浅谈模拟软件Cisco Packet Tracer在《计算机网络基础》教学中的应用

冯文超 冯 涛

(1.兰州职业技术学院，兰州 730070；2.兰州理工大学，兰州 730050)

1 引言

自1969年美国国防部创建了第一个分组交换网ARPAnet起，计算机网络在短短的30多年时间已发展至覆盖全球的第一网络。随着计算机网络的发展，对网络技术的需求也在日益激增。

而在理论难，实践过程、环境复杂的网络类课程的教学中，如何改善教学方法，提高教学质量，增强教学效果呢？现在一般采用的方法就是使用模拟、仿真类的软件辅助教学。而众多的模拟、仿真软件中，以VMware、Windows Virtual PC、Cisco Packet Tracer、Boson NetSim等软件使用最多，也最受欢迎。

合理使用模拟软件，可以减轻教师的教学负担，提高教学效率和质量。本文将以Cisco Packet Tracer为例，谈谈其在计算机网络类课程教学中的应用。

2 软件介绍

Cisco Packet Tracer(以下简称PT)是由Cisco公司开发并发布的一个辅助学习工具，为学习CCNA课程的网络初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。使用者可在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，软件中实现的IOS子集允许使用者配置设备；并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。现在最新的5.3版本的软件，可以完成CCNA绝大部分的实验和大部分CCNP的实验。

PT的硬件仿真程度高，支持多种路由器、交换机、无线网络设备、终端设备、广域网设备和连接线缆，对于设备中的模块也有很好的支持和高度的仿真。对于服务器、PC也能仿真其工作过程和功能。

PT的协议仿真也很到位，我们可以在仿真模式下观察数据包在网络上的传输过程，并能查看到每个数据包的结构和内容。这对协议的学习有着非常大的帮助。

3 教学应用

在网络类课程中，作为先导课程的《计算机网络基础》一般会按照绪论、数据通信基础、网络体系结构与协议、局域网、广域网、网络操作系统、网络安全与管理等7部分进行(也有部分教材是按照计算机网络基础知识、数据通信基础、数据链路层、网络层、传输层、应用层、网络管理与网络安全等部分)。其中涉及到实验、实训的内容较多，除了开头的两部分，其余都可开设实验或实训。在实践教学中，又以局域网部分和网络操作系统部分的内容为重点。

3.1 IP编址和子网划分部分的辅助教学——子网划分

在PT中添加1台2950-24交换机和4台PC，并将4台PC的IP地址/子网掩码分别设为192.168.1.1/255.255.255.0，192.168.1.126/255.255.255.0，192.168.1.129/255.255.255.0，192.168.1.253/255.255.255.0。此时4台PC相互之间是可以ping通的。然后将4台PC的子网掩码都改为255.255.255.128后，PC1、2之间，PC3、4之间可ping通，但是PC1、3之间，PC2、4之间ping不通，说明子网划分成功。此时，还可验证全1、全0地址不可用(子网掩码为255.255.255.128时，设置127、128、254等地址PT会提示非法地址，而子网掩码为255.255.255.0时，127、128、254等地址是可用的)。

3.2 局域网部分的辅助教学——虚拟局域网

3.2.1 虚拟局域网的概念和实现

虚拟局域网简称VLAN，由IEEE 802.1Q定义，是指将一个物理网络划分成若干逻辑网络，或将若干个物理网络组成一个虚拟网络的技术。使用VLAN可以控制广播风暴，提高网络的安全性，使得整个网络的管理更加简单、直观和灵活，同时能降低网络管理的成本。

在PT中添加1台2950-24交换机和4台PC：PC1～PC 4，分别连接至交换机的1～4口。4台PC的IP地址/子网掩码分别设为192.168.1.1～192.168.1.4，子网掩码都为255.255.255.0。此时4台PC相互之间是可以ping通的。

在交换机上建立2个VLAN，VLAN10和VLAN20，并将交换机的1、3口划至VLAN10，2、4口划至VLAN20。此时，PC1和PC3之间可以互通，PC2和PC4之间可以互通；而PC1和PC2之间、PC3和PC4之间无法ping通，虚拟局域网实现。

3.2.2 跨交换机的虚拟局域网的实现

进一步实现跨交换机VLAN：在原有设备的基础上再添加1台2950-24交换机，并将原来交换机上3、4口上的PC连至后添加的交换机的1、2口上，并用直通线将两个交换机的24口互联，同时在新添加的交换机上添加2个VLAN：VLAN10和VLAN20。在新添加的交换机上，将1口划至VLAN10，2口划至VLAN20，并将2台交换机的24口都设置为TRUNK。此时，PC1和PC3之间，PC2和PC4之间又恢复了连通状态，跨交换机的虚拟局域网实现。

3.3 网络操作系统部分的辅助教学

网络操作系统的安装一般使用VMware、Windows Virtual PC或使用真实设备实训。实训过程中往往要求将不同小组之间隔离开，否则各小组之间会相互影响，导致结果不正确或无结果。如果利用PT验证结果，则可避免上述弊端。

