李廣用

(汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)學(xué)與應(yīng)用系，廣東 汕尾 516600)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程共享設(shè)計(jì)

李廣用

(汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)學(xué)與應(yīng)用系，廣東 汕尾 516600)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不夠、利用率不高，實(shí)驗(yàn)室課余時(shí)間不開(kāi)放等問(wèn)題，阻礙了學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)。針對(duì)利用課余時(shí)間開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題，提出一種基于校園網(wǎng)的遠(yuǎn)程開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)方案，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程登錄網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)展自主的實(shí)驗(yàn)練習(xí)。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放；遠(yuǎn)程共享

近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，眾多高校都相繼開(kāi)辦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)，并購(gòu)買了防火墻、路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，建立了網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供實(shí)踐平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)旨在培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技能型人才，側(cè)重于學(xué)生的實(shí)際操作能力。提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的教育質(zhì)量，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)起到了決定性作用。而地方高職院校的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室普遍存在硬件不足的情況，阻礙了學(xué)生的實(shí)際操作能力培養(yǎng)[1]。

1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析

汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要實(shí)際的路由、交換設(shè)備來(lái)支持，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的價(jià)值高且學(xué)校經(jīng)費(fèi)有限，配備的設(shè)備數(shù)量不足，不能滿足學(xué)生人均一套設(shè)備。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只能分組訓(xùn)練，最多6名學(xué)生一組，而每個(gè)實(shí)驗(yàn)只有90 min，平均每名學(xué)生只有15 min，時(shí)間太緊，一部分學(xué)生根本不能操作網(wǎng)絡(luò)硬件做實(shí)驗(yàn)。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一覽

學(xué)校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室只有白天上課時(shí)才開(kāi)放，晚上、周末、假期是關(guān)閉的，而學(xué)生不可能擁有昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，課余時(shí)間根本無(wú)法做實(shí)際組織網(wǎng)絡(luò)方面的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)操能力的培養(yǎng)得不到保障。

教師授課時(shí)也多是無(wú)奈地選擇路由交換機(jī)軟件模擬，如GNS3、PacketTracer,讓學(xué)生做模擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。模擬器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)配置好命令，結(jié)果卻出現(xiàn)偏差[2-3]，導(dǎo)致模擬器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間存在差異。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不能靈活多變，不能給學(xué)生一個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置環(huán)境，學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力得不到有效提高。

學(xué)院網(wǎng)絡(luò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行如下改革：1)避免模擬器實(shí)驗(yàn)的弊端，盡量讓學(xué)生接觸實(shí)際網(wǎng)絡(luò)硬件；2)增加實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開(kāi)放時(shí)間，利用好學(xué)生課后的時(shí)間；3)拓展實(shí)驗(yàn)的空間，實(shí)現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)帶回宿舍做，讓學(xué)生在宿舍通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)真實(shí)的路由器、交換機(jī)、防火墻來(lái)做實(shí)驗(yàn)；4)記錄好學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)的步驟、結(jié)果。授課老師認(rèn)真檢查實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果，監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2 基于校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)

2.1 遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室的概要設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室不僅要有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持，而且實(shí)驗(yàn)設(shè)備要接入網(wǎng)絡(luò)，這樣才能建成開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境[4]。遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生在任何時(shí)間、地點(diǎn)，只要有網(wǎng)絡(luò)接入，就能做實(shí)驗(yàn)，而且可以反復(fù)做實(shí)驗(yàn)。這樣能保證每名學(xué)生有機(jī)會(huì)做實(shí)驗(yàn)，能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能[5]。

把已有的設(shè)備進(jìn)行整合與分組，全部設(shè)備連接到校園網(wǎng)，能讓遠(yuǎn)程用戶連接到實(shí)驗(yàn)設(shè)備；開(kāi)發(fā)一套實(shí)驗(yàn)室管理軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的路由器、交換機(jī)、防火墻等進(jìn)行集中管理。

