實驗室連通，并連接到校園網(wǎng)。這樣的優(yōu)點非常明顯：避免了由于實驗設(shè)備的不斷搬動而容易出故障的情況，能支持學(xué)生不間斷地進行各種實驗；通過跟其他實驗室和校園網(wǎng)的連接，能夠遠程配置服務(wù)器和實驗設(shè)備，支持更多學(xué)生的設(shè)備實驗，也支持通過遠程網(wǎng)絡(luò)對實際網(wǎng)絡(luò)的攻防和配置管理的實驗等；可以跟其他實驗室聯(lián)合進行綜合實驗或課程設(shè)計[11－12]。

2 實驗室布局

實驗室的布局如圖1所示。整個實驗室有7個機柜，從最里到門口6個機架上的設(shè)備是一樣的，上面安裝的是實驗設(shè)備，如路由器、交換機、串口服務(wù)器及配線架等。

在6個安放實驗設(shè)備的機柜里，從上到下依次為：2臺中興通訊公司推出的二層可網(wǎng)管的中低端以太網(wǎng)交換機ZXR2826S、中興通訊公司的3層智能快速以太網(wǎng)交換機ZXR3928、2臺中興通信公司的企業(yè)級別路由器ZXR10、H3C公司的2臺二層可網(wǎng)管的中低端以太網(wǎng)交換機H3CS2100、2臺智能集成多業(yè)務(wù)路由器H3CMSR20-20、字母加數(shù)字的配線架。串口服務(wù)器server2放在第4個機架上。

第7個機架主要是組建實驗室網(wǎng)絡(luò)所用的配線架、交換機switch1和提供給所有專業(yè)實驗室共用的服務(wù)器server1。

實驗室有桌面終端32臺電腦、4排桌子，每排學(xué)生可以面對面的坐8人，中間過道上是教師桌子及投影儀。另外在機柜后面及兩道門中間都有一些用于存放物品的木柜。

圖1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實驗室布局

3 實驗室的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

實驗室的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。內(nèi)網(wǎng)交換機switch1把所有的桌面終端通過純數(shù)字接口網(wǎng)線連接起來，同時串口服務(wù)器也連接到內(nèi)網(wǎng)交換機switch1上，串口服務(wù)器通過數(shù)據(jù)線及延伸線把各個實驗設(shè)備的配置口Console連接在一起。通過在串口服務(wù)器上的配置，將不同的傳輸層端口映射到不同實驗設(shè)備，從而達到讓桌面終端可以通過串口服務(wù)器的IP地址及端口號遠程訪問不同的實驗設(shè)備，對其進行管理配置的目的（見實驗步驟5）。

內(nèi)網(wǎng)交換機switch1跟本教學(xué)中心的其他實驗室交換機在同一個網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)關(guān)連接到校園網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器server1可以為其他專業(yè)實驗室提供實驗支持，是教學(xué)中心共用服務(wù)器。這樣，可以在其他實驗室的桌面終端進行操作，完成對實驗設(shè)備的配置，可以支持更多學(xué)生的實驗。

桌面終端電腦既可以充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理中心的管理機，對設(shè)備進行配置，也可以充當(dāng)用戶終端，驗證配置。每個桌子上有配線架，配線架上對每個終端都有2種接線口：純數(shù)字（如1）和字母加數(shù)字如（A1）。

當(dāng)終端的網(wǎng)線連接到配線架上的純數(shù)字接口時，終端相當(dāng)于管理設(shè)備，此時，通過數(shù)字接口，連接到內(nèi)網(wǎng)交換機switch1上，再通過串口服務(wù)器sever2，連接到不同交換機或路由器的console口，對各設(shè)備進行配置。

當(dāng)終端的網(wǎng)線連接到桌面配線架上的字母加數(shù)字（如A1）接口時，并將機柜配線架上對應(yīng)接口A1用網(wǎng)線連接到需要驗證的實驗設(shè)備接口，此時終端相當(dāng)于用戶設(shè)備，可以驗證管理機的配置是否正確，充當(dāng)驗證機。

