SDN与标准计算机网络混合实践教学模式的研究

杜渐 鲁砚青

摘要：SDN使网络的管理变得更加便捷和灵活，降低了网络的建设和维护成本，推动了网络业务的创新。本文通过混合式虚拟平台对比式学习SDN与传统的计算机网络的教学模式，使同学们更好地学习计算机网络课程，快速了解到当下社会最前沿的科学技术，达到培养应用型、创新型网络人才的目的。

关键词：SDN 标准计算机网络 实践教学

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2018）08-0190-02

实验教学有着直观、实践、全面、创新、设计等特点。因此不难发现，实现素质教育，培养创新人才目标离不开实践教学。我国应该推动高素质、应用型人才队伍的建设，对实践教学体系进行改革，通过一些针对性的措施来提高实践教学的质量，促进学生独立完成基础实践，为SDN和传统的计算机网络构建一个实践平台，在这个实践平台上能够通过一些虚拟的技术来进行模拟仿真实验，让学生真正了解到前沿技术，同时这些模拟仿真实验还能够减少硬件设施的投入，可以重复使用，有效改善了传统教育制度，学生可以通过足够多的实验来提高自己的能力，让其真正把握学科知识。目前独立院校绝大多数都开设了计算机网络课程，本文以SDN新技术与传统计算机网络相融合的虚拟实验系统为基础，开发有针对性的实验虚拟系统，汇编仿真案例题库并应用于实验教学及第二课堂工作室业务培训，并将对SDN的研究应用于学院校园网的网络管理中，我们在这些方面进行了诸多有益的探索和实践。

一、SDN與标准计算机网络混合实践教学研究的目的和意义

当前，社会对于人才的要求越来越严格，随着信息社会的发展，更加看重人才的能力，而非分数，同时信息素养也是我国社会公民逐渐应该具备的基本素养。尤其是在SDN发展如此迅速的背景下，网络的功能更加智能化，标准计算机网络构架逐渐被替代，本文所研究的也是为了能够解决计算机网络课程实验技术和技能提高的问题，在计算机网络课堂教学中，通过搭建虚拟仿真平台安装SDN新型技术与传统网络构架依托的不同的虚拟软件，在模拟实验中学习计算机网络课程的教学内容，并有机结合最新的科学技术，注重学生多种能力的培养，充分调动学生的积极性，鼓励学生勇于发现，分析和努力解决问题，通过比较、学习，了解SDN与传统计算机网络的优势和区别。本文从教学实践的角度探讨计算机网络实验教学的内容，研究计算机网络实验课程的虚拟实现，目的是为了能够充分调动学生对计算机网络课程教学的积极性和主动性，引导学生主动参与到探索知识的过程中来，提高学生的学习素养。让学生能够真正了解技术的实际应用，真正学会应用技术。

二、SDN与标准计算机网络混合实践教学研究的方法和内容

计算机网络虚拟实验系统是仿真技术在教育领域的应用。本设计的关键问题在于如何在虚拟机中，利用Floodlight开源控制器、LITO虚拟模拟器等仿真模拟软件达到实现计算机网络实验虚拟教学的目的。本文主要是结合了LITO虚拟软件技术，在计算机网络实践虚拟教学的基础上，在一定的虚拟环境下利用实践设备进行了虚拟实验服务，同时还构建了相应的功能模块。初步设计实践环节如下：

（1）学习计算机网络的基本原理，了解相关的协议、链接，软硬件配置。

（2）学习SDN构架与技术，SDN实现模式及应用特点。

（3）搭建混合虚拟仿真平台。

（4）研究并实现基于LITO虚拟模拟器的传统计算机网络虚拟系统。实现中小型网络的规划、设计、配置与维护等课程内容。搭建完成计算机网络基础、网络硬件设备操作、配置IP路由、配置局域网交换、广域网介入和互联等实验内容。搭建实验组网图、搭建基本连接环境并根据实验内容进行命令配置。

（5）研究并实现基于Floodlight开源控制器+Mininet仿真器的SDN计算机网络虚拟系统，了解标准化的OpenFlow协议及协议库，从编排层、控制器和转发平台三方面应用于服务器、交换机等不同硬件上，通过协议及配置，实现搭建一个中小型网络，创建一个简单的数据中心网络。

