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      基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

      2016-10-18 07:56:00凌璟
      中國(guó)新通信 2016年16期
      關(guān)鍵詞:虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

      凌璟

      【摘要】 實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)世界的重要方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能幫助學(xué)生形成正確的概念,加深對(duì)規(guī)律的理解,而且與課堂理論教學(xué)相比,實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)和提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、觀察能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力等方面有著不可替代的作用。本文從eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)兩個(gè)方面出發(fā),對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用展開(kāi)研究,以及對(duì)在教學(xué)中體現(xiàn)的效果進(jìn)行分析和討論。

      【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 虛擬實(shí)驗(yàn) eNSP 三層交互系統(tǒng)

      一、引言

      實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)的一部分,對(duì)教學(xué)質(zhì)量有著非常重要的作用,它是知識(shí)獲取的一個(gè)再現(xiàn)過(guò)程,能夠幫助學(xué)生理解知識(shí),深化對(duì)這些知識(shí)的一個(gè)理解,形成一個(gè)直觀的印象,特別是對(duì)于抽象的理論吧來(lái)說(shuō),采用實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法特別有幫助。實(shí)驗(yàn)的教學(xué)在整個(gè)教育體系中占有越來(lái)越重要的位置,它是理論教學(xué)的一個(gè)補(bǔ)充,能夠培養(yǎng)孩子的多種能力。

      在目前,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新的形式。實(shí)驗(yàn)是再現(xiàn)一個(gè)知識(shí)探求的一個(gè)過(guò)程,對(duì)教學(xué)非常具有幫助,現(xiàn)在隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不再是以前那種傳統(tǒng)的形式,網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的發(fā)展,給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了契機(jī),出現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),可以直接把一些實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)上再現(xiàn),借助于計(jì)算機(jī)技術(shù),將現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程搬到計(jì)算機(jī)上,進(jìn)行虛擬化,這樣能節(jié)省時(shí)間,不受教學(xué)人數(shù)的限制,就目前來(lái)看,效果也比較的明顯。

      二、eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究

      eNSP是Enterprise Network Simulation Platform的簡(jiǎn)稱,實(shí)際上這是一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的仿真,這個(gè)仿真平臺(tái)是由華為公司研發(fā)的,這是一款免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),它能實(shí)現(xiàn)很多的功能,比如說(shuō)可以進(jìn)行圖形化的操作以及支持?jǐn)U展等。這款網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要的目的是為了對(duì)一些路由器以及交換機(jī)等進(jìn)行一些軟件的模擬和仿真,主要面向的是企業(yè)用戶,它實(shí)際上就是針對(duì)某一類特殊實(shí)驗(yàn)的虛擬化,這種實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn),能夠極大地提高方便性。就目前來(lái)說(shuō),eNSP的版本已經(jīng)更新到了1.2.00.350了,這個(gè)版本呢過(guò)剛剛支持很多方面的網(wǎng)絡(luò)仿真,能夠極大的減少實(shí)際實(shí)驗(yàn)所造成的成本浪費(fèi)。

      在本次利用eNSP進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)中,采用了三臺(tái)路由器來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建,將eNSP進(jìn)行啟動(dòng)之后,在將路由器的圖標(biāo)進(jìn)行一次點(diǎn)擊,在其下拉列表中就會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)備的名稱,這些設(shè)備的名稱都是這個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠支持的一些設(shè)備的名稱。

      在進(jìn)行完前面的操作之后,將AR2220路由器進(jìn)行啟動(dòng),選擇好路由器型號(hào)之后,需要設(shè)置三臺(tái)這樣路由器,因?yàn)檫@次實(shí)驗(yàn)室采用三臺(tái)路由器完成的,之后進(jìn)行路由器的連接,我們采用的是雙絞線。

      通常來(lái)講,在這個(gè)軟件仿真平臺(tái)之下,也就是采用eNSP的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),我們可以利用Wireshark這個(gè)軟件來(lái)熟悉RIP協(xié)議在整個(gè)過(guò)程中的運(yùn)作情況,這樣一來(lái),就能提供了極大的方便性。下面講述這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程,由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及到的路由器比較多,因此我們以AR1號(hào)路由器來(lái)進(jìn)行操作的介紹,在將AR1的圖標(biāo)進(jìn)行右擊的操作之后,按照“數(shù)據(jù)抓包→GE0/0/0”這個(gè)操作順序進(jìn)行,這個(gè)過(guò)程之后會(huì)將Wireshark這個(gè)軟件激活,使其在工作狀態(tài)。

      本次利用eNSP仿真平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程,并且運(yùn)行良好,表明利用eNSP進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的虛擬化是一個(gè)有效的手段,而且基本可行,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,eNSP是一個(gè)平臺(tái),然后將其他設(shè)備進(jìn)行整合來(lái)搭建一個(gè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境,并且利用Wireshark這個(gè)軟件,能夠做到在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)協(xié)議的運(yùn)行情況的監(jiān)控,這個(gè)實(shí)驗(yàn)的案例表明eNSP可以搭建一個(gè)虛擬路由的實(shí)驗(yàn)交互系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的仿真,極大的方便了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

      三、虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)

