一种基于软路由的网络专业实训室建设方案的研究与实现

一种基于软路由的网络专业实训室建设方案的研究与实现万振宇（芜湖职业技术学院信息工程系，安徽芜湖，241000）摘要：通过软路由实训室和模拟网络实训室相结合的实训模式解决网络实训室使用效率低，损坏率高的难题，少量设备不能满足大量学生实训的瓶颈问题。最大限度发挥实训室的效率。给学生提供更广、更深的实训机会，提高网络实训的教学质量。关键字：软路由；实训室；模拟ResearchandrealizemothodofbuildprofessionnetworklaboratoryonthebasisofsoftrouteWanzhen-yuAbstract：Wecansolvesomeproblems(e.g,lowrateofusageandhighrateofdamaging,andthebottle-neckthatalittleofdevicedosen’tmeettheneedofmanystudents’practice)bythemodeofprofessionnetworklaboratoryonthebasisofsoftroutejoiningsimulationnetworklaboratory.Themodeexertmostabilityoflaboratory,performmorechanceofpracticeforstudentsinalargerange.Consequentlyraisetheteachingqualityofnetworkexperiment.Keywords:softroute;laboratory;simulation随着互联网技术的广泛普及和应用，通信及电子信息产业在全球迅猛发展，网络技术人才需求量也不断增长。网络技术教育和人才培养成为高等院校一项重要的任务。网络实训室的建设也成为培养应用型网络技术人才的必要手段。网络实验室：就是利用网络硬件设备（路由器、交换机、防火墙、无线设备以及网管软件费等）搭建的网络环境，让学生通过在实验室内设计网络拓扑、调试、配置网络设备，从而直观地了解网络设备的操作及其应用环境，加深对网络原理、协议、标准的理解，提高网络互联实战技能。1．现状与背景分析目前，高职院校为了实现“基于工作过程”、“教学做一体化”和“任务驱动、产教合一”的以“工学结合”为核心的人才培养模式和教学模式改革的目标，在实训设备投入巨资，认为设备的到位就能实现“工学结合”为核心的人才培养目标。在对高职网络专业实训室建设方案和案例的研究、分析，结合我系的网络专业建设的研究，我们认为网络实训室的大投入现状并不乐观：首先资金的投入，按照附件精简拓扑图，一个实训单元（可供6名学生实训）按8万元计算，一个80人的教学班同时开课需100万元以上的投入。其次一些学校由于的资金的问题，对实训单元内容及数量进行简化，造成大量实训内容无法实现，甚至实训内容只能停留在熟悉设备调试命令的层面上。为了延长昂贵设备使用寿命，一些学校采用固定的设备，固定的拓扑，固定实训内容的模式。已经违背了“基于工作过程”、“教学做一体化”和“任务驱动、产教合一”的以“工学结合”为核心的人才培养模式和教学模式改革的目标。在重点示范院校的建设过程中，我系将网络实训室建设方案作为一个教研教改项目进行先期研究,项目组成员经过分析和研究，提出通过技术研究改造通用计算机设备实现路由功能，按照网络实际运行模式设计及仿真的建设网络专业实训室的方案。2.通过对理论和技术研究改造通用计算机设备实现路由功能从定义上看，一个路由器具有两个或多个网络接口层（因为它连接了两个或多个网络）。任何具有多个接口的系统，英文都称作是多接口的(multihomed)。