Packet Tracer軟件在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用

高圣國+田書格

（上海工程技術(shù)大學(xué)管理學(xué)院）

【摘要】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程涉及通信過程的很多細(xì)節(jié)，僅僅通過文字描述來理解有一定難度，所以教學(xué)過程中需要通過演示來進(jìn)行說明和講解。Packet Tracer是教學(xué)演示的理想工具之一。本文介紹了Packet Tracer軟件的功能和特點，并以訪問網(wǎng)頁為例演示了多個協(xié)議的工作過程，幫助學(xué)生準(zhǔn)確的理解這一通信過程。教學(xué)實踐表明，該軟件易學(xué)易用，能幫助學(xué)生理解相關(guān)原理，解釋學(xué)生的一些疑惑，同時能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) Packet Tracer 教學(xué)演示

一、Packet Tracer軟件

Packet Tracer軟件[1]是Cisco公司針對CCNA認(rèn)證的一款模擬器軟件，可完成路由與交換部分的實驗。Packet Tracer是一個輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去設(shè)計、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境，是學(xué)習(xí)組網(wǎng)、配置、協(xié)議分析不可或缺的好幫手，支持自行設(shè)置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒖商峁?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運(yùn)行情況。在教學(xué)過程中引入該軟件可以增加課堂的信息量，提高教學(xué)效率，利于學(xué)生理解和掌握抽象的理論知識。

Packet Tracer支持建立仿真、虛擬和活動的網(wǎng)絡(luò)模型和組件，具有下列特點：

1.支持多協(xié)議。支持常用協(xié)議HTTP、DNS、FTP、Telnet、TCP、UDP、OSPF、DTP、VTP、STP等，同時支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、FR、PPP、HDLC、VLAN路由、ICMP等協(xié)議模型。更新的版本支持更多的協(xié)議，例如包括IPv6、多區(qū)域OSPF、路由重發(fā)布、RSTP和SSH，還有多層交換、加密功能、點到點的VPN等。

2.支持大量的設(shè)備仿真。包括路由器、交換機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、各種連接電纜、終端等設(shè)備。

3.支持邏輯空間和物理空間的設(shè)計模式。邏輯空間模式用于進(jìn)行邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，物理空間模式支持構(gòu)建城市、樓宇、辦公室、配線間等虛擬設(shè)置。

二、演示實驗舉例

例1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境如圖1所示，用戶網(wǎng)絡(luò)通過路由器Customer Router連接到ISP網(wǎng)絡(luò)上，用戶網(wǎng)絡(luò)地址為192.168.1.0，路由器外端口IP地址為209.165.201.2，網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的IP地址和網(wǎng)卡地址都標(biāo)在圖上。

在這樣的一個簡單的網(wǎng)絡(luò)中，可以進(jìn)行多種實驗和演示，以網(wǎng)頁訪問為例可以觀察多個協(xié)議以及數(shù)據(jù)報文的傳輸過程。主要步驟如下：

打開Packet Tracer軟件，選擇模擬模式，選擇觀察的協(xié)議：ARP、TCP、DNS和HTTP。在Customer PC中打開瀏覽器，輸入網(wǎng)址www.ispserver.com，回車之后模擬開始。然后逐個捕捉數(shù)據(jù)報文，進(jìn)行觀察和分析。

1. ARP查詢DNS Services的網(wǎng)卡地址。要訪問網(wǎng)頁，需要網(wǎng)站的IP地址，所以要向DNS服務(wù)器查詢，而DNS服務(wù)器在本地網(wǎng)絡(luò)中，向它發(fā)送數(shù)據(jù)需要它的網(wǎng)卡地址，所以首先出現(xiàn)的就是ARP查詢報文。

ARP查詢報文被交換機(jī)廣播，DNS服務(wù)器回應(yīng)ARP查詢，其它設(shè)備收到后直接丟棄。

2. 調(diào)用DNS查詢域名www.ispserver.com的IP地址，這是一個單播過程，獲得網(wǎng)站的IP地址為209.165.202.131。

3. 主機(jī)獲得網(wǎng)站的地址后，知道網(wǎng)站不在本網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)報要通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)，所以再次使用ARP查詢網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)卡地址。

4. TCP連接建立的過程。網(wǎng)頁訪問使用HTTP協(xié)議，HTTP協(xié)議調(diào)用傳輸層的TCP協(xié)議，所以只有在TCP連接建立之后才能傳輸網(wǎng)頁請求和網(wǎng)頁內(nèi)容。

5. 網(wǎng)頁訪問與應(yīng)答，完全是一個單播過程，主要觀察交換機(jī)和路由器對數(shù)據(jù)報文的作用的不同。

三、結(jié)語

從上面的實驗可以看出，使用Packet Tracer軟件可以方便、直觀的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬試驗，模擬實驗的命令都與真實網(wǎng)絡(luò)的命令相同，在實際網(wǎng)絡(luò)中操作，只要先調(diào)出命令窗口或者界面，之后就和模擬操作沒本質(zhì)差別了。由于直接觀察計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信過程非常困難，所以使用Packet Tracer軟件就可以幫助學(xué)生間接地觀察和分析通信過程，解除疑惑，加深理解課程內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]Allen Rid，Jim Lorenz.思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院教程CCNA Discovery：在中小企業(yè)或ISP工作[M].人民郵電出版社，2009.

[2]謝希仁. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版）[M].電子工業(yè)出版社，2003.

項目編號：A3-0601-16-01029 - p201503002《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗》實踐教學(xué)建設(shè)；上海高校示范性全英語課程建設(shè)《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》；《Java程序設(shè)計》