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網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)驗室改造論文
【摘要】高校創(chuàng )新體系建設中一個(gè)重要的組成部分是實(shí)驗室的建設，尤其是網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室的建設�，F有的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室設備利用率低，實(shí)驗效率差，根據作者多年的教學(xué)經(jīng)驗，通過(guò)增加一些網(wǎng)絡(luò )設備和軟件，改變拓撲結構，提出了一個(gè)合理的實(shí)驗室改造建設方案。經(jīng)實(shí)踐證明，改造建設之后的實(shí)驗室解決了之前實(shí)驗室的問(wèn)題，教學(xué)效果良好。
【關(guān)鍵詞】實(shí)驗室建設；網(wǎng)絡(luò )工程；網(wǎng)絡(luò )設備；拓撲結構
1網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)驗室改造建設的重要性
實(shí)驗教學(xué)和實(shí)驗室建設是整個(gè)高等教育創(chuàng )新體系中的重要組成部分[1]。建立一流的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室是產(chǎn)學(xué)研相結合的一種重要形式，對教學(xué)、科研有很好的促進(jìn)作用，不僅有利于提高教師的工作積極性，同時(shí)還能提高學(xué)生的學(xué)習興趣與實(shí)踐操作能力，使學(xué)生在理論學(xué)習的基礎上有針對性地實(shí)踐操作，使學(xué)生就業(yè)時(shí)能多增加一種技能，提高就業(yè)率[2]。當前網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室拓撲結構為12組，每組6人。每組為一個(gè)子網(wǎng)，整個(gè)實(shí)驗室做為一個(gè)統一的網(wǎng)絡(luò )。每個(gè)學(xué)生在子網(wǎng)內做實(shí)驗，也可以訪(fǎng)問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。組內有三層交換機、二層交換機、路由器等設備。學(xué)生在做實(shí)驗時(shí)會(huì )用到不同的交換機、路有器等設備。通過(guò)對不同的設備設置時(shí)，現在采用的方法是通過(guò)RJ45水晶頭與不同的交換機連接，這大大影響了設備的使用壽命。另外連接這些設備的網(wǎng)線(xiàn)連接方法（線(xiàn)序）也不一樣。因此在做實(shí)驗時(shí)，學(xué)生互相亂拿網(wǎng)線(xiàn)張冠李戴，導致現場(chǎng)很混亂，做實(shí)驗的效率很低。本文通過(guò)增加一些設備和軟件，改變拓撲結構，使對交換機、路由器等設備的設置不需要在設備端設置，而可以直接在組內的終端上對每臺設備設置，從而提高實(shí)驗的效率、設備的利用率和設備的壽命。根據本文的方法改造建設之后的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室可以滿(mǎn)足72人的實(shí)驗規模。
2網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室設計思想
改造之后的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室為每個(gè)實(shí)驗組配置一個(gè)控制中心，該控制中心采用串行通信設備-串口服務(wù)器CCM-16。CCM（ConfigureControlModule）即調試控制模塊，該控制模塊作為每個(gè)實(shí)驗組的核心設備，控制實(shí)驗組中的其他網(wǎng)絡(luò )設備，同時(shí)可以通過(guò)該控制模塊上的網(wǎng)絡(luò )接口連接到實(shí)驗室中心的總的交換機上，實(shí)現所有的實(shí)驗組互聯(lián)，從而形成一個(gè)整體實(shí)驗室。實(shí)驗組中的每臺學(xué)生機經(jīng)改造后都配備兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口：一個(gè)接口用于和中心交換機相連，由于此網(wǎng)線(xiàn)不可以拔掉，設置使用紅色的網(wǎng)線(xiàn)，如下圖中紅線(xiàn)所示；另一個(gè)可用于設備調試，通過(guò)連接到網(wǎng)絡(luò )拓撲中進(jìn)行結果驗證，用于驗證結果的網(wǎng)線(xiàn)可隨時(shí)拔掉，或插在別的實(shí)驗設備上，設置為使用綠色網(wǎng)線(xiàn)。
3統一控制管理功能
改造后的實(shí)驗室配合專(zhuān)為實(shí)驗室用戶(hù)研制開(kāi)發(fā)的實(shí)驗室管理系統LinkManagerNetCollege使用。該管理系統在web上進(jìn)行操作，可以在不同時(shí)間不同地點(diǎn)統一控制管理設備，為管理員、學(xué)生、教師等不同的用戶(hù)設置對應的權限，方便教學(xué)。所有用戶(hù)只需在各自的瀏覽器中輸入服務(wù)器的IP地址，通過(guò)用戶(hù)名和密碼進(jìn)入系統中獲取對應的權限，在不同終端下對設備的調試操作都會(huì )統一到該實(shí)驗室管理系統LinkManagerNetCollege上。實(shí)驗室管理系統軟件LinkManagerNetCollege除了可以統一控制管理之外，還提供了以下功能，方便教學(xué)和管理設備。
3.1一目了然的UI界面