圖2 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實驗室網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

4 實驗過程

下面以對二層交換機虛擬局域網(wǎng)的配置與驗證為例，說明在本實驗室學(xué)生做實驗時的基本過程。

實驗?zāi)康模赫莆盏投讼盗薪粨Q機產(chǎn)品VLAN的配置和使用。

實驗內(nèi)容：VLAN業(yè)務(wù)的配置。

實驗設(shè)備：交換機 A（2618-A）與交換機B（2618-B）兩臺；PC機若干臺；直連網(wǎng)線5條；串口線1條。

實驗拓撲：實驗拓撲見圖3。采用5臺桌面電腦，其中一臺電腦PC-0用做管理機，另4臺電腦PC-1、PC-2、PC-3、PC-4用作用戶機，做驗證機用。實驗時可以只用2臺電腦充當(dāng)驗證機，其中一臺還可以充當(dāng)PC-0管理機?？偣残枰?臺桌面電腦。

圖3 實驗拓撲圖

交換機A和交換機B通過接口16相連，交換機A的接口1與交換機B的接口2是Vlan2的成員，交換機A的接口2與交換機B的接口4是Vlan3的成員。

實驗步驟：

（1）確保內(nèi)網(wǎng)的交換機switch1與串口服務(wù)器server2及需要配置的交換機S2和S3都已經(jīng)正常工作。

（2）將PC-0機的網(wǎng)線連接到桌面配線架的純數(shù)字接口。

（3）在PC-0機上點擊：[開始]→[程序]→[附件]→[通訊]→[超級終端]，進行超級終端連接。

（4）在出現(xiàn)圖4位置信息時，按要求輸入有關(guān)的位置信息：國家／地區(qū)代碼、地區(qū)電話號碼編號和用來撥外線的電話號碼。

圖4 位置信息

（5）彈出“連接描述”對話框時，為新建的連接輸入名稱并為該連接選擇圖標(biāo)。

（6）連接到實驗設(shè)備進行配置。如圖5所示，在彈出的“連接到”窗口的“連接時使用”項里面選擇TCP／IP（Winsock），而不是選擇COM，主機地址輸入串口服務(wù)器server2的服務(wù)器地址，即172.16.24.100，端口號是輸入機柜里面所配置設(shè)備標(biāo)簽上注明的編號，在這里S2標(biāo)簽上注明的是“1”。在此之前，確保在串口服務(wù)器里面已經(jīng)做好各實驗設(shè)備的映射關(guān)系，把不同的設(shè)備映射到不同的端口號，并在對應(yīng)設(shè)備的標(biāo)簽上注明。

圖5 實驗設(shè)備的選擇

（7）系統(tǒng)的初始化。檢查前面設(shè)定的各項參數(shù)正確無誤后，ZXR102618就可以加電啟動，進行系統(tǒng)的初始化，進入配置模式進行操作?？梢钥吹饺缦陆缑妫?/p>

系統(tǒng)啟動成功后，出現(xiàn)提示符login：，要求輸入登錄用戶名和密碼，如這里缺省用戶名是admin，密碼是zhongxing。

輸入后進入如下界面：

此時已經(jīng)進入ZXR102618用戶模式。在提示符后面輸入enable，并根據(jù)提示輸入密碼，如zte，進入全局配置模式（提示符如下），此時可對交換機進行各種配置。

（8）對交換機A與B的配置。在本虛擬局域網(wǎng)Vlan的配置實驗中，在PC-0中的超級終端界面下對交換機A的具體配置如下：

同理，可在PC-0另外建立一個超級終端連接，對交換機B進行配置。啟動的整個過程前面是一樣的，只是在上述第6步時，端口號輸入交換機B上標(biāo)簽所對應(yīng)的號碼，如2號，如圖6所示。

圖6 不同實驗設(shè)備的選擇

對交換機B的具體配置如下：

（9）驗證方法。

① 驗證機連接。將 PC-1、PC-2、PC-3、PC-4的網(wǎng)線分別連接到該電腦桌面配線架上的所對應(yīng)的字母加數(shù)字接口，如A1、A2、A3、A4。

