高职网络实验仿真系统

高职网络实验仿真系统（共7篇）

高职网络实验仿真系统 篇1

一、概述

我们在对计算机网络实验仿真系统的现状和研究过程中取得的成果作了分析之后, 总结了现有的高职网络实验教学存在的一些弊端, 如忽视了实验动手能力的实质性培养和难以保障实验安全性等问题。以ASP.NET技术的应用分析的研究为前提, 我们提出基于ASP.NET的高职网络实验仿真系统的设计方案:在系统开发方面, 在应用服务器上开发了基于ASP.NET的四层平台, 以提高系统开发效率、可维护性和可扩展性, 采用深入人心且能开发高质量系统的面向对象方法来构建系统模型;在系统技术实现方面, 通过设置中介模块来实现动态界面生成与动态功能绑定;在系统优化方面, 使用现有框架与函数库, 巧妙处理生成与销毁数据帧以确保系统运行效率, 在双缓冲前提下使用绘制函数改进图形的更新算法, 等等;结合诸多功能组件的灵活应用使界面更人性化。通过本系统, 使用者均可不受地域时间限制地通过互联网方便地操作计算机网络课程中大纲涉及的大多数实验, 实现远程网络实验教学的基本要求。

二、设计方案

该系统最大的优点是成本低, 效率高。因为“软件即为仪器”, 这样就可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏不能进行实物实验的问题, 同时也不会造成因使用不当、管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时还可以模拟实验室中没有的设备, 而且可以不受时空的限制方便地进行实验。另外, 应具备一些基本特征:与现实的一致性 (或现实的延伸) 、高度交互性、实时的信息反馈。本系统是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统, 网络实验仿真等为一体的功能强大的网上运行系统。各部分之间相互联系、相互补充, 仅具有相对独立性。开发虚拟环境, 实现实验仿真应是计算机网络实验仿真系统建设的核心部分。本设计的体系结构图具体参见图1, 系统结构功能主要模块如图2。

三、技术实现

首先安装Windows Server 2000 SP4的操作系统, 然后安装NET框架软件开发工具包和Visual Studio.Net2003, 最后安装数据库连接组件.NET Framework Data Provider for SQL Server和数据库SQL Server 2000。Web服务器层服务器端编程语言采用编程比较简单的Visual Basic.NET语言, 应用服务器层采用速度相对较快的C++语言。为了提高系统开发效率和提高系统的可维护性和可扩展性, 本文在应用服务器上开发了基于ASP NET开发的平台。该平台共有四层, 具体参见图3平台层次图。

接下来运用的关键技术主要包括面向对象技术和系统效率优化技术等。其中关键技术实现包括网络模型与网络命令的实现机制和实现动态界面的生成与动态功能的绑定。前者大体的实现思想是:将网络软件和实际网络发送的数据报联系起来定义一种消息格式, 再在设备模型中定义消息响应方式, 让消息在网络设备中发送, 这样就可根据网络拓扑结构形成消息发送的路由, 从而不仅可以模拟真实网络的工作情况, 而且使系统具有良好的扩展性。后者基本思想是:设置一个中介模块来动态读取器材所要的操作, 同时生成操作所需的相应控件, 当用户操作该控件, 控件对象就将消息传递给中介模块, 并由中介模块解释消息并调用对应器材的相应操作。例如:重新启用一个器材操作, 如图4, 该系统本身特色还在于结合诸多功能组件的灵活应用使界面更人性化。

至于系统效率的优化可考虑以下几点:一是使用现有的框架及函数库, 有利于提高系统构建的效率;二是有效及时地处理数据帧 (Frame) 的生成与销毁;三是图形绘制方面采取的总的优化思想是使用双缓冲, 可以获得较平滑的动画。

四、应用测试

本系统主要是针对高等职业教育教学要求而开发的, 测试对象为专业授课教师、高职大二学生;测试周期:教学工作时一周以上。系统测试满意度是最为综合的参数指标, 涵盖了多方面细节指标, 系统测试的满意度无疑可作为系统是否达到设计初衷的及格线;而测试的成绩最能真实地反映使用后的教学效果, 综合分析测试结果对于此后的教学开展意义更是不容忽视。鉴于以上原因, 我们特选取了系统测试满意度和系统测试成绩分布分析两方面作为主要的两个测试效果分析方向。结果统计具体参见图5系统测试满意度调查情况和图6系统测试成绩分布图。从使用满意度看来定制实验模块效果略差, 从了解的情况看来除了模块本身确实有待改善, 主要是不少学生因为没能顺利完成所有系统定制自测实验而无法继续进入自定制实验环节, 由此可以得出系统软件以外的一个教学实施上的结论:必须加强学生的基础实验操作能力, 特别是要针对大纲将基础夯实, 而从系统实验和自测实验测试成绩分布图看来, 成绩 (等级设定如下:90以上优秀、80—90良好、70—80中等、60—70及格, 60以下不及格) 分布整体趋于正态分布, 教学效果比较良好。结合满意度和测试成绩分布这两个重要方面的测试数据看来, 本系统测试结果大体属于正常范围, 能够较好地实现实验教学目的。

五、结语

我们通过对当前成熟稳定的面向对象建模和网络编程技术ASP.NET进行了深入学习和研究, 奠定了实现和改善计算机网络实验仿真系统较为坚实的基础。在对虚拟实验室的应用现状和计算机网络实验仿真教学进行了概况分析的前提下, 结合高等职业教育中的网络实验教学要求, 研究并实现了基于ASP.NET的计算机网络实验仿真系统, 并可用来解决当前高职教学中的实际问题。

摘要：随着计算机技术和仿真技术的发展, 网络实验仿真教学成为教育领域的一个重要的研究课题, 建立网络实验仿真系统可以有效解决网络教育中实验教学的难题。本系统将当前两大热点问题, 即计算机网络实验仿真系统和ASP.NET动态网络编程技术应用两者有机结合起来, 解决当前高职教学中实际的问题。

关键词：ASP.NET技术,高职网络实验仿真系统,设计方案

参考文献

[1]王刚.计算机网络硬件通信虚拟实验系统[D].[硕士学位论文].天津:天津师范大学, 2006.

[2]王群燕, 商建东, 胡东方.基于虚拟仪器的网络虚拟实验室的研究[J].矿山机械, 2006, 34, (9) :123-125.

[3]胡晓波, 李琰, 王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学, 2007, (2) :121-124.