通過(guò)該軟件可以一目了然地看到實(shí)驗室的設備及其拓撲圖，如圖5所示。同時(shí)除了出廠(chǎng)設置之后，管理員可以提前在系統中為不同設備設置不同的配置，教師用戶(hù)登錄之后，可以對實(shí)驗室中的任何設備進(jìn)行“一鍵恢復”操作，恢復到出廠(chǎng)設置或者提前設置好的不同配置，用于不同的教學(xué)。例如進(jìn)行排錯課程的教授時(shí)，可使用該功能預先將錯誤的配置分發(fā)到學(xué)生設備上，讓學(xué)生來(lái)更正。
3.2多人共享，分組教學(xué)，團隊合作
多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一設備，基于此為每個(gè)實(shí)驗組分配6臺終端供6個(gè)學(xué)生用戶(hù)使用，每個(gè)學(xué)生都可以訪(fǎng)問(wèn)該實(shí)驗組內通過(guò)CMM連接的每臺網(wǎng)絡(luò )設備，第一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)設備的學(xué)生用戶(hù)對該設備有寫(xiě)權限，之后進(jìn)入的其他學(xué)生只有讀權限。教師用戶(hù)可以隨時(shí)查看每臺網(wǎng)絡(luò )設備的配置情況，做到實(shí)時(shí)屏幕監控，隨時(shí)收回寫(xiě)權限，協(xié)作指導教學(xué)。多人共享同一臺設備，以6人一組的方式來(lái)學(xué)習，通過(guò)這種獨立的分組設計，組與組之間的用戶(hù)相互對立，避免了組與組之間的成員誤操作或者惡意操作帶來(lái)的危害。獨立分組設計如圖6所示。但是這種獨立是相對的，管理員可以通過(guò)實(shí)驗室中心交換機來(lái)解除訪(fǎng)問(wèn)控制，讓組與組的成員能夠訪(fǎng)問(wèn)到對方的CCM，組成更大的實(shí)驗組進(jìn)行綜合實(shí)驗。
3.3易用性，可擴展性，安全性
經(jīng)改造之后的網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室具有很好的易用性，可擴展性和安全性：
�。�1）易用性：每個(gè)實(shí)驗組內設備可以自由組合，無(wú)需反復拔插配置口就能訪(fǎng)問(wèn)到組內所有設備。采用這種設計，學(xué)生在做實(shí)驗時(shí)可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)控制服務(wù)器對網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行配置操作，而不需要反復插拔配置線(xiàn)，不僅可以方便學(xué)生操作，節約時(shí)間集中精力做實(shí)驗，大大提高了實(shí)驗教學(xué)的效率和秩序，方便教師對實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行管理、監督、檢驗；同時(shí)也大大降低了由于傳統實(shí)驗形式下插拔配置線(xiàn)帶來(lái)過(guò)高的硬件端口損壞率。
�。�2）可擴展性：模塊化的實(shí)驗組設計給實(shí)驗室帶來(lái)擴展上的極大方便，由于場(chǎng)地問(wèn)題物理實(shí)驗組不能無(wú)限制增加，但是多個(gè)邏輯組可以組成綜合實(shí)驗組，公用1臺CCM。另外，CCM具有16口、24口、32口不同規格的產(chǎn)品形態(tài)，可以滿(mǎn)足不同規模的實(shí)驗室需求。
�。�3）安全性：所有人無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)CCM，必須經(jīng)過(guò)管理控制中心做映射和數據安全轉換；所有用戶(hù)必須經(jīng)過(guò)身份認證才可進(jìn)行系統；通過(guò)https加密訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)該系統可以提供危險命令過(guò)濾功能，還支持對危險命令的特殊參數不阻塞的功能。管理員可以任意配置危險命令，保護設備防止學(xué)生對設備進(jìn)行了不可逆轉的操作，提高設備安全性。
3.4全真實(shí)現串口訪(fǎng)問(wèn)功能，模擬現實(shí)配置環(huán)境
系統全真實(shí)現串口訪(fǎng)問(wèn)功能，不會(huì )出現因設備的IP地址被改錯而遠程無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)的情況。通過(guò)CCM，即使設備的IP地址被修改錯誤，也不影響通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)設備。全真模擬現實(shí)環(huán)境，學(xué)生用戶(hù)登錄系統后，單擊設備，可以選擇不同的配置環(huán)境進(jìn)行學(xué)習：
�。�1）可選擇真實(shí)的超級終端的配置功能，輕松實(shí)現真實(shí)的超級終端串口配置練習環(huán)境；
�。�2）選擇telnet方式模擬超級終端的配置功能；
�。�3）選擇設備本身的web配置功能。
4結束語(yǔ)
本文通過(guò)增加一些設備和軟件，改變拓撲結構，對網(wǎng)絡(luò )工程實(shí)驗室進(jìn)行了改造建設。改造之后的實(shí)驗室可以滿(mǎn)足更多學(xué)生的實(shí)驗規模，同時(shí)可以更方便地對設備進(jìn)行設置，提高了實(shí)驗的效率、設備的利用率和壽命，對設備管理和實(shí)踐教學(xué)提供了很大便利。本方案已實(shí)際應用于本校好幾屆的學(xué)生，提高了學(xué)生的積極性和動(dòng)手能力，教學(xué)效果良好，學(xué)生普遍好評。
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