李巍

摘? ?要：“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”是高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，是一門理論知識(shí)覆蓋面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。在教學(xué)中，讓學(xué)生理解并掌握網(wǎng)絡(luò)基本知識(shí)，培養(yǎng)基本的技能和知識(shí)應(yīng)用能力是非常重要的。文章介紹了仿真軟件eNSP在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，通過(guò)使用仿真軟件搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，使學(xué)生能比較直觀地理解網(wǎng)絡(luò)概念，掌握基本的操作技能，獲取計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組建、管理、維護(hù)的使用經(jīng)驗(yàn)，取得了比較好的教學(xué)效果

關(guān)鍵詞：仿真軟件;企業(yè)住址網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué);企業(yè)網(wǎng)絡(luò)組建

隨著高校計(jì)算機(jī)類課程改革的逐步深入，社會(huì)在原有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程基礎(chǔ)上提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程是一門理論知識(shí)覆蓋面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中較多的強(qiáng)調(diào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解和掌握，對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、管理、運(yùn)維的實(shí)踐性技能操作要求不高，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的同學(xué)雖然學(xué)了不少網(wǎng)絡(luò)課程，但在遇到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、管理、運(yùn)維等實(shí)際操作問(wèn)題時(shí)，往往一籌莫展，在新的計(jì)算機(jī)類課程改革中需要更加注重學(xué)生實(shí)際操作能力和知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)中，不可避免的要遇到網(wǎng)絡(luò)組建、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試等教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生要?jiǎng)邮謪⑴c網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的調(diào)試和操作，使得學(xué)校需要投入大量資金建設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室。即使如此，也難以達(dá)到讓每個(gè)學(xué)生都充分完成實(shí)驗(yàn)的要求，并且網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的管理也較為困難。采用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，可以讓學(xué)生在高仿真環(huán)境中學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理、調(diào)試以及網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)等實(shí)驗(yàn)，讓每位學(xué)生都可以充分完成各種復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，大大降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室管理難度，提高了課堂教學(xué)的效果[1]。

1? ? 常見(jiàn)的仿真軟件介紹

1.1? Packet? Tracer

Packet Tracer是由Cisco公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)輔助學(xué)習(xí)工具，可以為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)初學(xué)者提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障的仿真環(huán)境。使用者可以在圖形化的界面上直接建立實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，鍛煉故障排查能力，了解數(shù)據(jù)包在傳輸中的處理過(guò)程。目前最新的版本是 Packet Tracer 7.0，支持VPN，AAA認(rèn)證、防火墻配置等高級(jí)配置[2]。

1.2? eNSP

企業(yè)仿真網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（enterprise Network Simulation Platform，eNSP）是由華為公司提供的一款免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)模擬工具平臺(tái)，主要對(duì)華為網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機(jī)、防火墻、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行軟件仿真，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的仿真和模擬，使眾多華為數(shù)通技術(shù)的初學(xué)者有機(jī)會(huì)在沒(méi)有真實(shí)設(shè)備的情況下能夠模擬演練，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。此外，該軟件自帶豐富的使用教程，通過(guò)該軟件可完成華為網(wǎng)絡(luò)工程師初級(jí)（HCNA）、中級(jí)（HCNP）、高級(jí)（HCIE）的絕大部分實(shí)驗(yàn)，是國(guó)產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的佼佼者。

1.3? GNS3

GNS3是一款具有圖形化界面可以運(yùn)行在多平臺(tái)（包括Windows，Linux，MacOS等）的開(kāi)源網(wǎng)絡(luò)仿真軟件。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)初學(xué)者或是想要通過(guò)CCNA，CCNP，CCIE等Cisco認(rèn)證考試的人員可以據(jù)此完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作。同時(shí)也可以用于學(xué)習(xí)Cisco網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)iOS的基本使用或者是驗(yàn)證將要在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上部署實(shí)施的相關(guān)配置。

2? ? 使用仿真軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)踐

2.1? 實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

2.1.1? 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目背景

某學(xué)院新校區(qū)有一棟辦公圖書樓、實(shí)訓(xùn)樓和教學(xué)樓，假設(shè)各建筑物內(nèi)局域網(wǎng)已建成，現(xiàn)要將各樓宇局域網(wǎng)互聯(lián)，建設(shè)成高可靠性的校園網(wǎng)。校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下所示。其中兩臺(tái)S5700名稱為S1和S2用于校園網(wǎng)核心交換機(jī)，兩臺(tái)S3700名稱為SW3和SW4，用于接入用戶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)邊緣采用一臺(tái)AR1200C路由器。在兩臺(tái)核心交換機(jī)與路由器之間運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，路由器R1與防火墻之間采用靜態(tài)路由互連。防火墻采用USG6330，防火墻使用NAT完成內(nèi)網(wǎng)的地址轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)用戶對(duì)Internet（由模擬器中的另一臺(tái)路由器仿真）的訪問(wèn)。該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，為增?qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、健壯性，在網(wǎng)絡(luò)核心層采用了增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的冗余方法，采用雙核心交換結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)核心交換機(jī)之間采用鏈路聚合，為網(wǎng)絡(luò)的核心增加了可用性。為防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)二層環(huán)路，在SW1，SW2，SW3，SW4之間采用了多生成樹(shù)協(xié)議（Multiple Spanning Trees Protocol，MSTP），配置MST域并創(chuàng)建多實(shí)例，配置VLAN10，VLAN20映射到instance1;VLAN30，VLAN40映射到instance2，實(shí)現(xiàn)流量的負(fù)載分擔(dān)。在MST域內(nèi)，配置SW1為instance1的根橋，SW2為instance1的備份橋;配置SW2為instance2的根橋，SW1為instance2的備份橋。在SW1和SW2上創(chuàng)建VRRP備份組1和VRRP備份組2，在備份組1中，配置SW1為Master設(shè)備，SwitchB為Backup設(shè)備;在備份組2中，配置SwitchB為Master設(shè)備，SW1為Backup設(shè)備，實(shí)現(xiàn)流量的負(fù)載均衡。實(shí)驗(yàn)拓?fù)淙鐖D1所示。

