Packet Tracer軟件在高職《數據通信網絡》課程教學中的應用*

楊 彬

（上海電子信息職業技術學院 上海 201411）

Packet Tracer軟件在高職《數據通信網絡》課程教學中的應用*

楊 彬

（上海電子信息職業技術學院 上海 201411）

從《數據通信網絡》課程現狀出發，提出借助于相應的仿真軟件將其由理論課變為實踐課的一種方法。同時，針對Packet Tracer仿真軟件的最大特點，以實際授課應用為例介紹了該軟件在《數據通信網絡》課程改革教學過程中的有效應用。

Packet Tracer軟件；高職；數據通信網絡；課程改革

隨著信息產業的飛速發展以及通信行業3G標準的出臺，社會對于通信行業人才的需求逐漸增多。在這樣的背景下，如何培養出既具有一定的理論基礎，又具有較強實踐能力的通信技能型人才，是擺在高職通信專業教師面前的主要任務。《數據通信網絡》作為通信專業學生的一門專業基礎必修課，在學生學習整個通信課程知識體系過程中起著重要的基礎性作用。

《數據通信網絡》課程現狀

鑒于《數據通信網絡》課程本身的知識內容及其基礎性作用，目前我校在該課程的教學中普遍采用以理論授課為主的形式，即使有實踐性的操作，也僅僅涉及網絡通信中最基本的部分內容。這對于學生全面系統了解數據在網絡通信中的傳輸形式、協議應用、接口安全等具有較強工程實踐性的知識起不到重要的作用。

若學校以大量硬件投入建設實訓室，學生雖然可以在真實的設備上進行練習，但這需要大量的資金投入，并且設備在使用過程中需要大量的人力、物力進行維護。因此，筆者在實際的網絡教學中采用了以仿真軟件實踐為主、硬件參觀實踐為輔的實踐教學形式，取得了較好的效果。目前，社會上有許多仿真軟件，如NS-2、OPNET、Boson Netsim、Dynamips GUI、Packet Tracer 等 ，結合我系的硬件設備并綜合比較各種仿真軟件，筆者最終采用了Packet Tracer 5.0作為數據網絡通信課的仿真環境。

Packet Tracer軟件功能簡介

Packet Tracer是思科公司為CCNA（思科認證網絡工程師）層次的網絡課程學員進行實踐性學習而開發的一套網絡仿真系統。該軟件最大的特點在于學生可以在圖形化用戶界面上直接使用拖曳的方法就可以完成網絡拓撲結構的搭建，并允許學生使用與實際設備幾乎完全相同的方法對其進行配置操作。同其他的網絡仿真軟件相比，該軟件具有以下特點：（1）支持多種協議模型。除了能夠支持常用的協議，如HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、VTP 和 STP 外， 同時還支持 IP、Ethernet、ARP、Wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC 和 ICMP等協議模型。（2）支持大量思科設備的仿真。如路由器、交換機、無線網絡設備、服務器、各種連接電纜、終端等，并且對設備的配置提供了圖形化和命令行兩種配置方法，各設備模型均有可視化的外觀仿真。（3）支持邏輯空間和物理空間的設計模式。邏輯空間模式用于進行邏輯拓撲結構的實現；物理空間模式支持構建城市、樓宇、辦公室、配線間等虛擬設置。（4）數據報傳輸采用實時模式和仿真模式。尤其是在仿真模式下，使用該軟件提供的包跟蹤功能，用戶可以觀察到數據包的實際傳輸過程，從而能更好的使學生理解數據傳輸及處理的相應原理。

以上這些特點保證了利用Packet Tracer軟件可以方便快捷地進行網絡組建、設備配置、協議測試等網絡技術實驗。

實踐教學案例

在《數據通信網絡》課程的教改過程中，在理論基礎之上，筆者借助于Packet Tracer 5.0這套仿真軟件，將基礎知識講授、通信內涵展示、學生實踐操作三者有效地結合起來，達到了既了解基礎理論、又具有實踐動手能力的綜合人才培養目的。

在實踐過程中，這套軟件的“Simulation Mode”（仿真模式）提供了強大的視覺功能。在該模式下，用戶可借助于事件列表直觀地查看數據在每層之間的通信過程。這對于學生深入理解數據通信過程中的數據交換形式及方式起到重要的作用。下面就借助于一個授課實例來說明。該授課案例是筆者在完成“數據通信基礎”這個章節的理論知識講授后以演示的形式介紹給學生。目的在于使學生能夠結合已學基礎知識更深入形象地理解數據傳輸過程。其中有部分內容，如IP地址的設置，學生還沒有學到，因而內容都以基本設置為主。

圖1 PC終端與DNS服務器連接圖

如圖1為一臺PC終端與一臺DNS服務器相連，當PC在其IE瀏覽器中輸入一個網址信息時，查看PC向服務器進行數據請求的過程。先需要給PC和服務器進行正確的配置，其配置信息如表1、表2所示：

