摘 要：網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室是開(kāi)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的重要硬件平臺(tái)，類似的專業(yè)實(shí)訓(xùn)室在后期教學(xué)和維護(hù)管理中會(huì)遇到各種問(wèn)題，本文介紹了作者所在學(xué)校華為網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室的改造過(guò)程，重點(diǎn)闡述了利用Hybrid技術(shù)搭建實(shí)訓(xùn)室核心網(wǎng)絡(luò)的情況，使整個(gè)實(shí)訓(xùn)室可維護(hù)性、可演示性、可復(fù)用性大大提高。目前該實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)已取得初步成功。

關(guān)鍵詞：華為；實(shí)訓(xùn)室；Hybrid；Vlan

隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，原始的小范圍局域網(wǎng)逐步過(guò)渡到了企業(yè)網(wǎng)、廣域網(wǎng)，相關(guān)人才的需求也不斷增長(zhǎng)。為適應(yīng)這種變化，很多中高職院校開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)，也配套了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室。我校多年前建成了華為網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，為一批又一批的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生提供了良好的實(shí)踐操作平臺(tái)，但網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室的可維護(hù)性、可演示性和可復(fù)用性等問(wèn)題接踵而來(lái)。如何在有限資金的前提下，把中小型企業(yè)網(wǎng)濃縮至實(shí)訓(xùn)室，為我系不同專業(yè)、不同需求的學(xué)生和老師搭建一個(gè)易學(xué)、易用的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的任務(wù)。

1 問(wèn)題分析

我校網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室所承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)目標(biāo)是：熟悉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；根據(jù)中小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)要求，熟練配置和使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；并能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的日常管理和維護(hù)。教學(xué)效果證明，實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)很好的提升了學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的興趣，同時(shí)也很好的夯實(shí)了專業(yè)技能，但同時(shí)也暴露了一些實(shí)際使用過(guò)程中的問(wèn)題。

1.1 實(shí)訓(xùn)室可維護(hù)性差

實(shí)訓(xùn)室需要定期維護(hù)，最初時(shí)由于教學(xué)班級(jí)比較少，內(nèi)容也較為單一，維護(hù)難度略比普通機(jī)房大。但隨著教學(xué)班級(jí)的數(shù)量增加，授課形式和內(nèi)容也趨于多樣化，原本只需承擔(dān)1～2個(gè)教學(xué)班的教學(xué)任務(wù)，現(xiàn)在提升到了3～4個(gè)教學(xué)班，除了低年級(jí)的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》、《網(wǎng)絡(luò)組建與應(yīng)用》等課程外，還牽涉高年級(jí)的相關(guān)綜合實(shí)訓(xùn)，包括現(xiàn)今年年舉行的市、省技能大賽的訓(xùn)練。常規(guī)課程的要求、內(nèi)容不一致，對(duì)設(shè)備及環(huán)境要求也大相徑庭。例如：低年級(jí)授課一般以2課時(shí)為單位，綜合實(shí)訓(xùn)一般以1天為單位，而技能大賽訓(xùn)練往往要持續(xù)數(shù)周。眾所周知，每次網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)一般都會(huì)改變實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還原并準(zhǔn)備一個(gè)環(huán)境要花費(fèi)管理員大量的精力。我們也嘗試著使用雙網(wǎng)卡來(lái)管理，但又引入了電腦設(shè)備的同傳問(wèn)題。

1.2 實(shí)訓(xùn)室演示能力較弱

實(shí)訓(xùn)室能很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，而多年的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工作，讓我更加意識(shí)到學(xué)生排除網(wǎng)絡(luò)故障的能力比構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的能力更重要。有些網(wǎng)絡(luò)故障是可以事先設(shè)定了，但學(xué)生制造出來(lái)的故障更多，教學(xué)中不僅要指出他們的錯(cuò)誤，改正他們的錯(cuò)誤，更重要的是引導(dǎo)他們找出問(wèn)題所在，讓全班同學(xué)分享排查錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)。例如：某小組發(fā)生了故障，授課老師一般親臨小組指導(dǎo)排查故障，整個(gè)過(guò)程也只有該小組成員了解，其他小組只能圍觀，教學(xué)效果不明顯。其次，對(duì)于學(xué)生做好的成果也很難展示，學(xué)生只能自?shī)首詷?lè)，缺乏對(duì)其成就的認(rèn)可。