一个主机也可以有多个接口，但一般不称作路由器,除非它的功能只是单纯地把分组从一个接口传送到另一个接口。同样，路由器并不一定指那种在互联网中用来转发分组的特殊硬件盒。大多数的TCP/IP实现也允许一个多接口主机来担当路由器的功能，但是主机为此必须进行特殊的配置。在这种情况下，我们既可以称该系统为主机（当它运行某一应用程序时，如FTP或Telnet），也可以称之为路由器（当它把分组从一个网络转发到另一个网络时）。在不同的场合下使用不同的术语。（引用《TCP/IP详解，卷1：协议》）根据上述描述，网络设备实际就是一台仅仅实现某一特定网络功能的计算机，该计算机硬件外观没有显示器、键盘、鼠标，增加特定的网络接口。软件上是实现特定网络功能的操作系统。网络功能的实现实际就是相应网络协议的实现和表达，只要协议的信息表达正确，那么与采用何种形式无关，（例如SOS的莫尔斯码可以用声音、光、电磁波表达），换句话说用真实的网络设备、实现特定网络功能的计算机、或在计算机中模拟仿真网络环境（缺点：缺乏真实感）都可以实现网络协议的表达。在网络实训教学中，内容重点是在功能上的实现，而非在性能上的实现。企业中的苛刻性能要求不是我们实训考虑的重点。也就是说我们将计算机改造为网络设备结合计算机仿真网络环境是可以实现我们网络专业教学的几乎所有实训内容。物质层面来看，我系有大量淘汰的废旧计算机，如果将这些计算机修复改造成特定功能的网络设备，从专业角度来看，就是性能强大的网络设备。如果在教师的指导下，让学生参与实训室建设，还能提高学生的动手能力。3.实训室的硬件和软件建设1.实训设备单元的设计实训设备的功能要求1）实现局域网下的所有安装、调试实训任务2）实现广域网下的所有安装、调试实训任务3）实现上述环境下资源子网中服务器的安装、调试实训任务4)实现资源子网之间的通信实训任务根据上述要求，我们列出一个实训设备单元的基本配置：1）每个资源子网必须保证有一台计算机和一台交换机，计算机：实现对本地和异地网络设备（交换机、路由器）的安装、调试实现各种网络服务安装、调试实现对异地资源子网的通信访问交换机：实现对局域网设备的安装、调试的实训任务2）通信子网必须保证有三台路由器，因为2台路由器只能构成链状拓扑，无法实现广域网的路径选择和收敛功能。为了实现路由器的核心功能（路径选择和收敛），至少需要3台路由器构成一个环，在此基础上路由器之间用2种链路类型的线缆连接，可以实现多链路环境下的路径选择和收敛。3）实训单元之间的连接，可以自由地构建高度复杂拓扑的网络，满足高水平的实训内容的实现。2.实训室硬件建设根据理论和技术的现状，我们建设了2个网络专业实训室:网络模拟实训室和网络路由实训室。建设2个功能相近的实训室，有很好的实践意义，有利于我们实训教学的开展。如果只有网络路由实训室，充分地放开学生手脚，让学生在教师的指导下实践，虽然有利于提高学生的动手能力，激发学生的创新思想，但这样会大大增加设备的损耗，维护工作也相应增大，最终实训室的瘫痪将导致学生丧失动手实践的机会。为了解决上述矛盾（虽然网络路由实训室开设的实训任务已经满足教改规定的教学要求），我们还建设了一个网络模拟实训室。当我们将一个实训任务交给学生后，他可以先在模拟环境中构造拓扑并进行安装调试，基本成功后在转到真实的网络路由实训室完成任务。即保证了学生的动手实践，有最大限度地保证实训室的稳定运作。后期我们组织技术力量，对路由器软件进行二次开发，使其能够基本实现流行设备指令集。3.实训室的软件建设积极推广和实践“基于工作过程”、“教学做一体化”和“任务驱动、产教合一”人才培养模式和教学模式改革，实现“工学结合”为核心的人才培养目标。1）首先我们以《网络工程》课程为核心课程，重新设计网络专业实训课，将整合的课程设计成一个系统的工作任务：构建一个功能全面的INTERNET。