关键词:网络互联;虚拟现实;Web3D;MySQL; JSP
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2591-03
Study of the Networking Interconnection Training System Based on the Web3D Technology
HUANG Yan
(Information Technology and Engineering College, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China)
Abstract: Currently the species and quantity of the network interconnection training system facilities usually cannot meet the actual requirements. Most normal network simulators now are based on one brand network interconnection devices, and mainly for function configuration, absence of virtual environment. It concluded the system design scheme of the networking interconnection virtual training system. The technology of Web3D, database and Web design is applied to finish a virtual training environment, meanwhile the command sets of different brands and types of network interconnection devices are saved in databases. In this case the users can use different brands and types of devices to fulfill the training under the vivid 3D virtual environment provided by the computer. The system is an efficiency method to solve the existing problem of the networking interconnection training.
Key words: networking interconnection; virtual reality; Web3D; MySQL; JSP
网络互联实训是大中专、职业学校计算机或网络专业,以及相关培训机构必须实施的重要实践环节。设置网络互联实训室往往受到经济条件的制约,不能满足教学和培训需要。因此网络模拟器作为一种辅助方式被普遍使用。纵观目前流行的网络模拟器,大多着眼于互联设备的配置,使得初学者对互联设备没有感性认识,造成与实际操作的差距很大。另外,网络模拟器一般只支持一种命令集,给需要学习不同品牌的学生或学员带来不便。
蓬勃兴起的虚拟现实技术为上述问题提供了解决方案。它可以利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。
1 网络互联实训现状
所谓网络互联是指用网络互联设备将多个计算机网络连接起来,构成更大的网络系统,实现网络间信息交换和资源共享。Internet就是由千千万万个计算机网络互联而成的。实现网络互联即是在使用网络互联设备连接不同网络的基础上,对相应互联设备设置相关网络协议的过程。
网络互联实训是大中专、职业学校计算机或网络专业,以及相关培训机构必须实施的重要实践环节。开设网络互联实训需要的主要硬件设备包括路由器、交换机、计算机、网线以及制作和测试工具等。路由器和交换机的品牌繁多,且命令集各不相同,加之每个品牌又具有多个型号,因此设置网络互联实训室往往受到经济条件的制约,设备种类和台套数难以满足教学或培训的需要。
基于上述情况,作为实训的补充,网络模拟器普遍用于教学或培训中。但是纵观目前流行的模拟器,其共同特点是着眼于互联设备的配置,网络连接大都采用拓扑图显示。使得初学者对互联设备没有感性认识,造成与实际操作的差距很大。另外,网络模拟器一般是基于一种品牌的网络互联设备开发的(支持一种命令集)。若要掌握不同品牌设备的配置,往往需要使用不同的模拟器。
因此,需要开发一个虚拟实训系统,来解决网络互联实训中出现的问题。
2 网络互联虚拟实训系统
网络互联虚拟实训系统采用B/S结构。既可以安装在计算机机房(小型局域网)的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上,作为相关课程网络平台的组成部分。浏览器只需安装相应的插件即可。
2.1 设计构想
在网络互联实训的实际操作中,学生或学员必须在实训前做好充分的准备工作,确定规划方案,其内容如图1所示。实训中则需按照事先准备的规划方案,进行连线、配置及测试工作,如图2所示。实训过程中大多需要配置、测试的多次反复,交互性极强。
为了尽可能地模拟真实的实训过程,虚拟实训系统应首先实现逼真的三维虚拟实训环境,展示出网络设备的外观,实现网线端口对端口的连接。在功能上应以图1和图2的流程作为步骤,依次引导学生完成实训。在配置和测试阶段,系统应模拟学生所选取的互联设备的操作系统,对学生的配置及时响应,尽可能地缩小与实际操作的差距。
2.2 总体设计
通过分析、研究,得出网络互联虚拟实训系统的总体结构,包括系统管理、设备展示、虚拟实训、经典案例和帮助五个模块,如图3所示。
2.2.1 系统管理
系统管理分为用户管理和实训管理两个子模块。
1) 用户管理
系统的用户设为三级:系统管理员、教师和学生,其权限有所不同。系统管理员可根据学校或培训机构的编制,设置合法的教师和学生。学生具有浏览设备、学习经典案例、进行实训和使用帮助的权限。教师除具有学生的权限之外,还具有管理实训的权限。
2) 实训管理
