远程网络实验的管理和控制机制的研究与设计解析

施卓群

摘要：本文首先提出主干课程及其项目的设计，然后详细阐述远程开放实验平台的设计，主要包括实验环境的总体构成、SSL VPN远程接入与访问控制、网络实验设备的管理，最后基于网络平台管理、设备管理、教师管理等，对远程网络实验的管理和控制要点进行论述，通过不断分析旨在进一步强化远程网络实验的管理和控制水平，充分彰显出远程网络实验构建的应用价值，并确保最佳的设计效果，仅供参考。

关键词：远程网络实验;管理和控制机制;设计

一、主干课程及其项目的设计

以某一大学为例，网络工程实验室规划建设主要基于整体知识观，对网络工程专业的不同工程技术主干课程进行教学改革，其中，主要涵盖“组网技术”、“网络安全”等技术。通常来说，知识之间的关系是紧密联系、密不可分的，并且加强统一的知识体系的构建、整合也是至关重要的。基于课程的知识体系，可以凸显出实验教学的独立性，在工程实验环境中，积极展示问题和概念。针对于各个实验项目，不仅具有高度的独立性，而且也可以拓展上一个实验项目，防止实 验内容交叉重复等现象的出现，不断强化实验内容与实际的紧密融合，并更加便利于综合性实验项目的构建，从而使工程教育氛围变得愈发良好。

在实验教学过程中，学生的主体性地位得到了充分体现，理论教学与实验教学处于高度协调的状态，而且在相关理论课程进行前，需要开展部分实验教学，对学生基于需求的环境中学习做出正确引导，在实验教学中，企业理念主要以客户需求为主，实现产品和服务的市场意识的顺利构建。由于实验教学的小组成员数量为4名左右，在工程环境中，确保实验项目的顺利完成^【1】。在各个小组相互学习的带动下，可以直观展示出抽象化的计算机网络理论知识，并可以对问题的答案进行挖掘與追溯，从而推动学生自主学习能力的提升，并给予团队协作能力一定的支持。

通过实验课程的优化整合作用，可以使网络工程专业知识的本质联系得到不断强化，为实验教学质量的提升奠定良好的基础。同时在学生解决问题这一过程中，可以使动手能力得到不断强化，深入理解理论知识，并使团队协作、人际沟通能力得到提升。所以在网络工程专业的教学计划修订中，主干实验课程主要以“计算机网络实验”为主，其中，验证性实验、综合性实验分别为19项、5项。

二、远程开放实验平台的设计

（一）实验环境的总体构成

在网络工程实验室实验环境中，其构成主要包括中心交换机柜、实验计算机等。在实验机柜和中心交换机柜之间的连接方面，预敷设非屏蔽双绞线在5类以上，借助实验计算机的IE浏览器，促进网络实验的顺利进行。由于DMC的并发控制功能显著，使每台网络实验设备的用户访问数量仅仅为1个，最大程度地防止访问冲突的出现。预敷设超5类非屏蔽双绞线，在同组实验计算机和实验机柜之间也比较适用，以此来发挥出在验证实验结果方面的作用。为了将整个实验室的统一管理水平提升上来，NEMS实验室管理系统非常值得应用，预防实验计算机等受到威胁。

（二）SSL VPN远程接入与访问控制

在远程网络实验中，要想将开放管理水平提升到新的高度和深度，具体的划分必须要与课余时间相联系，特别对于诸多个远程开放的时间段，这样做，不仅可以便利于学生的自主化选择，并促进预约环节的顺利完成。其中，在实验预约登记方面，应根据个人或小组来进行。在用户机对实验室内部网络服务器的安全访问方面^【2】，标准TCP/UDP协议的应用，可以使所有NAT设备或防火墙全面涉及，基于此，使得访问控制功能得到完美呈现，并凭借良好用户认证管理功能，防止实验室内资源出现利用不合理、不充分等现象。

