余基映

摘要：針對計算機網(wǎng)絡(luò)課程難度大、協(xié)議抽象的特點，本文提出基于Packet Tracer進行計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的方案，并結(jié)合VLAN技術(shù)教學(xué)實例，在Packet Tracer中設(shè)計出了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，完成了配置過程，并進行了結(jié)果驗證，經(jīng)實際教學(xué)反饋，操作簡便，效果逼真，便于學(xué)生理解抽象的知識，達到很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：Packet Tracer；計算機網(wǎng)絡(luò)；實驗教學(xué)；VLAN技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）12-0157-02

1引言

計算機網(wǎng)絡(luò)課程是計算機相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課和核心課程，該課程具有難度大、協(xié)議抽象的特點[1]。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生對原理、協(xié)議等抽象的知識缺乏理解，學(xué)習(xí)效果不甚理想。實驗教學(xué)是對理論教學(xué)的實踐環(huán)節(jié)，是加深對理論教學(xué)的理解和應(yīng)用能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，受教學(xué)經(jīng)費和場地的限制，無法讓學(xué)生真實地操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[2]。針對目前計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和特點，引入Packet Tracer模擬器，配套相應(yīng)的教學(xué)實例，通過軟件建立一個仿真的實驗環(huán)境，使得抽象的內(nèi)容變得形象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善課堂的授課效果[3-4]。

2 Packet Tracer簡介

Cisco公司針對其CCNA認證專門開發(fā)了一個用來設(shè)計、配置和進行故障整理排除的官方模擬軟件Packet Tracer [5]。Packet Tracer主要通過軟件模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理，用戶通過拖曳的方法輕松地在軟件上建立網(wǎng)絡(luò)拓撲，還可以通過輸入命令來配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中模擬詳細處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運行情況。Packet Tracer提供了良好的圖形界面、配套的實驗實例，具有操作方便、交互性強、形象直觀、準確真實等優(yōu)點。

3教學(xué)實例

在Packet Tracer平臺上，可以完成的計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)教學(xué)實例主要有：交換機VLAN技術(shù)、VLAN間路由、STP生成樹協(xié)議、路由器靜態(tài)路由、路由器RIP協(xié)議、路由器OSPF協(xié)議、訪問控制列表ACL、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT等。下面以VLAN技術(shù)為例進行說明。

3.1 VLAN技術(shù)

VLAN（Virtual LAN）即虛擬局域網(wǎng)，是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組，而這些網(wǎng)段具有某種共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標識符，指明發(fā)送這個幀的計算機屬于哪個VLAN。傳統(tǒng)共享介質(zhì)的以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)中，所有用戶在同一個廣播域中，隨著廣播幀數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)傳輸性能將明顯下降，甚至產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。VLAN技術(shù)具有隔離廣播報文、提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率、增強網(wǎng)絡(luò)通信安全等優(yōu)勢[6]。

3.2 Packet Tracer對網(wǎng)絡(luò)拓撲的模擬

VLAN技術(shù)教學(xué)實例教學(xué)環(huán)境的搭建如圖1所示，六臺主機電腦PC0～PC5通過直通線與交換機Switch0互連。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示。

在Packet Tracer中，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來后，還需要對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行IP地址分配，IP地址分配如表1所示。

配置命令

3.2.1 配置PC

按照IP地址分配表表1分別配置PC0～PC5的IP地址和子網(wǎng)掩碼。在Packet Tracer工作區(qū)內(nèi)，依次單擊PC0～PC5，打開PC參數(shù)設(shè)置對話框，選擇“Desktop”選項卡，單擊“IP Configuration”對話框，輸入?yún)?shù)。

3.2.2 配置交換機

在Packet Tracer工作區(qū)內(nèi)，單擊交換機Switch0，打開Switch0參數(shù)設(shè)置對話框，選擇“CLI”選項卡，輸入配置命令。

（1） 創(chuàng)建VLAN

在交換機Switch0上創(chuàng)建VLAN10，VLAN20，VLAN30。

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch（config）#vlan 10

Switch（config-vlan）#name HR

Switch（config-vlan）#VLAN 20

Switch（config-vlan）#name SALES

Switch（config-vlan）#VLAN 30

Switch（config-vlan）#name ENG

（2） 分配VLAN

將交換機Switch0的Fa0/1～ Fa0/2分配給VLAN10，F(xiàn)a0/3～ Fa0/4分配給VLAN20，F(xiàn)a0/5～ Fa0/6分配給VLAN30。

Switch>

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch（config-if-range）#interface range Fa0/1-2

Switch（config-if-range）#switchport mode access

Switch（config-if-range）#switchport access vlan 10

Switch（config-if-range）#exit

VLAN20、VLAN30配置命令相同。

3.3 結(jié)果分析

完成配置之后，采用ping命令測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連通性。Packet Tracer可以模擬這個過程，在Packet Tracer工作區(qū)內(nèi)，單擊PC機，打開PC參數(shù)設(shè)置對話框，選擇“Desktop”選項卡，單擊“Command Prompt”對話框，輸入ping命令。

（1） 對在同一個VLAN中的PC測試連通性，用同在VLAN 10中的PC0 ping PC1，可以ping通，結(jié)果如圖3所示。

（2） 對在不同VLAN中的PC測試連通性，用在VLAN 10中的PC0 ping VLAN 20中PC3，不能ping通，結(jié)果如圖4所示。

（3） 在未劃分VLAN之前，PC0 ping PC3，可以ping通，結(jié)果如圖5所示。

結(jié)果驗證，未劃分VLAN之前，交換機的所有接口在同一個廣播域內(nèi)，連接在該交換機上的PC機互相之間可以ping通。劃分VLAN之后，分配在同一個VLAN中的接口在一個廣播域內(nèi)，連接在該接口上的PC機之間可以ping通，不同VLAN之間的PC機之間不能ping通，從而隔離廣播域。

4 結(jié)束語

在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中，利用Packet Tracer模擬器進行仿真實驗，操作簡便，效果逼真，能夠更好地將理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生對抽象的計算機網(wǎng)絡(luò)知識有了更深刻的理解，教學(xué)效果很好，值得推廣。

參考文獻：

[1] 容振邦.基于Packet Tracer的計算機網(wǎng)絡(luò)原理課程案例教學(xué)[J].計算機教育，2011（03）：67-70.

[2] 劉靜.基于Packet Tracer的VLAN間通信實驗設(shè)計與實現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（02）：55-56+58.

[3] 薛琴.基于Packet Tracer的計算機網(wǎng)絡(luò)仿真實驗教學(xué)[J].實驗室研究與探索，2010，29（02）：57-59.

[4] 李萍.Packet Tracer在計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（11）：177-179+182.

[5] 崔北亮.CCNA認證指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014：81-86.

[6] 謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017：101-103.