高职网络实验仿真系统 篇2

北京邮电大学网络教学系统研究中心近年来先后承担国家十五科技攻关、十一五科技支撑计划课题、国家863项目以及教育部和科技部的重点项目。从这些项目的实践中, 培育了他们扎实的科研素养, 加强了与其他院校单位的科研技术交流, 同时也获得了多项教学和科研奖励。

潜心科研创新的研究中心

正是由于多年来的勤于耕耘, 文福安教授所带领的团队在虚拟仿真实验教学研究和实践方面始终走在最前沿。而他们的网络教学系统研究中心与电子工程学院的实验教学中心合作, 于2013年被评为国家级虚拟仿真实验教学中心。

网络教学系统研究中心隶属于北京市网络系统与网络文化重点实验室, 其前身为北京邮电大学网络教育技术研究所虚拟实验研究室, 是国内较早开展网络化开放式虚拟实验教学研究的机构之一。研究中心集教学、科研、管理、服务于一体, 通过产学研一体化, 积极推广国家科研项目的研究成果。

研究中心承担了多项国家级科研项目, 项目主要面向教育信息化及国产化。其中包括:国家十一五科技支撑计划课题“虚拟实验智能实验职能指导与管理系统的研发”、国家十五科技攻关课题“作业和考试管理工具”、“职业培训示范工程”、“基于国产基础软件的多媒体网络教学及远程支持系统”、“Linux实验系统研发与开发”4个课题;国家863项目“基于NC和Linux的西部网络教育战略研究”课题;教育部科技重点项目“教育科技信息处理系统的关键技术研究”;科技部高技术研究发展中心“科技部西部行动网站开发与维护”等课题。研究团队近年来发表学术论文100余篇, 获得计算机著作权14项, 专利4项。

研究中心是北京邮电大学教育技术研究所计算机应用技术学科的研究基地, 研究领域涉及“计算机应用技术”和“教育技术学”学科, 研究方向有:

1.虚拟实验技术和虚拟实验教学系统开发。

2.多媒体网络技术和教学系统的研究与开发。

从信息网络技术的发展趋势来看, 网络教学系统研究中心所致力的是一项极富社会价值的工作。他们充分地将信息技术的便利为教学所用, 把教学管理中所涉及到的多方面进行高效融合, 让教与学变得更加科学、高效。

积极淬炼研究中心成就硕果累累

教学其实是一项有着极其复杂运行程序的立体链条, 无论哪个环节出现问题, 都会让教学变得低效、困难且事倍功半。尤其是高校扩招给教学带来了前所未有的压力, 传统的教学方式已经不能满足网络信息技术时代下的新需求。

正是在这样的背景下, 北京邮电大学网络教学系统研究中心始终致力于网络教学系统的创新开发工作。他们契合着时代的节拍, 将自己在信息技术与教学管理领域的独到理解, 融合在了他们一项项的创新成果当中, 在取得市场好评的同时, 也将中心的社会价值不断放大。

1.开放式实验室综合管理系统

随着学校管理变革的逐步推进, 实验室建设的进一步规范化、复杂化, 学校实验室管理工作也变得更加繁重和复杂, 实验室建设和管理的问题也渐渐显露出来: (1) 高校实验课发展“学分制”, 实验课不再以课程作业方式的安排, 而是将实验课从理论课中剥离出来, 单独开设课程, 并给予相应学分, 传统的实验手工排课方式就变得异常艰难。 (2) 实验模式局限于传统实物的实验方式, 未能充分利用基于现代科技的虚拟实验方式。 (3) 实验设备、仪器、低值耐用品等没有较好地建立信息库, 以供查询其基本信息及使用状态, 不利于实验设备的维护。 (4) 实验室教学管理工作处于手工处理阶段。缺乏有效的实验室教学管理过程, 老师及学生无法方便快捷的协作沟通, 难以适应开放式实验的需要。

这就迫切需要用计算机来进行辅助管理, 以简化实验室主管部门的工作。学校已建成覆盖整个校园的计算机网络系统, 使用计算机网络来进行实验室管理成为了必然, 特别是实验室开放选课给传统的实验室管理提出新的挑战。对此北京邮电大学网络教学系统研究中心在国家科技支撑计划项目的基础上, 提出了实验室信息管理一体化的解决方案, 建立网络化实验教学和实验室管理信息平台, 提供丰富的网络实验教学资源, 实现网上辅助教学和网络化、智能化管理, 减轻实验室管理人员的工作负担。

该系统的特色及创新点有:采用B/S架构, 方便平台部署及日常应用;集门户网站、教务管理、实验教学管理、实验室资产管理、实验室耗材管理、实验开放管理、协同交流、虚拟实验教学、门禁考勤、电源控制等功能于统一平台管理, 实现实验室的智能便捷管理;多种角色应用体系, 多种业务权限配置, 满足不同高校实验室队伍建设应用, 加强示范中心建设;全面开放了实验室实验资源, 提供开放式实验教学服务, 可预约工位、实验, 也可设备借出, 方便学生自主灵活参与实验, 充分发挥学生的主观能动性, 提高实验教学的效果;人性化的协同办公交流应用, 帮助教师和学生随时随地实时在线或离线交流;虚拟实验和实物实验相结合, 丰富了实验教学方式, 通过系统可同时管理硬件实验和虚拟实验;多种数据导入导出功能, 方便各种身份角色数据汇总、数据统计, 可无缝集成到学校信息化大环境中等。

该创新成果中的各个系统均可单独采购部署, 也可根据用户需求进行组装及集成。

2.开放式网上虚拟实验室及课程系列

传统的实验教学主要依赖费用高昂的实验设备和材料, 有限的教师也很难在有限的时间内细致地指导大批的学生, 以至于教学目标难以落实。而北京邮电大学网络教学系统研究中心推出的“开放式网上虚拟实验室系列产品”, 则很好地解决了上述的难题。

据文福安介绍, 该计算机教学软件是面向教学的虚拟实验室, 是由课程实验仿真系统和虚拟实验教学管理系统两部分组成。仿真系统采用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验环境, 提供可操作的虚拟实验器材, 是学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验, 在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验室各操作环节的相关软硬件操作环境。

虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能, 包括:实验前预习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程指导、实验结果批改、实验成绩统计查询功能, 为实验教学环境提供服务并开展应用。

开放式网上虚拟实验室系列产品可以促进学生学用结合, 实验的安排更加灵活方便不受时间和空间的限制。只要有网络的地方就可以动手做实验, 实现真正意义上的开放实验室。虚拟实验室可减少实验设备的维护强度, 缓解当前实验设备不足, 实现理论教学和实践教学的有机融合。通过建立虚拟实验室, 可以解决计算机、电子、通信、机械、自动控制、建筑等学科中的实验教学问题, 完善现有的教学体系。

3.计算机网络技能训练系统

为了深化职业教育教学改革, 提高学生的动手能力和创新能力, 提高教学质量。北京邮电大学网络教学研究中心经过多年研究, 开发出了配套的可在网上开展的基于智能客户端的计算机网络技能训练系统。系统通过大量的实验知识点的训练题目以及历年大赛真题, 以及贴近真实的设备, 能够快速提高学生职业技能大赛的实践能力和成绩, 同时解决了职业院校技能大赛设备、场地不足的问题。

