Packet Tracer仿真PDU轉發(fā)流程教學模式

【摘 要】Packet Tracer不僅可以提供認證考試的練習環(huán)境，在計算機網絡教學中也有一些特殊的應用。Packet Tracer模擬模式可用于仿真PDU轉發(fā)流程，物理工作區(qū)可用于展示現實環(huán)境，活動向導可用于技能考評，這些應用可以解決教學中的疑難問題。

【關鍵詞】Packet Trace 仿真軟件 實驗教學

引言

中職學校一般以 TCP/ IP協議族為參考對象，按層次展開教學，包括計算機網絡的基本概念、原理、組成、通信協議以及層次設計原則的基本思想和方法等，教學內容很不具體，教學效果非常不好。

基于以上情況，根據所在院校實驗室建設中設備缺少的現狀，在教學中引入了多個廠家的實驗仿真程序。在實驗教學時，采用的方法是虛、實結合，即先讓學生對實驗室中數量有限的路由交換設備有一個直觀的認識，然后再讓學生在這個仿真軟件中進行網絡互連的設計、配置和故障排除。學生在與仿真軟件的交互中體驗到了學習的興趣，同時也提高了分析和解決問題的能力。

一、仿真軟件Packet Tracer簡介

Packet Tracer是由美國思科公司發(fā)布的一個優(yōu)秀的路由仿真軟件，其初衷是通過模擬網絡環(huán)境，為思科網絡學院教學提供一個良好的輔助工具。通過這個軟件，學生可以在友好的圖形界面上方便的自定義網絡拓撲，進行園區(qū)網、廣域網等網絡環(huán)境下的路由器、交換機配置，以及網絡故障提排除。通過該軟件的開發(fā)使用，可以彌補很多硬件設備的不足，特別有利于學生對路由、交換原理的理解，既增強了學生的動手能力，又提高了學生設計、分析和解決問題的能力。

1.支持多協議模型。支持常用協議HTTP、DNS、TFTP、Tel-net、TCP、UDP、OSPF、DTP、VTP、STP等，同時支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Fram relay、PPP、H DLC、VLAN路由、ICMP等協議模型。

2.支持大量的仿真模型。包括路由器、交換機、無線網絡設備、服務器、一些連接電纜、終端等設備以及各種模塊。

3.支持邏輯空間和一些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。

二、教學案例引入網絡教學

中等職業(yè)學校基本開設了計算機網絡專業(yè)，但是在教學中還是存在重理論、輕實踐的一些現象，其中一部分原因是經費少，路由器、交換機、防火墻等常用網絡設備匱乏。Packet Tracer軟件引入教學極大地緩解了這個矛盾，讓學生可以在軟件環(huán)境下先進行網絡學習、實驗訓練，然后再進行現場設備的操作，進行全面的網絡組建的訓練，收到非常好的教學效果。

Packet Tracer實驗教學案例是參考很多中小型企業(yè)網絡建設中的網絡拓撲后的案例教程。通過這些案例學習可以使學生很好地理解所學內容，在教學過程中將Packet Tracer與教學案例相結合，使學生漸漸熟悉網絡設備的配置過程，為今后到實驗室完成相關課程內容打下了堅實的基礎，以加深其對概念、技術的理解，進行知識點的分類、合并安排。教學過程中采取由教師帶領學生進行系統學習，當學生入門后，即讓學生開始使用Packet Tracer進行實驗設計與操作，通過模擬教學后帶領學生參觀學校網絡中心，教師現場講解校園網絡的組建。在一些中小企業(yè)網絡、校園網絡中的構建模擬實驗中給予學生適當的指導，學生在課程的案例分析中結合實例（學校校園網、中小企業(yè)網絡）并通過Packet Tracer進行模擬完成實驗。學生通過觀看和動手，掌握了網絡組建的常用知識點，這對培養(yǎng)學生的內部學習動機和創(chuàng)造性思維能力可以起到事半功倍的作用。此種教學法旨在通過引導學生解決復雜的、實際的問題，使學習者建構起寬厚而靈活的知識基礎，發(fā)展有效的問題解決技能，發(fā)展自主學習和終身學習的技能，成為有效的合作者。

三、實際教學案例

學習目標：配置Cisco路由器的全局配置設置、配置Cisco路由器的訪問口令、配置Cisco路由器的接口、保存路由器配置文件、配置Cisco交換機。拓撲圖如圖1所示。