      前面以eNSP為平臺(tái),對(duì)虛擬路由的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和研究,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,虛擬實(shí)驗(yàn)的相關(guān)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的前提是搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái),虛擬網(wǎng)絡(luò)信息的三層交互系統(tǒng),也是一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

      3.1終端/主機(jī)體系結(jié)構(gòu)

      通常來(lái)講,這種體系結(jié)構(gòu)一般是只有一臺(tái)比較大的主機(jī),然后通過(guò)控制一些終端與其進(jìn)行信息的傳輸,這咋紅體系的核心一般是主機(jī)。

      我們知道,在這樣的體系結(jié)構(gòu)中,主機(jī)是承擔(dān)著絕大部分甚至說(shuō)是所有的計(jì)算任務(wù),所以說(shuō)主機(jī)在里面充當(dāng)著核心和關(guān)鍵的位置。終端在里面的作用就是將主機(jī)計(jì)算完的任務(wù)來(lái)進(jìn)行執(zhí)行和顯示,也就是是作為輸入指令和輸出指令的設(shè)備。這種體系結(jié)構(gòu)一旦主機(jī)產(chǎn)生故障就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓,因?yàn)橹鳈C(jī)是承擔(dān)絕大部分的運(yùn)算任務(wù)。

      3.2客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)`

      這種體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生時(shí)期,是在八十年代的末期,我們知道主機(jī)/終端的體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是主機(jī)承擔(dān)了絕大部分的計(jì)算任務(wù),為了克服這種體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),就隨之出現(xiàn)了客戶機(jī)/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)形式,這種那個(gè)結(jié)果在本質(zhì)上是一種兩層的結(jié)構(gòu)。

      在客戶機(jī)端中,包含了一些應(yīng)用程序,這些應(yīng)用程序里面有能夠?qū)⒂脩糨斎脒M(jìn)行識(shí)別的一些機(jī)制以及數(shù)據(jù)的交互計(jì)算等等程序。這種體系結(jié)構(gòu)能夠客戶主機(jī)/終端體系的缺點(diǎn),主機(jī)不再承擔(dān)那么多的計(jì)算任務(wù)??蛻魴C(jī)在整體上是一個(gè)獨(dú)立的,能夠不依賴于服務(wù)器而運(yùn)行,它可以實(shí)現(xiàn)很多的功能,比如說(shuō)可以進(jìn)行信息的交互,能夠接受信息和處理信息,與用戶之間進(jìn)行信息的交互。服務(wù)器的存在時(shí)將一些數(shù)據(jù)依據(jù)一定的規(guī)則存儲(chǔ)起來(lái),方便查詢,實(shí)際上也就是以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)信息和數(shù)據(jù),除此之外,也能夠進(jìn)行大型的計(jì)算。這種體系結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn),比如在界面使用上比較的方便,交互性比較的好。

      3.3瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

      近幾年,計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了很大的發(fā)展,隨之實(shí)驗(yàn)的虛擬平臺(tái)也得到了很大的發(fā)展,三層交互式系統(tǒng)是以虛擬網(wǎng)絡(luò)信息作為基礎(chǔ),給實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了極大的方便。瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)在這種背景之下應(yīng)用而生,在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天,這種結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上來(lái)說(shuō),這種體系結(jié)構(gòu)式一種基于Web的三層計(jì)算模型,這三層分別指的是數(shù)據(jù)服務(wù)器、瀏覽器以及Web服務(wù)器。

      在這種體系結(jié)構(gòu)中,由于其三層式交互的特點(diǎn),具有很多的有點(diǎn),比起傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):

      1)C/S結(jié)構(gòu)必須根據(jù)客戶端所使用的操作系統(tǒng)及后臺(tái)應(yīng)用的不同,安裝不同的軟件;B/S結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了客戶端軟件,只須安裝Web瀏覽器作為客戶端應(yīng)用的運(yùn)行平臺(tái),所有的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)工作集中在服務(wù)器端。

      2)C/S結(jié)構(gòu)需混合多種傳輸協(xié)議;B/S結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)都使用協(xié)議進(jìn)行通信。

      3)C/S結(jié)構(gòu)需要不斷使用新的軟件版本,用以更新用戶系統(tǒng);B/S結(jié)構(gòu)中,系統(tǒng)版本的升級(jí)及維護(hù)是在Web服務(wù)器端進(jìn)行的,用戶需要訪問(wèn)時(shí)才動(dòng)態(tài)下載,這就保證了用戶每次使用的都是最新版本。

      四、結(jié)論

      本文從目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的現(xiàn)狀著手,對(duì)學(xué)校教育中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,闡述了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究意義,提出了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu),對(duì)eNSP虛擬路由交互實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)信息三層交互系統(tǒng)進(jìn)行了研究,虛擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)化和延伸,它是實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的重要方向,是多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的結(jié)合。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的迅速發(fā)展,彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)教育在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的不足,并為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了技術(shù)支持。

      參 考 文 獻(xiàn)

      [1]單美賢,李藝虛擬實(shí)驗(yàn)原理與教學(xué)應(yīng)用[M].北京教育科學(xué)出版社,2005,23.

      [2]潛立標(biāo).網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與開(kāi)發(fā)[J].浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(4):52-54

      [3]李仁發(fā),周祖德,李方敏等.虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2002,(3):359-362,393

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