2.1.2? 實(shí)驗(yàn)要求

按網(wǎng)絡(luò)接入用戶所在的部門進(jìn)行VLAN劃分和IP地址規(guī)劃。企業(yè)內(nèi)網(wǎng)VLAN及IP規(guī)劃如表1—2所示。

根據(jù)拓?fù)鋱D命名交換機(jī)和路由器名稱，在模擬器中按要求連接設(shè)備，并正確配置路由器和交換機(jī)的接口IP。按表1—2的要求，在SW1和SW2中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)VLAN并配置相應(yīng)的IP。

配置完成SW1和SW2之間的鏈路聚合。在SW1，SW2，SW3，SW4上配置MSTP;region-name為huawei，配置VLAN1，VLAN10，VLAN20映射到instance1;VLAN30，VLAN40映射到instance 2，實(shí)現(xiàn)流量的負(fù)載分擔(dān)。在MST域內(nèi)，配置SW1為instance1的根橋，SW2為instance1的備份橋;配置SW2為instance2的根橋，SW1為instance2的備份橋，實(shí)現(xiàn)二層的冗余與備份。

使用VRRP實(shí)現(xiàn)各VLAN網(wǎng)關(guān)的冗余和和份，在SW1和SW2上創(chuàng)建VRRP備份組1、備份組 2、備份組3、備份組4、備份組5（VRRP組虛擬IP地址見(jiàn)地址規(guī)劃表），在備份組1，2，3中，配置SW1為Master設(shè)備，SW2為Backup設(shè)備;在備份組4，5中，配置SW2為Master設(shè)備，SW1為Backup設(shè)備，實(shí)現(xiàn)流量的負(fù)載均衡。

核心設(shè)備啟用OSPF協(xié)議，實(shí)現(xiàn)IP路由互聯(lián)互通。在R1中配默認(rèn)路由指向Firewall，并通過(guò)OSPF向SW1，SW2通告該默認(rèn)路由，在Firewall配置靜態(tài)路由將內(nèi)網(wǎng)地址（將內(nèi)網(wǎng)地址聚類為1條路由）指向R1。

在Firewall中創(chuàng)建untrust區(qū)域和trunst區(qū)域;GE0/0/0口劃分到trust區(qū)域，Get0/0/1劃分到untrust區(qū)域。配置trust到untrust的NAT訪問(wèn)策略，NAT轉(zhuǎn)換使用Firewall外網(wǎng)接口IP，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)用戶到外部網(wǎng)絡(luò)（由仿真軟件中的路由器模擬）的訪問(wèn)。

2.2? 仿真結(jié)果驗(yàn)證

2.2.1? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

接入交換機(jī)的VLAN配置，以SW3交換機(jī)為例：

[SW3]vlan batch 10 20 30 40

[SW3]interface vlan 1

[SW3-Vlanif1]ip address 192.168.254.3 24

[SW3]interface gi1/0/1

[SW3-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk

[SW3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow pass vlan 10，20，30，40

[SW3]interface gi1/0/2

[SW3-GigabitEthernet0/0/2]port link-type trunk

[SW3-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow pass vlan 10，20，30，40

[SW3]interface Ethernet 0/0/1

[SW3--Ethernet0/0/1]port link-type access

[SW3--Ethernet0/0/1]port default vlan 10

2.2.2? 三層交換機(jī)配置

以SW1為例：

[SW1]vlan batch 10 20 30 40

[SW1]interface eth-trunk 1

[SW1--Eth-Trunk1]trunkport gigabitethernet 0/0/1 to 0/0/3

//在交換機(jī)SW1與SW2之間創(chuàng)建聚合鏈路eth-trunk1

[SW1]interface Eth-Trunk 1

[SW1--Eth-Trunk1]port link-type trunk

[SW1--Eth-Trunk1]port trunk allow-pass vlan 10 20 30 40

//將聚合鏈路配置為Trunk，并允許相應(yīng)的VLAN中繼

[SW1] stp region-configuration

[SW1-mst-region] region-name huawei

[SW1-mst-region] instance 1 vlan 1 10 20

[SW1-mst-region] instance 2 vlan 30 40

[SW1-mst-region] active region-configuration

[SW1]stp instance 1 root primary

//配置SW1為instance1的主根橋

[SW1]stp instance 2 root secondary

//配置SW1為instance2的備份根橋

[SW1]interface vlan 1

[SW1--Vlanif10]ip address 192.168.254.251 24

[SW1--Vlanif10]vrrp vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.254.254

[SW1--Vlanif10]vrrp vrid 1 priority 120

[SW1]interface vlan 10

[SW1--Vlanif10]ip address 10.0.110.1 24

[SW1--Vlanif10]vrrp vrrp vrid 2 virtual-ip 10.0.110.254

[SW1--Vlanif10]vrrp vrid 2 priority 120

[SW1]interface vlan 20

[SW1--Vlanif10]ip address 10.0.120.1 24

[SW1--Vlanif10]vrrp vrrp vrid 3 virtual-ip 10.0.120.254

[SW1--Vlanif10]vrrp vrid 3 priority 120

//創(chuàng)建VRRP備份組1、2、3，并配置相應(yīng)的虛擬網(wǎng)關(guān)ip，設(shè)置MASTER設(shè)備為SW1，BACKIUP設(shè)備為SW2