科研创新的目的就是产业化

研究中心通过这几年的积淀和淬炼, 尤其是他们在网络教育技术领域产学研一体化的推广中, 取得了很多有价值的技术成果和产业应用的经验。在文福安看来, 一项技术是否成功, 关键是看其应用, “你的研究是不是在实践中得到很好的应用, 真正的把成果用起来, 发挥了效益, 才最终证明研究是成功的。”文福安在接受采访时如此强调。

文福安讲, 一个不容回避的现实是, 我国技术应用率比较低, 这给国家造成了巨大浪费, 当下很多技术都是有“研”而无“产”。对产业化的深刻认识, 文福安在科研创新的征程上始终能够有的放矢, 始终将实践应用作为他科技创新的出发点和最终的落脚点。为此循着这样的思路, 研究中心也创新了诸多有价值的科技成果。

近几年来, 为了改进传统落后的实验教学环境, 研究中心与北京润尼尔网络科技有限公司合作, 采用网络技术、虚拟现实技术和多媒体技术, 在科技部和学校多个项目的资助下, 组织开发了开放式的虚拟实验教学系统。目前可供模拟电路、电路分析、高频电子线路、数字电路、Linux操作系统、计算机网络、计算机网络安全、Java程序设计、信号与系统、通信原理等课程开展虚拟实验。系统模拟了真实实验中用到的器材和设备, 如示波器、电压表、路由器、交换机、计算机等, 提供了与实物实验相似的实验环境, 并提供了全方位的实验教学管理、预习、指导、批改、评价、互动交流和学生支持服务。目前该系统已经在60多所国内院校的实验教学中发挥了作用。

他们研发的“开放式实验室综合管理系统”为众多高校提供了实验室智能化管理解决方案和支持服务, 以专业的业务理解和优秀的产品方案赢得了业界一致好评。目前该系统的应用案例有:北京邮电大学、北方民族大学、重庆电子工程职业学院、盐城工学院、贵州交通职业技术学院以及北京联合大学等。

另外, 其“开放式网上虚拟实验室及课程系列”成果应用的案例更加多, 北京邮电大学、大连理工大学、山西农业大学信息学院、中国石油大学、北方民族大学、汕头大学、中国海洋大学、天津财经大学、武汉理工大学、华北电力大学等近60多所高校。

通过受众的回馈以及权威专家的鉴定评价, 研究中心的创新成果推广价值十分巨大。由于在业界取得的成就, 研究中心的专家和教授在虚拟仿真教学领域的科研声望日增, 每年都会受邀在全国各地进行虚拟仿真实验及教学管理相关的学术会议上做学术报告。其科研经历和执着的奋斗创新的精神, 也成为了科技类媒体报道的热点, 受到多家媒体的采访报道。

科技的努力换来的是社会价值, 这也正是研究中心执着前行的最大动力。文福安教授在接受采访时说, 科研是艰苦的, 虽然我们的办公室简陋, 但我们这个团队有信念, “我们都是在做有意义的事情, 我们会成功, 只要我们坚持下去。”

高职网络实验仿真系统 篇3

计算机网络课程涉及的协议和算法多,相关的概念和原理抽象难懂。目前大多数计算机网络教学按照层次体系结构组织内容,对各层次相关协议的解释和描述主要采用文字和图表方式,许多学生在学习过程中很难准确地理解网络协议的动态运行过程。很多学生反映传统的网络课程教学模式单一枯燥,教学效果欠佳。为此,我们尝试将网络仿真技术运用到计算机网络实验课程教学中,以动画演示网络协议的动态运行过程,了解各种环境或因素对网络的影响,将抽象的网络概念形象化,把难懂的网络原理具体化[1]。

1 仿真软件简介

目前使用较多的网络仿真软件有NS、OPNET、Matlab和GloMoSim等。

1.1 NS

NS是位于美国加州的Lawrence Berkeley国家实验室开发的软件。NS总体结构主要包括TCL/TK、OTCL、NS、CLCL等组件。NS使用C++和OTcl程序设计语言,分别完成具体协议的模拟,实现和网络仿真环境的配置和建立,学生可以根据自身的需要方便地设计新协议或扩展新的功能模块。NS作为一款开源软件,所有源代码公开,这对于利用NS来构建特殊的网络仿真实验教学环境非常方便和迅速。仿真结束后,NS将会产生跟踪文件,这些文件包含有详细的跟踪信息,可以通过可视化工具Nam将整个仿真过程动态展示出来,可以通过绘图工具Xgraph或Gnuplot对跟踪文件进行处理,得到满意的网络性能分析图形结果[2,3]。

1.2 OPNET

OPNET是在MIT研究成果的基础上由MIL3公司开发的网络仿真软件产品。OPNET采用基于包的建模机制和离散事件驱动的模拟机理。OPNET采用了面向对象的建模方式,无论是节点、连接或协议都被创建成类的形式,这使得它的模型具有很好的继承性和可重用性。OPNET主要由仿真管理类、进程类、排队类、统计类和拓扑类组成。

OPNET仿真通常包括以下主要步骤:

(1)设计网络拓扑结构。建立由若干个节点和链路组成的网络拓扑图。节点表示网络业务的源点、终点和中间交换点。链路是连接两个以上节点的传输设施,由一条或多条链路组成链路组。

(2)描述节点与链路特性。节点与链路特性由参数表示。以无线网络节点为例,其节点特性参数有分组大小、链路带宽、RTSICTS设置等。

(3)描述网络业务。包括业务类型、属性、业务量、流向及其概率分布的。业务类型有Ftp、流媒体、声音等。各类参数的概率分布可根据需要在以下范围内选择:指数分布、常数分布、均匀分布、正态分布、泊松分布等。

(4)设置网络运行参数。包括路由算法、流控方法、链路费用等。对于路由方法可以是RIP或OSPF等,流控方式可以是逐节点控制、滑动窗口、固定窗口等。

2 网络实验教学应用

2.1 动态路由工作原理

动态路由是根据路由协议或算法来动态维护路由表中的内容,路径的建立是通过与邻近的路由器交换信息所得到的。当网络状况发生变化时,路由器能动态地新增、删除或修改路由表中内容。

(1)网络拓扑。实验的网络拓扑结构如图1所示,节点1将FTP数据传送给节点5,传送时间为0.1～3.0s,在1.0s时,节点2至节点4之间链路出现故障,数据无法从节点2至节点4之间链路传送。在2.0s时,节点2至节点4之间链路恢复正常,数据又可以从此链路传送。