②連接實驗設(shè)備。尋找機柜配線架上標(biāo)注有A1、A2、A3、A4的接口，用網(wǎng)線把A1的接口連接到交換機A的接口1，A2的接口連接到交換機A的接口2、A3的接口連接到交換機B的接口2、A4的接口連接到交換機B的接口4。

③連接交換機。把交換機A與B的16接口用網(wǎng)線連接起來。

④ 配置IP地址。點擊PC-1到PC-4的：[網(wǎng)上鄰居]→[本地連接]→[屬性]→[INTERNET協(xié)議]，配置好它們的地址，這里面因為是二層交換機，不涉及到跨網(wǎng)段路由連接，4臺電腦的IP地址都應(yīng)該在同一個網(wǎng)段，其子網(wǎng)掩碼相同，主機號不同。如：PC-1：192.168.1.2／24、PC-2：192.168.1.3／24、PC-3：192.168.1.4／24、PC-4：192.168.1.5／24。

⑤ 驗證互通性。點擊PC-1到PC-4的[開始]→[運行]，在運行窗口輸入：CMD，進入命令窗口，在命令窗口里面輸入Ping命令進行通信驗證，如在PC-1的命令窗口輸入：Ping 192.168.1.4。

可驗證PC-1和PC-3是否能互通，同理，可驗證得出PC-2和 PC-4 能互通，PC-1和 PC-4 不能互通，PC-2和PC-3不能互通。

（10）實驗結(jié)論。同一vlan下的設(shè)備可以互通，不同vlan下的設(shè)備不能互通；通過接口打TAG可以傳遞多個vlan信息。

5 結(jié)論

基于網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)實驗室相對于傳統(tǒng)的桌面實驗優(yōu)勢非常明顯：具有很強的健壯性，可以大大減少學(xué)生搬移實驗設(shè)備的次數(shù)，減少設(shè)備故障；支持學(xué)生靈活地對不同設(shè)備進行配置和管理；減少由于在桌面上連接實驗設(shè)備所帶來的錯綜復(fù)雜性；支持比較復(fù)雜的課程設(shè)計或綜合實驗；支持跟其他專業(yè)實驗室如SDH傳輸實驗室、IPTV視頻實驗室、寬帶接入實驗室等的綜合設(shè)計與實驗；支持遠程配置與管理。

（References）

[1]姚玉坤，鮮永菊，趙國鋒.現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)實用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]牛愛芳，趙紅，楊沛，等.實驗教學(xué)遠程監(jiān)控和動態(tài)管理的研究與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：109-111.

[3]叢蕾，蔣家慧，劉智軍.高等學(xué)校骨干學(xué)科教學(xué)實驗中心建設(shè)的探索與思考[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：128-131.

[4]王代君，何國民.計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：132-134.

[5]李國榮，陳文婷，王濤，等.地質(zhì)資源與地質(zhì)工程實踐教學(xué)平臺建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（11）：165-167.

[6]蘇廣和，焦吉祥.院校實驗室規(guī)范化管理的探究[J].實驗室研究與探索，2012，31（5）：177-179.

[7]左鐵鏞.高等學(xué)校實驗室建設(shè)的作用與思考[J].實驗室研究與探索，2011，30（4）：1-5.

[8]田愛平，姜愛民.獨立建設(shè)“創(chuàng)新實驗室”的必要性質(zhì)疑[J].實驗室研究與探索，2011，30（11）：161-163.

[9]薛來，蔡毅飛.驗證性實驗中融合探究性和實戰(zhàn)性的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（11）：162-164.

[10]農(nóng)正，黃銀娟，藍奇.計算機基礎(chǔ)課實驗教學(xué)示范中心建設(shè)與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（1）：95-97.

[11]劉長宏，張恒慶，李洪磊，等.實驗室開放教學(xué)模式的創(chuàng)新與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2010，27（10）：188-190.

[12]胡巧多，張士英，宋曉光.國家級流通現(xiàn)代化實驗實訓(xùn)中心規(guī)劃與建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（3）：115-119.