蘇文貴，侯憲美，嚴(yán)格

摘 要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在生產(chǎn)和生活中成了信息傳輸?shù)幕A(chǔ)平臺(tái)，操作、維護(hù)和保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要大量對(duì)組網(wǎng)設(shè)備原理性能了解、操作維護(hù)熟練的技術(shù)人員，如何經(jīng)濟(jì)高效地培養(yǎng)技術(shù)人員成了通信臺(tái)站面臨的難點(diǎn)問題，文章提出了一種基于IOL在虛擬LINUX操作環(huán)境下構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的方法，實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上對(duì)OSPF協(xié)議運(yùn)行原理細(xì)節(jié)示例教學(xué)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；虛擬教學(xué)；IOL

中圖分類號(hào)：TP391.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）06-0079-02

Abstract： Computer network has become the basic platform of information transmission in production and daily life. To operate， maintain and guarantee the computer network， a large number of skilled technicians are needed to understand the principle and performance of the network equipment and to operate and maintain the computer network. How to train technicians economically and efficiently has become a difficult problem for communication stations. This paper presents a method of constructing computer network teaching platform based on IOL in virtual LINUX operating environment. Implementation on the platform of OSPF protocol operating principle details of teaching examples.

Keywords： computer network； virtual teaching； IOL

隨著近年來信息化建設(shè)的不斷深入，眾多行業(yè)陸續(xù)建設(shè)了一些依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)越來越多地成為了信息傳輸?shù)幕A(chǔ)平臺(tái)，操作、維護(hù)和保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為了確保這些信息系統(tǒng)正常高效運(yùn)行的關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作、維護(hù)和保障專業(yè)力量建設(shè)，傳統(tǒng)的途徑是依托學(xué)歷教育、在職培訓(xùn)和專項(xiàng)培訓(xùn)，這在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才培訓(xùn)領(lǐng)域做了很大貢獻(xiàn)。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，一些小臺(tái)站也就是末端計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（Stub Network），存在一些不容忽視的問題：一是相對(duì)于大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)臺(tái)站，末端網(wǎng)絡(luò)的操作維護(hù)人員培訓(xùn)缺乏操作平臺(tái)，人員業(yè)務(wù)能力普遍偏低；二是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)涵蓋廣、包含知識(shí)多，依靠末端網(wǎng)絡(luò)臺(tái)站培養(yǎng)人才實(shí)現(xiàn)難度大；三是由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備門類多，為培訓(xùn)使用專門采購設(shè)備經(jīng)費(fèi)需求大，這就造成了教學(xué)單位存在教學(xué)易，設(shè)備操作難的困境?；诖耍枰l(fā)展一種新的經(jīng)濟(jì)和成效明顯的培訓(xùn)方式，本文借鑒當(dāng)前業(yè)界計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技能培訓(xùn)軟硬件設(shè)施設(shè)備，提出了一種構(gòu)建虛擬化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)的方法，并基于平臺(tái)做了示例教學(xué)。

1 總體思路

其做法的可行性在于：當(dāng)前虛擬化仿真技術(shù)發(fā)展迅速，有很多成型的商業(yè)化產(chǎn)品可供應(yīng)用與借鑒，同時(shí)很多優(yōu)秀的開源虛擬化軟件在業(yè)界也大量存在，其開放的源代碼和不受限制的使用權(quán)限為我們實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供了條件，這些虛擬化軟件不僅能夠模擬真實(shí)的物理設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)、防火墻、VPN、IDS、IPS等設(shè)備，還能實(shí)現(xiàn)類似真實(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的操作體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)中，現(xiàn)在成熟可用的產(chǎn)品起初都源自計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家，設(shè)計(jì)的功能有方案驗(yàn)證和乙方技術(shù)人員培訓(xùn)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，就是把Cisco原廠網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作系統(tǒng)IOS（internetwork Operating System）在虛擬網(wǎng)絡(luò)路由器環(huán)境中運(yùn)行，用這些虛擬路由器組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)由路由器、三層交換機(jī)、二層交換機(jī)和入網(wǎng)終端機(jī)組成的純虛擬計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以在平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)劃驗(yàn)證、IP編址實(shí)施、路由配置、生產(chǎn)網(wǎng)優(yōu)化和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等功能。

