高校計算機網絡技術實驗室的建設及實現

摘要：主要闡述了網絡實驗室在教學中的重要性，提出了網絡技術實驗室建設目標的層次以及所應遵循的原則，在此基礎上分析了網絡技術實驗室建設的基本模式以及所實現的技術方案等。

關鍵詞：網絡技術；實驗室；實現模式；高校

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）04-0284-02

一、網絡實驗室建設的重要性

自1994年中國正式接入互聯網以來，互聯網在中國得到了飛速的發展，隨著互聯網技術的廣泛普及和應用計算機網絡已經成為人們須臾不能離開的生活方式，乃至是支撐整個社會運行的一個重要手段。網絡技術成為計算機技術發展最為迅速的一個領域，這不僅表現在中國互聯網的基礎設施方面，也表現在互聯網的用戶人數、互聯網在各行各業的廣泛應用等各個方面。黨的十六大明確提出了“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化”方針。網絡技術教育和人才培養已經成為高等院校一項重要的戰略任務。各個高校已紛紛將網絡課程列入重要的課程體系當中，網絡技術教育也開始逐步走向普及。網絡技術實驗室的建設也就成為培養信息化人才必不可少的實現平臺，也是網絡教育不可缺少的一個重要環節，是檢驗高校計算機網絡教學成功與否的重要標志。

二、建設目標

網絡技術實驗室主要用來開展有關計算機網絡方面的實驗，實驗室的總體設計應當滿足各方面網絡技術實驗的需求，完備性是網絡技術實驗室建設的基本目標。按照模塊化的設計思想，整個實驗室包含開放基礎硬件平臺、實驗室業務支撐層、實驗業務層面和實驗室綜合管理等，據此我們把網絡技術實驗室的建設目標分為四個部分、三個層次。

1.開放基礎硬件平臺。開放基礎硬件平臺包含三個基本組成部分：基礎網絡平臺組件、集合通信及存儲組件、智能管理中心組件。根據實驗室不同的研究、開發、教學等業務提供一個全面的基礎通訊硬件平臺。

2.實驗室業務支撐層。面向實驗室三個主要業務方向，該層面主要提供培訓教學教材體系與技術交流服務；面向科研課題研究的中間件系統；中間件平臺包含IMC、NBX中間件、IPS疫苗定制等二次開發接口等系列規范的接口；面向行業技術應用與科研成果的轉化需求提供行業網絡應用咨詢服務。

3.實驗業務層面。實驗業務層面為最終的應用層，即實驗室可以開展的相關業務，從實驗室建設的階段分析和長期發展趨勢來看，基礎教學培訓、課題研究、行業應用研究都是必不可少的環節和應用內容。H3C多元化多業務實驗室將基于開放基礎硬件平臺和針對性的實驗室業務個性化服務實現H3C—學校網絡實驗室—社會各行各業完整的增值價值鏈體系。

4.實驗室綜合管理。實驗室的管理不僅僅是簡化實驗員的操作過程，本方案除依靠路由器反向Telnet功能實現實驗設備的集中控制外，更加注重實驗室的業務層管理，包括實驗室遠程開放功能、運營管理以及實驗過程、實驗配置、實驗室管理等。

三、建設原則

為達到網絡技術實驗室的建設目標，綜合考慮近幾年IP技術的發展和數據承載網絡的發展，在實驗室設計構建中，我們始終堅持以下原則：

1.穩定性。網絡系統的穩定可靠是應用系統正常運行的前提保證，在網絡設計中選用高可靠性網絡產品，合理設計網絡架構，制定可靠的網絡備份策略，保證網絡具有故障自愈的能力，最大限度地支持系統的正常運行。使得網絡在高負荷情況下仍然具有較高的吞吐能力和效率，延遲低。

2.安全性。制定統一的骨干網安全策略，整體考慮網絡平臺的安全性。可以通過各業務子網隔離，全網統一規劃IP地址，根據不同的業務劃分不同的子網。具有保證系統安全，防止系統被人為破壞的能力。對網絡實行集中監測，分權管理，并統一分配寬帶資源。選用先進的網絡管理平臺，具有對設備，端口等的管理，流量統計分析，及可提供故障自動報警。整個網絡可以進行遠程控制。支持 AAA 功能、ACL 、IPSEC 、NAT 、路由驗證、CHAP 、PAP 、CA 、MD5 、DES 、3DES 、日志等安全功能。

3.標準性。通訊協議和接口符合國際標準。支持國際上通用標準的網絡協議（如TCP/IP）、國際標準的大型的動態路由協議（如 BGP ，OSPF）等開放協議，有利于保證與其他網絡在之間的平滑連接互通。方便接入不同廠商的設備和網絡產品。在網絡中，即使有多個網絡并存，采用統一的標準，也能使這些網絡能融合到一起，實現業務整合及數據集中。

4.可擴展性。根據未來業務的增長和變化，網絡可以平滑的擴充和升級，最大程度的減少對網絡架構和現有設備的調整。易于增加新設備、新用戶，易于和各種公用網絡連接，隨系統應用的逐步成熟不斷延伸和擴充，充分保證現有投資利益。

