高性能网络互联实训室的构建研究与应用

摘要：该文对高性能网络互联实训室的构建与应用进行了研究，通过实训室建设与教学的实际应用，结果表明，该网络实训室具有高效率、安全可靠、方便简洁、友好的人机交互等特点，与传统的网络实训室相比，能更好适应高速发展的网络技术环境下的高校实训教学。

关键词： 网络实训室；网络互联；H3C

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2782-03

随着网络互联技术的广泛应用，云计算和物联网技术得到飞速的发展，带来了网络技术人才需求量的不断增加，网络技术人才培养也成为高校一项重要的教学任务，目前大多数高校的网络实训室还停留在“PC+虚拟软件”的阶段，主要通过诸如PacketTracer等软件来实现网络环境的模拟，而虚拟软件的功能有限，配置与命令无法保证与真实网络设备的一致，因此构建一个真实的高性能的网络实训室，培养具有实际动手能力和实践经验的网络人才迫在眉睫。网络实训室的构建旨在培养学生以具有扎实的基础知识、基本技能和较宽的知识面。该实训室的建设属于我院获批的2010年中央财政支持的计算机应用实训基地项目，以H3C网络互联设备为主体，依托H3C公司的资源平台，结合我院的人才培养方案，达到培养应用型网络技术人才，促进学生的就业和学院的网络专业的建设与发展的目的。

1 网络实训室构建方案

1.1 网络实训室设计思路

作为一个高校的网络互联实训室必须拥有当前互联网络信息管理最主流和最核心的技术，其具体表现在：整个实训室必须高效畅通，稳定可靠，扩展性强，并可提供全面的网络技术教学支持、便捷的网络管理和灵活丰富的实训项目。

从实际教学需要出发，要构建一个真正意义上而非虚拟的网络实训环境，以便教师和学生能即时跟踪和学习当前网络行业的核心技术和主流思想。现在的网络实训环境已从单一的网络设备配置发展到具备异构网络融合和高效便捷网络管理的多层应用的复杂网络环境，因此需要将有线网络，无线网络和网络信息安全相融合的方式来建设该实训环境，并结合目前较流行的B/S架构的网络管理平台来充分应付师生所需要的复杂要求。

该实训室可以支持下一代互联网，IPv6/IPv4双协议支持，可模拟中小型企业网络，从而更好地体现出网络拓扑层次。通过二层、三层VLAN的原理演示和配置实践，常用路由协议、路由表项的配置运行以及以太网基本协议的配置和实践，帮助学生了解并掌握数据网络的层次结构、网络拓扑规划、路由器和以太网交换机配置管理、数据网络间的基本技术协议。另一方面，网络安全技术、防火墙技术、VPN技术、隧道安全技术、入侵检测和防御等，也对网络安全的教学提供了有力支持。

1.2 实训室布局设计

根据实训室的空间结构，实训室采用分组构建和统一管理的方案，每个学生实训台由一个8机位的电脑桌构成，可容纳8名学生同时进行实训，学生设备机柜分别位于电脑桌的一侧，机柜内装有管理控制器，网络拓扑连接器，路由器，交换机，无线控制器，硬件防火墙等网络设备。每一组学生共用一组设备，且每同一分组中的学生可按岗位职责进行角色划分（项目组长、设备配置员、网络调试员、网络测试员）。核心机柜位于教师机一侧，能对下属四个学生机柜进行统一管理。这种布局方案，既便于设备管理和教学的组织，还有利于学生理解实训室的整体结构。其布局如图1所示。

图1

1.3 硬件设备与布线

网络实训室的网络设备及相关管理软件均由H3C公司提供，每个设备组包含两台MSR2040路由器，两台S3610三层交换机，两台E126A二层交换机，一个无线AP，一个无线AP WX3010，两台SecPath U200防火墙，一个DMC管理控制器。核心机柜含有浪潮NF5220机架式双路服务器一台，H3C MSR 5040路由器一台，H3C LS 5500 路由器一台，H3C LS3100二层交换一台。网络布线采用静点地板和六类双绞线实现，每个设备组两个接地插口和一个网络接口，方便扩展，为了满足一体化教学的需要，还在实训室安装了投影仪和展示台，连接到教师机演示使用。