2 平臺(tái)構(gòu)建

IOL（IOS on Linux）是Cisco開發(fā)人員為便于在工程中驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)計(jì)，將工業(yè)界Cisco產(chǎn)品線中部分路由器交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IOS在Linux平臺(tái)的移植，所以IOL有著和IOS一樣的功能特性集，在路由交換控制層面可以取得和真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一樣的功能結(jié)果。

在基于IOL的虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中，最主要的工作是利用Dynamips模擬器（圖1）模擬Cisco路由器運(yùn)行硬件平臺(tái)，將Cisco IOS在虛擬路由器平臺(tái)上運(yùn)行，完成一臺(tái)路由器的構(gòu)建。配置Liunx將虛擬運(yùn)行的路由器按教學(xué)設(shè)計(jì)組網(wǎng)，完成構(gòu)建教學(xué)平臺(tái)。

IOL運(yùn)行在Linux操作環(huán)境下，為便于Windows操作系統(tǒng)用戶使用，可以在Windows操作系統(tǒng)下先安裝VMware或Virtual Box虛擬機(jī)，在主機(jī)下創(chuàng)建一臺(tái)虛擬機(jī)，根據(jù)host主機(jī)硬件配置分配虛擬機(jī)硬件資源（如CPU、內(nèi)存容量、硬盤容量和網(wǎng)絡(luò)工作模式等參數(shù)），啟動(dòng)虛擬Linux操作系統(tǒng)，安裝IOL虛擬機(jī)鏡像，對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行配置以實(shí)現(xiàn)host主機(jī)和虛擬機(jī)之間的IP層通信，然后用瀏覽器以http方式登錄虛擬機(jī)，訪問和配置虛擬教學(xué)平臺(tái)（圖2）。圖2是筆者設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)平臺(tái)，包含有11臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，屬于一個(gè)中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，給受訓(xùn)者提供了等同真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的培訓(xùn)體驗(yàn)。

3 教學(xué)平臺(tái)示例

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議理論講授后，學(xué)生往往對(duì)協(xié)議實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)理解不清?；趫D2培訓(xùn)平臺(tái)，可以按要求設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑸榻虒W(xué)設(shè)計(jì)配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過虛擬運(yùn)行組網(wǎng)設(shè)備，在平臺(tái)上對(duì)協(xié)議實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)做直觀體驗(yàn)。下面以一個(gè)講解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSPF路由協(xié)議7類LSA產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化過程為例，在平臺(tái)上做示例教學(xué)。

首先在教學(xué)平臺(tái)首界面，打開新增網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，編寫實(shí)驗(yàn)角本，完成實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建，按教學(xué)設(shè)計(jì)完成網(wǎng)絡(luò)配置，打開教學(xué)設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)部分，找到OSPF NSSA區(qū)域部分內(nèi)容（見圖3），對(duì)照操作細(xì)則講解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，重點(diǎn)讓學(xué)員理解這種OSPF區(qū)域劃分對(duì)比于常規(guī)OSPF區(qū)域劃分會(huì)產(chǎn)生什么不同。

接下來就是在虛擬教學(xué)平臺(tái)上，讓學(xué)員根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)中的操作細(xì)則完成操作配置，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。示例重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)在設(shè)備上查看OSPF lsa的方法（見圖4），并將查看到的數(shù)據(jù)記錄下來，做實(shí)驗(yàn)對(duì)比。讓學(xué)員理解NSSA區(qū)域產(chǎn)生的LSA有什么不同，從而加深對(duì)OSPF特殊區(qū)域NSSA的理解，掌握LSA7在OSPF ABR路由器R2上轉(zhuǎn)換成LSA5的過程和原理。

4 結(jié)束語

許多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，組網(wǎng)設(shè)備多，地理分散。在工作中以實(shí)際網(wǎng)絡(luò)作為組訓(xùn)平臺(tái)很不現(xiàn)實(shí)，筆者根據(jù)多年實(shí)際崗位工作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)借鑒行業(yè)做法，實(shí)現(xiàn)了上述虛擬計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)平臺(tái)，在此平臺(tái)上先后完成了150人次的崗位能力培訓(xùn)，效果比較明顯，培訓(xùn)效益很高，特別適合人力資源薄弱的小臺(tái)站培訓(xùn)使用。

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