高等职业学校网络实验室的构建

摘要：分析了建设标准网络实验室所存在的困难，研究了目前国内高校的网络实验环境及标准网络实验室的体系结构，并整理了网络实验的基本内容。提出了用网络仿真的办法来解决学校设备与提高学生组网能力的矛盾。

关键词：网络实验体系结构；网络实验；网络仿真

作者简介：施裕琴(1969-)，女，江苏徐州医药高等职业学校副教授，硕士，主要研究方向为网络、信息系统管理。

中图分类号：G710

文献标识码：A

文章编号：1001-7518(2009)23-0045-02

21世纪是一个信息化时代，社会对网络技术人才的需求激增，各高等职业学校也纷纷开设了计算机网络课程，通过培养专业网络人才以满足社会发展需求。但网络技术的理论知识学生不太容易理解，所以让学生更深入理解计算机网络的一个很好的学习方式就是实验，使学生通过足够的验证性实验和一定数量的综合性实验，真正理解和掌握理论知识，获得一定的综合技能和实践能力，并初步具有处理实际问题的能力。因此，计算机网络课程的实验室建设和实验教学正越来越受到各高等职业学校的重视。

虽然本校也建立了自己的计算机教学中心，用于计算机教学、职业培训。但是，学校的计算机中心还停留在“PC机房”的水平：共享工作站实验室，设备由多个班级多个课程共享，一般不允许实验者安装新的硬件、修改操作系统，而且重启计算机将恢复原来的系统配置。实验者只可以进行简单的网络服务配置实验和网络编程实验，根本起不到提高学生组网能力的目的。网络技术课程的教学目标应该是通过理论教学和在实验室内的学习，使学生可以提高网络设计能力、网络管理能力、网络安全部署能力，对他们的就业有直接的帮助。

一、建设标准网络实验室所存在的困难

由于网络技术本身的特点，使得网络实验室的建设存在比较大的困难。首先。网络设备的投入很大。网络中使用的设备如路由器、交换机、服务器等动辄单价几千上万元。其次，实验所需软件短缺。网络实验需要用到很多专门的软件。但花一笔不小的资金买回来的软件不一定适用，而自己开发又要一定的周期和人力物力。网络技术日新月异，而且产品种类繁多。更新换代频率非常高。几年以后，原来的先进设备就要变成落后的设备，又要面临重新投入资金的问题。为此。很多学校的网络实验室设备都是只配置1到20套左右，因此高等职业学校里普遍存在实验设备少，学生多的矛盾，导致每次实验只能分组进行，甚至有些实验学生只是看老师示范，连动手的机会都没有。

二、网络实验室的体系结构

单台计算机，如果它连人因特网。则可以运行应用程序与因特网站点进行交互。即使它没有连人因特网。也可以通过让客户机进程和服务器进程在单台计算机内部进行通信来开发与测试网络软件。专用内联网实验室，由多个网络以及将它们互相连接在一起的路由器组成，可以根据实验的要求改变其拓扑结构。实验者可以进行更复杂、更全面的实验。包括分组捕获、协议分析、因特网地址分配和路由选择等实验。高等职业学校进行计算机网络实验室建设，应该旨在让学生学习如何构建网络，并向学生提供网络服务的专业训练。实验内容应涉及：网络协议、网络构架、网络数据库、网络通信、网络安全、网络应用开发和网络管理等。而且，计算机网络实验室应具备两大特点：一是仿真性，即能够模拟网络中心的运作机制；二是教学性，即设备性能未必需要很高，但要求功能尽可能齐全，最重要的是所有的网络设备可以让学生反复练习从裸机开始的配置。

综上所述，一个标准的网络实验室，就是一个包括各种网络软硬件的、提供因特网接口的专用内联网。

三、网络实验内容

由于各学校网络实验室设备不同，配置的软件不同，师资力量不同，学科研究方向不同，使得各学校所开设的网络实验内容不尽相同。但大体上，网络实验内容可分为以下几个方面的实验：验证性实验、综合性实验和设计性实验。

1、验证性实验。验证性实验主要用于验证网络的各种协议，开设目的是让学生更好更形象地理解理论知识。主要实验有：以太网帧的构成、IP地址分类与数据包组成、IP地址转换协议；ARP、IP控制管理协议：ICMP、UDP数据报的传送、TCP数据通信、SNMP协议与网络管理、应用层协议。

2、综合性实验。综合性实验目的是为了让学生更好的应用网络知识，提高实践能力。综合性实验又可分为基础实验和高级实验两大类。主要实验有：(1)基础实验。包括双机互连、以太网组网实验、常用网络服务的配置及操作、交换机和路由器的了解、使用TCP/IP诊断实用程序等。(2)高级实验。包括虚拟局域网的配置、路由器的使用、网络数据包的监听和分析、网络故障仿真及分析、管理TCP/IP网络互联环境、配置IP路由协议和广域网络、IP流量管理和安全控制配置、IPX网络互联配置、PPP串行连接、配置帧中继网络。