(2)仿真结果。开始时,节点间相互交换信息,以建立路由表,如图2所示;路由表建立后,传送数据从节点1到节点5路径为1->2->4->5,如图3所示;在1.0s时,节点2到节点4之间链路出现故障,节点又互换信息,节点1到节点5路径为1->2->3->4->5,如图4所示;在2.0s时,节点2到节点4之间链路问题解决,节点又互换信息,节点1到节点5路径再变回为1->2->4->5。

2.2 802.11b协议性能分析

建立基于802.11b的无线局域网有多种方案可以选择。下面以带接入点的方案来进行说明。

(1)建模。建立新的project,定义工程名称为network_wlan,环境为802_11_b,在initial topology选项中依然选择建立create empty scenario,在choose network scale中选择Office,在specify size中选择200×200 meters;在object palette中点击configure palette,添加搭建所需要的节点模型和链路模型。

在地图上放置三个子网,分别命名为layer1,layer2和layer3。放置switch和server,用100BaseT和各子网相连,检查链路,完成网络和服务器的互联,再放置Application Config和Profile Config配置模型。layer1作为一个无干扰的无线局域网包含一个AP和若干个无线工作站。layer2作为一个有线网络部份,包含一台Cisco以太网交换机和20台PC,利用快速建立模型建立star模型的有线网络。layer3中放置两个AP,在AP周围放置若干个无线工作站,在两个AP之间放置一个无线工作站,再放置两个移动的无线工作站,并通过Topology选择define trajectory定义它们的移动轨迹。网络模型如图2所示。定义应用、设定业务主询、配置服务器支持的应用和设定客户端业务主询。在layer1中配置wlan_wkstn和ap。按照802.11b的参数规格配置,服务全部设为database;在layer2中配置ethernet_wkstn的profile为database;在layer3中分别配置两个无线网络,参数和layer1类似,配置server的service属性,添加database为supported。

(2)仿真参数设置。在所有的模型搭建完成之后,我们就要收集需要仿真的参数,主要包括无线局域网的延迟、吞吐率和在模拟实际应用的数据库访问包收发速率,以及和有线网络相关性能的对比。

(3)仿真结果。仿真结束后,得到如图3、图4所示无线局域网延迟、吞吐率。

3结束语

利用仿真软件可实现网络课程中大部分实验,使学生对原理、协议的理解更加深刻,对计算机网络不再感到枯燥,同时也能提高学生的编程能力。下一步,我们将逐步引导和培养学生自主编程的能力,对网络协议进行改进,实现更深层次的网络应用,培养学生的实践能力和创新精神,培养高层次的计算机网络人才。

参考文献

[1]谢慧,吴晓平,李丽华.用NS2构建计算机网络实验课程体系[J].实验室研究与探索,2010(1):80-82.

[2]何建新.NS2在网络实验辅助教学中的应用[J].实验科学与技术.2008(6):64-66.

高职网络实验仿真系统 篇4

近几年来, 财经高校大力倡导和推进实验教学改革, 改善了实验教学的硬件环境, 保证了实验教学的有序开展, 这些工作一定程度上提升了财经类教学实验管理条件, 但是实验教学还存在一定的不足, 尚不能达到素质教育的要求, 如教学中存在教学内容探索性和创新性不强、教学场景与形式单调、学生主动参与性不强等问题。

基于上述因素, 需要从培养学生创新精神和实践能力方面对课程内在原理、重点和难点进行系统有效设计, 站在素质教育的高度, 统领不同专业实验教学体系, 使教学实验系统化、一体化和网络化。另外, 要克服实验流程固定单一, 验证性实验较多, 创造性实验较少的现象, 力争实现能力水平不同, 实验难度级别不同的针对性教学, 增加实验的挑战性, 激发学生实验兴趣, 做到因材施教。马敬峰等[1]从实验项目设置、课程体系构建和实验教学评价等方面进行了分析;刘有金等[2]提出了“大经管人才培养观”, 建构独具特色的经管类创新型应用人才培养模式;张正堂等[3]基于工商管理学科特点从实验教学宏观层面上给出了六大实验教学系统。另外, 部分学者从具体教学过程中也提出了见解, 蔡淑琴等[4]以“管理信息系统”为例提出实验教学体系的构想;李云程[5]基于模拟仿真实验构建分析了仿真实验及其教学设计中的问题。不难发现, 当前实验教学大多提出了实验设计的框架, 没有给出设计和改进实验教学的措施和方法。基于上述探讨和当前高校实验教学的现状, 提出了“体验实验”虚拟仿真教学, 探讨了虚拟实验仿真教学实现的思路、途径和有效解决措施。

当前实验教学与实现需求还有很大的差距。第一, 目前大多数教学软件是商品化软件, 应用性较强, 但存在程序固化、交互性差、二次开发、柔性不足等问题, 主要面向社会应用, 很少有针对实验教学开发的专门性软件, 导致学生在实验过程中主要还是基于软件的流程进行机械模仿、运行和验证等。第二, 实验教学软件没有很好地吸纳先进的信息技术, 界面单调、情节简单、挑战性不足, 没有很好地利用学生的竞争意识。因此, 在实验软件开发阶段需要以学生为主体, 合理论述、科学设计。基于当前实验教学的状况分析, 如果让学生真正从实验中体验到学习的兴趣性、创新性, 需要进一步改进教学理念、提出改进措施。

二、虚拟仿真实验环境的构建

财经类实验不同于理工类实验, 财经类实验教学不同与理工类实验教学。财经类实验大多含有定性管理决策等要素, 软科学成分较多, 财经类实验主要是探究社会问题, 训练学生运用财经类知识进行决策管理的能力。可见, 财经类实验中的决策大多是管理者参与实际问题的过程, 更多地体现人的决策活动。通过学生参与, 教师辅导的形式, 让学生在虚拟仿真教学实验中真正扮演决策者的主体角色, 并充分运用所学知识, 体验到财经类课程不是枯燥空洞的文字, 而是真实的管理决策过程。

基于这些思考, 提出了“体验实验”虚拟仿真教学, 以培养学生创新精神和实践能力为目标, 运用计算机仿真、人机交互、视频动漫等技术构建虚拟实验软件作平台, 基于网络技术实施开放性实验, 构建虚拟模拟训练场景, 学生运用所学基本原理和基本方法扮演决策者角色, 达到掌握知识、锻炼能力的目的, 创造一种难忘地体验经历的虚拟实验过程。这个定义与过去实验教学的认识有明显的不同, 在“体验实验”虚拟仿真教学中, 学生在实验中不是机械的实验操作员, 而是主动运用知识进行决策管理的决策者。为构建“体验实验”虚拟仿真教学环境, 引入了社会计算实验的方法。社会计算实验具有实际实验不可替代的作用, 特别是在由于技术、环境、成本、实验周期等条件限制而无法进行实际实验的场合, 能够提供多种社会模拟方案供决策者参考[6]。社会计算实验是利用计算技术和人工智能技术构造实验对象、实验环境和实验平台, 模拟现实世界物质运动的基本原理和规律, 探讨社会科学问题并进行实验的一种研究方法。

