Packet Tracer软件在高职《数据通信网络》课程教学中的应用*

杨 彬

（上海电子信息职业技术学院 上海 201411）

Packet Tracer软件在高职《数据通信网络》课程教学中的应用*

杨 彬

（上海电子信息职业技术学院 上海 201411）

从《数据通信网络》课程现状出发，提出借助于相应的仿真软件将其由理论课变为实践课的一种方法。同时，针对Packet Tracer仿真软件的最大特点，以实际授课应用为例介绍了该软件在《数据通信网络》课程改革教学过程中的有效应用。

Packet Tracer软件；高职；数据通信网络；课程改革

随着信息产业的飞速发展以及通信行业3G标准的出台，社会对于通信行业人才的需求逐渐增多。在这样的背景下，如何培养出既具有一定的理论基础，又具有较强实践能力的通信技能型人才，是摆在高职通信专业教师面前的主要任务。《数据通信网络》作为通信专业学生的一门专业基础必修课，在学生学习整个通信课程知识体系过程中起着重要的基础性作用。

《数据通信网络》课程现状

鉴于《数据通信网络》课程本身的知识内容及其基础性作用，目前我校在该课程的教学中普遍采用以理论授课为主的形式，即使有实践性的操作，也仅仅涉及网络通信中最基本的部分内容。这对于学生全面系统了解数据在网络通信中的传输形式、协议应用、接口安全等具有较强工程实践性的知识起不到重要的作用。

若学校以大量硬件投入建设实训室，学生虽然可以在真实的设备上进行练习，但这需要大量的资金投入，并且设备在使用过程中需要大量的人力、物力进行维护。因此，笔者在实际的网络教学中采用了以仿真软件实践为主、硬件参观实践为辅的实践教学形式，取得了较好的效果。目前，社会上有许多仿真软件，如NS-2、OPNET、Boson Netsim、Dynamips GUI、Packet Tracer 等 ，结合我系的硬件设备并综合比较各种仿真软件，笔者最终采用了Packet Tracer 5.0作为数据网络通信课的仿真环境。

Packet Tracer软件功能简介

Packet Tracer是思科公司为CCNA（思科认证网络工程师）层次的网络课程学员进行实践性学习而开发的一套网络仿真系统。该软件最大的特点在于学生可以在图形化用户界面上直接使用拖曳的方法就可以完成网络拓扑结构的搭建，并允许学生使用与实际设备几乎完全相同的方法对其进行配置操作。同其他的网络仿真软件相比，该软件具有以下特点：（1）支持多种协议模型。除了能够支持常用的协议，如HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、VTP 和 STP 外， 同时还支持 IP、Ethernet、ARP、Wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC 和 ICMP等协议模型。（2）支持大量思科设备的仿真。如路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆、终端等，并且对设备的配置提供了图形化和命令行两种配置方法，各设备模型均有可视化的外观仿真。（3）支持逻辑空间和物理空间的设计模式。逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现；物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置。（4）数据报传输采用实时模式和仿真模式。尤其是在仿真模式下，使用该软件提供的包跟踪功能，用户可以观察到数据包的实际传输过程，从而能更好的使学生理解数据传输及处理的相应原理。

以上这些特点保证了利用Packet Tracer软件可以方便快捷地进行网络组建、设备配置、协议测试等网络技术实验。

实践教学案例

在《数据通信网络》课程的教改过程中，在理论基础之上，笔者借助于Packet Tracer 5.0这套仿真软件，将基础知识讲授、通信内涵展示、学生实践操作三者有效地结合起来，达到了既了解基础理论、又具有实践动手能力的综合人才培养目的。

在实践过程中，这套软件的“Simulation Mode”（仿真模式）提供了强大的视觉功能。在该模式下，用户可借助于事件列表直观地查看数据在每层之间的通信过程。这对于学生深入理解数据通信过程中的数据交换形式及方式起到重要的作用。下面就借助于一个授课实例来说明。该授课案例是笔者在完成“数据通信基础”这个章节的理论知识讲授后以演示的形式介绍给学生。目的在于使学生能够结合已学基础知识更深入形象地理解数据传输过程。其中有部分内容，如IP地址的设置，学生还没有学到，因而内容都以基本设置为主。

图1 PC终端与DNS服务器连接图

如图1为一台PC终端与一台DNS服务器相连，当PC在其IE浏览器中输入一个网址信息时，查看PC向服务器进行数据请求的过程。先需要给PC和服务器进行正确的配置，其配置信息如表1、表2所示：