2.2 遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室的訪問(wèn)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)任務(wù)管理、教學(xué)授課安排等需要統(tǒng)一登錄到遠(yuǎn)程“設(shè)備管理服務(wù)器”集中處理。遠(yuǎn)程登錄操作流程如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程登錄實(shí)驗(yàn)室流程圖

學(xué)生、教師必須登錄到遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù)器進(jìn)行身份認(rèn)證，再登錄到實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的查詢和申請(qǐng)，系統(tǒng)會(huì)判斷學(xué)生有沒(méi)有實(shí)驗(yàn)任務(wù)和自己申請(qǐng)的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)管理系統(tǒng)的驗(yàn)證后才能登錄到實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。管理系統(tǒng)對(duì)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)的telnet命令進(jìn)行管理，如修改密碼、刪除文件、保存配置、重置設(shè)備等操作進(jìn)行過(guò)濾。

2.3 遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)機(jī)柜設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室共有8個(gè)機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜包括一臺(tái)銳捷二層交換機(jī)S2126G，一臺(tái)S2150G，一臺(tái)三層交換機(jī)S3760，一臺(tái)路由器R2600，一臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)客戶機(jī)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)全部通過(guò)telnet遠(yuǎn)程登錄訪問(wèn)，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)。

圖2 實(shí)驗(yàn)室機(jī)柜拓?fù)鋱D

2.4 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)計(jì)

校內(nèi)的學(xué)生可以在宿舍直接登錄到服務(wù)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，校外的學(xué)生則要通過(guò)H3C防火墻的VPN功能，通過(guò)L2TP進(jìn)行拔號(hào)登錄到校園內(nèi)網(wǎng)，再登錄到服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)接入的拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 學(xué)生遠(yuǎn)程訪問(wèn)結(jié)構(gòu)圖

實(shí)驗(yàn)完成后，要實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證學(xué)生配置是否正確。要在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室里安裝能遠(yuǎn)程訪問(wèn)的測(cè)試電腦和測(cè)試服務(wù)器。

3 網(wǎng)絡(luò)專業(yè)遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

采用PB12 +MSSQL2005制作C/S的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生賬戶管理，實(shí)驗(yàn)telnet命令分權(quán)限管理，學(xué)生申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)事務(wù)處理，實(shí)驗(yàn)室硬件管理等功能模塊。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保存學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)、學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以供以后查詢。

3.1 教師實(shí)驗(yàn)預(yù)約模塊

教師可以優(yōu)先預(yù)約遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備，來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的需要，也可以在系統(tǒng)里布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)或?qū)W生要完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師可以查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果評(píng)分。

3.2 學(xué)生用戶管理模塊

學(xué)生登錄系統(tǒng)后，可以查看遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備空閑情況，有目的地去申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)設(shè)備；也可以查看已申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)的記錄，更改已經(jīng)申請(qǐng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；還可以查看和修改自己的相關(guān)信息，如班級(jí)、聯(lián)系電話、密碼等。

3.3 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理模塊

該模塊用于管理設(shè)備的使用情況，確保每組設(shè)備在同一時(shí)刻只有一名學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)，避免多名學(xué)生登錄同一設(shè)備帶來(lái)的配置異常。管理模塊建立互斥數(shù)據(jù)表，記錄設(shè)備的使用狀態(tài)。教師、學(xué)生使用完后，設(shè)備和使用狀態(tài)要被修改為空閑狀態(tài)，模塊就會(huì)把設(shè)備重置初始設(shè)置，讓新來(lái)的實(shí)驗(yàn)使用人員開(kāi)始新的實(shí)驗(yàn)配置操作。