财经类实验课程存在定性化、社会化等特点, 完全采用理工类实验设计方法不可行, 而社会计算实验方法因其独特的优势为实验教学的改革提供了可行的思路和方案, 而Agent理论是实现社会计算的有效方式之一。图1给出了基于计算实验方法的社会类实验设计框架。图1给出了学生各自扮演现实生活中的决策者角色, 在企业管理规则的约束下扮演运营不同角色, 如营销Agent角色、前台服务Agent角色、销售Agent角色、采购Agent角色、会计Agent角色、出纳Agent角色、接收Agent角色和顾客Agent角色等。在计算实验平台上, 这些Agent作为实验的参与者, 在实验过程中充分运用课程中的基本原理、规则和方法进行工作, 完成自身扮演的角色。这里从社会实验理论 (功能设计范畴) 和计算理论 (实现方法) 两个方面解释计算虚拟实验环境。功能范畴包括实验系统范式提取、社会计算模型设计、定性要素计算设计和演变规则算法等内容;计算实验的实现方法运用元模型设计、分布式计算技术、数据挖掘与识别、人机接口与交互、视频技术等。在该计算虚拟环境中, 相关的教师和软件开发人员根据实验课程教学的目标和要求, 能够设计具有不同社会计算功能的实验软件包, 实现管理模拟实验、电子商务实验、金融模拟实验、会计电算化实验等财经类实验。通过该虚拟仿真教学环境, 学生能够实现实现理论和实验相结合、学生主体和教师主导相结合的“体验实验”虚拟仿真教学。

随着现代信息技术的发展, 虚拟实验教学环境需要更多地融入互联网技术和信息技术, 提升学生参与实验、创新实验、体验实验等方面的兴趣。第一, 设计界面友好的虚拟实验环境。基于图1的框架, 充分利用校园网络或3G无线网络开展实验教学, 采用TCP/IP协议、虚拟现实建模语言VRML开发C/S结构的三维网络虚拟教学环境, 提高学生参与实验教学的真实感和交互性。应用基于这种虚拟仿真教学环境改造传统教学环境;第二, 开发基于社会计算方法的“体验实验”虚拟仿真教学环境。根据学生心理行为特征, 以促进学生掌握基本理论和训练实践能力为出发点, 借鉴游戏软件的开发理念, 设计具有吸引力和挑战性的实验软件, 实现互动性的教学场景的改进和升级, 如企业决策模拟、生产运作管理决策、ERP沙盘模拟等均可实行人人机交互的虚拟环境, 真正做到实验吸引学生, 学生喜爱实验, 学生创新实验;第三, 充分利用现代信息技术。随着多媒体技术、网络技术、虚拟技术和仿真技术等信息技术的发展, 3D技术、动漫等音频图像视频技术, 借助Flash、Photoshop、Corel Painter、3DMAX等专业软件设计更加符合学生年龄特点、体现挑战与竞争的精神的虚拟仿真环境。

三、基于NetLogo平台的虚拟仿真教学

社会计算实验的研究和开发引起了学者们的关注, 其中NetLogo[7]是比较适合虚拟实验教学的社会计算实验平台, 能够模拟自然社会现象的建模编程, 可用于设计传统模型、模型库和共同参与式的仿真模型。研究者可自行构建大量Agent, 通过Agent间的相互作用获取个体微观行为和宏观现象之间的关系。适合学生、教师等人员模拟或开发实验教学模型, 支持学生在教室里通过网络或者手持图形计算器设备控制虚拟仿真环境中的Agent, 这种技术称为教室参与模拟工具包“HubNet”, HubNet是一种使用NetLogo在教室里进行共同参与式仿真的技术。

设计基于Netlogo平台的社会计算实验的目的是让学生能够在虚拟仿真环境中巩固知识、训练能力、提升兴趣、培养创新、体验管理过程、培养感性认识。通过在“体验实验”虚拟仿真环境中使用HubNet亲自决策、共同参与, 让学生像科学家从事实验一样进行研究性学习。例如, 为更好的理解基于博弈的多级订货过程, 学生可以模拟各级分销商Agent角色, 体验在实际订货中基于不同管理者的博弈策略, 分析订货过程中存在的牛鞭效应等现象。

虚拟仿真教学的实施步骤。第一步, 基于NetLogo平台, 界定学生学习领域和研究问题, 合理设计实验内容、实验流程与体验实验的软硬件支持技术;第二步, 分析计算实验的核心问题, 确定管理系统中学生作为参与者的角色、职责和权限, 让学生能够领悟、体验复杂管理系统原理的基本思想和内在真谛。例如, 设计一个股票市场。在股市中存在一些明显的动态趋势很难预测, 因为这个趋势反映了大量个人行为的更新而出现的个体行为的积聚;第三步, 根据教学要求建立不同社会计算实验模型, 每个学生使用HubNet设备, 学生在虚拟仿真环境中扮演系统运作行为的决策者。例如, 在Gridlock仿真中每个学生控制模拟城市中的一个交通信号灯, 整个班级试图使城市交通高效运行。仿真运行时收集数据, 以后这些数据能够在计算机上进行分析[7];第四步, 在几轮基于计算实验方法的“体验实验”模拟训练过程中, 学生在虚拟环境中不断巩固所学知识, 不断提升自身知识运用的能力, 锻炼实践能力;第五步, 社会计算实验模拟训练结束后, 显示学生的训练实验结果, 根据虚拟实验环境中的统计分析数据, 让学生体会和领悟虚拟环境训练过程中取得的长进, 并对实验成绩进行分析, 找出差距, 以便进一步提高学生自我能力。基于Netlogo平台的虚拟仿真教学软件的程序设计开发的案例、具体过程请参阅文献[7]。

四、结束语

在大力提倡素质教育的今天, 我国教育实验发展的三十年的发展历程中教育实验面临着一定的挑战和机遇[8]。本文主要基于所面临的挑战和机遇, 通过“体验实验”虚拟仿真教学环境的探讨, 分析了改进传统实验训练模式, 将理论讲授与“体验实验”模拟实训相结合, 使管理模拟实训与课堂理论教学合二为一, 进一步突出专业课程虚拟仿真教学的特色。通过“体验实验”虚拟仿真教学的实施, 有助于加深专业知识的掌握、激发学生模拟训练的兴趣、感受社会科学真谛, 培养良好的职业素养。

摘要：在大力提倡素质教育的背景下, 为提高财经类教育教学的质量, 探究有效的改进途径, 从财经类高校实验教学的状况出发, 提出了虚拟仿真教学模式。在计算机仿真教学的基础上提出了“体验实验”虚拟仿真教学, 运用社会计算实验方法构建“体验实验”的教学框架, 以NetLogo平台设计基于“体验实验”的仿真教学环境。仿真教学的探析为财经类实验教学的改革提供了有益的借鉴和参考。

关键词：虚拟教学,仿真教学,体验实验,NetLogo

参考文献

[1]马敬峰, 鲁保富, 陆开宏.基于学生创新精神和实践能力培养的实验教学内容改革与实践[J].中国高教研究, 2008, 11:92-93.