实训管理是教师的专用子模块,包括实训报告批改、经典案例编辑、添加修改网络设备及其命令集等内容。
2.2.2 设备展示
该模块构建虚拟实训室的三维场景,三维展示实训室中的设备、网线、连接器及机柜等设施,且能放大、旋转,端口、网线及连接器结构清晰。使学生获得进入实训室身临其境之感,特别使初学者能近距离观察、学习实训室中各种设施的结构,为实训做好准备。
2.2.3 虚拟实训
该模块为系统的核心模块。为模拟真实的实训,此模块可分为实训准备、配置和测试以及实训报告三个依次执行的步骤。
1) 实训准备
此步骤为虚拟实训模块的第一步。目的是避免学生未经准备直接实训,影响效果。其流程可模拟实际操作过程(图1),并在此基础上添加一些约束条件,例如IP地址分配正确性判定,设备连接时所选取网线是否正确等。这样可在一定程度上充当教师对规划方案的检查。规划方案的内容为网络拓扑图、IP地址规划方案、相关参数设定以及确定连接端口等。
2) 配置和测试
此步骤为实训过程的核心步骤。根据“实训准备”得到的规划方案,按照图2的流程进行。为给学生模拟真实的实训环境,界面布局尽量模仿真实的实训场景,例如应将网络拓扑图始终显示在界面上,作为配置的依据;设备及网线均应以三维形式出现,连线过程亦能显示出端口结构;界面的中央区域是网络的连线图;配置和测试某一设备时,可通过鼠标点击该设备,弹出窗口,模拟超级终端界面,系统将指向数据库中该设备所属的命令集,接受学生的配置或测试命令,并及时给出对应的响应。
3) 实训报告
实训报告既是实训的总结,也是对实训加深理解的过程。在实训操作完成之后,系统要求学生必须完成报告。为避免重复工作,该模块提供实训报告模板,并把规划方案的有关内容自动添加到实训报告中。该模块还提供上传和输出功能,上传供教师审阅,输出可转换为文档格式,供学生保留。
2.2.4 经典案例
该模块可按照相关教程中的经典案例设计实现,即给定网络设备、网络拓扑图及IP地址规划方案等,配置和测试步骤自动演示。其功能是课堂教学的补充,也可为初学者或自学者提供一个学习平台。
2.2.5 帮助
提供帮助信息,包括系统使用说明、设备介绍和相关理论知识简介等内容。
2.3实现技术
系统的实现可以采用Web3D、MySQL和JSP等技术和工具。
2.3.1 Web3D
Web3D技术是虚拟现实技术的一种实现形式。它是指基于Internet的、依靠软件技术来实现的桌面级虚拟现实技术。作为Internet上的交互式3D图形技术,Wed3D正在取得新的进展,并形成自己独立的框架。最具魅力的Wed3D图形将在Internet上得到广泛应用,如电子商务、联机娱乐、休闲与游戏、科技与工程的可视化、教育、医学、地理信息和虚拟社区等。
可见实现B/S结构的网络互联虚拟实训系统,最佳选择是采用Web3D技术。在种类繁多的开发工具软件中,可选择Cult3D。原因是Cult3D的文件容量非常小,却有近乎完美的三维质感表现。利用Cult3D可以实现3D真实互动、跨平台运用,只要用鼠标在3D物件上直接拖动,就可以移动、旋转、放大或缩小,还可以在Cult3D物件中加入音效和操作指引。对于一般的浏览器只需安装一个插件,即可浏览。Cult3D的内核是基于Java的,它可以嵌入Java类,利用Java来增强交互和扩展。Cult3D的开发环境具备人性化和条理化特点,开发效率高。特别是考虑到网络带宽的限制,Cult3D也是最好的解决方案。
在实现网络互联虚拟实训系统过程中,三维建模将是一个重要环节。为了更加逼真地构建虚拟实训环境,拟采用基于图像的实时建模和基于几何模型的实时建模相结合的方法。对于网络互联实训室三维场景的构建,可以选取一个网络互联实训室进行全景摄影,然后形成全景图。对于实训所涉及的网络设备和网线等设施,可采用基于几何模型的实时建模方法。其主要优点是观察点和观察方向可以随意改变,不受限制,允许人们能够沉浸到仿真建模的环境中,充分发挥想象力。因此,它基本上能够满足虚拟现实技术的“沉浸”、“交互”和“想象”的要求。拟选用3DMAX作为建模软件,由于它是最为常用的软件,对硬件要求低,且被大多数Web3D软件所支持,可以方便地把生成的模型导入到Cult3D中使用。
2.3.2 MySQL
MySQL是一个小型关系型数据库管理系统。目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。优点是体积小、速度快。对于一般的个人使用者和中小型企业来说,MySQL提供的功能已经绰绰有余,而且由于MySQL是开放源码软件,因此可以大大降低总体拥有成本。
网络互联虚拟实训系统的数据库中,主要存储的是多种品牌网络设备的命令集和响应以及用户信息,但数据量不大。另外,系统要求能够快速响应。因此考虑选择MySQL。
2.3.3 JSP
JSP(Java Server Pages)是一种动态网页技术标准。它是在传统的网页HTML文件中插入Java程序段和JSP标记,从而形成JSP文件。 用JSP开发的Web应用是跨平台的,即所谓“一次编写,到处运行”。
运行JSP需建立服务器端的开发环境,主要由以下三部分组成:JDK(Java Developer Kit),JSP服务器和JSP代码编辑工具。网络互联虚拟实训系统开发可选用Apache Tomcat和Dreamweaver作为JSP服务器和JSP代码编辑工具。
3 结论
由于目前网络互联实训设施常常难以满足需要,而现行的网络模拟器产品存在不足之处。因此网络互联虚拟实训系统应用Web3D、数据库和网页设计等技术,可使得学生在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中,使用不同品牌和型号的设备完成实训。虚拟系统可在一定程度上解决网络互联实训存在的问题,但是还无法模拟实际操作中出现的故障,因此这将是下一步研究的问题。
参考文献:
[1] 安淑芝.网络互联设备实用技术教程[M].北京:清华大学出版社,2008.
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[4] 张文峰,张莉娜.网络虚拟实验室及其实现技术研究[J].科技信息,2007,(27):60-61.
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[6] 张伟.Web3D技术在网络课程建设中的应用[J].电脑学习,2009(6):82-84.
