面向分層分流的計算機網絡實驗設計

文 展，李文藻，文成玉

（成都信息工程大學 通信工程學院，四川 成都 610225）

面向分層分流的計算機網絡實驗設計

文 展，李文藻，文成玉

（成都信息工程大學 通信工程學院，四川 成都 610225）

非計算機專業開設的計算機網絡課程，由于課時較少和學生需求的差異，學生難以深入掌握網絡實踐內容。文章提出面向分層分流的計算機網絡實驗設計，初級模塊的基礎實驗面向所有學生，高級模塊按網絡工程和網絡編程方向進行分流，引導學生進入高級項目，強化實踐能力。經2015級通信工程學生實測，實驗能力比前一屆有明顯提升，問卷顯示學生的滿意度也有較大提高。

分層分流；模塊化；網絡工程；網絡編程

計算機網絡是一門理論與實踐、軟件和硬件相結合的課程，計算機網絡還有一個重要的特點，它與眾多專業都有交叉，這主要是由計算機網絡在各行各業的廣泛應用決定的。各大高校非網絡和計算機的工科專業均開設了計算機網絡課程，因課時較少，導致教學環節中普遍存在重理論輕實踐的現象。教育部于2010 年6月啟動“卓越工程師教育培養計劃”，該計劃以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力[1-2]。目前高校部分專業已經納入卓越計劃，更加強調培養學生的實踐動手能力。

本文提出了向面分層分流的計算機網絡實驗設計，通過設計不同層次的實驗，滿足學生在初級模塊全面掌握計算機網絡基礎知識和基礎實驗，再通過分流，因材施教，將學生按興趣和特長引入到高級模塊，實現針對性培養，讓優秀的學生有成就感[3-4]，達到利用較少的學時，也能在特定方向深入學習，完成高級實驗項目，具備較強實踐動手能力的目的。

1 面向分層分流的實驗項目設計

為了提高教學效益時間比，將計算機網絡的課程組織結構進行重構，盡量在短時間內完成基礎模塊中基礎實驗操作。根據課程本身的特點和市場的需求，將提高模塊分為兩個方向：網絡工程和網絡編程。根據計算機網絡課程內容和調研后的學生興趣與市場需求，本課程實驗分層分流模塊化設計如圖1所示。

圖1 計算機網絡分層分流模塊化設計

經過學生問卷調查和對其他國內外高校的計算機網絡實驗的研究，基礎實驗選擇了簡單的路由器配置實驗和客戶服務器程序編寫，要求所有學生獨立完成。提高實驗則更強調設計性和綜合性，學生可以根據自己的興趣和特長進行選擇，保證學生在固定的學時內，能夠深入某一個方向，進行深入的研究和實踐。

2 網絡工程方向實驗項目設計

網絡工程基礎實驗：采用sybex公司的路由器模擬器sybex-router，現成的拓撲結構，包含Cisco 2611路由器3臺、運行終端模擬程序PC兩臺和Cisco 1900交換機一臺。路由器每個接口和PC機的IP地址已經分配好，只需要簡單配置即可，內容如表1所示。

網絡工程高級實驗：如表2所示，采用PacketTracer 6.2，自己設計網絡拓撲，作IP規劃，完成網絡設備的基礎配置后，再進行一些高級功能的配置。

表1 網絡工程基礎實驗內容

表2 網絡工程高級實驗內容

3 網絡編程方向實驗項目設計

網絡編程對學生能力要求相對較高，其中的基礎實驗，要求編寫客戶服務器程序，實現以下功能：

（1）客戶端能實現與服務器的連接。

（2）客戶端從鍵盤輸入一行字符信息，發送到服務器。

（3）服務器將收到的字符顯示為字符對應的ASCII碼。

（4）服務器把轉換后的ASCII碼發送到客戶端。

（5）客戶端收到服務器發送的ASCII碼，將其顯示在屏幕上。

網絡編程高級實驗：編寫客戶服務器程序，可以實現以下功能：

（6）服務器支持多個客戶端的連接，客戶之間的通信要求通過服務器中轉。

（7）當客戶端連接到服務器時，服務器會要求客戶輸入用戶名和密碼進行認證，用戶名和密碼保存在服務器名為user_pass.txt文件中。

（8）如果密碼不正確，服務器會要求客戶重新輸入，如果3次出錯，則連接失敗，客戶的IP將被鎖定10分鐘，才能再次發起連接請求。

（9）客戶認證成功后，服務器支持客戶發送表3中的命令，作相應的處理。如果服務器不能識別的命令，將會在客戶端顯示錯誤信息。

表3 網絡編程高級實驗命令說明

在基礎模塊上的分層分流方法和遞進式的實驗項目設計，可以解決因課時較少導致實踐能力訓練不足的問題，還可以解決針對不同興趣愛好學生因材施教的問題。

4 結語

對我校15級通信工程專業學生實測證明，該實驗方案的實施明顯提高了學生的計算機網絡實踐應用能力。課后的問卷調查也顯示，學生對課堂的滿意度有了顯著提升。

[1]楊婕.互聯網時代計算機網絡教學改革研究[J].信息與電腦，2015（13）：168-169.

[2]高永兵，趙宇紅，趙艷鋒.基于Packet Tracer的計算機網絡實踐教改方案[J].計算機教育，2015（23）：92-93.

[3]李楠，孫鳳茹，李玉龍，等.模塊化、專業化的計算機網絡實驗教學體系的探索[J].中國建材科技，2014（6）：130-132.

[4]劉杰彥，向渝，詹思瑜.計算機網絡編程的教學與實驗探討[J].實驗科學與技術，2008（1）：115-117.

Design of computer network experiment based on hierarchical division

Wen Zhan, Li Wenzao, Wen Chengyu
（Communication Engineering School of Chengdu University of Information Science & Technology, Chengdu 610225, China）

The computer network courses for non computer majors, due to few class hours and the different needs of students, is difficult for students to grasp the network practice content furtherly. This paper proposes a design scheme of computer network experiment oriented to hierarchical division where the primary module experiments are set for all students while senior module are divided according to the network engineering and network programming in order to guide students to enter senior project and strengthen their practical ability. Through the actual communication engineering test carried on 2015 stage, it shows that students' experimental ability has improved significantly compared to the 2014 stage. The questionnaire also shows the students' satisfaction degree is also improved.

layered streaming; modularization; network engineering; network programming

成都信息工程大學教改項目；項目編號：No.Y2015050。成都信息工程大學通信工程學院教改項目；項目編號：YJG2017007。

文展（1977— ），女，重慶，副教授；研究方向：計算機網絡，機器學習。