计算机网络虚拟仿真实验平台的建设探讨

张卫强

摘要：计算机技术的发展使现代社会生活更加便捷，因此，我国各大高校计算机专业现阶段的主要目标是培养出合格的计算机技术人才，为社会服务。培养具有实践技能的综合型人才并不能只依靠书本知识，利用计算机搭建虚拟仿真实验平台、训练人才的实践技能也是十分重要的。网络课程成为未来计算机技术人才发展的重要课程，因此，该文以计算机网络课程为例，探讨应如何构建虚拟仿真实验平台。

关键词：计算机网络;虚拟仿真;实验平台;建设

中图分类号：TP393        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）26-0038-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

社会越来越需要综合性的人才，计算机专业想要培养出高素质综合型的人才，就需要理论知识和实践技能的结合。作为未来发展的趋势，计算机的发展前景不可估量，而计算机专业可以恰当地利用这一契机，通过网络构建虚拟仿真实验平台，让人才在实验平台中进行计算机模拟和训练，不断提高计算机技能，适应社会发展的新需要。

1 计算机网络虚拟仿真实验平台建设的意义

1.1 有利于高校顺利开展实验教学

现代社会在逐步发展中，计算机的虚拟技术也会得到越来越多的应用。高校在利用计算机虚拟技术进行实验教学的过程中，既能提高学生的知识水平，也能让学生在实际操练中提升理论知识，通过理论和实际的联系，形容成综合性人才。总的来说，计算机虚拟仿真平台在高校中的应用，可以锻炼学生的动手操作能力。我国高校实验室课程更多以验证性的实验为主，在课堂中教师布置验证性课题，学生则在计算机上进行验证和推理，这种方式很难让学生有创新性的发现。而通过构建网络虚拟仿真实验平台，学生可以在教师的指导下独立完成项目，这与学生的计算机知识联系十分紧密，而且仿真虚拟实验平台可以真实的模拟任何场合的情况，更加贴近学生就业环境。

1.2 有利于高校教学资源的扩充

虚拟仿真实验平台可以用于检测和观察实验操作，获得实验数据;也可以用于搜集和准备实验教学资料，辅助开展实验课程。由于虚拟实验仿真平台以互联网为依托，因此，其拥有互联网的海量资源，这对学生实践能力要求较高的计算机学科有重要的意义。在虚拟仿真实验平台中，实验教学可以利用平台的实验设备、信息资源、实验环境，为学生提供各项虚拟仿真服务，打破原有实验设备数量和实验课时条件的限制。学生可以不受拘束的进行仿真实验的操作，通过虚拟仿真实验平台，学生既能对各个仿真实验项目进行检测和验证，检查自己的实践技能，也可以利用仿真平台进行重复操作。

1.3 有利于高校实验教学方式的优化

通过构建虚拟仿真实验平台，高校可以改变传统的实验教学方式，由线下面对面的教学转向移动教学，提供新的发展方向和发展思路。实验教学也可以在虚拟仿真实验平台的互动和操作过程中提高教学效率，作为人类生活不可或缺的信息化设备，计算机在各行各业得到广泛的应用，是信息采集和处理的主要工具。高校实验教学旨在通过计算机实验课程，让学生更好地了解计算机元器件、计算机的操作方式，而虚拟仿真实验平台可以给予学生多次的实验机会，通过实际操作了解网络的内部结构和实验，既避免传统实验室软硬件设施的搭建，也可以利用教学资源库构成与高校教育实际相符的实验室课程，改变传统的实验室教学方式，提高学生的探究欲望和创新能力。

2 虚拟仿真实验室的构建

目前我国大多数高校的办学资金相对匮乏，实体实验室的搭建受到限制，由于实体实验室需要频繁更换电脑硬件和软件，并根据学生的人数比例制定场地，诸多的因素都成为计算机实验室建设的阻碍。而引入虚拟仿真技术，学生可以利用互联网与教师进行对接，通过教师的辅导完成学校或企业的产品项目，既能提高学生的学习效率，也能减轻学校办学资金的压力。而且虚拟仿真实验室是全天开放的，管理制度相比传统实验室更加人性化，既能满足学生学习的需要，也能减轻相关风险，避免设备被损坏。

2.1 虚拟仿真实验室软硬件搭建

2.1.1 硬件设施搭建

在构建虚拟仿真实验室时，硬件设施主要包含主控中心平台、主控设备和智能网络设备，这三方面缺一不可。高校可以根据校企合作的内容，与当地企业展开沟通与协作，共同构建网络协议下的仿真教学系统，通过引入主控中心平台、主控设备和智能网络设备搭建仿真性的网络环境。由于高校办学资金紧张，可以由企业为主导，在校内搭建虚拟仿真实验室，作为学校和企业共同构建的校内实训基地，投入资金用于购买专用高性能服务器和装新设备。由于高性能服务器、中心设备是整个虚拟仿真实验室硬件系统的核心部分，因此，这两部分的质量和服务能力必须过关。在保证虚拟仿真实验质量的前提下，为仿真实验提供各种服务。主控中心平台可以为仿真实验课程提供DNS、DHCP服务，也可以与互联网连接，形成网络数据流量，提供必要的实验系统服务。同时也可以通过主控设备管理实验平台，智能网络设备主要是为虚拟实验平台提供自动化管理服务的设备，在智能网络设备的支持下，网络拓扑结构可以实现自动化管理，这是硬件结构构建的必要环節。在智能网络设备中，学生可以放心地开展实验，不需要频繁的插拔网线，既能提高实验的效率，也能保证实验数据的精准性。通过集联控制，所有设备的按钮都可以实现统一开关，主控设备可以自由进行网络结构的组合，其也可以对系统中产生的数据进行匹配和采集，也可以均衡网络负载。在搭建虚拟仿真平台的过程中，可以由一台主控设备控制六台学生实验用机，通过交换模块和共享模块，让学生获得更真实的实验体验。

2.1.2 软件部分

在构建虚拟仿真实验平台时，软件部分包含协议仿真编辑器、模拟IP协议族的数据包、协议分析器三个部分，通过这三方面的构建，及时捕获仿真编辑器的数据包，展开辅助教学。因此，在搭建虚拟仿真平台的软件设施时，需要根据高校计算机专业课程的学生人数进行软件匹配，例如在实验课程中学生人数有40人，那么软件设备也需要符合学生人数，40个学生需要在实验中进行互相交流和互相配合。虚拟仿真实验平台需要通过软件工具进行绘画或图形的展示，学生可以在利用软件设备的过程中与其他学生或教师展开沟通，既能提高实验课堂的互动效率，也能增加课堂互动的机会。在利用虚拟仿真实验平台进行长期的学习后，学生的实践能力不仅得到大幅度的提升，沟通能力和创新能力也能获得进步，实现在线互动。