我国行业企业计算机网络现状
按地理范围标准来划分，计算机网络类型可划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。城域网是不同地区的网络互联，这种网络的连接距离可以在10-100公里。广域网也称为远程网，所覆盖的范围比城域网更广，它一般是在不同城市之间的局域网或者城域网网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。无论从地理范围，还是从网络规模来讲互联网都是最大的一种网络，可以实现全球计算机的互联，信息量大、传播广，可以进行实时交流。
经调查，我国大型行业或跨地域企业几乎都建有广域网，而大中型企业也都建设了城域网或局域网，甚至许多小型企业也都有自己的局域网。但无论是大型行业、大中型企业，还是小型企业它们都开通了互联网。以电力行业的计算机网络情况来说，无论是电网还是发电企业大都建有先进的办公网络系统，其传输速度较快，主干光纤网均采用1000兆带宽，子网至少采用100兆带宽，在区域内形成了主干网子网相互连通的信息高速公路。借用企业计算机网络资源来进行职工教育培训不仅投资少、建设快、效益高、维护方便，且教育培训覆盖面大，为我们实现远程（网络）教育培训提供了最基本的保证。
远程教育培训系统总体结构、模块及框架
1.远程培训平台应该由行业总站、企业分站、下属单位站点来构成。各级站点的职能和管理权限必须有明确划分，整个平台管理任务要分解到位。（1）远程总站：实现平台的整体信息管理、资源管理、技术管理等功能；（2）远程分站：实现资源分配、信息统计、学习评鉴、报表提交、人员学习过程等功能。具有独立的内容服务器、Web服务器、应用服务器及流媒体服务器等；（3）下属站点：实现内容镜像（或者缓存），接受分站的管理和控制。
2.行业企业远程培训平台框架可利用目前先进的信息技术，结合行业的多级管理体系和组织形式构建，支持跨地域访问和网络数据传输。远程培训平台模块由资源库、培训支撑子系统、培训管理子系统、系统管理子系统、系统服务子系统、资源管理子系统以及课件制作子系统组成，如下图1所示：
系统的设计思路如下：（1）应用面向对象技术、统一建模语言等相关技术，建立系统的分析与设计模型；（2）应用三层结构模型与J2EE技术平台构建系统的整体框架结构；（3）应用XML技术实现数据交换；（4）应用Web Service技术实现系统之间的互操作；（5）应用数据加密与权限控制机制实现安全访问控制。
远程培训系统部署拓扑
远程培训系统应按照“行业-企业-下属单位”的结构在行业企业的广域网络上进行系统部署。行业层面除了安装web、数据库、内容、流媒体等应用服务器外，还将具备强大的统计功能，能实时掌握各企业培训的结果，并实现与行业HR系统的交互；企业层面主要解决业务应用层面的问题，并向行业上报相应数据；企业下属单位主要解决内容的就近访问问题，使学员获得高品质的服务。图2为国家电网公司的远程培训拓扑图，供参考。
远程培训系统硬件配置
1.总站管理平台硬件配置。在远程培训平台中，平台应用数据和课程内容会占用网络带宽进行传输。其中课程内容分发时会占用骨干网的带宽，员工访问时则占用本地局域网的带宽。总站管理平台的硬件配置建议如下：员工在学习课程时，课程内容经由内容服务器进行预先分发，因此不管员工访问了多少次，课件内容都是本地交付，不再占用骨干网网络带宽传输大量内容数据。
2.总站课件存储硬件配置。总站课件存储，主要是将各分站及站点制作的课件统一存储、备份，一般大型行业或企业的存储需求设计为30T（1T=1024G）为宜，建议使用磁盘阵列存储。
3.分站管理及教学硬件配置。每个分站需要部署一套与总站类似的平台系统。建议使用两台服务器，一台作为数据库服务器（Oracle），一台作为应用程序服务器（WebLogic）。
关键词:网络互联,虚拟实训平台,B/S结构,JSP动态网页,网络模拟器
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02
随着网络技术的不断发展以及高职院校对实训教学环节的重视程度日益提升,近几年,多数高职院校都投入了相应的资金构建了网络互联实训室。但由于网络设备品牌较多,且设备的规格型号繁多,院校设备经费投入有限,绝大多数网络互联实训室的设备品牌单一,数量有限,更新换代周期长,致使教学和实训室建设都面临瓶颈,学生操作技能练习不足,大大降低了学生的动手能力和就业竞争力。在教育部下发的《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)以及《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中提到加强实训、实习基地建设是高等职业院校改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量的重点,各高职院校要充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。因此除了网络互联设备的投入,还必须考虑利用虚拟[1]实训平台来解决当前教学和实训中存在的一些问题,以满足教学需要。
一、网络互联虚拟实训平台应用的必要性与意义
《网络互联设备配置》是高职院校计算机网络技术专业的职业核心课程。所谓网络互联就是将多个计算机网络连接起来以构成更大的网络系统,实现信息传输和资源共享。《网络互联设备配置》主要讲授两大主流网络互联设备(交换机和路由器)的配置与调试,是网络技术人员必须要具备的重要职业技能。该课程属操作类课程,实践性极强,整个课程的教学实现要求在具备交换机/路由器等网络互联设备的实训室完成。