表1 PC机的配置表

表2 服务器端的配置表

在PC端的浏览器地址栏中输入对应域名地址后，服务器需要能够解释，并将对应的Web页面回传给请求端PC，因而在服务器上除了设置IP地址外，还需要打开DNS和HTTP服务。其中，HTTP服务在服务器中已经默认存在了，效果为在Web页中显示“Welcome to Packet Tracer 5.0,the best thing since.....Packet Tracer 4.0.”，此外还有两个超链接。当然，用户也可以依据自己的需要在HTTP的配置页中进行修改，但是DNS服务则需要手动添加。其配置信息如图2所示。

在完成了所有的基础配置后就可以通过Packet Tracer 5.0中仿真模式的事件列表查看该拓扑结构下的数据传输过程。

先在PC端的Web Browser页面中输入要访问的URL网址http://www.abc.com，回车后，在Event List窗口中就可以看到出现了两个即时事件，一个为DNS请求，一个是ARP请求，此时两个事件均位于PC1端。同时，在拓扑图页面中可以看到用与事件相同的两种颜色标识出了两个“信封”，即不同的数据包信息，如图3所示。

图2 DNS服务器端启用域名服务图

图3 PC终端准备初始数据包图

使用“Capture/Forward”按钮可以捕捉下一个事件，此时可以看到ARP请求已经到达了SERVER1端。根据网络通信原理，数据在从PC端到服务器的过程中，首先需要做的就是进行ARP地址解析，将IP地址解析为对应的MAC地址，而后才能进行后续的数据传输过程。通过PT5的仿真，就可以清晰的看到这样一个过程。接下来，再次使用“Capture/Forward”按钮，可以看到ARP的解析成功，由Server1的服务器端回送至PC1端。在拓扑图中看到绿色标识的ARP完成，有动态的“?”出现在绿色的“信封”上，以标识该过程顺利完成。同时，PC1开始准备DNS过程，如图4所示。由于服务器上最初设置了DNS相关信息，而因经过PC与服务器之间的数据交换，DNS解析过程也迅速完成，如图5所示。此时，PC端还没有向服务器进行页面的请求，因此，在PC的浏览器端还没有任何的页面出现。

图4 ARP地址解析完成图

图5 DNS域名解析完成图

在DNS完成的同时，PC端准备的TCP请求发往了服务器端。当TCP请求由服务器端验证通过后，PC端的HTTP页面请求开始进行。在进行HTTP页面请求的过程中，伴随着TCP的数据包的传递，在如图6所示的阶段，HTTP的请求由服务器端发往了PC端，可以看到服务器端预先设置的HTTP页面显示到了PC的浏览器上。

图6 HTTP页面请求图

图7 数据传输结束图

但是该过程并没有因为显示出了HTTP的请求页面而简单地结束，继续使用“Capture/Forward”按钮，可以发现仍然有TCP的请求在PC和服务器端进行，直至如图7所示的状态。此时，在拓扑图的页面中可以看到最后一个“信封”打上了“?”。为什么还要有最后几个TCP的步骤呢？在授课过程中，笔者适时提出了这个问题，于是学生就开始回到之前所讲授的理论知识中去寻找答案。最终，学生找到了正确的解答：HTTP是一个基于可靠传输的协议，在传输结束之后，还必须有断开链接的过程。

借助于Packet Tracer 5.0强大的仿真功能，不仅可以让抽象的理论性教学内容有了一个丰富的可视化展现平台，而且可以让学生通过对路由、交换等设备环境的仿真，掌握相应设备的配置、管理方法，从而可以将枯燥的理论课变为既有理论、又可观测、还能应用的实践性课程。这对于学生更深入、更透彻地理解数据在通信网络中的传输过程起到了重要的促进作用，也为学习和掌握后续的专业课程起到铺垫作用。

[1]尧有平.基于Packet Tracer 4.11构建仿真网络实训平台[J].福建电脑,2008，（5）.

[2]黄声烈，黄毅.构建“网络协议仿真教学系统”平台的研究[J].实验室研究与探索，2006，（25）.

[3]沈海红，王进，郑宝玉.基于3种主流网络仿真软件的网络仿真探讨[J].江苏通信技术，2004，（4）.

（本文责任编辑：张维佳）

G712

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1672-5727（2010）11-0148-02

杨彬（1977—），女，河北石家庄人，硕士，上海电子信息职业技术学院通信系讲师，研究方向为计算机网络。

*本文受2008年度上海市教委培养优秀青年教师项目(dxz08001)资助