高校计算机网络实验室建设方案的研究与实现
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高校计算机网络实验室建设方案的研究与实现
[摘 要] 网络实验课是计算机网络课程重要的教学环节,是否有功能齐全的网络实验室已成为网络课程教学的核心问题。本文结合北京服装学院商学院的实际情况,探讨了具有三层交换能力的网络实验室的建设方案及其实现方法,并且提供了无线局域网等实验环境的搭建。
[关键词] 网络实验室;三层交换;CCNA
在信息时代,社会急需一大批熟练掌握计算机网络的安装、管理、使用与维护技能的技术人才,这对高校计算机专业的计算机网络课程的教学提出了很高的要求。计算机网络是一门理论性和实践性都很强的学科,为了使学生在学习过程中不觉得枯燥乏味并能获得实践技能的训练,网络实验就成重要的教学环节。同时,学校教育信息化建设也不断加强,因此,高校网络实验室建设已成为当前教学建设的重点内容之一。
1网络实验室的建设目标
(1) 建设一个具有三层交换能力的网络教学实验网,采用交换式快速以太网组网技术,可供大约30名学生上机实验,并可与Internet及校园网连接。
(2) 选用业界中主要的网络设备厂家生产的典型产品来构建网络系统。要求网络系统结构合理灵活且经济实用,能体现各种网络新技术,并具有良好的可管理性、可扩展性和可维护性。
(3) 可实现多媒体现场教学,能完成诸如网络多媒体通信、Windows 2003的域环境的网络管理(AD、DHCP、DNS、WINS)、Windows 2003路由和远程访问服务的配置、终端仿真服务的配置、Intranet环境中的各种服务器(包括Web、FTP、E-mail、防火墙和代理服务器)的配置、无线局域网的组建、Linux服务器的配置、交换机的管理配置、路由器及远程访问服务器的管理配置、网络管理与安全等各类实验项目。
2网络实验室建设方案及其实现方法
通过研究现有的网络实验室构建资料,并结合本校本系的具体情况,建议本实验室要达到满足学生网络管理和维护,具有三层交换能力,具有无线技术的智能化网络实验室的要求。网络实验室的基本拓扑图如图1所示。图1所示的实验室网络拓扑图共包含4个实验室子网,其中的子网2和无线子网3通过Cisco Catalyst
2950交换机互联。子网1和其他网络通过Cisco 3560等三层交换机相连。子网4为服务器群,包含两台DELL POWER E服务器,提供WWW/MAIL/FTP/DNS/DHCP/网管等服务。该组网提供了LAN,WAN,WLAN的实验环境,通过对网络中服务器和网络设备的实际操作练习,使学生能够真正理解并掌握课堂上与理论知识相对应的操作技能。本实验室所采用的主要网络设备有:实验机架(主要满足CCNA和CCNP实验要求),数台2600/3600/4000系列路由器、多款Cisco Catalyst 3560/3750等三层交换机,以及数台Cisco Catalyst 2950交换机,以及为CCSP安全实验环境提供的Cisco IDS、Cisco IPS、Cisco PIX 525防火墙、若干台Cisco ASA 5510、1台VPN3005集中器等设备,另外还应具有大量的带有安全特性的2600系列、2800系列的路由器。同时我们应提供SUN工作台或者DELL/IBM刀片服务器,用于微软及Solaris/Linux系统集成课程教学。
该网络实验室的技术特点主要有以下几个方面:
(1) 实验环境可以实现多路由选择和三层交换机的功能。具体包括具有实现静态路由和动态路由功能;具有提供SNMP管理、RMON监测、VLAN划分和服务质量(QoS)的功能;能够满足当前企业办公局域网络的多种要求,能够提供一种比较完善的Intranet网络解决方案。
(2) 实验环境能满足学生的网络管理和系统配置要求。在实验环境中,配置了多台可网管的低端交换机(如D-Link公司的DES-3226S、CISCO-2950),这些交换机除了可用来做交换机的配置实验,还可用于连接学生的实验用机,而教学中的大部分实验都可在学生的实验用机上完成。
(3) 实验环境可以满足基本的Intranet服务。为了完成企业网应用实验,在网络实验环境中应配置1~2台服务器,负责提供内部的DNS、DHCP、WINS、Web、FTP、E-mail等服务,服务器上运行Windows 2003 Advanced Server/Linux等网络操作系外,实验网络可以通过路由器连到校园网,从而与Internet相连,也可以通过拨号或ADSL共享方式接入Internet。为了完成Internet连接共享和防火墙实验,还可以将一台服务器虚拟成Internet上的站点,并将它与一台双网卡计算机的一端相连,双网卡计算机的另一端则通过交换机与学生的实验用机连接起来。双网卡计算机上安装有Windows 2003 Server,通过内置的网络地址转换(NAT)功能,可将学生的实验用机所在的子网的IP转换为合法IP,并访问虚拟站点。此外,也可以在双网卡计算机上安装和配置微软的ISA Server软件,以完成防火墙的实验。
(4) 实验环境能提供无线局域网WLAN功能。无线组网技术的应用越来越广,在该实验室中,还提供了无线组网方案。采用无限网卡和无线路由器实现本无线网络。通过该实验,学生们可以掌握在有线组网不可实现的情况下,如何采用无线组网技术组建网络。
(5) 实验环境能提供网络管理和安全功能。网络管理软件是维护网络系统稳定运行的必不可少的工具。在实验环境中,应当能提供和安装如Cisco公司的Works for Windows、HP公司的OpenView、3Com公司的Transcend Network
Supervisor、 Castle Rock公司的SNMPC Network Manager等各种网管软件,既可以用于网络的日常管理和监控,也可以用于网管软件的实践教学。为了保证网络的高安全性,在实验网络中采用了登录控制、权限控制、审计跟踪、加密和认证、交换机和路由器安全控制、静态ARP、防火墙控制和病毒防范等各项安全技术。为了提高学生的学习兴趣和实践技能,实验环境应当允许学生采用各种黑客技术在实验网上开展善意的攻防战演练。
3结束语
本文给出的网络实验环境构建方案,主要为当前商学院信息管理专业学生学习计算机网络等相关课程提供实践教学环境,同时还可以为其他相关专业学生和电子商务等相关课程提供实验条件。在具体的实践教学中,提供从最基本的网线制作、网络搭建和配置到高级的网管软件配置使用、网络综合布线以及复杂网络构建和管理等教学实践,提高学生的实际动手能力。
同时,当具备了一定的师资力量和网络环境后,本实验室可以结合当前的商业网络认证培训的发展,建立一个培训基地(比如Cisco系列网络工程师认证CCNA/CCNP/CCIE),满足校内学生和社会人员的学习要求,提升学生的就业竞争力,提高本专业在网络教学方面的知名度,同时还可以给本系增加培训收入。
主要参考文献
[1] 谢希仁.计算机网络[M]. 第5版. 北京:电子工业出版社,2008.
[2] [美]Steve McQuerry. CCNA基础教程[M]. 袁国忠,译. 第2版. 北京:人民邮电出版社,2004.
[3] 聂娅,郑炜. 计算机网络实验室方案的设计与建设[J].实验室科学,2009(3).
[4] 杨建良. 普通高校计算机网络实验室的规划与设计[J]. 实验室研究与探索,2009(4).