教師端打開Packet Tracer軟件，根據上方拓撲圖在工作區(qū)域放置兩臺Cisco設備：路由器和交換機，并正確連線。在主菜單上選擇“擴展”下的“多用戶”菜單項，依次選擇監(jiān)聽的網絡端口號和這兩臺設備對外的可見接口。

三名學生在各自的計算機上打開Packet Tracer軟件，各放置一臺PC，分別代表上方拓撲圖中的1、2、3號計算機。在左下角“設備”區(qū)域中選擇“多用戶連接”大類下的“Mul－tiuser”設備，拖入到工作區(qū)域，雙擊后輸入相應的內容，并與教師端可見的接口用正確的雙絞線連接好。這樣，就搭建好了師生協作式教學的物理環(huán)境。教師在示范講解的過程中，可以讓三名學生在各自的電腦上遠程配置教師端的設備，操作步驟通過教學控制軟件或投影實時反饋給全班學生，全班學生根據三名同學的配置提出自己的觀點，教師在學生配置過程中不斷啟發(fā)、引導、講解。在教學過程中可以讓不同學生連接到教師端，以檢測學生掌握的情況。全班學生在參與、評判、討論以及教師的啟發(fā)、引導過程中，一步步將此實驗全部完成，在不知不覺中就掌握了相關技能的重點和難點。

在網絡教學中，協議數據單元PDU的格式和轉發(fā)流程很抽象，學習理解難度大，但是應用Packet Tracer的模擬模式（simulation mode）直觀展示PDU的格式和轉發(fā)流程，可以起到事半功倍的教學效果。舉例如下：

第一步：在邏輯工作區(qū)視圖中創(chuàng)建網絡拓撲。

第二步：點右下simulation mode切換到模擬模式，然后點Edit Filters過濾需要捕獲并展示的PDU類型。

第三步：點右側Add Complex PDU鍵，再點源主機172.16.1.1，彈出添加PDU對話框，這里的應用是HTTP，源端口5000，捕獲一次通信過程。

第四步：點擊Capture/Forward進行單步捕獲拓撲圖中展示PDU的轉發(fā)過程，多次單擊可以使通信完成。完成后，在Event List列表中雙擊捕獲的事件，在拓撲圖中可以看到相應的轉發(fā)PDU，如圖1所示。這里交換機廣播了數據包，而172.16.1.2并不是目的地址，所以PDU被丟棄。

圖1捕獲到的轉發(fā)PDU

第五步：在Event List列表中，點擊要查看的PDU項的Info塊，可查看PDU的格式及字段值。這里點TCP握手過程中回到172.16.1.1的PDU，可以查看OSI模型；點擊Inbound PDUDetails標簽可查看PDU字段，那里展示了三個層次的PDU：Ethernet II展示了以太網幀格式，其中DATA字段的內容包含第三層的PDU，第二部分IP數據包，IP數據包的格式中可以看到源IP是172.16.1.253，即服務器回應的IP數據包，IP數據包格式中的DATA字段包含第四層的PDU，第三部分TCP報文，從TCP報文格式中可以看到服務器的源端口是80而目的端口是5000，且SYN和ACK置位，表示是服務器對連接請求的響應。

四、教學結果分析

在網絡教學過程中引入Packet Tracer實施模擬教學后，通過對學生進行調查、測試表明，很多學生在網絡仿真課上的積極性提高了，也主動積極地參與課堂了，由討厭上課轉變?yōu)榭释暇W絡課；很多學生還喜歡了解各種網絡設備高級應用、參與社會考證并參加全國職業(yè)技能大賽等，取得了很好的成績。許多學生表示，在模擬仿真的過程中加深了對概念的理解，效果很好，特別喜歡PacketTracer軟件。從觀察課上的學習與課后考核來看，學習效果和以前相比有非常大的提高。

Packet Tracer網絡模擬課程拋開了傳統的以理論和案例分析為主的方式，產生了一個全新的教學思路，就是體驗式創(chuàng)新教學法。教師由原來的傳播者、解說者變成學生學習的促進者、幫助者，這樣就取得了很好的效果。

結束語

Packet Tracer的引入將促進中職網絡課教學的改革。對學生來說，增強了學生實踐能力，加快了學生的就業(yè)；對教師而言，有關知識能促使教師非常主動地接受新觀念，了解新技術，尋求順應教育的自我發(fā)展的創(chuàng)新思路，為中等職業(yè)教育發(fā)展開拓了新的局面。

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