1.3 實(shí)訓(xùn)室復(fù)用性不強(qiáng)

隨著計(jì)算機(jī)的普及，現(xiàn)代職業(yè)學(xué)校的教學(xué)中越來(lái)越多地滲透了計(jì)算機(jī)，舉個(gè)例子：傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)根本不需要使用機(jī)房，而現(xiàn)在的數(shù)學(xué)教學(xué)涉及到了Mathematica等軟件的應(yīng)用，這就需要學(xué)校擁有大量的機(jī)房。并且這些課程并不需要長(zhǎng)期使用計(jì)算機(jī)機(jī)房，學(xué)校投資新建機(jī)房成本過(guò)高。但很顯然網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室作為常規(guī)機(jī)房使用往往都有著先天缺陷，例如：不能使用電子教室，機(jī)房的布局小組化不利于學(xué)生觀看投影。

2 改造方案

根據(jù)我校的實(shí)際情況，在原有的儀器設(shè)備基礎(chǔ)上做了相應(yīng)的技術(shù)探索，并配套進(jìn)行了布線改造。

2.1 hybrid技術(shù)

華為公司的相關(guān)交換機(jī)產(chǎn)品，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)通常采用802.1q標(biāo)簽技術(shù)處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，untag就是普通的ethernet報(bào)文，普通PC機(jī)的網(wǎng)卡是可以識(shí)別這樣的報(bào)文進(jìn)行通訊；tag報(bào)文結(jié)構(gòu)的變化是在源mac地址和目的mac地址之后，加上了4bytes的vlan信息，也就是vlan tag頭；一般來(lái)說(shuō)這樣的報(bào)文普通PC機(jī)的網(wǎng)卡是不能識(shí)別的。

華為交換機(jī)接口存在三種模式，分別是Access、Hybrid和Trunk。

A）Access類型的端口只能屬于1個(gè)Vlan，一般用于連接計(jì)算機(jī)的端口。當(dāng)端口收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，判斷是否有Vlan信息：如果沒(méi)有則打上端口的Pvid，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，如果有則直接丟棄；當(dāng)端口發(fā)送報(bào)文時(shí)將的Vlan信息剝離，直接發(fā)送出去；

B）Trunk類型的端口可以允許多個(gè)Vlan通過(guò)，可以接收和發(fā)送多個(gè)Vlan的報(bào)文，一般用于交換機(jī)之間連接的端口。當(dāng)端口收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，判斷是否有Vlan信息：如果沒(méi)有則打上端口的Pvid，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，如果有判斷該Trunk端口是否允許該 Vlan的數(shù)據(jù)進(jìn)入：如果可以則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄；當(dāng)端口發(fā)送報(bào)文時(shí)比較端口的Pvid和將要發(fā)送報(bào)文的Vlan信息，如果兩者相等則剝離Vlan信息，再發(fā)送，如果不相等則直接發(fā)送；

C）Hybrid類型的端口可以允許多個(gè)Vlan通過(guò)，可以接收和發(fā)送多個(gè)Vlan的報(bào)文，可以用于交換機(jī)之間連接，也可以用于連接用戶的計(jì)算機(jī)。當(dāng)端口收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，判斷是否有Vlan信息：如果沒(méi)有則打上端口的Pvid，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，如果有則判斷該Hybrid端口是否允許該Vlan的數(shù)據(jù)進(jìn)入：如果可以則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄（此時(shí)端口上的untag配置是不用考慮的，untag配置只對(duì)發(fā)送報(bào)文時(shí)起作用）；當(dāng)端口發(fā)報(bào)文時(shí)，判斷該Vlan在本端口的屬性，如果是untag則剝離Vlan信息，再發(fā)送，如果是tag則直接發(fā)送。