[2]刘友金, 廖湘岳, 向国成.经管类本科创新型应用人才培养模式研究[J].教育研究, 2010:100-103.

[3]张正堂, 陶学禹.实验教学:工商管理教学模式的必需模块[J].高等工程教育研究, 2003, 1:85-87.

[4]蔡淑琴, 石双元, 汤云飞.“管理信息系统”课程的实验教学研究[J].高等工程教育研究, 2003, 4:84-86.

[5]李云程.模拟仿真实验研究[J].现代教育技术, 2010, 20 (6) :132-134.

[6]张军.社会科学计算实验的实现方法[J].实验室研究与探索.2009, 28 (9) :54-57.

[7]Netlogo[EB/OL].http://ccl.northwestern.edu/netlogo/.

虚拟仿真网络工程实验课程改革 篇5

虚拟仿真又称虚拟现实技术或模拟技术,它是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术。从狭义方面来说,虚拟仿真是指20世纪40年代伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一类实验研究的新技术;而从广义上来说,虚拟仿真则是在人类认识自然界客观规律的历程中一直被有效地使用着。随着计算机技术的迅速发展,仿真技术也逐步成为一个独立的体系,成为继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法。并且,虚拟仿真实验教学建设是高校实验教学改革的必然发展方向[1]。总的来说,虚拟仿真技术有如下四个基本性质:沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性。

网络工程实验课程是计算机专业的主要实验课程,在以前的教学中,并未运用到虚拟仿真技术。基于虚拟仿真技术的网络工程实验是通过仿真软件设计网络拓扑结构,直观显示各种网络设备的内部配置和内部结构,并可通过虚拟仿真软件实现对物理设备的操作和配置,以及网络系统各种性能的分析。

2 RG-LIMP仿真实验平台使用简介

RG-LIMP是锐捷网络公司专门为实验室解决方案打造的一套软件平台,用于对所有的实验室资源进行安排、协调和管理。无论是本地实验的管理,还是远程实验的开设,无论是对实验室设备的自动维护,还是对实验过程的监控或是实验资料的管理,设备配置文件的自动捕获等功能都能够通过RG-LIMP这个平台来统一协调控制,从而做到实践教学的统一、高效、易操作。实验平台如图1所示。

RG-LIMP实验平台是一个半实物仿真实验教学平台,平台包括RG-LIMP软件和相应的硬件配套。RG-LIMP软件实验平台充分利用了网络模拟软件可以自定义拓扑结构的灵活性,并内嵌了经典的实验项目,可自动地快速实现从拓扑结构设计、设备配置操作、系统连通测试的完整流程,无须连接、组合设备就能按需构建各种网络系统并显示各设备的性能参数;同时在软件下层的物理网络设备为学生提供了一个真实的实验环境,使学生通过软件平台实际操作物理设备,这从本质上区别于纯粹的网络模拟软件。采用软件虚拟仿真的方法,既为学生提供了一个直观的操作界面,又保证了各个实验项目是在真实的物理设备上完成的,这种软硬件无缝结合的平台为学生提供了一个直观、真实的实验环境。

3 虚拟仿真平台实验环境的优越性

3.1 未使用虚拟仿真平台的弊端

对比之前未使用虚拟仿真技术的实验操作流程我们知道,之前的通行方法是提供大量的网络设备供学生自由互连,手工配置,这种做法耗时耗力,设备损坏浪费严重,实验可靠性难以保障。此外,这种传统实验方法还是难以让学生直观观测到设备的内部结构,以及内部状态的动态变化。

3.2 使用虚拟仿真平台的优势

采用锐捷公司的RG-LIMP半实物仿真实验教学平台,我们可以省去了手工用实物线路去配置交换机等实验设备,减少了一些对于实验结果无关紧要的环节,让学生的主要实验时间、精力放在理解实验原理、掌握实验操作过程上,从而更好地让学生学习实验知识与技能。图2为工程实验室网络部署图。

以下部分是对部署图的解释说明:

3.2.1 第一组设备

从上图我们可以了解到,基于虚拟仿真网络工程实验室的第一组设备主要配置有一个无线接入器,两台两层交换机,一台三层交换机,两个路由器,一台硬件防火墙,一个设备管理控制器,一个拓扑链接器,若干台式计算机。基于虚拟仿真技术平台的实现在于将交换机、路由器等接口的接线情况统筹考虑,并组织在设备管理控制器和拓扑链接器中,因此不用学生自己去给实现设备接线。只需要在我们提供的虚拟仿真平台中进行虚拟调用和链接,做出对应的实验拓扑图,即可完成实验线路的链接。这样一来,既减少了插拔线对实验设备仪器的损坏,又节省了学生们实验时间,从而可以专心于实验过程,提高做实验的效率。

3.2.2 总机房设备

总机房设备包括接入交换机、实验室云虚拟平台,认证计费服务器,无线控制器,实验管理服务器,网络管理服务器,协议分析服务器。通过接入交换机,其他总机房设备与第一组设备间的设备管理控制器、拓扑链接器以及台式计算机进行连接,便于远程交互。

4 虚拟仿真实验开设课程情况

4.1 基于RG-LIMP平台开设实验课程情况

目前,在教育部实施的高校特色专业建设中,网络工程专业已作为我国高等教育第一批特色专业建设点。[2]因此,关于专业课程的开设也需要与时俱进。基于虚拟仿真实验平台,我们推出了具体相关实验课程(见表1)。通过RG-LIMP平台,我们可以有选择地导入需要的实验课程。通过具体实施相关的教学改进,促进学生对相关领域的认知。[3]

4.2 基于RG-LIMP平台的实验课程原理介绍

这里我们以实验项目七(静态路由协议与动态路由协议RIP)为例,主要介绍基于虚拟仿真平台下动态路由协议RIP的原理及配置过程。

4.2.1 实验目的

掌握在路由器上如何配置RIP路由协议。

4.2.2 实验拓扑

4.2.3 实验原理

RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)是应用较早、使用较普遍的IGP(Interior GatewayProtocol,内部网关协议),适用于小型同类网络,是典型的距离矢量(distance-vector)协议。RIP协议以跳数作为衡量路径开销,并且RIP协议里规定最大跳数为15。它让每台路由器周期性地向每个相邻的邻居发送完整的路由表。路由表包括每个网络或子网的信息,以及与之相关的度量值。