为了满足教学需求,当前很多高职院校都投入了几十万甚至上百万的资金购买思科、华为、锐捷等业界主流网络厂商的设备构建网络互联实训室。但由于网络互联设备比较昂贵,学校资金投入有限,绝大多数学校只能购买某一品牌部分型号的网络互联设备。不同品牌的设备,配置命令集各不相同,因此学生经过学校的学习只能掌握一种品牌网络设备的配置命令;另外,学校实训室内网络设备的更新换代速度远远赶不上实际工作现场设备的更新换代速度;而且学校实训室内设备的数量有限,以至于大中型网络互联的综合实训没有办法实现。以上因素都导致了我们培养的学生在毕业后不能在很短的时间内适应岗位工作的需要。
二、网络互联虚拟实训平台的研究与应用
(一)总体设计
网络互联虚拟实训平台采用Browser/Server(B/S)结构[2],应用Web服务器、JSP动态网页设计[3]及网络模拟器等技术,构建虚拟实训环境。当前业界普遍使用的网络模拟器有RouterSim4.0、Sybex Virtual Lab、思科网络学院Flah Lab、CIM、Boson Netsim5.31、Pcker Tracer等。模拟器软件包可以安装在网络互联实训室的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上。学生只要在浏览器页面中输入服务器的IP地址,既可登录到虚拟实训平台对网络互联设备进行配置和调试。
(二)应用流程
1.选取互联设备绘制网络拓扑图
该虚拟实训平台的应用流程如图1-1所示。学生在浏览器内输入服务器的IP地址后即登录到虚拟实训平台,首先进入该平台的工作界面。工作界面包含菜单、快捷工具栏、工作拓扑图区和设备列表区等几个部分。使用者首先需要创建网络拓扑图。为了让学生能够更好地利用此虚拟平台,可以结合各网络实训室内现有设备进行讲解,使学生了解现有设备的型号、规格、端口类型、网线及连接器等,让学生对网络设备有直观的感受。该虚拟实训平台的设备列表区可以包含不同品牌不同规格的众多设备(路由器、交换机、集线器、无线设备、终端设备、设备之间的连线等等),学生根据实际网络构建的需要依次选取相应的网络设备和连线,在工作拓扑图区内进行网络拓扑图的绘制。在此要注意网络设备接口类型以及网线的匹配。
2.配置网络互联设备
网络拓扑图绘制完成后,点击图中的任一网络互联设备,就会出现该设备的配置界面。有两种配置模式可供使用者选择:图形化配置模式和CLI命令行配置模式。对于初学者,建议采用CLI命令行模式配置设备。此时系统将调用数据库中该设备所属的命令集,接受使用者的配置命令,并及时给出对应的响应。除此之外,还要对网络拓扑中的工作站和服务器进行相应的配置,在此过程中要重点关注IP地址分配的正确性。
3.测试验证阶段
设备配置完成后要对配置结果进行测试。实际网络工程的系统测试主要包括物理测试、功能性测试和网络连通性测试等。由于是虚拟实训系统,物理测试不必进行。功能性测试主要包括交换机VLAN测试,路由器、三层交换机及防火墙路由和路由表测试、冗余链路的测试等。网络连通性测试可以采用ping、tracert等命令来实现。如果测试结果不正确,返回配置界面排查错误;测试结果正确,则完成实训报告。
4.实训报告完成阶段
完成实训报告以加深对实训过程的理解。该虚拟平台包含实训报告模块,学生可以将网络拓扑图、设备配置命令以及测试结果添加到实训报告中,利用平台提供的“提交作业”功能上传给老师进行审阅,并可以利用平台提供的输出功能将实训报告转换为文档格式以便学生保存。
三、结论
该虚拟实训平台的研究与应用将有力地解决高职院校网络互联实训室普遍存在的设备数量不足、品牌单一、型号落后、更新换代慢等实际问题,使我们高职院校的实训室能够满足教育部提出的“基地设备保持同期企业生产使用设备水平,并具有一定的超前性”要求,对培养高素质技能型人才有着积极的作用。
参考文献:
[1]胡小强.虚拟现实技术基础与应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2009
关键词:网络配置;仿真;路由器;交换机;网络课程教学
中图分类号:TP391文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)25-0088-03
0引言
随着网络技术的发展,各中职学校相继开设了组网技术的相关课程,在该课程中需要进行许多的组网实验。然而,绝大部分中职学校还没有配置相应的网络实验环境,这严重影响了学生动手能力的培养。学生频繁地做组网实验很容易损坏设备,而且维护更新的成本也较为昂贵,一般中等职业学校无法承受。如何给学生提供一个不受时间、空间限制的网络实验环境?网络互连配置仿真培训系统是一个很好的解决方案,有了实验仿真培训系统,能为教师在网路互连配置培训中,提供一个有效的辅助手段。同时,通过模拟实验,也能极大地培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
目前,国内外也有一些网络实验模拟器,如Network Visualizer、Virtual Lab、Networking Academy E-Lab、Boson Netsim等。这些模拟器能模拟实际网络的组建,能对网络设备进行模拟配置,还能模拟运行、测试以及对仿真结果的分析。
现有的网络实验模拟软件在中职网络互连配置培训中也暴露出一些缺点和不足,这些软件一般都能够模拟出真实的网络搭建环境,但不能分辨和提示哪里出错,对于中职学生,往往无法找出配置错误的所在,而影响整个网络实验的进行。为此,笔者专门设计开发了网络互连配置仿真培训系统,该系统能根据组网配置实验教学的需要设置了相应的有针对性的实验。能根据中职学生的实际组网配置操作,一步一步给予正确的操作引导和出错提示,使学生能顺利地成功完成相关组网配置实验,极大地方便了教师的组网实验培训和广大学生的自学,本文将对该网络互连配置仿真培训系统的设计和实现中采用的技术进行详细讨论。
