文/費(fèi)雄偉　陳偉宏　何建新

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網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐

文/費(fèi)雄偉陳偉宏何建新

摘要:針對(duì)地方本科院校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的資源經(jīng)費(fèi)限制、維護(hù)成本高、效率低、更新慢等問題，實(shí)驗(yàn)效果不好的困難和挑戰(zhàn)，提出了虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。從組織形式、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)踐效果等多方面進(jìn)行了研究，實(shí)踐表明，依托虛擬化網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)?zāi)芙鉀Q上述地方本科院校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的困難和挑戰(zhàn)，在提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果的同時(shí)，給師生帶來了好處和便捷。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)工程;虛擬化實(shí)驗(yàn);組織形式;項(xiàng)目設(shè)計(jì)

陳偉宏(1976－)，女，湖南益陽人，副教授，研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

何建新(1975－)，男，湖南益陽人，碩士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

一、網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)存在的問題

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)為提升網(wǎng)絡(luò)專業(yè)學(xué)生動(dòng)手和操作能力服務(wù)，也是將專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為生成力的重要途徑，其重要性不言而喻。但由于地方本科院校的條件限制，存在著如下的問題: 1．無法進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。由于經(jīng)費(fèi)有限，沒有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備，造成實(shí)驗(yàn)停留在驗(yàn)證階段，無法提升研發(fā)與應(yīng)用能力。2．設(shè)備有限、共享程度低、維護(hù)成本高、效率低。學(xué)生人均占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備很低，無法滿足同時(shí)一個(gè)班實(shí)驗(yàn)的要求，實(shí)驗(yàn)要分組多次進(jìn)行，效率低下，且實(shí)驗(yàn)無法多次重復(fù)進(jìn)行。3．對(duì)設(shè)備有害。如果學(xué)生對(duì)設(shè)備操作不規(guī)范或一些破壞性的使用，造成設(shè)備故障，維護(hù)費(fèi)用高。4．更新慢。設(shè)備陳舊，難以勝任實(shí)驗(yàn)，且更新成本過高，不能滿足與技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)。5．實(shí)驗(yàn)效果不明顯。目前網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)脫節(jié)于市場需要，學(xué)生興趣不高。地方本科院校的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，必須直面以上問題，加以研究和實(shí)踐，以期探索出有效的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。經(jīng)過研究和實(shí)踐，依托網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谝欢ǔ潭壬辖鉀Q或減輕上述問題，適應(yīng)地方院校的實(shí)際。

二、網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐

網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)是指利用計(jì)算機(jī)軟件模擬出網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組織、部署、設(shè)計(jì)和測試等的實(shí)驗(yàn)方式。它能夠降低實(shí)驗(yàn)的成本，提供所需的各種設(shè)備，能完成復(fù)雜的、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。顯然，網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)具有低成本、無破壞性、高效率、無維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能夠解決之前提高的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)面臨的問題和挑戰(zhàn)。通過使用網(wǎng)絡(luò)工程虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究和實(shí)踐，取得了良好的效果，下面闡述其實(shí)施要點(diǎn)。

1．虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生達(dá)到如下要求:整體把握完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作過程和方式;練習(xí)使用網(wǎng)絡(luò)中最核心的路由技術(shù)和交換技術(shù);融會(huì)貫通網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí);熟悉網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的建設(shè)過程等。

2．虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織形式。虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)以虛擬仿真形式提供，仿真實(shí)驗(yàn)場景并在此場景中完成市場和社會(huì)所需的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)案例。虛擬仿真軟件可以采用PacketTracer，GNS3等，這樣能模擬出Cisco公司的各種主流的設(shè)備，并且按需使用、無維護(hù)、也無破壞性，更重要的是能解決設(shè)備的不足，還能提高實(shí)驗(yàn)的效率。實(shí)驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，要求同學(xué)們了解到將要做的實(shí)驗(yàn)的背景、意義、具體步驟和過程。

3．虛擬化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。以虛擬化技術(shù)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)能化繁為簡、低投入高產(chǎn)出地實(shí)施網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的效果確實(shí)起到了很好的幫助，但這僅僅是其中的一個(gè)方面。另一個(gè)重要的方面就是如何設(shè)計(jì)具有市場價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即從項(xiàng)目內(nèi)容方面來考慮激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)為:案例，技術(shù)背景，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)步驟等四個(gè)部分。案例指本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在企業(yè)或市場中應(yīng)用的情況，以引起學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的期望。技術(shù)背景則介紹本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所需的技術(shù)要點(diǎn)，作為實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，幫助學(xué)生快速而針對(duì)性的完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)拓?fù)涞刃畔?而實(shí)驗(yàn)步驟則包括實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)步驟和說明，也包括實(shí)驗(yàn)的中間結(jié)果和實(shí)驗(yàn)中的注意或者需要學(xué)生思考的問題等等。

經(jīng)過多年的對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的研究和實(shí)踐，目前已經(jīng)設(shè)計(jì)了如下一些較為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。它們分別是: VLAN設(shè)計(jì)、配置與管理、WLAN; STP生成樹協(xié)議;路由器技術(shù)配置和管理;案例:路由器實(shí)現(xiàn)VLAN間通信; PPP (Point to Point Protocol)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與安全PAP，CHAP;幀中繼Frame Relay;網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT) ; ACL配置; DHCP中繼配置等。

4．虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐效果。通過近年來在湖南城市學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生中開展虛擬化實(shí)驗(yàn)的效果來看，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高，能夠很好地完成面向職業(yè)導(dǎo)向的各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，且實(shí)驗(yàn)室以低成本，低維護(hù)成本的方式運(yùn)作，既克服了地方本科院校資源不足的困難，又緊扣市場需要，開出了應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。無論是學(xué)生還是教師，均體會(huì)到了虛擬化網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)的好處和便捷。

三、結(jié)語

地方本科院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨著條件有限和維護(hù)使用方面不足的挑戰(zhàn)，無法跟上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步和市場需要。通過研究和實(shí)踐，網(wǎng)絡(luò)虛擬化實(shí)驗(yàn)?zāi)軐?shí)現(xiàn)低成本、低維護(hù)、更新快、面向市場需要的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，值得向各地方院校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)推廣。

(作者單位:湖南城市學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院)

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基金項(xiàng)目:湖南城市學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)項(xiàng)目(湘城院教字［2014］41號(hào)－8)，湖南城市學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目(湘城院發(fā)［2014］30號(hào)－27)，湖南城市學(xué)院學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)改革項(xiàng)目(湘城院教字［2014］21號(hào)－5)．

作者簡介:費(fèi)雄偉(1980－)，男，湖南祁陽人，博士生，講師(系統(tǒng)分析師)，研究方向:并行計(jì)算與云計(jì)算。

中圖分類號(hào):G424

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):2095－9214 (2015) 10－0128－01