3、设计性实验。主要是用SOCKET套接字和C语言进行网络程序设计。目的是让学生进一步掌握UDP及TCP协议的工作原理：掌握SOCKET编程的基本方法；学习应用C语言与WinSoek2进行简单的面向连接的网络程序设计，实现网络数据传输。主要实验包括异步串行通信编程实验、实现利用停等协议传输数据文件、编写简单的C/S程宁、编写简单的SMTP邮件服务器并观察其通信过程、建立一个网络API函数库、编制一个多服务的服务器、设计一个时钟同步协议、设计一个滑动窗口协议。现在，越来越多的学校把网络实验从理论课程中抽离出来，独立开设课程，以便开设尽可能多的网络实验内容，让学生更好地掌握网络知识。

四、构建符合职业学校特点的网络实验室

1、高校网络实验环境分析。高校网络实验环境千差万别。根据搜集的高校实验教学情况来看。目前国内高校网络实验环境主要有下面几种情况：第一。一部分重点大学早在90年代初期就建立了专门的计算机网络实验室，网络方面的实验已开展得比较成熟，主要是以技术开发为方向的设备先进的网络实验室。第二，90年代末，大部分高校纷纷开始建设标准网络实验室。其中有些是全新建设，有些是在原有计算机实验室的基础上发展出来的。如，长春大学建立了网络实验室，面向学生开设路由实验、交换实验、网络安全及综合实验等几个方面的实验。第三，2000年后，不少网络设备生产商和认证机构为了谋求新的发展，提出了一些新模式、新方案，吸引高校进行合作。高校资源与企业所积累的丰富实践经验开始有效的结合起来，充分发挥高校和公司的各自优势，建立更加完备、更加先进、更有发展空间的实验内容体系。推动高校的网络教育走向实用化和市场化。可以说，高校与网络设备生产商、认证机构联合开发实验室成为一个明显的趋势。第四。鉴于资金问题，大部分专科院校只购置了少量的网络设备开设了简单的网络实

验，或者是共享实验室进行网络实验。

2、构建符合本校特点的网络实验室方案。本校没有计算机及网络专业，学生也只有网络技术的选修课，课时较少，学生学习的网络理论知识也不太扎实，再加上经济的原因，所以不可能构建标准的网络实验室供学生进行实验。以前，构造一个网络实验环境的方法主要有两种：第一种是用实际的网络进行研究开发，这种方法开发周期长、成本高，而且影响网络的正常运行：第二种是搭建一个网络实验室，这种方法价格昂贵，而且网络的升级换代周期很短，花费巨资建立的网络实验室，可能没有多久就面临着淘汰的危险。因此，为了让学生能更直观形象地理解网络知识，解决学校设备少与学生多的矛盾，可考虑在现有资源的基础上，利用网络仿真构建虚拟的仿真教学环境，使之满足教学需要。网络仿真是使用计算机技术构造拓扑结构，模拟网络协议的工作过程。它能设定网络特性参数，模拟网络流量在网络中的传输过程，对网络性能进行研究和分析，通过网络仿真能使初学网络者比较具体地理解网络技术：协议、路由、分组转发、拥塞控制等。网络仿真的使用场合通常有三个。一是为进行真正的实验(或操作)做准备练习；二是替代物理实验室：三是在物理实验后进行分析。目前对网络仿真主要有硬件和软件两种。硬件仿真是通过专门设计的仿真仪器来模仿网络和协议的工作过程。软件仿真则不需要专门的仿真仪器，只需要在计算机上运行已调试好的仿真软件就可以直观地看到网络和协议的工作过程。网络仿真软件提供了一种新的网络设计和优化的方法。不需要大量编程，通用性好，很容易实现通信网络仿真，是通信网络仿真的发展方向。目前使用比较广泛的免费仿真软件是NS2，(Network Simulator V2)它是美国DARPA支持的VINT项目的核心部分，由伯克利大学为主研制开发，其目的是构造一个完整的网络仿真平台，提供一系列仿真工具，实现新的网络协议的设计与开发，Cisco Rower Simulation即思科路由器配置模拟软件也是很好的网络仿真软件，可用来培养学生低三层组网的能力，Cisco公司是全球主要的路由器生产商。思科网络培训和认证是提高学生组网水平的很重要的途径，学生利用模拟软件很容易学会路由器的配置方法，然后学校再购买一些实际的网络设备如华为交换机等，并利用现有的计算机即可构建简单的网络实验室，这样既节约了资金。而且对提高学生的组网能力也有很大的帮助。

五、结语

信息化建设正处在飞跃的新时期，基于校园网的应用正受到前所未有的重视，中国传统职业教育工作模式也正进入到一个实质性的数字化变革时代。加快教育信息化建设的步伐，适应时代的需求，抢占未来职业教育发展的制高点。已经成为中国职业教育界的一致共识。建设网络实验室，有利于形成学校独有的办学特色，有利于学校品牌的树立，更有利于学校的教学评估工作。

参考文献：

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责任编辑夏焕堂