计算机网络技术课程仿真教学

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高职院校的办学宗旨是培养生产建设一线的高技能型人才。除掌握必要的理论知识外，更重要的是通过大量的课程实训掌握实际操作技能。计算机网络技术作为计算机网络专业核心主干课程，是一门实践性非常强的课程，需要培训学生实际动手能力。因此必须加强实践环节的教学。在课程教学中，最基本的实践环节是对常用联网设备进行拓扑设计、配置和管理，组建满足实际需求的网络。计算机实验实训室的建设颇为重要。除部分有实力的高职院校实训条件优越，能充分满足学生实训要求外，当前仍有相当数量的高职院校实训条件不理想。因此，探索应用计算机虚拟仿真、云计算等新技术，构建虚拟实训室，改进计算机网络技术课程的教学，具有重要现实意见。

1当前计算机网络课程教学中存的问题

1.1构建网络实训室成本高

常规网络实验室需要配备路由器、交换机等设备。所使用的网络设备一般会选用市场占有率较高的厂商，如思科、华三、锐捷等。路由器、交换机、防火墙、IDS、IPS、SAN网络存储等这些网络设备厂商由于竞争压力以及技术的飞速发展，网络设备的更新非常快。实训室需要每隔3-4年更新网络设备。客观上造成网络实训室建设成本过高。

1.2网络实训室利用率不高

一般网络实训室都仅仅是采购几台样机，学生以分组实验的方式进行实践使用。实训室并不能保证每个学生人手一台设备，学生的实训实践效果会打一个大大的折扣，实际教学效果不理想。学生在日常的实训操作过程中，频繁对设备进行通电、插拔等操作，也会加速设备的损耗。设备一旦损坏，将严重影响教学。再加上网络实训室只能为计算机网络专业所使用，综合利用率非常低。综上所述，为了减低网络实训室建设成本，充分提高实训室的利用率，提升实践教学的效果，可以考虑引入网络模拟器等虚拟仿真技术构建虚拟网络实验室，改进网络实验教学。

2虚拟仿真技术

2.1虚拟仿真技术概念

IBM对虚拟化作出了定义，“虚拟化是资源的逻辑表示，可以是各种硬件资源，也可以是各种软件环境，如网络虚拟化、桌面虚拟化”。仿真技术主要是应用于网络协议的构建，计算机是仿真技术主要的工具和载体。综合运用虚拟化和仿真技术，可以称为虚拟仿真技术，是用计算机创建一个可视化实验操作环境，通过操作这些虚拟实验仪器或设备，即可进行各种实验，达到与真实实验相一致的教学目的和要求。

2.2虚拟仿真软件

（1）网络仿真软件比较常用的网络仿真软件有BosonNetSim、PacketTracer、RouterSim等。RouterSim是完全按照CCNA的实验设计的，非常适合学习CCNA的实验内容。最大的不足是RouterSim仅局限于实验，不能自定义网络拓扑结构。PacketTracer是Cisco公司设计的产品，对Cisco公司自身的交换机、路由器等设备兼容性最好。BosonNetSim由网络拓扑设计器和网络仿真模拟组成。BosonNetSim可以模拟交换机、路由器等设备，并可自定义网络拓扑结构，可以模拟局域网环境以及广域网环境。BosonNetSim软件对PC运行环境要求不高，实验环境的配置较为简单，适合要求不高的实验场合。

（2）虚拟主机及云桌面VMware和VirtualPC是当前使用率非常高的两款虚拟主机软件，能在真实的物理主机上运行多个虚拟主机，并安装Windows/Linux等多种类型的操作系统。基于云计算技术的桌面虚拟化，将计算机终端系统（也称作桌面）进行虚拟化，可以通过任何设备，在任何地点，任何时间通过网络访问桌面系统。

3应用虚拟仿真技术改进网络实验教学

3.1构建虚拟网络实训室

使用普通机房就可以构建网络实训室，并不需要专门的网络实训室。普通机房中每台学生机都安装网络仿真软件（如BosonNetSim）及虚拟化软件（如VMware）。通过BosonNetSim的模拟能力，能仿真模拟教学中所用到的常见的网络交换设备，如路由器、防火墙、交换机等。利用BosonNetSim灵活搭建各种网络结构，并模拟网络故障，可进行便捷快速部署，节省人力及硬件环境，为网络实验教学节省额外的环境部署时间。在学生物理机上安装虚拟主机软件（如VMware），虚拟多个主机并安装所需的操作系统。这样可以大大节省物理主机的数量，而且可以快速激活实训所需的操作系统，进行网络实验，提高网络实践的效果。

3.2设计实训任务，开展实训教学

教师可以设置众多工作任务，每个工作任务都是基于实际问题而设立，把学生置身于真实场景中，学生需要独立解决工作任务。在任务教学中，学生需要了解真实场景的需求，在网络仿真软件中绘制相应的网络拓补结构图，部署相应的防火墙、路由器、交换机、主机等网络设备，配置各网络设备的IP、链路、路由、网络协议等，搭建模拟实验环境。通过对网络的反复配置、试验和分析，学生在实践中掌握网络技术，巩固知识和提高水平。学生每完成一个任务，教师可以引导学生进入下一个递进的任务，实施分层教学，充分调动各个层次学生的积极性。同时，教师可根据学生的基础，利用BosonNetSim或RouterSim开展CCNA、CCNP认证考试训练。这些试验包内置了进行CCNA、CCNP所需的进阶实验，教师通过软件的实验导航器可以有计划、循序渐进地进行实验练习，为学生将来进行思科认证考试提供一个平台。作为一个网络管理员，要使网络保持平稳运行，还必须及时排除故障，这需要非常丰富的经验。这就要求日常教学中，学生不能仅仅照着葫芦画瓢，还应能排除网络故障。教师在模拟器的帮助下，可以设置一些网络故障点并以记录配置形式保存后打包发给学生，让学生分析，边做边学，积累排除故障的经验。

3.3应用虚拟桌面实现随时随地进行网络实训

当前越来越多的高校建设新一代、基于云计算技术的虚拟机房。在虚拟机房中，学生机不再是物理机，而仅仅是一个终端。各个终端通过网络连接至中心主机，对应中心主机内的各个主机实例。学生可在普通PC端，甚至移动端，安装客户端，实现连接至中心主机的虚拟桌面，可以像操作本地物理机一样操作云端主机。云端主机装有网络实验所需的所有仿真软件及环境，可实现在任何时间、任何地点进行网络实验操作，打破传统网络实验室的时空和人力限制，更好地提升实训教学效果。

4结束语

本文分析了当前计算机网络课程实训教学中存在的问题，针对这些问题，探索应用计算机虚拟仿真、云计算等新技术，构建虚拟实训室，改进计算机网络技术课程的教学。采用虚拟技术构建的网络实验室，解决了传统硬件实验室经费投入大、管理与维护困难等方面的问题，提高了教学质量。但是虚拟仿真实验不能完全代替真实的物理实验，还需要在真实的环境中进行实战。

作者：关晓颖 谢盛嘉 单位：广东食品药品职业学院 广东女子职业技术学院