作者：李海龍 徐東輝 李卉 單位：第二炮兵工程學院

計算機網(wǎng)絡是信息系統(tǒng)的基礎。信息類專業(yè)培養(yǎng)的人才不僅需要掌握計算機網(wǎng)絡的理論知識，還要具備一定的網(wǎng)絡工程應用能力，能夠設計規(guī)劃、組建、管理、維護網(wǎng)絡系統(tǒng)。《計算機網(wǎng)絡》課程是信息類專業(yè)的主干課程，教學中需要配套建設實驗教學資源，將理論知識轉化為工程運用能力。在院校建設網(wǎng)絡工程配套的實驗環(huán)境，需要很大的投入。本文探索了一種基于BosonNetsim軟件模擬平臺的網(wǎng)絡工程實驗教學模式。以期運用得當，能在有限的資源下，培養(yǎng)、鍛煉學生的網(wǎng)絡工程素質。

網(wǎng)絡工程實驗的教學需求

《計算機網(wǎng)絡》及其相關課程的實踐特征比較明顯。知識應用的體系，以計算機網(wǎng)絡體系結構中的“網(wǎng)絡層”為界，可以分為兩類:網(wǎng)絡層以上，比較側重計算機網(wǎng)絡的軟件服務;網(wǎng)絡層以下，則比較側重硬件環(huán)境的建設和工程運用。網(wǎng)絡層以上的應用取決于用戶的具體業(yè)務，網(wǎng)絡層以下的工程應用則是計算機網(wǎng)絡的基礎。所以網(wǎng)絡層以上的應用，通常設置為非信息類專業(yè)的公共選修課程。而工程應用則通常在信息類專業(yè)的高年級專業(yè)課中實施。網(wǎng)絡工程應用所涉及到的內容，主要包括:網(wǎng)絡拓撲的設計;骨干設備的選型;接入方式與廣域網(wǎng)模塊的選擇;帶寬設置與分配;網(wǎng)絡地址的規(guī)劃管理;局域網(wǎng)內VLAN的規(guī)劃;日常維護與安全管理等。這些過程的完成，都與具體的硬件設備密切相關。比如線纜的選擇，就取決于所選擇的模塊和接入方式。網(wǎng)絡中所涉及到的硬件設備門類繁多，各廠商的產(chǎn)品性能特點不一。工程管理人員必須對各種設備的技術參數(shù)、工作特性有非常熟悉的了解。院校相關課程的教學中，必須要將這些內容嵌入到理論授課的過程中，有針對性地開展實踐教學。

虛擬組網(wǎng)與系統(tǒng)集成訓練

通常所說的網(wǎng)絡系統(tǒng)集成(NSI，NetworksSystemIntegration)，就是根據(jù)用戶需求，合理選擇各種軟硬件產(chǎn)品，通過綜合性的技術設計、工程施工、安裝調試、管理監(jiān)測和應用開發(fā)等環(huán)節(jié)，按低耗、高效、可靠的系統(tǒng)組織原則，完成系統(tǒng)軟硬件配置及網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的安裝和開發(fā)，最終向用戶提供一個具有優(yōu)良性價比的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)及應用系統(tǒng)的全過程。可以看到，這一過程是一個復雜的系統(tǒng)工作。對于在校學生來說，參與這樣一個完整過程的機會并不多。即便拿到一個成熟的案例，也往往不能參與其中，體會規(guī)劃、設計、組建和配置管理的過程。而組網(wǎng)模擬則正好解決了這一矛盾。利用模擬軟件，可以靈活地使用各型號設備，有機地自主組網(wǎng)。可以利用所搭建的環(huán)境，實驗各類技術的運用，熟悉網(wǎng)絡工作過程。不僅能夠熟悉、了解網(wǎng)絡設備的特征，還能靈活地“組網(wǎng)”。所以，利用軟件模擬工具來模擬組網(wǎng)及管理的過程是初學者學習組網(wǎng)知識、熟悉設備、練習配置管理的最佳選擇。對于實驗教學，在實際硬件環(huán)境中實踐系統(tǒng)集成全過程或者其中的一部分技術過程，建設投入和難度同樣比較大。而且，用實際設備進行實驗時，無法讓多個學生同時操作一套設備。如果每個學生配置一套網(wǎng)絡設備用來實驗教學，資源浪費又太大。用模擬器對學生進行實驗訓練，由于每個學生都是在本機上單獨訓練，不需要設備共享，很好地解決了這一問題。

