分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用

刘扬武

摘要：随着计算机的不断普及，人们的衣、食、住、行都与计算机网络息息相关。高校顺应时代发展的潮流，开设了很多的计算机类的专业。网络协议实验教学的内容非常抽象，学生比较难以理解，该文将计算机仿真技术应用到教学中，能够将教学中一些抽象的知识具体化，真正实现理论联系实践，从而提高课堂教学效果。

关键词：计算机仿真技术；实验教学；网络协议

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）15-3671-03

在高校计算机类专业中，计算机网络是学生必学的一门基础课程，其中的网络协议实验教学涉及多种抽象的知识，再加上很多老师“重理论教学，轻实践教学”的教学理念，导致很多学生对这方面知识的掌握比较薄弱，不利于学生计算机素养的培养。因此，老师必须要采取相应的措施加以解决，保障教学效果。

1 网络协议实验教学应用计算机仿真技术的可行性

在高校计算机网络课程中，TCP/IP协议族是其核心内容，里面涉及的概念和知识都非常抽象。老师将计算机仿真技术应用到网络协议实验教学中，构建一个网络协议仿真教学系统，其构成部分主要有三个，即网络协议仿真编辑器，主要负责的对网络报文的相关操作，包括编辑、发送以及TCP封装；网络协议分析器，这个部分主要负责的是分析网络报文；数据采集器，主要的作用是采集线路数据信息。在网络协议实验教学中运用网络协议仿真教学系统，可以将两个学生分为一组，分工协作。其中一个学生负责仿真机，充分利用相关的仿真软件进行网络活动，从而产生网络数据帧序列，另一个同学则负责检测机，理解借助协议分析软件来分析帧序列，加深学生对网络数据层次关系和协议原理的理解。与此同时，它将理论和实践有机结合起来，将抽象的知识直观地展现在学生面前，比如通过这一教学系统，向学生展示网路协议的过程，学生就可以很快理解指定协议在网络上的运行机制，帮助学生更好地掌握相关知识。

2 构建网络协议仿真教学系统的具体措施

网络协议仿真教学系统真正以理论为指导，同时又通过具体实践加深学生对理论知识的理解，极大提高了学生的网络知识水平。下面将网络协议仿真教学系统的三个组成部分进行介绍。

2.1 网络协议仿真编辑器

在网络协议仿真教学系统中，为了最大程度上实现仿真功能，需要设计一个网络协议仿真编辑器，它由三个不同的模块组成，即数据包编辑器，主要负责网络报文的编辑、修改等操作；数据包发送器，实现對网络报文的发送；TCP连接客户端工具，主要的功能就是帮助仿真编辑器同主控设备进行通信。

仿真编辑器自身具有强大的仿真真实网络的功能，主要包括以下三个方面的内容。第一，网络应用程序的真实运行。它指的是在网络协议中，允许仿真机的用户进行直接行为的网络活动，然后就可以产生一系列与网络活动有关的网络数据帧序列，然后再借助监控端的网络协议分析器的作用，对这些帧序列进行捕捉和分析处理。第二，仿真触发行为。它指的是人们借助仿真软件的作用，将自己编辑的一些网络数据帧发送到网络中，从而触发了一系列的网络行为。第三，仿真回放行为。它则指的是借助仿真软件，对整个网络数据帧进行完全发送，即涉及开始到结束的整个过程，这里进行回放的目的是反映整个网络行为的所有协议，而且这种回放非常迅速且准确。

2.2 网络协议分析器

网络协议仿真教学系统中的仿真协议分析器，主要的作用是接收网络上的各种数据包，然后再对数据包中的各层协议进行分析，在网路协议实验教学中提供辅助教学的功能。

协议分析器具有多种过滤功能，比如MAC地址、IP地址以及协议类型等。在网络协议仿真教学系统中启动捕捉过滤功能，可以有效减少捕捉到的数据包，为后期的数据分析工作提供了方便。这里的仿真协议分析主要有三种不同的功能，会话分析功能、主机状况功能以及协议解析功能。下面对后两种功能进行详细介绍。

1）会话分析功能

网络协议分析中的会话分析功能，主要是让学生借助会话分析，充分了解进行一次会话的整个过程，比如数据包中的IP地址、端口信息、序号的变化等。这种功能在TCP协议分析的体现尤为突出，可以非常清晰地显示三次握手的整个过程。

2）协议解析功能

协议解析功能主要借助协议解析窗口来实现，其具有三个不同的显示区。第一，原始数据显示区，它主要涉及两种不同的状态，一种是十六进制数据显示状态，另一种是字符显示状态。第二，详细解码区，学生可以借助这一显示区的功能，了解到非常详细的解释和说明，从而实现对数据的分析。第三，概要解码显示区。

2.3 数据采集器

这个部分主要是采用高阻旁路的方式，对数据信息进行采集，这里主要是通过两种检测来实现，一种是单机检测方式，另外一种是全网检测方式，一般采取的是切换开关的方法。

3 模拟仿真教学系统在网络协议实验教学中的具体效果

在高校网络协议实验教学中，将计算机仿真技术运用到教学实践中，通过构建模拟仿真教学系统，将理论和实践有机结合起来，在教学中具有良好的效果。具体表现在以下几个方面。

1）充分发挥学生主体地位

在网络协议实验教学中，采用网络协议模拟仿真教学系统，这样的教学方式充分发挥了学生的主体地位，在具体的教学活动中，老师由之前的讲解为主导转变为一个引导者的角色，学生成了教学活动的“主角”，老师只是在一旁指导。因此，这种教学模式极大调动了学生的积极性和创造性，学生不再是单纯地被动学习，而是以一种积极的、主动的姿态学习。

2）有效提高教学效果

在计算机网络教学中，老师运用计算机运用网络协议模拟仿真教学系统，可以强化学生计算机知识的学习，因为这个系统的运用需要学生充分掌握计算机知识。此外，运用这一教学系统后，学生对网络技术有了更加全面且系统的了解。比如计算机网络中的TCP/IP协议族，如果仅仅是依靠老师的口头讲解，学生很难有一个系统的理解，但是借助运用网络协议模拟仿真教学系统，学生在具体操作中强化知识理解，让学生有一个整体的概念，同时还有效提高了学生的实际操作能力，有效提高教学效果。

3）培养学生的合作意识

当今时代是一个竞争与合作并存的时代，需要学生具备良好的团队合作意识。在高校网络协议实验教学中，这里运用网络协议模拟仿真教学系统，需要学生互相合作，即需要两个学生一组互相合作，这个实验过程都需要小组成员之间互相商量，分工合作。只有小组成员之间进行良好的沟通，进行完美的配合，才能有效培养了学生的使合作意识得到有效培养。

4 结束语

综上所述，在高校计算机网络教学中，为了进一步保障课堂教学效果，老师应该重视实践教学，特别是在网络协议教学环节，老师需要充分利用计算机仿真技术，构建网络协议模拟仿真教学系统，具有多方面的效果，比如充分发挥学生主体地位、有效提高教学效果、培养学生的合作意识。因此，这种教学方法效果非常好，值得教学推广。

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