基于系统能力培养的计算机网络系统开发和实现

魏丛新

(新疆阿勒泰军分区 新疆阿勒泰 836000)

计算机网络实验有利于加深相关人员对网络工作内容以及原理的认识和理解，提高网络技术应用能力。为了有效地改革和创新计算机网络实验模式，如何科学开发和实现基于系统能力的计算机网络系统是相关人员必须思考和解决的问题。

一、实验内容

基于系统能力计算机网络系统开发实验的具体开展，首先，需要借助商用网络设备，完成对交换机配置和路由器的配置，确保对计算机网络系统开发流程有一个初步的认识和了解，在此基础上，借助ZBox开发工具，完成对交换机核心功能和路由器核心功能的开发和实现，本次实验包含的实验内容如下。

（一）交换机配置实验

交换机配置实验在具体的开展中，需要注意以下内容：1.全面了解和认识网络协议分析原理，然后，借助网络协议理论知识，完成对Wireshark软件使用性能的分析；2.借助报文格式完成对链路层、传输层、网络层和应用层的全面分析。3.利用交换机，完成对Access链路端口的配置，并对PC访问行为进行隔离；4.利用交换机，完成对Trunk链路端口的配置，以达到提高交换机访问能力的目的。

（二）交换机系统开发实验

该实验在具体开展中，主要重点开发和实现交换机的转发表构建功能、数据帧检查功能、数据帧转发功能、转发表查找功能等。此外，还要借助交换机开发实验，实现对交换机运行原理的深入认识和理解，这样才能科学开发和实现功能强大、实用性强的交换机系统，最后，还要重视对交换机核心功能的验证，以保证交换机核心功能的稳定性、可靠性和安全性。

（三）路由协议配置实验

该实验主要包含以下内容：1.将静态路由、RIP协议和OSPF协议按照一定的顺序配置于路由器上，然后使用ping命令，对网络的连通性进行全方位测试；2.全面分析和研究RIP报文结构和OSPF报文结构；3.深入认识和理解RIP协议工作原理。

（四）路由器系统开发实验

该实验在具体的开展中，需要重点开发和实现路由器的功能主要包含以下几种，如路由表配置功能、数据包检查功能、ARP查找功能、数据包转发功能等，总之，通过开展该实验，可以保证计算机网络系统功能最终开发效果，为用户带来良好的使用体验。

二、实验平台

交换机配置实验和路由协议配置实验在具体的开展中，需要借助商用网络设备进行，交换机系统开发实验和路由器系统开发实验在具体的开展中，需要借助ZBox实验平台进行。ZBox实验平台作为一种常用的网络设备，具有开放性强、可编程度高等特征[1]，可以为用户提供大量的网络接口和管理网口，通过利用相应的芯片，提高系统的内存空间，通过使用SD卡，可以安全、可靠地存储启动镜像文件和文件系统，确保相关信息数据能够正常传输和存储。Zbox实验平台如图1所示。

图1 Zbox实验平台

ZBox实验平台所用到的硬件模块如表1所示。

表1 Zbox实验平台硬件模块

（一）实验环境和实验步骤

1.实验环境

在进行计算机网络系统开发实验的过程中，需要借助USB接口，将电脑与ZBox实验平台进行有效连接，以达到统一控制和管理的目的。

2.实验流程

要想保证计算机网络系统开发实验的开展效果，要严格按照如图1所示的计算机网络系统开发实验流程，开展相应实验。其中，在实验过程中，前三个环节需要借助Vivado软件完成，首先，在第一环节中，要重视对交换机核心功能的开发和实现，如数据包解析功能、转发表查找功能、转发表构建功能等[2]。在第二环节中，要及时更新实际需要的IP核内容。在第三环节中，要重视对FPAG镜像文件的生成。在第四环节中，要借助XiIinxSDK工具完成对BOOTbin文件的合成，BOOTbin文件主要包含FPGA镜像文件、SSBL文件和FSBL文件。在第五环节中，需要将BOOTbin文件复制拷贝到指定的FAT分区中。在第七环节中，需要借助串口调试工具，根据witch-config命令，完成对交换机寄存器的读写，然后利用查找表，实现对以太网端口的正常启动和使用。在第八环节中，需要借助以太网端口，将正在运行的PL与PC进行有效连接，并将PC所对应的IP地址设置在同一个网段中，确保PC之间能够正常通信，以达到有效验证交换机功能的目的[3]。总之，通过开展该实验，不仅可以掌握计算机网络系统整个开发流程，还能保证网络设备功能的开发效果，深入理解计算机网络运行原理，为提高网络系统开发能力打下坚实的基础。

图2 计算机网络系统开发实验流程

三、结束语

综上所述，为了实现对计算机网络系统能力的提升，要摒弃和淘汰传统验证性实验，采用计算机网络系统开发实验的方式，了解计算机网络设备运行原理，使工作人员更加熟练应用路由交换原理，这样才能全面掌握路由转发相关网络精髓知识。此外，为了进一步提高应用系统能力，还要加强对计算机网络系统实验的改革和创新，借助ZBox实验平台，亲自参与到计算机网络系统开发实验中，通过实践，熟练开展和进行交换机配置实验和路由器配置实验，并对计算机网络系统的核心功能进行一一验证，保证该系统功能实现效果，这样才能有效提升计算机网络系统开发能力和网络技术应用能力，为进一步提高工程质量提供有力的保障。