基于BosonNetsim的網(wǎng)絡工程虛擬實驗體系建設

建構主義教育技術應用觀強調“用技術學習”(LearnwithIT)，主張把信息技術作為學習工具。學生不能直接從教師或者技術中學習什么，只能從思維中學習。技術作為知識構建、情境創(chuàng)設的工具，作為一種交流媒介和智能伙伴促進學習者的知識構建與思維發(fā)展。BosonNetsim所模擬的，就是一種環(huán)境和可供學習者交互的智能操作系統(tǒng)。它一方面模擬了可自由連接組網(wǎng)的Cisco全系列網(wǎng)絡軟硬件環(huán)境，另一方面提供了一系列可供用戶自由學習的配套實驗系統(tǒng)(如圖2所示CCNA實驗)。學生可以按照設計的需求，自行選型設備、挑選模塊、搭建環(huán)境，并載入軟件系統(tǒng)環(huán)境中進行配置。也可以在成熟的實驗環(huán)境下，按照既定的目的要求，自主完成實驗。在這種環(huán)境下，學習者拿到的只是一個可供自由組建硬件環(huán)境的基礎工具。按照教師或者自己設計方案的要求，逐步地在軟件環(huán)境中進行與實際設備同樣的操作。同樣的軟件系統(tǒng)運用、同樣的故障處理過程。規(guī)劃實驗教學時，可以靈活地將理論授課中需要實踐的知識，在BosonNetsim的環(huán)境中進行設計應用。教師只需要規(guī)劃實驗的知識點，由學生自主決定選用哪些設備、使用哪種鏈路、搭建何種環(huán)境、以怎樣的步驟來實施、碰到故障和問題如何決策解決、配置完成以后如何檢驗。所以，基于BosonNetsim的實驗體系建設，首先要根據(jù)理論課程的教學要求，規(guī)劃出可以在BosonNetsim環(huán)境中開展的知識點配套實驗。比如《計算機網(wǎng)絡》課程，就可以配套開展:交換機的端口管理、VLAN相關配置、三層交換實現(xiàn)VLAN間路由、路由器的接口配置及直連路由的驗證、靜態(tài)路由和默認路由配置、RIP協(xié)議配置、OSPF協(xié)議配置、NAT配置、ACL配置、DHCP配置等。

第二步，規(guī)劃每一個知識點的實驗組織形式和難度要求。比如拓撲形式、配置時序、預期的效果等。第三步，規(guī)劃各實驗在配置過程的問題及其處理方法。設備選擇不當、拓撲連接錯誤、地址規(guī)劃不合理、配置細節(jié)錯誤，都會導致實驗過程中的故障。這些問題都要進行分門別類的梳理，并制定相應的應對方案。第四步，設計實驗的評價方法。網(wǎng)絡工程實驗的測評，可根據(jù)具體情況制定不同程度的評價標準。比如動態(tài)路由協(xié)議的配置，最直接的方法就是在實驗拓撲中連接模擬的PC設備進行終端連通測試。如果測試暢通，就證明路由配置成功。當端到端的測試不通時，也有可能部分配置正確。此時，可以逐跳地進行ping測試。找到出現(xiàn)故障的節(jié)點，查看相關路由的路由表。視動態(tài)路由協(xié)議學到的路由項多少來確定學生成績。

BosonNetsim虛擬實驗教學的組織

組織基于BosonNetsim的網(wǎng)絡工程實驗教學，形式非常靈活。教師可以按照內容需要，課內安排配套上機實驗。也可以綜合規(guī)劃，以課程設計的形式課后完成。組織實驗課時，對硬件環(huán)境也沒有特殊的要求。只需要普通機房，甚至可以不需要網(wǎng)絡環(huán)境。評定成績時，可以將學生完成的拓撲文件、配置文件作為作業(yè)直接提交，也可以通過網(wǎng)絡測試命令在模擬環(huán)境中現(xiàn)場測評。