2）根据基于工作过程的教学思想，再将系统的工作任务分解成一系列相关联的子任务，子任务内含知识点由基础到提高，由容易到复杂，循循渐进。3）采用任务驱动为核心的教学方式，将子任务分配给学生，以完成实训任务促进理论学习。4）教学过程实现“教学做一体化”，采取课堂引出相关知识点，分配子任务，多媒体演示经典实例，实训室里教师指导学生独立设计、调试网络，根据实训过程发现的问题，引导学生理论学习，再将理论作用实训完成实训任务。达到先会后懂，动手能力强，理论功底扎实的目标。当完成我们设计的系列子任务后，学生会发现已经完成了最初的系统工作任务：课程设计任务。5）实训过程是高度灵活的，有利于促进学生独立思考，激发创新灵感。A我们设计的任务只有目标和原则性意见，没有具体步骤。B学生根据任务的目标，收集相关资料，实训室里教师指导学生独立设计、调试网络。C鼓励学生完成任务手段多样性。鼓励相连实训单元之间学生团队协作，设计、构建复杂拓扑网络。D实训过程中学生遇到问题、困难，教师不直接帮学生处理，而是引导学生独立思考，学生协作解决困难。E实训过程管理采用专人专机，自己的机器自己维护、自己使用。如果设备故障不自己解决，将会丧失实训机会，设备的维护记录纳入课程考核体系。通过这种机制培养学生认真治学的精神，促进学生积极动手实践，减少设备的损耗，进而增加学生的实践机会。4.网络专业实训室的特色1.对操作系统和专用软件改造通用计算机组建网络模拟实训室和网络路由实训室一方面锻炼教师水平，实现教学意图，另一方面同时也降低了实验室建设的投入、方便运行维护。2.通过先模拟后实战的模式解决硬件环境实训损耗大的问题，保障学生实践效率，提高实践的成功率。3.教学过程实现“教学做一体化”，采取课堂引出相关知识点，分配子任务，多媒体演示经典实例，实训室里教师指导学生独立设计、调试网络。4.基于工作项目思想，将课程整体设计为一个典型的网络工程项目，通过合理设计实训子任务，增加学生动手机会和学习兴趣，提高实践能力。鼓励学生完成任务手段多样性。鼓励相连实训单元之间学生团队协作，设计、构建复杂拓扑网络，提高学生创新能力。5.教学方式以任务驱动为核心，为了完成实训任务，教师引导学生收集资料进行理论学习，通过完成实训任务掌握扎实理论基础。6.教学手段采用团队协作：学生在实训中充分交流，开阔思维，提高学生团队协作能力。教师引导：实训室里教师指导学生独立设计、调试网络，根据实训过程发现的问题，引导学生理论学习，再将理论作用实训完成实训任务。达到先会后懂，理论功底扎实，动手能力强的目标。实训过程中学生遇到问题，教师不直接帮学生处理，而是引导学生独立思考，学生协作解决困难。7.建设开放的网络共享教学资源库和教学论坛，通过网上互动教学等手段大大的扩展了学生学习的时间和空间。5.成果及远景展望经过四年的实训教学实践，我系网络专业学生的专业理论和实践能力显著增强，相当一部分学生毕业后在企业很快成为技术骨干，获得网络工程师技术资格认证。为了过好的服务于社会，培养更多、更优秀的网络专业技术人才，我系将集中技术力量对软路由器的系统进行二次开发，使其能够基本实现流行设备（CSICO、华为等）指令集，一套网络设备可以替代多个厂家的设备，最大限度发挥实训室的效率。给学生提供更广、更深的实训机会。通过对网络专业实训室的设计和建设，力争把我系网络专业实训室建设成一个高水平，具有我院特色的网络实训中心，实现我院提出以“工学结合”为核心的人才培养模式改革目标。参考文献：1.雷震甲.网络工程师教程.北京：清华大学出版社，20042.孙建华.网络互连技术教程.北京：人民邮电出版社，20063.王卫亚.计算机网络原理、应用和实现.北京：清华大学出版社，20074.《TCP/IP详解，卷1：协议》