1网络互连配置仿真培训系统的总体设计
网络互连配置仿真培训系统针对交换机、路由器中需要配置的主要功能和使用的主要网络协议,对交换机、路由器的各项具体配置进行模拟仿真。根据实验教学的需要,系统总体设计时,将全系统划分为七个主要模块,各模块的设计目标与功能分配如下所示:
模块1:配置跨交换机VLAN,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库;
模块2:配置SVI实现VLAN间路由,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库;
模块3:配置端口聚合,模拟网络设备对该功能的操作,提供冗余备份链路,并记录到数据库;
模块4:配置端口安全,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库;
模块5:配置静态路由,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库;
模块6:配置RIP路由协议,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库;
模块7:配置标准IPACL,模拟网络设备对该功能的操作并记录到数据库。
2网络互连配置仿真培训系统的模块设计与实现
在系统的具体设计和实现时,将以上每种配置实验都作为一个单独的模块处理,各个模块的设计思想和实现中采用的主要技术分述如下:
2.1实验一模块(配置跨交换机的VLAN)
本实验通过配置仿真,使得同一VLAN里的计算机之间能跨交换机进行相互通信,而在不同VLAN里的计算机之间不能进行相互通信。
实现原理:VLAN是一种用于隔离广播域的技术,配置了VLAN的交换机内,相同VLAN的主机之间可以直接访问,同时对于不同的VLAN的主机进行隔离,VLAN配置时,要遵循IEEE802.1q协议标准,在利用配置了VLAN的交换机接口进行数据传输时,需要在交换机主干接口发送的数据帧内添加4个字节的802.1q标签信息,用于标识该数据帧属于那个VLAN,以便于对端交换机接收到数据帧后进行准确的过滤和对送达的目的VLAN端口判断。
实验一拓扑结构设计如图1所示。
对该模块进行VC++实现时,系统预先设置一个网络设备配置数据库,里面存储为使实验成功需要配置的所有可能的正确配置数据。系统开始时显示实验一拓扑图,然后显示各个需要进行配置的网络设备标签,等待学生输入。当学生输入本实验中的配置语句后,系统首先对该语句进行语法检查,若有语法错误,则进行提示修改重输入;系统而后对该语句进行语法分析,分离出相关的各关键字和配置参数,将其和网络设备配置数据库中的各种可能出现的正确配置数据进行匹配,若匹配成功,则进行下一条语句的处理,若匹配失败,则报警提示修改。当全部语句完成后,还要检查各语句是否符合正确的顺序关系,条件满足关系,以及是否是允许的语句交换关系,如果一切检查都符合要求,则提示该设备配置成功。然后进行另一设备的配置,过程仿此。当各个需要配置的网络设备皆配置完成后,还要检查各网络设备配置参数的相容性,若都能检查通过,则本次配置实验成功。
2.2实验二模块(配置SVI实现VLAN间路由)
为减小广播对网络的影响,网络管理员在公司内部网络中进行VLAN的划分后,会发现不同VLAN之间无法相互访问。此时需要进行SVI配置,以实现VLAN间路由。
实现原理:VLAN间的主机通信为不同网段的通信,需要通过三层交换设备对数据进行路由转发才可以实现,通过在三层交换机上为各VLAN配置SVI接口,利用三层交换机的路由功能可以实现VLAN间的路由。
实验二拓扑结构设计如图2所示:
对该模块进行VC++设计实现时,模块的设计思想与实现中采用的主要技术路线类似实验一模块中叙述的方法,在此就不一一赘述,以下同此。
2.3实验三模块(配置端口聚合、提供冗余备份)
本实验增加交换机之间的传输带宽,并实现链路冗余备份。
实现原理:端口聚合又称链路聚合,是指两台交换机之间在物理上将多个端口链接起来,将多条链路聚合成一条逻辑链路,从而增大链路带宽,解决交换网络中因带宽引起的网络瓶颈问题,多条物理链路之间能够相互冗余备份,其中任意一条链路断开,不会影响其他链路的正常转发数据,端口聚合需要遵循IEEE802.3ad协议标准。
实验三拓扑结构设计如图3所示:
2.4实验四模块(配置端口安全)
对于网络中出现的这种问题,需要防止用户接入非法或未授权的设备,并且限制用户将多个网络设备接入到交换机的端口,本实验完成交换机的端口安全配置,可以满足这个要求,提高接入层网络的安全性。
实现原理:交换机的端口安全特性可以只允许特定的MAC地址的设备接入到网络中,从而防止用户将非法或未授权的设备接入网络,并且可以限制端口接入的设备数量,防止用户过多的设备接入到网络。
实验四拓扑结构设计如图4所示:
2.5实验五模块(配置静态路由)
本实验配置路由器中的静态路由,以实现网络的互连互通,从而实现信息的共享和传递。
实现原理:路由器属于网络层设备,能够根据IP包头的信息,选择一条最佳路径,将数据包转发出去,实现不同网段的主机之间的互相访问,路由器是根据路由表进行选择和转发的,而路由表就由一条条的路由信息组成,路由表的产生方式一般有三种:直连路由;静态路由;动态路由协议学习产生的路由。本实验练习第一、第二种路由产生方式。
