計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

姚 堅(jiān)，彭好佑，楊登攀

(海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院人事處，海南 瓊海 571400)

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，社會急需大量具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的高級應(yīng)用型人才［1］，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和工程性，單純依靠課堂理論教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到教學(xué)要求，只有通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，才能使學(xué)生更加有效地理解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理論知識，并通過實(shí)驗(yàn)和對工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和施工，達(dá)到對相關(guān)專業(yè)理論的熟練應(yīng)用，提升專業(yè)實(shí)踐技能。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)校信息化的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和加深對理論知識理解的實(shí)踐基地，是培養(yǎng)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才的搖籃。高職院校對學(xué)生的動手能力要求更高，更需要建立滿足教學(xué)、科研需求的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，來保證教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技能。

1 建設(shè)目標(biāo)

1)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求［2－3］。適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，建立網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，能完成各種基礎(chǔ)性和綜合性教學(xué)實(shí)驗(yàn)，即可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)攻防等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)理論知識，掌握專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并通過自己設(shè)計(jì)、組建、開發(fā)，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新能力。

2)滿足教師科研需求［2－3］。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的搭建采用主流的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，支持新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能模擬、搭建成熟、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如IPv6，VOIP，入侵檢測等，使對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)感興趣的教師能從事最前沿的專業(yè)研究，提高科研能力和教學(xué)水平。

3)滿足實(shí)習(xí)和培訓(xùn)基地建設(shè)的要求［2－3］。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室能組建大型的局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)，模擬各種城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技能和工程實(shí)戰(zhàn)能力。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的搭建，還可以成為其他院校的的實(shí)習(xí)基地和社會人員的培訓(xùn)基地，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的社會人才。

2 設(shè)計(jì)原則

1)可靠性［4－6］。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要考慮網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和兼容性。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，既要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又要確保實(shí)驗(yàn)互不影響，具有較高的吞吐能力和低時(shí)延性。

2)先進(jìn)性［4，6－7］。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要能滿足教師和學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)需求，能夠開設(shè)相關(guān)的前沿實(shí)驗(yàn)。

3)靈活性［7］及可擴(kuò)展性［4，8］。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的平臺要具有靈活的網(wǎng)絡(luò)劃分，以滿足各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，還要考慮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展前景，具有可擴(kuò)展性，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件和網(wǎng)絡(luò)管理軟件能夠方便的升級和擴(kuò)展，以提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的整體性能。

4)可管理性。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室中，可對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一和有效的管理。在建設(shè)中，選用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺，對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理，具備流量監(jiān)控、分析和統(tǒng)計(jì)功能，并能遠(yuǎn)程控制。

3 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

為了靈活地構(gòu)建各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)盡可能包含常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并能模擬復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、科研需求。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)包含的設(shè)備見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室包含的設(shè)備

3.1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)

1)總體思路。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的基本設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的整體框架結(jié)構(gòu)。為了方便管理，使之具有靈活性、可擴(kuò)展性，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺對整個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理。通過實(shí)驗(yàn)平臺把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、學(xué)生區(qū)域和教師區(qū)域連接起來，學(xué)生和教師可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置，其設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)室的框架結(jié)構(gòu)

2)實(shí)驗(yàn)小組的設(shè)計(jì)思路。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組都是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)平臺，有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺器，并通過它對本組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。通過組之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，模擬更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以滿足設(shè)計(jì)、開發(fā)、組建不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的要求，滿足教學(xué)和科研要求。各組的交換機(jī)、路由器、防火墻通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺登陸、配置和維護(hù)，管理方便，維護(hù)簡單。實(shí)驗(yàn)小組平臺如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)小組平臺

3.2 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理中心平臺的配置

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺器對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理的配置命令如下:

配置完成后，通過 Telnet 172.16.1.1 9002，可以登陸swith-2進(jìn)行配置，如圖3所示。

圖3 Telnet 172.16.1.1 9002 登陸 switch-2 交換機(jī)

3.2.2 實(shí)驗(yàn)小組設(shè)備配置清零

在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺器編寫相關(guān)腳本，運(yùn)行該腳本對9臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行還原，刪除培訓(xùn)內(nèi)容，為下次新實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備，具有高管理性。

3.2.3 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋱D

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)管理中心平臺使用三層核心交換機(jī)，連接防火墻LAN區(qū)，通過防火墻的WAN口連接Internet，DMZ區(qū)連接WEB，F(xiàn)TP服務(wù)器，相關(guān)的教學(xué)資源可以放置在WEB，F(xiàn)TP服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)資源共享。

圖4 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2.4 能支撐的實(shí)驗(yàn)

1)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃、組網(wǎng)、工程實(shí)施能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，包括局域網(wǎng)組建、Vlan技術(shù)劃分、Stp，Mstp冗余技術(shù)、廣域網(wǎng)接入等實(shí)驗(yàn)。

2)網(wǎng)絡(luò)安全方面的實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)安全能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)攻擊和反攻擊2個(gè)方面。主要實(shí)驗(yàn)有防火墻的安裝、訪問控制設(shè)置、NAT轉(zhuǎn)換、MAC地址綁定等。

3)無線網(wǎng)絡(luò)和語言實(shí)驗(yàn)。主要包括無線AP的接入，無線與有線無縫連接，VOIP語音電話等實(shí)驗(yàn)。

4)網(wǎng)絡(luò)管理方面的實(shí)驗(yàn)。主要培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)的管理和問題解決能力，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的升級、密碼恢復(fù)、配置文件備份、性能管理和網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、故障分析等。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)原則出發(fā)，具有可靠性、可管理性和先進(jìn)性等，能模擬復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支撐大量的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，滿足高職院校教學(xué)和科研要求。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對提高教學(xué)與科研質(zhì)量、培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)管理和科研人才、提高學(xué)生的實(shí)踐能力和就業(yè)競爭力具有重要意義。

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