5.先進性。大學作為最前沿學科和技術研究場所，要求網絡實驗室要配備最先進的網絡設備，能夠開展最新技術的科研，教學和實踐活動，對網絡實驗室的設備，網絡方案的技術先進性要求非常高。同時還應跟蹤當前計算機網絡和通信技術的最新發展，能夠開設一些高水平的網絡和通信實驗。

四、網絡基礎架構與實驗內容規劃

路由和交換是網絡建設的基礎，也是各種網絡應用的傳輸平臺。本方案通過為學生搭建一套滿足各種局域網交換和廣域網路由測試需求的基礎網絡平臺，使學生可以熟悉網絡基本協議、學習組網設計、模擬各類實際環境、排除網絡故障等教學內容，同時親身體驗所設計網絡的高速連通性、高可靠冗余等特性，完成從認識、熟悉到設計、排錯等多種教學和實驗，熟練掌握網絡實用技術。實驗室方案中的設備選型采用模塊化設計理念，在滿足網絡基礎架構教學的基礎上，還可疊加語音、安全、視頻等多種設備，滿足相關專業所有教學課程要求，遠程VPN接入功能，還可在計算機教學領域提供對外有償教學服務。

1.局域網實驗。目前，全世界的局域網中，80%以上都是以太網，以太網采用的基本技術是載波偵聽/沖突檢測（CSMA/CD），同時以太網是一種發展很早的成熟的標準的網絡規范，是目前世界上最流行的局域網。隨著網絡技術的發展，以太網的帶寬也逐步增高，目前比較流行的是骨干為千兆傳輸速率，10/100M交換到桌面的以太網結構。同時二層交換技術也在向三層交換發展。考慮要2～3個局域網。

2.廣域網實驗。廣域網是根據地域范圍劃分網絡的一種分類方式。在現實環境中應用十分廣泛，通常都是租用電信公司或運營商提供的線路，來完成跨區域網絡的連接。電信公司及運營商通常會提供DDN、X25、FR等線路，可以通過路由器及背對背線纜來模擬廣域網環境。通過對網絡設備接口的不同配置，讓學生了解各種接口的應用及物理結構，增強學生實踐知識。

3.網絡管理及應用實驗。通過安裝網絡管理軟件，對整個網絡進行管理，增強學生管理網絡的能力。網絡應用實驗包括：域名服務器（DNS）配置，WWW服務器的配置及網站建設，電子郵件服務器配置，基于Socket的C/S編程，基于B/S編程等。

4.網絡安全實驗。通過一系列的網絡安全實驗，深化對網絡安全理論及其應用的理解。例如：防火墻設計與配置，加密系統的設計與實現，安全認證實驗，訪問控制實驗，入侵檢測實驗等。

5.面向研究的網絡實驗內容。這部分實驗與前面的驗證和分析型實驗不同，它面向高年級學生和教師，網絡實驗以研究為主，通過對當前計算機網絡和通信技術發展的前沿領域進行跟蹤和研究，并應用在所搭建的網絡上。如路由協議研究（包括OSPF、IS-IS、IGP、EGP、多播），VPN技術研究，冗余備份技術研究，安全技術研究，IPv6技術研究等。

6.面向培訓的網絡實驗。網絡培訓實驗主要以中國計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試網絡工程師和網絡管理員培訓、Cisco網絡認證培訓體系、華為3Com的網絡認證培訓體系為基礎，向全校及社會的相關專業老師和學生開放。

五、結論

綜上所述，網絡技術實驗室是目前高校培養信息化人才必不可缺少的一個實踐平臺，網絡技術實驗室的建設應該能夠體現“多模式”、“多層次”和“高技術”這樣一個基本思想。實驗室建成后，將為全院學生開設網絡理論基礎課實驗；為與計算機網絡相關專業學生開設基礎理論、相關計算機網絡專業課實驗和計算機網絡綜合設計性實驗、系統性實驗。通過實驗教學的三個層：基礎教學實驗、綜合設計實驗、系統性實驗，全面提高學生的動手能力、培養學生的創新意識和創新能力。

參考文獻：

[1]謝小鳳，應敏.地方高校重點實驗室管理特點與對策[J].實驗技術與管理，2007，(5):5-7.

[2]劉嘉，劉壯.淺談高校重點實驗室初期建設問題[J].科技信息，2008，(5):196-197.

[3]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):143-144.

[4]彭珍瑞，殷紅，劉穎.基于Web和Matlab的控制系統仿真實驗平臺的開發[J].科技信息，2009，(27).

[5]余浩.下一代網絡原理與技術[M].北京:電子工業出版社，2007.

The University Computer Network Engineering Laboratory’s Construction and Realizes

JIANG Wei

（Harbin Financial College，Harbin 150030，China）

Abstract: This article mainly elaborated network laboratory’s in teaching importance，proposed the networking laboratory construction goal's level，as well as should follow the principle，has based on this analyzed the technical program which the networking laboratory construction’s fundamental mode as well as realizes and so on.

Key words: networking； laboratory； realizes pattern；university[責任編輯 陳鶴]