Hybrid端口和Trunk端口在接收數(shù)據(jù)時(shí)，處理方法是一樣的，唯一不同之處在于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：Hybrid端口可以允許多個(gè)Vlan的報(bào)文發(fā)送時(shí)不打標(biāo)簽，而Trunk端口只允許缺省Vlan發(fā)送報(bào)文時(shí)不打標(biāo)簽。

2.2 實(shí)訓(xùn)室拓?fù)湔{(diào)整

根據(jù)實(shí)訓(xùn)室面積及學(xué)生數(shù)量，我們采用了如圖1所示布局，能夠容納36名學(xué)生同時(shí)開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)，形成12組小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，若將對(duì)應(yīng)分組組合又可形成6組中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

布局的優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生以小組為單位開(kāi)展實(shí)訓(xùn)，并根據(jù)項(xiàng)目大小進(jìn)行組間整合；學(xué)生可以通過(guò)電子教師或投影儀觀看教師演示；教師也容易觀察學(xué)生的操作情況，及時(shí)加以指導(dǎo)。

對(duì)于每個(gè)小組的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們也做了相應(yīng)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生們更容易操作設(shè)備，如圖2所示。各設(shè)備連接要求如下：

A）配線架黃色模塊接口從左至右依次連接本組1～3號(hào)電腦網(wǎng)絡(luò)接口；

B）配線架綠色模塊接口從左至右依次連接對(duì)組配線架綠色模塊接口；

C）配線架紅色模塊接口從左至右依次連接本組1～3號(hào)電腦COM接口；

D）配線架藍(lán)色模塊接口從左至右1號(hào)接口連接講臺(tái)演示機(jī)柜對(duì)應(yīng)接口。

如上所述四大模塊分別解決了組內(nèi)電腦網(wǎng)絡(luò)接口問(wèn)題，相鄰兩組設(shè)備接口互聯(lián)問(wèn)題，組內(nèi)電腦Console接口問(wèn)題和組內(nèi)設(shè)備與教師演示接口互聯(lián)問(wèn)題。

2.3 主要設(shè)備及邏輯關(guān)系

我校華為網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由四臺(tái)Quidway S3928TP-SI構(gòu)成，其中兩臺(tái)（SW1和SW2）負(fù)責(zé)各分組電腦及教師機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信，另設(shè)兩臺(tái)（SW3和SW4）負(fù)責(zé)與各分組網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜互聯(lián)。各分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備由一臺(tái)Quidway AR2811路由器、一臺(tái)Quidway S3928TP-SI三層交換機(jī)及一臺(tái)Quidway S2403H-EI組成，可滿足組內(nèi)成員構(gòu)建小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的要求，如若將兩組設(shè)備整合起來(lái)將可滿足學(xué)生構(gòu)建中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的要求。各實(shí)訓(xùn)小組擁有三臺(tái)品牌電腦，用以測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性和構(gòu)建相關(guān)應(yīng)用服務(wù)。而作為教師用演示設(shè)備由一套完整的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和一臺(tái)電腦構(gòu)成，既可以滿足教師操作演示，也能滿足學(xué)生實(shí)訓(xùn)成果展示。

各實(shí)訓(xùn)設(shè)備間有著較為復(fù)雜的邏輯結(jié)構(gòu)，如圖3所示（圖中實(shí)線為網(wǎng)絡(luò)通信線路，虛線為設(shè)備配置線路）分組電腦經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)絡(luò)與自身所在分組的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互通，分組之間設(shè)備可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)跳線互聯(lián)，分組電腦COM端口可以經(jīng)過(guò)配置電纜獨(dú)自連接分組設(shè)備Console接口，教師電腦COM端口也可以經(jīng)過(guò)配置電纜有選擇性地連接至學(xué)生實(shí)訓(xùn)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)演示功能。

