基于GNS3+eNSP的應用型高校網絡仿真實驗室的構建與分析

孫德剛　郝萍萍

摘? 要：高校教學體系中明確了計算機課程的重要地位，為了保證計算機網絡教學順利開展，需要建設相應的網絡仿真實驗室，以便做到學以致用。本文主要針對基于GNS3+eNSP的應用型高校網絡仿真實驗室的構建進行研究，以低成本、高運行效益為目的，利用先進技術來構建功能豐富的網絡仿真實驗室，使其在高校教育中得到有效運用。

關鍵詞：GNS3+eNSP;網絡仿真實驗室;構建分析

中圖分類號：TP393 ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0112-02

Abstract：The important position of computer courses is clearly defined in the university teaching system. In order to ensure the smooth development of computer network teaching，it is necessary to build a corresponding network simulation laboratory in order to achieve the purpose of learning. This paper focuses on the construction of application-based university network simulation laboratory based on GNS3+eNSP. With the aim of low cost and high operational efficiency，it uses advanced technology to build a functional network simulation laboratory to make it effective in college education. use.

Keywords：GNS3+eNSP;network simulation laboratory;construction analysis

0? 引? 言

現階段大量企事業單位注重智能化辦公的實現，并構建內部信息處理平臺，社會各行業對計算機人才的需求是逐年增長的。由于計算機網絡教學實踐性較強，當前高校計算機教育主要面臨教育成本高和需求增長之間的沖突。這種情況下應構建仿真網絡環境，為實踐教學提供條件，進而提高學生計算機設備運用能力，加大計算機人才的培養力度。

1? 高校網絡仿真實驗室建設構思

基于GNS3+eNSP的應用型高校網絡仿真實驗室的構建是一項系統的工程項目，要進行需求分析、功能設計、優化設計、方案實施等步驟，確保仿真實驗室功能滿足計算機網絡教育的要求[1]。在設計實踐中應遵循以下原則：一是設備資源優化配置，當前高校普遍運用的網絡設備包括華為、思科、華三等，設備型號不同命令腳本便存在差異，相同品牌網絡設施的不同型號還需要考慮配置差異化的問題;二是內容全面，在實驗室建設中主要利用以太網、局域布線技術、區域劃分、組播實驗、網絡管理、數據收集分析、路由設置等技術，綜合利用多個技術手段，以便保證仿真實驗室功能性良好，能滿足具體的教學需要;三是實驗室結構設計靈活，保留足夠的擴建空間，以便簡化設備更新和維護工作。軟硬件系統的部署要注重系統功能可恢復，保證仿真實驗室在網絡教學中的充分利用;四是系統運行的可靠性，高校仿真實驗室是接入局域網和互聯網的，這就增加了實驗室運行中的安全風險。網絡管理員應加大對實驗室安全的關注，采取相應的安全維護策略，創造良好的系統運行環境。實際構建高校網絡仿真實驗室前，應充分考慮上述內容，明確設計重點以便保證實驗室功能的正常使用，發揮其在網絡教學中的輔助功能。

2? 高校網絡仿真實驗室構建方案

高校計算機網絡仿真實驗室構建在節省教育成本、落實實踐教學計劃方面有著重要意義，在充分考慮以上設計要求的條件下，還應具體制定實驗室構建方案，在落實設計規劃后，確保仿真實驗室多樣化功能的實現。下面本文將具體闡述基于GNS3+eNSP的應用型高校計算機網絡仿真實驗室構建措施，做好細節處理來提高設計有效性。

2.1? 硬件設計

硬件方案制定是實驗室構建中的主要內容，應借助相應型號的電子設備構建網絡實驗室，通常來講，設備組成包括PC終端、路由器、分析儀、交換機、網卡、控制器等，選擇需要的設備型號來保障最終的組建質量。目前市場上國產三層交換機價格為3400元/臺;測試儀價格約為20000元/臺;路由器價格為4000元/臺;PC終端價格為3000元/臺;控制器和AP價格為2000員/臺。網絡實驗室通常需要配置一臺路由器、20臺交換機、20臺PC、1臺控制器和20個網卡，總費用約為18萬元。

