作者：李海龍 徐東輝 李卉 單位：第二炮兵工程學院

計算機網絡是信息系統的基礎。信息類專業培養的人才不僅需要掌握計算機網絡的理論知識，還要具備一定的網絡工程應用能力，能夠設計規劃、組建、管理、維護網絡系統。《計算機網絡》課程是信息類專業的主干課程，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。在院校建設網絡工程配套的實驗環境，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、鍛煉學生的網絡工程素質。

網絡工程實驗的教學需求

《計算機網絡》及其相關課程的實踐特征比較明顯。知識應用的體系，以計算機網絡體系結構中的“網絡層”為界，可以分為兩類:網絡層以上，比較側重計算機網絡的軟件服務;網絡層以下，則比較側重硬件環境的建設和工程運用。網絡層以上的應用取決于用戶的具體業務，網絡層以下的工程應用則是計算機網絡的基礎。所以網絡層以上的應用，通常設置為非信息類專業的公共選修課程。而工程應用則通常在信息類專業的高年級專業課中實施。網絡工程應用所涉及到的內容，主要包括:網絡拓撲的設計;骨干設備的選型;接入方式與廣域網模塊的選擇;帶寬設置與分配;網絡地址的規劃管理;局域網內VLAN的規劃;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。網絡中所涉及到的硬件設備門類繁多，各廠商的產品性能特點不一。工程管理人員必須對各種設備的技術參數、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。

虛擬組網與系統集成訓練

通常所說的網絡系統集成(NSI，NetworksSystemIntegration)，就是根據用戶需求，合理選擇各種軟硬件產品，通過綜合性的技術設計、工程施工、安裝調試、管理監測和應用開發等環節，按低耗、高效、可靠的系統組織原則，完成系統軟硬件配置及網絡應用系統的安裝和開發，最終向用戶提供一個具有優良性價比的計算機網絡系統及應用系統的全過程。可以看到，這一過程是一個復雜的系統工作。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，體會規劃、設計、組建和配置管理的過程。而組網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。可以利用所搭建的環境，實驗各類技術的運用，熟悉網絡工作過程。不僅能夠熟悉、了解網絡設備的特征，還能靈活地“組網”。所以，利用軟件模擬工具來模擬組網及管理的過程是初學者學習組網知識、熟悉設備、練習配置管理的最佳選擇。對于實驗教學，在實際硬件環境中實踐系統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展。BosonNetsim所模擬的，就是一種環境和可供學習者交互的智能操作系統。它一方面模擬了可自由連接組網的Cisco全系列網絡軟硬件環境，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(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、搭建環境，并載入軟件系統環境中進行配置。也可以在成熟的實驗環境下，按照既定的目的要求，自主完成實驗。在這種環境下，學習者拿到的只是一個可供自由組建硬件環境的基礎工具。按照教師或者自己設計方案的要求，逐步地在軟件環境中進行與實際設備同樣的操作。同樣的軟件系統運用、同樣的故障處理過程。規劃實驗教學時，可以靈活地將理論授課中需要實踐的知識，在BosonNetsim的環境中進行設計應用。教師只需要規劃實驗的知識點，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，首先要根據理論課程的教學要求，規劃出可以在BosonNetsim環境中開展的知識點配套實驗。比如《計算機網絡》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VLAN間路由、路由器的接口配置及直連路由的驗證、靜態路由和默認路由配置、RIP協議配置、OSPF協議配置、NAT配置、ACL配置、DHCP配置等。

第二步，規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、地址規劃不合理、配置細節錯誤，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。網絡工程實驗的測評，可根據具體情況制定不同程度的評價標準。比如動態路由協議的配置，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。找到出現故障的節點，查看相關路由的路由表。視動態路由協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。也可以綜合規劃，以課程設計的形式課后完成。組織實驗課時，對硬件環境也沒有特殊的要求。只需要普通機房，甚至可以不需要網絡環境。評定成績時，可以將學生完成的拓撲文件、配置文件作為作業直接提交，也可以通過網絡測試命令在模擬環境中現場測評。