2.4 實(shí)訓(xùn)室核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要配置

2.4.1 設(shè)備命名及Vlan創(chuàng)建（涉及SW1、SW2、SW3和SW4）

按如上配置創(chuàng)建Vlan101～137，分別對(duì)應(yīng)了36臺(tái)學(xué)生電腦和1臺(tái)教師用電腦。

2.4.2 配置管道（Trunk技術(shù)，涉及SW1、SW2、SW3和SW4）

管道技術(shù)在文章第2部分已詳細(xì)說(shuō)明，值得一提的是，如果想增加交換機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)的帶寬可采用端口聚合技術(shù)，進(jìn)一步提升核心網(wǎng)絡(luò)效能。

2.4.3 配置端口的Hybrid特性（涉及SW1和SW2，實(shí)訓(xùn)室運(yùn)作的核心思想）

注意：各端口Pvid值為Vlan 101～136，分別對(duì)應(yīng)了36臺(tái)學(xué)生主機(jī)，能夠處理轉(zhuǎn)發(fā)的Vlan包括自身所處Vlan和教師機(jī)所處Vlan 137，而連接教師機(jī)的端口Pvid值為Vlan 137，該端口能夠處理轉(zhuǎn)發(fā)的Vlan囊括了101～137。

2.4.4 配置端口的Access特性（涉及SW3和SW4）

按如上步驟配置各主機(jī)相關(guān)端口，需要特別注意的是，各分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)柜上配線架的接口順序和對(duì)應(yīng)組內(nèi)電腦的接口順序有著密切的聯(lián)系，有著良好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系才能很好的配合Hybrid的工作，減少系統(tǒng)維護(hù)的工作量，完成與各分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)。

3 效果與結(jié)論

我校華為網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室經(jīng)過(guò)改造后實(shí)現(xiàn)了諸多的預(yù)期效果：

3.1 實(shí)訓(xùn)室可維護(hù)性明顯加強(qiáng)

通常情況下學(xué)生完成相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目后，撤除實(shí)訓(xùn)所連線纜，實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境便恢復(fù)原貌，無(wú)需管理員介入便能順利開(kāi)展下一節(jié)課的教學(xué)工作。即便在繁忙的技能大賽集訓(xùn)期間，管理員也能很方便的在2節(jié)課時(shí)間內(nèi)重新發(fā)送更新系統(tǒng)，以滿足訓(xùn)練內(nèi)容的調(diào)整。

3.2 實(shí)訓(xùn)室演示功能更顯著

不僅實(shí)現(xiàn)了教師操作演示的功能，并且能展示學(xué)生的操作成果，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的興趣。

3.3 專業(yè)實(shí)訓(xùn)室復(fù)用不再是神話

由于實(shí)訓(xùn)室的基本布局非常利于開(kāi)展教學(xué)，電子教室能夠很順暢的在實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行，不僅能滿足網(wǎng)絡(luò)類課程的日常教學(xué)，而且能夠兼顧非網(wǎng)絡(luò)類課程的授課，大大提升了網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室的利用率。

3.4 實(shí)訓(xùn)室性能得到提升

一個(gè)Vlan就是一個(gè)廣播域，Vlan很好的隔離了廣播，控制了廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生，有利于網(wǎng)絡(luò)性能的提升。

3.5 實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)更加安全

網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室常常由于拓?fù)涞母淖儭P的改變?cè)斐删W(wǎng)絡(luò)通信的混亂，有時(shí)很難找出原因，使得實(shí)訓(xùn)失敗。由于Vlan的隔離功能，組間與組內(nèi)的通信不會(huì)隨意產(chǎn)生干擾，網(wǎng)絡(luò)更為安全，實(shí)訓(xùn)的成功率也大為提高。

本次實(shí)訓(xùn)室的改造工作，大大提升了教師的實(shí)踐能力和技術(shù)水平，無(wú)論是理論還是實(shí)踐均躍上了一個(gè)新臺(tái)階，也為學(xué)生的實(shí)習(xí)就業(yè)創(chuàng)造了良好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使學(xué)生能更快、更好地步入企業(yè)，成為企業(yè)的技術(shù)骨干。

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