（6）了解如何从传统的标准计算机网络向SDN网络过渡的原理及流程步骤，通过转化控制层与转发层之间的通信将传统IP设备的控制面和转发面进行分离，实现逻辑上的集中式控制，从标准网络构架向SDN过渡转化。

（7）应用于计算机网络教学课程及第二课堂工作室业务培训中，汇编案例题库，细化命令配置步骤、提炼实验内容与目标、归纳实验组网设计模式，进一步完善案例库的设计与应用，达到计算机网络实践教学的效果。

本文所研究的内容对于独立院校的计算机网络实验虚拟实质性教学的提高有着重要的意义，有着极高的可行性和适用性，这一系统的开发能够为其解决校内硬件、场地不足以及师资力量较弱的情况，并将SDN新技术的知识点有机融入计算机网络课程的学习中，通过虚拟实验系统，为广大师生提供良好的教学平台，以期达到以下效果：

（1）提高实验动手能力的实质性培养。由于不少独立院校资金短缺、仪器设备不足，在相当程度上达不到开设实验课程的要求，所以院校往往只能安排比较多的演示性和验证性的实验。SDN与标准计算机网络的混合模拟实验，分别在虚拟机中安装Floodlight开源控制器和LITO虚拟模拟器，即可以实现模拟服务器、交换机等大型实体设备，节省设备的投资。

（2）解决实验安全性的问题。网络设备是一次性、难以恢复的系统实体，加上设备的内部工作过程的不可视，实验中的失误操作很容易导致设备的损坏，更甚是危害人身安全。而虚拟实验室是基于LITO虚拟模拟器、基于Floodlight开源控制器及Mininet仿真器等软件实现，完全依托于虚拟平台模拟真实的网络链接构架，在平台界面中可以任意操作，即使出现错误操作也不会给仪器或人身带来任何伤害。

三、SDN与标准计算机网络混合实践教学研究的特色及教学效果

SDN与标准计算机网络混合实践教学是指实验内容涉及传统计算机网络和SDN新型网络的教学实践新型模式，主要是利用一些综合性的方法来对学生的知识和能力进行培养和训练，提高其综合能力，这种教学实践改革的特点主要有着以下几方面的特性：实践内容的复合性，实验手段的多样性，实践方法更加灵活，人才培养模式的创新性等。其主要的目的是培养学生的知识运用能力，提高学生的知识结构和应用网络。老师会根据具体的实践内容给出实践要求和实验条件，让学生结合这些因素来设计自己的实践方案，选择合适的实践方法和手段，然后确定实践的程序，最后是独立完成整个实践过程，然后对得出的结果和数据进行分析。在这一过程中学生的主动性和积极性得到了开发，学生的创新意识和创新精神得到了培养，能够综合运用技术来解决问题，该实践项目的特点和先进性主要体现在以下几个方面：

（1）实践项目一直贯穿学习过程，突出以项目为基础

的实践教学，从内部激发学生的学习动力。

（2）学生的实践项目应该与社会实际应用密切相关。通过SDN和标准的计算机网络实践相结合，提高学生的积极性和创造性，让学生真正感受到学习的乐趣。

（3）确立了学生在项目学习中的主体地位，同时也体现了教师的主导作用。

（4）在实施过程中，鼓励学生使用课本以外的资源；学生之间的协作学习交流有利于培养学生的自主学习能力，探究学习能力和协作学习能力，为将来学生从事相关的工作打下坚实的基础。

（5）通过生成SDN和标准的计算机网络实验项目成果，不僅让学生获得了实践经验和成功经验，同时也提高了学生的整体网络素质。

四、结语

随着计算机网络技术的发展，SDN的出现使网络的管理变得更加便捷和灵活，降低了网络的建设和维护成本，推动了网络业务的创新。此次网络课程实践教改结合了最新的SDN网络与标准计算机网络实验项目，对网络实践教学中存在的前沿性创新性不足等问题进行了大胆尝试，并使用了虚拟机模拟器与实际设备相结合的手段，获得了较好的效果。但毕竟这些改革还处于尝试阶段，需要更多的实践来验证与改进，以达到更好地促进网络课程实践教学的目标。

参考文献：

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[2]陈鸣，胡谷雨，周雷，史衍华.计算机网络课程教学的思考与创新[J].高等教育研究学报，2008（2）.

责任编辑：于 蕾