4.2.4 实验步骤

(1)配置两台路由器的主机名、接口IP地址

(2)在两台路由器上配置RIP路由协议

(3)查看RIP配置信息、路由表

(4)测试网络的连通性

5 结束语

虚拟仿真平台虽然已经在一些课程上实施,但是普及度还不是非常高。另外,相关的平台使用需要制定合理的使用守则,从而使得使用更加高效。虚拟仿真平台的引用确实给高校实验教学带来了方便,让高校的实验教学更具有实用性、适应性、开放性、灵活性、经济性以及形象性。[4,5]但是,只有在充分、合理的利用这个平台的前提下,才能更好地发挥它的作用。虚拟仿真技术平台普及相信是高校实验教学改革的趋势所在,它的优越性使得高校在实验教学的过程中逐步摆脱传统实验教学带来的束缚性,更好地将科学知识传递到学生的手中。

摘要：随着我国高等教育的发展,高校规模不断扩大,招生也逐渐增多。因此,教学改革是众多高校近年来面临的一个重要问题。本文基于对虚拟仿真技术的描述,展示了虚拟仿真技术与网络工程实验结合给实验教学带来的优越性。针对实验教学所用到的具体平台,本文强调了当前网络工程实验课程改革的必要性。

高职网络实验仿真系统 篇6

1 OPNET网络仿真技术

网络仿真技术是一种利用数学建模和统计分析方法对网络行为进行模拟,建立网络设备、网络协议、网络链路的模拟网络模型,从而获得网络优化设计所需的网络性能数据的仿真技术。OPNET是一款功能强大的专业网络仿真软件。

1.1 OPNET功能组成

OPNET网络仿真能够准确的分析复杂网络的性能和行为,探头可以被插入到网络模型中的任意位置,用来采集仿真数据并进行统计分析,仿真结果即可以数字、图形、动画方式显示,也可以被输出到第三方软件。OPNET主要由三个层层嵌套的模块和仿真模型库组成,两者彼此是分离的,方便模型的修改和升级。三个嵌套的模块由内向外分别是:核心网络仿真模块、建库功能模块和移动通信卫星模块。仿真模型库包括标准模型库和特殊模型库两类,为用户提供一系列的仿真模型。

1.2 OPNET仿真显著特点

OPNET支持面向对象的建模方式,提供图形化的编辑界面,方便用户使用。主要特点:(1)提供三层嵌套的仿真建模机制,依次是网络模型、节点模型,进程模型,与实际的网络、设备、协议一一对应,再现了一个完整的计算机网络。(2)利用离散事件驱动和混合建模机制,大幅度提高了计算效率。(3)通过强大的统计收集和分析功能,获得了精确的仿真结果。(4)通过仿真预测网络的性能,为网络的规划设计提供可靠的决策依据,验证网络工程方案,决定多个不同设计方案的取舍。

1.3 OPNET仿真步骤

OPNET仿真包括网络拓扑配置、业务配置、统计量结果收集、运行仿真、调试再仿真、结果发布等六个步骤,具体如图1所示。

2 OPNET在网络技术仿真实验中的运用

在计算机网络技术类课程的教学中,可以充分利用OPNET仿真技术辅助教学,通过仿真深入理解抽象网络协议的工作原理,分析和优化网络的性能,对学生设计的网络方案评价也有据可依。

2.1 网络拓扑结构仿真实验

在讲解计算机网络基础中的环型、星型、总线型等网络拓扑结构时,通常都是介绍概念、工作原理和优缺点等,非常枯燥,难于理解。利用OPNET的网络模型库,借助网络编辑器,通过拖放鼠标从物件托盘中选取网络设备,快速地建立起网络的拓扑结构,还可以进行参数配置。不仅可以快速地组建各种网络,并且能够充分比较各种拓扑结构的特点。

另外,OPNET的网络建模完全符合国际标准化组织(ISO)的开放系统互联标准(OSI),其节点模型的层次关系是:应用层、TCP层、IP层、IP封装层、ARP层、MAC层、物理层。借助于OPNET的仿真网络体系结构,学生们可以直观地了解开放系统互联模型,加深对网络协议层次结构的理解。

2.2 网络协议的仿真实验

对于网络的初学者来说,面对CSMA/CD、TCP、IP、FTP、UDP、RIP、OSPF等大量抽象的网络协议,一般只能机械记忆,很难深入理解。在网络协议仿真中,可以利用OPNET的节点编辑器来学习协议在网络体系结构中的位置,利用进程模型编辑器来学习和研究各种网络协议的工作原理和执行过程。图2显示了典型的进程模型结构。

在OPNET三层嵌套模型中,进程模型是最重要最难实现的部分。进程模型主要由状态和转移线构成。状态分为两类,强迫状态和非强迫状态。每个状态包含的处理使用内嵌的C/C++代码段来表示。状态上的执行代码也分为两部分,上面部分称为进入代码,是进程进入该状念时执行的动作;下面部分称为离开代码,是进程离开状态时执行的动作。转移线描述了进程模型从一个状态向另一个状态转移的过程和条件。可以利用进程模型设计和开发自定义的网络协议。

2.3 网络规划设计仿真实验

网络规划设计是根据原有网络基础、业务需求、经费预算等各方面情况,构建一个既能满足用户需求又能达到技术要求的网络系统。在教学中,在真实的网络环境中进行网络规划、设计、实施等综合技能训练是不现实的,但是使用OPNET仿真测试网络性能,能够直观快速地看到性能参数,如网络负载、网络延时等,对于不符合需求的网络参数可以调整网络配置,再运行仿真,直至达到最佳为止。除此之外,利用OPNET还可以进行网络应用、网络管理方面的仿真实验,通过仿真分析加深学生对网络性能和网络QoS的认识和理解,提高学生对网络故障诊断和流量分析能力等,从而为网络管理提供重要的依据。

3 结论

应用OPNET可以模拟计算机网络技术类课程中的网络协议分析、网络工程规划设计等网络实验,具有面向对象、形象直观等特点,弥补真实环境中无法进行的网络实验缺陷,提高教学质量。同时,网络仿真技术可为优化和扩容现有网络提供定量的分析数据,为新网络的设计进行网络性能预测,定量评估网络设计方案,是一种新兴有效的网络规划和设计技术。

参考文献

[1]陈敏.OPNET网络仿真[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]畅卫功,张爱华.计算机网络实验教学的研究与探讨[J].实验室科学,2009(4):108.