实验五拓扑结构设计如图5所示。
2.6实验六模块(配置RIP路由协议)
本实验配置动态路由协议RIP,即练习上一节所说的第三种路由产生方式,以实现网络的互联互通,从而实现信息的共享和传递。
实现原理:RIP是应用较早,使用较普遍的IGP,适用于小型网络,是典型的距离矢量协议。RIP协议中将跳数作为衡量路径开销,RIP协议里规定最大的跳数是15,RIP协议有两个版本RIPv1和RIPv2,RIPv1属于有类路由协议,不支持VLSM(变成子网掩码),以广播的形式更新,更新周期为30秒,RIPv2属于无类路由协议,支持VLSM(变长子网掩码),RIPv2是以组播的形式更新。
实验六拓扑结构设计如图6所示:
2.7实验七模块(配置标准IPACL)
本实验可以根据配置的规则对网络中的数据进行过滤。
实现原理:标准IPACL可以对数据包的源IP地址进行检查,当应用了ACL的接口接收或发送数据包时,将根据接口配置的ACL规则对数据进行检查,并采取相应的措施,允许通过或拒绝通过,从而达到访问控制的目的,提高网络安全性。
实验七拓扑结构设计如图7所示:
3结语
网络设备互联配置仿真培训系统除可完成上述七实验以外,还可以进行网络设备互联实验的测试。学生可以通过该模拟软件实验过渡到实物设备的实验,从而大大提高实验效率。通过这些练习,让学生在网络仿真软件提供的模拟环境下能够熟练地掌握计算机网络中最为实用的组网配置技术,同时通过网络设备互连配置仿真培训系统的熟练使用,也可以实现对网络原理和网络协议的更深层次的理解和掌握。
参考文献
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关键词:工作过程系统化 工作任务 学习情境
一、前言
“工作过程系统化”的教学是一体化整合的教学模式,横向综合有关学科的知识和技能,形成以培养职业能力为目标的“新”课程结构。
“工作过程系统化”理论的一个重要观点就是,课程设计必须建立在符合职业情境的工作分析基础之上。这就意味着在教学环节也必须有与学生未来岗位工作职业环境相吻合的硬件条件。“工作过程系统化”的教学与普通的课堂教学不同,涉及到师生角色的转换和学生实践参与度的提高,它对教学场地、教学工具、设备等都提出了较高的要求。通过创造仿真的工作环境,让学生在教师设计的学习环境中进行学习,学生从专业技能、需求分析到现场管理等方面得到全方位的锻炼,因此,“工作过程系统化”的教学需要必须的教学设备及环境(如专业实训基地或院校实习工厂)。
“工作过程系统化”的教学将工作过程与课堂学习联系起来,是一种调动学生所有感官参与的“体验式”学习,践行了“以人为本”的教育理念,因而对专业教师提出了更高的要求。
二、网络系统管理专业课程体系
“网络互连”是计算机类网络技术专业的一门重要主干核心课程,学会网络互连是网络系统管理专业学生应具备的专业核心能力。我们根据网络系统管理专业学生的就业工作岗位,针对企业岗位的工作任务进行分析,归纳形成典型工作任务,从而进一步整合确定了网络管理、系统管理、网站开发的三大领域。
我们根据实际工作情况,结合课程教学量的大小,在网络管理领域中设置了“网络基础”“网络互连”两门学习领域课程;在系统管理领域中设置了“Windows2003管理与服务”“Linux管理与服务”“网络安全”三门学习领域课程;在网站开发行动领域中设置了“网页制作”“SQL 2005”“Web程序设计”三门学习领域课程;在贯穿三大行动领域中设置了“计算机组装与维护”“计算机专业英语”“计算机基础”“顶岗实习”等学习领域课程。
三、“网络互连”课程建设的思路
我们以企业实际工作任务的行动导向为原则,根据企业网络组建的典型工作过程,开展典型工作任务的选取,按照需求分析、任务设计、任务实施、任务评价的步骤开展课程的开发。
四、学习情境开发
我们以网络设备为载体,设置了九个学习情境,每个学习情境都按照完整的工作步骤进行。如下表所示:
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从网络组建的技术来说,前八个学习情境培养学生的基本知识和技能,第九个学习情境是前八个的综合,整个学习情境设计体现了从易到难、从简单到复杂、从单一到综合的原则,每个学习情境都是一个完整的工作过程,并且都属同一范畴,九个学习情境所应用的技术包含了网络互连主要采用的技术,每个学习情境的工作步骤都是完整的,体现了工作过程系统化的特点。
(一)所有学习情境的详细工作过程如下图所示
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(二)教学过程总体设计
1.教学方法:项目教学法、演讲法、演示法、案例分析法;
2.教师传授:需求分析、绘制拓扑图、选择网络设备、配置网络设备、所有故障排除、测试;
3.学生自主:绘制拓扑图、连接设备、制订网络规划方案、配置网络设备、部分故障排除、测试。
(三)教学过程中相关计算的优化
1.子网划分的计算优化
将一个标准网络划分为n个子网,不要将主机位的借位全部取二进制再计算出十进制,得到所有子网地址。将所借主机位的最低位置0、1,其他借位均置0,算出最小的两个子网地址,得到其不同字节的差值x,其他子网均可快速计算出:后一个子网在前一个子网地址的基础上加x。
例如:将192.168.1.0划分为16个子网,从主机位借4位,只要算出最小的子网是192.168.1.0/28,192.168.1.16/28,网络地址最后一个字节的差值为16,则能快速得到所有子网分别为192.168.1.32/28,192.168.1.48/28……192.168.1.240/28。
