浅谈虚拟仿真软件在网络专业教学中的应用

作者/胡志锋，九江职业技术学院

引言

从2012年国际职业技术教育大会上《上海共识》的达成和今年在河北国际职业技术教育大会又通过《唐山声明》都足以说明职业教育的高速、高质量的大力发展，对振兴和发展一个国家的区域经济乃至整个国家的经济以及降低失业率都起到了举足轻重的作用，同时对实现一个国家制造迈向国家创造最终实现国家智造是功不可没的。然现在放眼全国1.2万多所职业学校,虽覆盖了我国的国民经济各行各业，经过几十年的发展已经形成中国特色、世界水平的现代职业教育架构但是各个学校依据所处的区域经济水平、政府政策支持、企业的数量和企业现代化水平等的不同造成各个学校的发展水平和特色也参差不齐，特别是在高职教育中重点强调的技能的教育、训练和技能创新环节上尤为突出，最终导致高职院校向社会各行各业输送的毕业生要么理论知道动不了手要么根本动不了手要么能动手解决问题但不精通等特点。该如何解决这个问题呢？方法自然是给每个学校各专业尽量建立详尽的实验实训室但这样带来直接弊端是：① 增加国家经济负担；② 设备损耗厉害；③ 设备折旧淘汰厉害跟不上经济发展的需要；于是对于现状的有益补充便是采用一些虚拟仿真软件，既让我们的学生能在真实设备上体验真实工作场景也可以在虚拟仿真软件中体验真实设备的最新特点、功能。

1.虚拟仿真软件平台介绍

目前在不同的专业中使用的虚拟仿真软件很多，在网络专业教学中使用的比较多的仿真软件有Cisco专有的在网络基础、网络互联、基础安全以及物联网领域中使用的packettracer7、支持多厂家设备的gns3、华为特有的ensp、boson公司推出的专为cisco技术爱好者、备战ccna或ccnp考试的考生制作的老牌模拟器boson netsim以及现在国内流行的网络设备厂家H3C(华三)的hcl。

2.网络专业教学中存在的困境分析与解决策略

2.1 网络专业教学中存在的困境分析

在这里笔者就以计算机网络技术专业中的计算机网络基础、网络互联技术课程为例来探讨一下网络专业教学中存在的困境。在计算机网络基础的教学中：ISO的OSI的网络参考模型，ip技术，这两个知识点主要是让学生明白和掌握网络上的两个通信结点如何完成用户数据（UDU）的层层封装及拆装、路径的选择、arp协议的使用阶段、数据帧的封装和拆卸、数据的编码及解码的透明传输的过程，在传统的教学中我们常常是通过教师的口述、打比喻、画示意图的方式来讲解，这样讲解存在：① 讲解过程的空洞和晦涩难懂，不能形象的让学生感受实际通信的封包、封帧的格式和过程，也不能很好的体现网络协议的具体阶段；② 数据在局域网和广域网中投递过程的数据包(帧)的变化理解起来抽象；另外在网络互联课程中；③ 在网络互联课程中一些极具破环性的实训课如ios升级；④ 密码设置与清除实验不方便在真机上操作，如果出现误操作可能会导致几万元的设备无法使用的情况。

2.2 网络专业教学中存在的困境解决策略（packettracer一下简称pt）

针对问题①②的解决策略是在课堂教学中遇到这样的知识点我们可以使用pt的模拟模式来捕捉相关协议数据同时查看相关的协议数据单元结构，这样让学生真实体会到协议的工作和协议数据结构例如icmp，我们可以使用拓扑图①来协助知识的讲解和理解，使了无生趣的课堂丰富生动起来。

图1

在此拓扑图中先将软件工作在逻辑工作区中的模拟工作模式同时设置过滤选项选中icmp和arp让pc0去pingserver0(ping 192.168.20.1)这时我们在右边的事件窗口中会看见整个的此次连网测试的过程见图②，图③，我们会看到在这个过程中有arp协议的使用，因为有二层封帧要求所以在这个貌视只会有icmp工作的实验其实是伴随arp的协作，但我们同时也会看见在稍后的的通信过程中并不会每次都会有arp过程，因为在第一次arp完后每台主机都会将arp解析后的mac地址给缓存起来，所以我们会不难理解一个正常的网络测试ping操作时总会出现一个个请求超时，接着会有连续的正常反馈回应图④。

图2

图3

图4

针对问题③④的解决策略是在课堂教学中使用pt工具来完成ios的维护实训，首先激活交换机的svi1为这个虚拟接口设置一个与server1进行通信必要的ip地址(见图⑤)，执行以下操作，先备份好原有ios，然后再删除，在完成ios的恢复，在pt中可以模拟执行多次，达到对破坏硬件设备的必备知识点的掌握，对于问题④情况类似在此就不赘述了。

图5

sw(conベg)#do copy ぼash: tftp

Source filename []? c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Address or name of remote host []? 192.168.10.2

Destination filename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Writing c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin...!!! [OK –4414921 bytes]

4414921 bytes copied in 0.109 secs (1100492 bytes/sec)

sw#delete c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Delete ベlename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Delete flash:/c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin?[conベrm]

sw#dir

Directory of ぼash:/

2 –rw– 1061 ＜no date＞ conベg.text

sw#copy tftp: ぼash

Address or name of remote host []? 192.168.10.2

Source filename []? c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

Destination filename [c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin]?

Accessing tftp://192.168.10.2/c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin...

Loading c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin from 192.168.10.2: !!! [OK – 4414921 bytes]

4414921 bytes copied in 0.062 secs (1934737 bytes/sec)

sw#dir

Directory of ぼash:/

3 –rw– 4414921 ＜no date＞ c2960–lanbase–mz.122–25.FX.bin

2 –rw– 1061 ＜no date＞ conベg.text

64016384 bytes total (59600402 bytes free)

3.结束语

对上述问题的分析和解决过程中我们明白虚拟仿真软件的恰当使用确实能解决一些棘手的问题同时也可以降低对实际真实设备的需求，但这并不能真正代替真实设备，在实际教学中应真机和虚拟仿真软件结合使用，讲教学效果和成本均达到一良好的值。

* [1]重视职业教育的中国探索.2017.7.11.《人民日报 》（2017.07.11 05 版）https∶//www.tech.net.cn/web/articleview.aspx?id=201 70711100228287&cata_id=N002

* [2]李卫升,林政剑,胡志锋. Packet Tracer仿真软件在《网络互联》教学中的应用[J]. 九江职业技术学院学报. 2012(02)

* [3]吴刚.Cisco Packet Tracer在网络教学中的特殊应用[J].计算机时代(Computer Era),2011(04)