表1 PC機的配置表

表2 服務器端的配置表

在PC端的瀏覽器地址欄中輸入對應域名地址后，服務器需要能夠解釋，并將對應的Web頁面回傳給請求端PC，因而在服務器上除了設置IP地址外，還需要打開DNS和HTTP服務。其中，HTTP服務在服務器中已經默認存在了，效果為在Web頁中顯示“Welcome to Packet Tracer 5.0,the best thing since.....Packet Tracer 4.0.”，此外還有兩個超鏈接。當然，用戶也可以依據自己的需要在HTTP的配置頁中進行修改，但是DNS服務則需要手動添加。其配置信息如圖2所示。

在完成了所有的基礎配置后就可以通過Packet Tracer 5.0中仿真模式的事件列表查看該拓撲結構下的數據傳輸過程。

先在PC端的Web Browser頁面中輸入要訪問的URL網址http://www.abc.com，回車后，在Event List窗口中就可以看到出現了兩個即時事件，一個為DNS請求，一個是ARP請求，此時兩個事件均位于PC1端。同時，在拓撲圖頁面中可以看到用與事件相同的兩種顏色標識出了兩個“信封”，即不同的數據包信息，如圖3所示。

圖2 DNS服務器端啟用域名服務圖

圖3 PC終端準備初始數據包圖

使用“Capture/Forward”按鈕可以捕捉下一個事件，此時可以看到ARP請求已經到達了SERVER1端。根據網絡通信原理，數據在從PC端到服務器的過程中，首先需要做的就是進行ARP地址解析，將IP地址解析為對應的MAC地址，而后才能進行后續的數據傳輸過程。通過PT5的仿真，就可以清晰的看到這樣一個過程。接下來，再次使用“Capture/Forward”按鈕，可以看到ARP的解析成功，由Server1的服務器端回送至PC1端。在拓撲圖中看到綠色標識的ARP完成，有動態的“?”出現在綠色的“信封”上，以標識該過程順利完成。同時，PC1開始準備DNS過程，如圖4所示。由于服務器上最初設置了DNS相關信息，而因經過PC與服務器之間的數據交換，DNS解析過程也迅速完成，如圖5所示。此時，PC端還沒有向服務器進行頁面的請求，因此，在PC的瀏覽器端還沒有任何的頁面出現。

圖4 ARP地址解析完成圖

圖5 DNS域名解析完成圖

在DNS完成的同時，PC端準備的TCP請求發往了服務器端。當TCP請求由服務器端驗證通過后，PC端的HTTP頁面請求開始進行。在進行HTTP頁面請求的過程中，伴隨著TCP的數據包的傳遞，在如圖6所示的階段，HTTP的請求由服務器端發往了PC端，可以看到服務器端預先設置的HTTP頁面顯示到了PC的瀏覽器上。

圖6 HTTP頁面請求圖

圖7 數據傳輸結束圖

但是該過程并沒有因為顯示出了HTTP的請求頁面而簡單地結束，繼續使用“Capture/Forward”按鈕，可以發現仍然有TCP的請求在PC和服務器端進行，直至如圖7所示的狀態。此時，在拓撲圖的頁面中可以看到最后一個“信封”打上了“?”。為什么還要有最后幾個TCP的步驟呢？在授課過程中，筆者適時提出了這個問題，于是學生就開始回到之前所講授的理論知識中去尋找答案。最終，學生找到了正確的解答：HTTP是一個基于可靠傳輸的協議，在傳輸結束之后，還必須有斷開鏈接的過程。

借助于Packet Tracer 5.0強大的仿真功能，不僅可以讓抽象的理論性教學內容有了一個豐富的可視化展現平臺，而且可以讓學生通過對路由、交換等設備環境的仿真，掌握相應設備的配置、管理方法，從而可以將枯燥的理論課變為既有理論、又可觀測、還能應用的實踐性課程。這對于學生更深入、更透徹地理解數據在通信網絡中的傳輸過程起到了重要的促進作用，也為學習和掌握后續的專業課程起到鋪墊作用。

[1]堯有平.基于Packet Tracer 4.11構建仿真網絡實訓平臺[J].福建電腦,2008，（5）.

[2]黃聲烈，黃毅.構建“網絡協議仿真教學系統”平臺的研究[J].實驗室研究與探索，2006，（25）.

[3]沈海紅，王進，鄭寶玉.基于3種主流網絡仿真軟件的網絡仿真探討[J].江蘇通信技術，2004，（4）.

（本文責任編輯：張維佳）

G712

A

1672-5727（2010）11-0148-02

楊彬（1977—），女，河北石家莊人，碩士，上海電子信息職業技術學院通信系講師，研究方向為計算機網絡。

*本文受2008年度上海市教委培養優秀青年教師項目(dxz08001)資助