如果平台对同一个实验机柜进行申请、使用，远程实验的单个学生应在实验小组中保持较高的参与积极性、主动性，而且基于实验小组对实验机柜设备资源种类进行合理区分，如Web接入资源、IP接入资源等，在VPN网关中，Web业务配置、TCP业务配置等应落实下去，并对不同的访问权限进行设置。学生-实验组-实验机柜-实验资源关系示意图如图1所示。在一个实验机柜被配置给某个实验小组后，该小组的所有学生用户均可以对所有设备资源进行访问，从而为教师进行高细粒度的访问控制创造有利条件，防止实验室网络环境中不安全隐患问题的出现。

（三）网络实验设备的管理

在远程网络实验的性质特点中，不间断特点这一要素不容忽视，实验室教师既要为学生对网络实验设备的远程访问提供便捷，也要对其配置“痕迹”予以及时清除，以免对后续的远程实验的学生造成影响。此外，因为网络实验设备的不准确配置，还可以防止故障的出现，为实验机柜的远程化管理创造有利条件，使网络实验设备向初始工作状态的迅速恢复。为了迅速恢复网络实验设备，自动重启恢复等方式得到了广泛应用，借助网络NEMS，有助于网络实验设备的自动重启等功能的恢复。

对自动重启与恢复方式的工作原理进行分析，首先，对每台网络实验设备的启动配置文件进行编辑，在实验室管理服务器上进行保存。其次，在预约实验时间结束后，TFTP方式的应用为一大关键要点，使启动配置文件向所有的网络实验设备上进行发送，最终为与初始配置状态达成高度的一致性与统一性，确保良好的恢复效果。

三、远程网络实验的管理和控制要点

（一）网络平台管理

针对于网络远程控制实验，由于需要传输的实时数据较多，所以强化网络平台的高效化运行不容忽视。对于网络平台管理员来说，在每次远程实验开始的前期阶段，应严格测试网络连接的效果，不断提高网络传输的有效性，在学生实验过程中，管理人员也可以及时排除各种网络平台连接方面的故障问题。由于技术和实验要求的差异性较大，网络平台管理人员还要从实际需要出发，不断升级和改造网络远程控制实验平台。

（二）设备管理

由于网络远程控制实验的设备损耗现象比较严重，所以加强设备的高效化管理至关重要。在网络远程控制实验过程中，面对设备故障的出现，设备管理员应第一时间展开维修，必要时更换设备，然后在学生实验结束后，如果实验设备损坏严重，设备管理员应对更换实验设备的请求予以说明，确保实验管理单位了解其具体情况。

（三）教师管理

对于教师而言，不仅需要提供学习资料，而且也要给予学生网络远程控制实验过程予以一定的帮助。在上传相关学习资料时，教师应借助网络进行上传，并对实验的具体时间段进行预约，在这一过程中，可以为师生在同一实验平台上的沟通创造有利条件，实现及时发现问题并解决问题。此外，在网络实验平台的作用下，可以为学生交流分享经验提供极大的便捷，同时根据学生提交的实验报告、具体表现，也可以为教师合理、公正的评价助益。

（四）学习者管理

分析网络远程控制实验的最终目标，离不开促进学习者相关实验的学习这一层面，但是教与学的相互分离，极容易使学习者的状态出现弱化现象，对此应对网络远程控制实验的特点进行分析，如学习者和成绩应密切融合最终的学分，教师也要与学生保持密切联系，将学生的学习动机调动出来。

四、结束语

结合以上叙述内容，在远程开放实验平台的构建方面，SSL VPN技术的应用，可以将教学的灵活性发挥出来，稳步推进教学过程，同时也是优化、创新教育技术手段的重要举措，确保实验教学效率的稳步提升，使实验教学的时间、空间愈发庞大化。而且基于真实化的情境，可以使学生的实验项目实现顺利完成。此外，实验室具有全天候的功能作用，即使处于无人值守的地步，仍然可以提供持续化的服务，旨在更好地利用实验室网络设备。

参考文献：

[1] 仝梦豪、丁学文、普靖雯、黄健、朱鑫冲、李俊杰. 基于Arduino的智能小车远程监控系统设计[J]. 计算机与网络， 2020， 46（20）：4.

[2] 于贵瑞， 张雷明， 张扬建，等. 大尺度陆地生态系统状态变化及其资源环境效应的立体化协同联网观测[J]. 应用生态学报， 2021， 32（6）：16.