1.4 网络实训环境原理及设计

实训室控制系统主要由NEMS和DMC软硬件相结合的方式构成，NEMS主要实现管理实训设备和配置文件、定制实训内容、管理实训课程、管理实训过程等功能；DMC包括自动识别实训设备、通过Web接口浏览访问实训设备、清除实训设备配置、实训设备Console口连接共享、控制对实训设备的访问冲突等。NEMS的设备管理功能通过对DMC的调用实现， DMC只对NEMS提供功能调用接口，学生不需直接操作DMC进行设备的控制，接合网络拓扑连接器进行网络物理环境的搭建，避免了学生直接插拔设备与网线，与传统的网络实训室，此实训室具有更强的功能、更高的性能和更好的易用性。

根据以上思路，将实训室网段分为4个组成部分：用户PC、NEMS、DMC和实训设备。其中，用户PC、NEMS、DMC位于同一个局域网络中，相互之间可通过二层或三层网络直接互访，未经复杂的NAT地址转换和端口转换过程；DMC则通过异步端口（ASE）用专用端口线缆（CAB-AUX+CAB-CON）连接实训设备的CONSOLE口。学生和教师通过WEB界面访问NEMS，NEMS则通过HTTP协议和TELNET协议与DMC及DMC下联的实训设备进行交互。

网络拓扑图如图2所示。

图2

2 实训教学的应用

2.1 实训教学的组织与管理

为了便于实训室管理和教学组织，通过在NF5220 服务器上部署H3C开发的NEMS系统来进行实训设备的统一管理，实训课程的设置，实训内容的定制，实训环境的部署，实训课程的管理、监控，实训环境的恢复，以及实训结果的获取、验证等。同时还可以通过NEMS对学生班级、分组和账号进行集中管理。

2.2 实训内容

实训内容设计是基于H3C NE认证所需的各种网络技术，包括路由器与交换机配置管理技术，RIP、OSPV、STP 、NAT等协议，VPN、PSTN、ISDN等技术。可以完成网络互联、存储和网络信息安全等实训。根据实训室现有的软硬件环境，确定了基本网络实训项目，如表1表示。

表1 实训项目及使用设备

[实训模块＼&实训项目＼&使用设备＼&路由交换实训＼&以太网交换机配置基础实训＼&RT-MSR5040-AC-H3

RT-MSR3010-AC-H3

LS-S3610-28TP

LS-E126A-H3

RT-MSR2040-AC-H3+LIC-S

SWP-IMC-NEMS-CN

LS-5500-24P-SI-H3＼&VLAN实训＼&STP基础实训＼&802.1x和AAA实训＼&路由器配置基础实训＼&PPP实训＼&路由协议基础实训＼&ACL和包过滤防火墙实训＼&NAT地址转换实训＼&DHCP Relay和DHCP Server实训＼&无线网络实训＼&无线交换机+AP管理技术＼&EWP-WA2612-AGN-FIT

POE-3

FSP025-1ADF07B

EWP-WX3010-POEP-H3

LIS-WX-12＼&无线系统加密和认证配置＼&Mobility Domain配置＼&大规模无线网络自动化协同管理＼&服务集标识SSID部署方法＼&WLAN链路层认证和加密＼&802.11协议族技术基础＼&网络安全实训＼&防火墙软、硬件的技术介绍 ＼&NS-SecPath U200-CS-AC

LIS-U200CS-IPS-1Y

CF-1G

SW-SecKey 220-1＼&网络安全分区技术＼&访问控制，报文过滤特性介绍和配置 ＼&VPN业务技术原理与配置＼&网络深度检测与在线防御＼&]

3 培训与认证

H3C为高校网络实训室提供从初级到高级的全面培训教材，包括学生和教师用书，结合H3C覆盖全国的认证培训机构，可为学生和教师提供正规的培训和认证考试。

4 结论

实训室的构建与应用，改善了我院网络技术专业的实践教学环境，提高学生的动手能力，增强了学生的就业竞争力，学生既达到了学习网络技术、学以致用的实际需求，又能通过考试获得H3CNA、H3CNE等相关行业认证证书，为学生增加就业砝码。

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