2.OSPF配置中反掩码的计算优化
反向掩码=255.255.255.255-子网掩码
则如:某子网的子网掩码为255.255.255.128,则反向掩码为0.0.0.127。
五、学习情境的教学实施
教师在每个学习情境的教学内容实施过程中,首先根据用户需求的工作任务描述,引导学生进行分析,制订网络规划方案,并根据实际工作任务制订工作任务实施进度计划,选取适当的教学方法,利用实训室的网络设备资源,在完成每一个工作任务的过程中都按照“分析工作任务、设计工作任务、实施工作任务、评价工作任务”这样四个环节运行,学生先观察教师的工作任务准备和演示操作,然后模仿操作、练习操作,完成“学中做”。
在每个学习情境开始学习时,在学生模仿、练习之后,对学生实训小组布置相对应的工作任务。学生根据工作任务的描述来开展学习,小组团队由组长进行任务分工,依据实训指导书互相协作,按照“接受工作任务、设计工作任务、实施工作任务、评价工作任务”这样四个环节,根据实训室提供的实践环境去完成工作任务,进而实现“做中学”,充分体现“教、学、做”于一体。在完成工作任务的整个过程中,体现了教室与实训室学习地点一体化、理论与实践教学一体化、工作任务与学习内容一体化。
六、考核方式设计
总评成绩由平时考核、任务实施考核和期末考核三部分组成,其中平时考核占总评成绩的30%,任务实施考核占40%,期末考核占30%。1.平时考核:学生学习态度占平时考核的30%,学生在完成各个学习情境过程中回答问题的表现占平时考核的20%,教师对学生在完成工作任务时表现的考核占平时考核的50%。2.任务实施考核:针对课程设置的每个学习性工作任务,学生的自评占任务实施考核的20%,实训小组成员的互评占任务实施考核的30%,专任教师与企业兼职教师对每名学生工作任务的完成情况评价占任务实施考核的50%。3.期末考核:依据职业资格鉴定及行业知名认证的内容及要求,进行笔试与上机考核,各占50%,主要考核学生对工作任务的技术理解和掌握的程度,并设置完成部分工作任务的操作题。
七、总结
通过以上学习情境的设计与实施,本课程采取了基于企业网络组建的工作流程重组课程内容,学生学习的过程就是完成工作任务的过程;通过源自企业的案例引入,学生以企业的角色去自主学习参与网络规划的组建与互联,建立了以学生为主体的、全员全程参与的开放教学系统。
通过校企合作共同开发课程的案例,充分利用实训基地网络设备模拟实战网络组建与互联,理论与实践教学一体化,实现了课程内容与市场需求零距离。这样以真实工作任务的项目为载体来实施课程的宏观设计,将整个教学变成完整的网络规划的组建与互联的实战教学过程,实现了“教、学、做”一体,有力地培养和提高了学生的职业关键能力。
参考文献
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]向丽.以职业为导向的高职课程研究与实践[J].中国职业技术教育.2008.4.
[3]姜大源.当代德国职业教育主流教学思想研究[M].北京:清华大学出版社,2007.39.188~203.
[4]杨明.论职业核心能力及其培养策略[J].教育与职业.2007.24.11~13.
[5]肖化移.审视高等职业教育的质量与标准[M].上海.华东师范大学出版社,2006.188~189.
《网络互连》课程是计算机网络技术专业必修的专业课，是一门以培养学生技能为主的课程，也是理论与实操紧密联系的课程。随着高职教育的快速发展，教育理念也正在发生转变。人们更加深刻地认识到高职院校培养的是面向基层、 生产、 服务和管理第一线的高级技能型人才，开展实践教学是培养高职院校学生的职业技能和职业素质的重要途径。为了适应高职网络技术专业教学的需要，需要对课程进行改革，文章主要是对《网络互连》课程企业标准化建设和实训体系构建进行了研究和实践。紧密结合企业的有人需求和对本课程的要求，进行了企业标准化建设和构建了实训体系[1]。
一、《网络互连》课程企业标准化建设和构建实训体系的意义
企业标准化建设和构建实训体系可以帮助学生掌握和巩固基础理论知识。《网络互连》课程在网络技术专业课程体系中的地位非常重要。问题是学生通过一个学期的学习之后， 对相关惯例规则记忆不深，教学效果不理想，所以必须根据企业的需要对本课程进行改革，同时构建实训体系进行实际操作训练，通过实际训练达到记忆和掌握的目的，像可以通过访问控制列表的设计、静态路由和动态路由（RIP、EIGRP、OSPF）的配置和调试、Cisco路由器的基本配置和调试、网络地址转换技术的设计、交换机的基本配置和调试、VLAN的划分、VTP配置和VLAN间的路由设计等一系列业务操作， 可以很好的加深学生对此课程的理解和掌握， 并进一步培养学生运用相关知识分析及解决实际问题的能力[2]。
企业标准化建设和构建实训体系，突出学生在教学中的主体地位。在传统高职教学中，教师是主导，这就非常容易忽视了学生的认知主体地位，学生只是处于被动接受的地位， 不利于学生对专业知识的掌握和相关专业技能的培养。企业标准化建设和构建实训体系主要让学生自己完成设定的工作任务，同时学校建设的生产性实训基地可以大大提高学生的实际操作能力。学生通过积极的自主学习和实务， 不但能够巩固所学的专业知识，同时还可以大大增强专业技能和知识的运用能力[3]。所以，企业标准化建设和构建实训体系在发挥教师的主导作用的同时，还可以很好的突出学生在学习过程中的主体地位。