3.3.1 WWW服务验证

在PT中添加1台PC和1台服务器(Server-PT)，并将2台机器用交叉线缆连接起来。PC和服务器的IP地址/子网掩码分别设为192.168.1.2/255.255.255.0和192.168.1.1/255.255.255.0。默认服务器的WWW服务是开启的，所以直接可以在PC上验证：单击PC，打开PC的设备属性窗口，在“Desktop”选项卡中单击“Web Browser”，打开浏览器，在地址栏里输入服务器的IP地址192.168.1.1，即可打开Web的页面。为了进一步验证，可以打开服务器的设备属性窗口，在“Config”选项卡中单击左边的“HTTP”，并适当改变Web页面的内容，此时在PC的浏览器上点击“GO”刷新页面，发现页面内容已改变，验证成功。

3.3.2 FTP服务验证

FTP服务的验证需要在命令提示符状态下进行：在上一个实验的基础上，打开PC的命令提示符窗口“Command Prompt”，输入命令“FTP 192.168.1.1”，然后输入用户名、密码“cisco”，就连接至服务器了，验证成功。

3.3.3 DNS服务器及客户端验证

DNS服务的验证需要先添加域名：在上一个实验的基础上，单击服务器，打开服务器的设备属性窗口，在“Config”选项卡中单击左边的“DNS”，打开DNS配置页面，在“Name”后面的文本框中输入域名“test.com”，在“Address”后面的文本框中输入对应的IP地址“192.168.1.1”，点击下面的“Add”按钮，此域名就生效了。在PC的浏览器中输入域名，验证成功。

3.3.4 DHCP服务器及客户端验证

DHCP服务的验证需要先配置DHCP服务：在上一个实验的基础上，单击服务器，打开服务器的设备属性窗口，在“Config”选项卡中单击左边的“DHCP”，打开DHCP配置页面，在“Default Gateway”后面的文本框中输入网关的IP地址“192.168.1.1”，在“DNS Server”后面的文本框中输入DNS服务器的IP地址“192.168.1.1”，在“Start IP Address”后面的文本框中输入IP地址池的起始IP地址“192.168.1.1”，在“Subnet Mask”后面的文本框中输入要分配IP地址的网段的子网掩码“255.255.255.0”，点击下面的“Save”按钮，此DHCP服务就生效了。验证时，先将PC的IP地址设置为自动获取，即在“IP Configuration”窗口中，选择“DHCP”单选按钮。选中几秒钟后，就可看到下面的IP地址、子网掩码、默认网关等文本框内出现DHCP服务器分配的地址和配置，验证成功。

3.3.5 E-mail服务验证

E-mail服务的验证需要先配置E-mail服务：在上一个实验的基础上，单击服务器，打开服务器的设备属性窗口，在“Config”选项卡中单击左边的“EMAIL”，打开EMAIL配置页面，在Domain Name后面的文本框中输入邮件服务器的域名“test.com”，点击后面的“Set”按钮，将邮件服务器的域名绑定至服务器上。然后在下面的“User Setup”中添加邮件两个账号：用户名/密码“test1/ test1”和“test2/ test2”。

然后需要在DNS服务中添加新的域名：Name后面的文本框中填“pop.test.com”，Type后面的组合框中选“CNAME”，Address后面的文本框中填“192.168.1.1”，最后点击“Add”按钮即可。相同的方法再添加一个“smtp.test.com”，其余内容和pop.test.com的一致。

最后需要在PC上配置邮件客户端：单击PC，打开PC的设备属性窗口，在“Desktop”选项卡中单击“E Mail”，打开“MAIL BROWSER”窗口，点击“Configure Mail”按钮，打开“Configure Mail”窗口，从上到下依次输入显示的邮件账户名称“test1”、邮件地址“test1@test.com”、接收邮件服务器地址(域名)“pop.test.com”、发送邮件服务器地址“smtp.test.com”、邮箱账户“test1”、账户密码“test1”。输入完毕后，点击左下角的“save”按钮存储，并关闭窗口，返回到“MAIL BROWSER”窗口。点击“Compose”按钮，打开“Compose Mail”窗口，输入收件人地址“test2@test.com”、邮件主题和邮件内容，点击“Send”按钮，邮件发送成功。然后关闭“Compose Mail”窗口，点击“Configure Mail”按钮，打开“Configure Mail”窗口，修改邮件账户为test2(即将所有的test1改为test2，共4处，其余信息不变)，点击“Save”按钮保存，关闭窗口，返回到“MAIL BROWSER”窗口。点击“Receive”按钮，接收到一封邮件，验证成功。

总之，合理利用模拟软件进行辅助教学，不但能使教学内容直观可感，充分提高教学效率，还能最大程度地发挥实践对教学的提高和帮助作用。

[1]王树军，王趾成.计算机网络技术基础[M].北京：清华大学出版社，2009.

[2]张顺吉，董婧.虚拟仿真软件在网络实验教学中的应用[J].教育论坛：信息系统工程，2010，(7).