3.4 telnet命令分配模塊

采用用telnet的控件嵌入，系統(tǒng)對(duì)telnet的命令分類進(jìn)行管理，把一些高級(jí)、安全相關(guān)的命令進(jìn)行過(guò)濾，避免有些學(xué)生的誤操作，如修改密碼、刪除配置文件、初始化等。在銳捷交換機(jī)、路由器設(shè)備里也對(duì)學(xué)生用戶的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，學(xué)生只有Level 14權(quán)限，屏蔽掉可能危害實(shí)驗(yàn)正常動(dòng)作的命令，例如write、clear、delete、copy、erase、privilege、password、enable password等。系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定端口的配置過(guò)濾，每臺(tái)交換機(jī)的最后兩個(gè)端口是不可以更改配置的，以保證學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)遠(yuǎn)程訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的暢通。

3.5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生登錄系統(tǒng)后，首先，從數(shù)據(jù)庫(kù)檢索其作業(yè)或自己預(yù)約的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，驗(yàn)證其實(shí)驗(yàn)時(shí)間和設(shè)備是否處于空閑狀態(tài)；其次，分配權(quán)限給學(xué)生，標(biāo)志設(shè)備的使用狀態(tài)；然后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作模塊，在嵌入telnet控件的實(shí)驗(yàn)?zāi)K界面，直接對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，并對(duì)學(xué)生錄入的命令進(jìn)行權(quán)限的過(guò)濾，確保系統(tǒng)級(jí)命令不被執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)操作模塊實(shí)現(xiàn)了保存實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果，對(duì)學(xué)生每執(zhí)行一次操作，實(shí)驗(yàn)?zāi)K就會(huì)保存一條記錄到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目ID、名稱、實(shí)驗(yàn)用戶ID、設(shè)備ID、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、發(fā)送的telnet命令、返回的結(jié)果等。

3.6 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證模塊實(shí)現(xiàn)

驗(yàn)證交換機(jī)的配置實(shí)驗(yàn)需要服務(wù)器來(lái)連接交換機(jī)的端口，查看是否真正能連通。驗(yàn)證模塊采取遠(yuǎn)程登錄到服務(wù)器(如圖2的“測(cè)試終端”)，測(cè)試終端采用 USB擴(kuò)展網(wǎng)卡，一臺(tái)服務(wù)器擴(kuò)展多個(gè)網(wǎng)卡(如圖2的USB網(wǎng)卡連接)，連接多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，配相應(yīng)的IP地址，分別連接到二層交換機(jī)的端口和其他設(shè)備?！皽y(cè)試終端”在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以用ipconfig、ping、tracert、netstat和nslookup命令來(lái)驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的效果。如VLAN劃分是否成功，DHCP服務(wù)是否配置成功，ARP配置是否生效，生成樹(shù)是否配置生效等。

4 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量及安排的課時(shí)有限，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)過(guò)程很緊張，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果難以達(dá)到良好。遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)及使用，有效地提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，通過(guò)在課余時(shí)間遠(yuǎn)程共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)有序進(jìn)行。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間得到保證，實(shí)驗(yàn)效果很好，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)際操作能力都得到提高。

[1]徐建東，王海燕，胡總．高校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理模式創(chuàng)新研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26(2)：22-26．

[2]王峰，魚(yú)靜．高校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30(3)：331-333，379．

[3]龐文堯，丁金婷．遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].科技通報(bào)，2004，20(4)：311-315．

[4]余志華，王永濤．建設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28(11)：141-143．

[5]林卉，胡召玲，趙長(zhǎng)勝，等．高校開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27(3)：152-155．

Remote Shared Network Technology Professional Laboratory Design

LI Guangyong

(Department of Mathematics and Application，Shanwei Vocational and Technical College，Shanwei 516600，China)

In the laboratory experiment equipment, computer network specialty quantity, utilization rate is not high enough and un-open laboratory in their spare time, which hindered the cultivation of the students’ practical ability.Aiming at using solve the problem of spare time to carry out the experimental teaching, we put forward a design scheme of remote laboratory based on campus network, students can remote login networkprofessional lab anytime and anywhere through the network, to carry out their own experiment practice.

network technology; opening laboratory; remote shared

2014-06-29；修改日期:2014-08-19

李廣用(1978- )，男，碩士，講師，主要從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面的研究。

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.073