[3]林瑜华,莫家庆.基于OPNET的网络仿真实验教学研究[J].实验科学与技术,2011(8):40.

[4]浦江,焦炳连,华钢.OPNET在网络技术仿真实验中的应用[J].教育信息化,2006(9):69.

[5]史姣丽,文博.OPNET技术在《计算机网络》教学中的应用[[J].九江学院学报,2009(155):119.

高职网络实验仿真系统 篇7

1 虚拟机和网络仿真软件简介

虚拟机软件可以在一台物理计算机上模拟出相对独立的一台或多台逻辑计算机, 它和真正的物理主机非常相似, 也包括CPU、内存、硬盘、光驱、软驱、显卡、声卡等, 还可以进行硬盘分区、格式化、安装操作系统、安装应用程序等操作。其中, VMware是目前功能最全、性能最优、使用最方便的虚拟机产品。

网络仿真软件有很多种, 其中在网络教学中常使用的仿真软件主要有协议仿真软件和网络设备仿真软件。协议仿真软件是一种优秀的通信协议建模和仿真工具, 通过仿真包在仿真模型中的传递来模拟实际物理网络中数据包的流动, 其中以OPNET较为优秀。网络设备仿真软件则可以非常逼真的模拟出路由器、交换机的配置环境, 便于我们学习各种复杂拓扑结构下网络设备的配置, 其中以Boson Net Sim最为优秀。

2 虚拟机和网络仿真软件的应用优势

由于虚拟机和网络仿真软件具有功能强、使用方便、应用灵活等特点, 在改善网络实验环境, 提高网络实验教学质量中占有很大的优势。

(1) 节省成本, 提高设备利用率。用软件来搭建实验环境, 既可以减少实验室资金投入, 又可以提高现有实验设备的利用率。这是在目前很多院校实验经费短缺的情况下, 解决网络实验教学中的难题, 提高实验教学质量的最佳方案。 (2) 可以突破机房管理的限制。使用虚拟机软件可以虚拟出独立于物理主机的虚拟计算机, 这样就便于学生在虚拟机上进行一些因为实验室管理安全的需要而不能在物理主机上实施的实验。 (3) 减少了网络构建的难度, 提高了学习效率。用虚拟机软件或仿真软件可以随意的构建出不同结构的网络环境, 与真实环境下的实验相比, 省去了制作网线、连接设备等环节, 为路由器、交换机的配置实验提供了很大便利, 同时也提高了学习效率。

3 网络实验内容设计

根据虚拟机软件、网络仿真软件和网络设备仿真软件各自的特点和优势, 我在教学过程中, 分别采用VMware Workstation、OPNET和Boson Net Sim设计了以下实验内容。

3.1 利用VMware模拟虚拟机和虚拟网络的实验

3.1.1 基于网络操作系统的实验

在网络课程中, 对网络操作系统的安装和配置最为基础也是最为重要的实验。但是为了保证实验室设备的安全, 几乎所有的实验室都不可能让学生在物理主机上进行操作系统的安装, 因此, 使得网络操作系统的安装及DHCP等服务器的配置实验都无法进行。而利用VMware创建一个完全可操作的虚拟机就可以彻底解决这些问题。

3.1.2 基于网络组建的实验

利用VMware可以在一台物理主机上创建出多台不同操作系统的计算机从而组建一个虚拟网络, 学生可以在这个虚拟网络中对各台主机进行网络配置, 而且还可以划分子网。

3.1.3 基于网络安全的实验

网络安全是网络专业必须要掌握的主要内容, 其中的实验都是基于网络环境的, 并且很多实验具有很强的破坏性, 在实验室中进行测试具有很大的危险性。而在VMware构建的虚拟网络环境中, 学生可以大胆的尝试漏洞攻击、木马、拒绝服务攻击等实验, 不用担心会破坏物理主机。

3.2 利用OPNET进行仿真实验

3.2.1 网络协议的仿真和性能比较

很多网络协议难于理解, 学生很难真正掌握这些协议的工作过程及其性能特点。使用O P N E T网络仿真软件, 不仅可以使学生在不同的网络环境下对各种网络协议的工作过程进行仿真, 同时还可以亲自对其性能进行比较分析。

3.2.2 网络性能测试和分析

在网络规划与设计过程中经常会出现多个不同的设计方案, 它们往往都各有优缺点难于取舍, 这时我们就需要分析这些方案的网络性能, 并以此作为选择的重要依据。OPNET能够对各个设计方案进行仿真, 并通过数据采集和统计来分析比较其网络的性能。

3.3 利用Boson Net Sim模拟网络设备的实验

3.3.1 交换机、路由器的配置

交换机、路由器的配置是网络专业学生必须要掌握的基本功。利用Boson Netsim可以构建各种拓扑的网络, 模拟各种路由器、交换机, 并可以进行各种配置试验和分析。

4 实验项目设计

根据以上对实验内容的分析, 我设计了以下实验项目, 并根据实验项目在课程中地位的不同分为基础实验、综合实验两大类。

4.1 基础实验项目

项目一:Windows Server 2003系统的安装。

项目二:DHCP、DNS、FTP、Web服务器的配置。

项目三:虚拟机和物理主机互联。

项目四:防火墙软件的安装和应用。

项目五:代理服务器软件的安装和应用。

项目六:注册表的操作和维护。

项目七:系统进程和服务的查看和维护。

项目八:系统漏洞扫描。

4.2 综合实验项目

项目一:网络的组建与维护。

项目二:子网划分。

项目三:木马、拒绝服务攻击等黑客攻击方法。

项目四:利用O P N E T仿真C S M A/C D信道访问协议。

项目五:利用OPNET进行网络性能测试和分析。

项目六:利用Net Sim进行路由器的配置。

项目七:利用Net Sim进行交换机的配置。

5 结语

在网络实验教学的实践中, 我们深刻体会到虚拟机和网络仿真软件给网络实验教学带的革命性变化, 它极大地满足了网络实验课程的要求, 提高了教学质量。因此, 虚拟机和网络仿真软件是网络实验教学中非常好的辅助教学工具, 它们为网络实验教学走出目前的困境指明了一条道路。

摘要：本文针对目前很多高校的实验条件不能满足网络实验教学这一问题, 提出利用虚拟机和网络仿真软件来改变这一现状, 提高教学质量。并以VMware、OPNET和Boson NetSim为例分析设计了一些网络实验项目。

关键词：虚拟机,仿真软件,网络实验教学

参考文献

[1]王春海.非常网管——典型网络实验[M].北京:人民邮电出版社, 2007.

[2]张德凤, 王晓玲.虚拟网络实验室在计算机网络教学中的应用[J].考试周刊, 2009 (35) .

[3]周杰.计算机网络实验教学创新一例[J].职业教育研究, 2009 (3) .