企业标准化建设和构建实训体系，可以培养学生职业技能， 提高学生就业能力。通过紧密结合企业用人需求，进行企业标准化建设和实训体系构建可以让学生具有独立操作的能力，在完成工作任务的同时，还可以很好的能提高学生学习的主动性和积极性，系统地掌握各个环节的基本操作技能；根据企业需求科学的培养学生将来参加工作所需职业技能，按企业员工标准对学生进行生产实践，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//总第528期2013年第47期-----转载须注名来源接受工作环境和同事的影响，这样就能让学生提前进入角色，从而增强学生的岗位适应性，以便学生尽快的完成学生到企业员工角色的转变，从而达到全面提升学生的职业素养，有效实现专业培养目标。
二、企业标准化建设和构建实训体系平台
《网络互连》课程企业标准化建设。《网络互连》课程企业标准化建设主要从四个方面进行建设。
一是技术沉淀，进行《网络互连》课程的标准设计的思路和方法，将技术转化为可操作的标准文件，实现企业技术沉淀和传承[4]。
二是质量保证，要深入相关的网络公司和企业，科学正确的掌握企业标准化工作的方法及工具，以提升标准运行的效率和效果，保证产品质量的持续稳定。
三是提升效率，学习企业的管理理念、语言和认知的标准化推进方法，减少相互理解上的差异，提高执行力及效率，并且把此类信息融合到教学中。
四是人才培养，企业标准化人才培养，建立专业标准化教师队伍，提升管理者职业化管理技能，推动企业持续发展。
《网络互连》课程实训体系平台构建。《网络互连》课程实训体系主要由两部分构成，首先运用信息技术、 网络技术开发校内信息化实训平台，开展实践操作技能训练， 培养学生的专业技能；然后开展校内生产性实训基地的项目化顶岗实习， 通过完成真实的工作任务， 提高学生的专业技能和实践工作能力，同时培养学生的职业素养， 以利于他们顺利完成从学生向员工的转变。可以把实训体系平台分为三部分进行构建：
一是学生实训操作平台，该子平台开发国际结算各相关的业务操作模块。学生可以在平台设定的情境中进行模拟业务操作。学生根据系统或教师分配的任务进行操作，系统根据具体操作情况指导学生按各业务流程逐项完成业务模拟操作，并针对性给出学习建议。学生实训操作子平台主要配合学生的自主学习和操作， 并将教师提供的学习信息及时、全面地呈现给学生，学生又可以将自己的实践操作情况完整地反馈给教师，形成双向互动。
二是教师教学平台，为教师提供教学活动中所需要的各种功能， 如组织各种教学信息和教学资源、 了解学生的学习情况、 为学生答疑解难等。同时，教师可以自己开发课程， 利用该平台在无需太多网络编程知识的前提下，编写并管理自己的课程， 为学生创设更符合自己需要的学习情境。教师教学方面的知识和经验能方便地整合到实训平台中， 通过更新和调整平台上的教学内容和互动方法，充分发挥教师的主导作用。
三是教学管理平台，它的主要功能是向教学管理人员提供教学平台管理，更新平台创设的各类学习情境， 同时可以进行公共信息的，提供教学质量监控和统计分析， 便于管理人员及时准确地掌握教学的具体情况。管理员在创建用户时可以划分小组，以利于学生进行小组协作式学习， 小组成员可以就某一问题进行讨论，并共享相关信息。
关键词：中职；计算机网络专业；综合布线实训室
随着社会的发展，特别是智能楼宇的需求，需要一个可以连接电话、计算机、电视、视频监控、安全消防、警报等设备的结构化信息传输系统。因此，中职学校需要培养一批有知识、懂专业技术、熟练掌握工程技术的专业人才，以满足快速发展的网络和通讯行业对专业人才的急需。本文以我校的网络综合布线实训室为例，谈谈实训室的建设。
一、建设网络综合布线实训室的必要性
网络综合布线实训室能开展网络综合布线工程技术的实训，提高学生实践经验和动手能力，让学生能够从事网络综合布线系统工程项目的设计、预算、施工、监理、维护和管理等专业技术工作。
二、网络综合布线实训室的建设目标和原则
1. 目标。
网络综合布线实训室就是利用模拟墙和配线端接等设备，真实模拟网络综合布线的环境，从而能让学生进行综合布线工程设计、施工、验收、测试、运行和维护的训练，掌握综合布线工程技术流程，成为网络综合布线的专业技术人才。
2. 原则。
符合国家标准综合布线工程设计规范（GB 50311-2007）和综合布线工程验收规范（GB 50312-2007）的设备；能够紧密与本行业需求实践相结合，能够与课程相结合。
三、网络综合布线实训室的设计与方案
根据学校的具体情况，实训室应能够同时满足50人进行实训，实训室由教学展示区、模拟楼房实训区、多功能实训区、楼宇智能化工程实训系统区、材料区、技术教学和讨论区6大区域组成，面积400平方米，主要由综合布线展示、基本技能训练、工程项目实训三个模块组成。设计方案如右图所示。
四、网络综合布线实训室的教学项目
网络综合布线实训室能满足综合布线技术与工程、计算机网络技术、网络工程、智能楼宇系统集成技术等课程的教学。能完成电话、计算机、电视、视频监控、安全消防、警报等设备布线实训，具体能完成的实训教学项目包括如下15项：认识综合布线常用设备、工具和材料；RJ-45水晶头端接及跳线制作；安装信息插座（多种接口）；安装数据配线架；安装110语音配线、实现语音互连；光纤连接器的互连；光纤熔接；PVC线槽成型；管槽安装；水平子系统安装；垂直子系统安装；设备间子系统安装；管理间子系统安装；工作区子系统安装；综合布线系统测试仪器和测试技术。
五、网络综合布线实训室建设应注意的问题
（1） 总体规划分步骤实施。综合布线实训室的建设不一定要一次性完成，应根据教学需要，结合理论及实践的不断发展规划综合布线实验室的建设，可采取总体规划之后再分步骤实施的方式。
（2）综合布线的实训不能只达到理解概念的效果，更要能达到实践性，让学生参与实践活动，以便掌握企业的真实需求和真实的布线流程。
（作者单位：广东省科技职业技术学校）
参考文献：