2.2? 網絡仿真軟件

仿真軟件是保證事宜按時功能正常發揮的關鍵，是實際設計中應重點考慮的內容。常見仿真軟件包括GNS3、Cisc Packet等，由于GNS3是在虛擬網絡環境中增設真實電子設備來進行設備運行，能通過操作系統檢測設備運行狀況，相對來講仿真程度較高，使其在高校仿真實驗室構建方面有著較好的應用性。本文主要利用該軟件來組建網絡系統，為最終實驗室的運行提供條件[2]。GNS3軟件運行過程中主要利用WinPcap工具，可直接在Windows平臺上下載需要的編程數據包，簡化了軟件開發工作，同時可利用應用程序進行計算機網絡訪問，找出并轉發工具包。在GNS3軟件系統中，可在用戶界面上進行虛擬網絡的設計和優化配置，能在任一計算機平臺上模擬網絡環境，這一技術支持下，有助于提高網絡仿真實驗室的適用性。可在Linux、Windows等操作系統上運行，為網絡實驗室搭建提供了良好條件。并且可在計算機設備上營造出網絡運行環境，將配置文件和數據文件存放在系統中，實際使用時只需要打開提前存放的文件便可使用模擬網絡。本次仿真模擬實驗室組建項目中，采用了GNS3、eNSP仿真軟件，具有界面友好的優點，能在用戶界面上運行模擬軟件。在優化設計方案過程中，又增加了系統的防火墻、路由器等功能，相對來講可操作性強。eNSP是一個可拓展、操作簡單的仿真網絡平臺，可利用交換機、路由器等設備完成模擬，將計算機教學情景真實地呈現出來，系統性能較好，在大型模擬實驗中有著較好的應用性，如通過仿真實驗室模擬路由器、交換機等設備的功能和運行特性，在完善功能的同時減少了硬件配置，由此節省了實驗室搭建成本。

2.3? 拓撲結構分析

利用GNS3和eNSP仿真軟件，能得到相應的拓撲環境。本次項目中，在主機配置上，主要是運用Windows操作系統，構建服務器并設計IP地址。不同主機對應的操作系統和IP地址不同，還應從實際情況出發來具體分析。在拓撲環境中，能實現各個軟件的正常使用，利用傳輸媒介來連接多個設備，形成相應的物理布局。本次線路工程中采用分布式拓撲結構，是指將不同地點的計算機設備連接在一起，能在線路作用下傳遞指令信息。分布式結構體現出以下特點：采取分散控制方式，當網絡系統中出現局部故障時，不會對全網操作產生影響，因此確保了系統可靠性。在路徑設計方面，運用最短路徑算法，由此縮短網絡延遲，提高傳輸效率。系統中的不同節點之間能夠直接連接，快速傳遞信息，并且分布式結構有利于校園資源共享。

2.4? 具體實施

在高校內組建仿真實驗室，通常需要配置防火墻、交換機、路由器等設備，為了避免信息冗余引起的安全風險，高校仿真實驗室項目中會準備多型號網絡設施，以便保證信息傳遞的完整性和準確性[3]。利用上述軟硬件方案進行企業網絡的仿真模擬時，應按照以下步驟進行：第一，安裝vwware，在安裝完成后出現兩個虛擬網卡，在虛擬網卡作用下連通局域網絡，實現信息有效傳遞;第二，應在仿真軟件中添加三層交換機，旨在模擬企業網絡中的核心交換機，真正達到仿真目的。并且應添加Cloud設備，將其接入網絡中并將兩個設備連接在一起;第三，再次添加交換機，進行企業網絡中匯聚層交換機的仿真;第四，進入操作平臺進行網絡地址的設置;第五，打開兩臺交換機完成IP配置，確保交換機和網卡機制都在同一網絡中，使得仿真過程是連續性的;第六，在仿真軟件中增設交換機來進行匯聚層交換機的仿真。在完成方案實施操作后可進行試驗驗證，在GNS3、eNSP中輸入代碼，實驗結果表明，該設計方案在高校仿真實驗室組建中有著較好的應用效果。

2.5? 方案對比

利用軟件設計方案能滿足不同教學環境下的模擬要求，并能對硬件方案中的教學實驗進行仿真，模擬效果基本相同，說明軟件方案有著一定應用優勢。并且軟件方案實施成本較低，能在已有虛擬實驗室基礎上改造和完善，減輕了學校的成本壓力。并且軟件方案維護工作相對容易，維護工作中運用的IoS可在網上下載或在硬件設備中獲取，能縮短維修間隔，提高系統整體功能性。另外，在軟件方案運行效率快，而硬件芯片計算速度要超過硬件方案中的硬件設備運算速率。

3? 結? 論

綜上所述，構建高校計算機網絡仿真實驗室能滿足高校網絡教學要求，有效控制教育成本，在進行實踐教學過程中，可利用仿真實驗室展開實踐活動，確保學生網絡操作能力得到充分培養。以GNS3+eNSP為基礎的仿真實驗室在高校有著廣泛的運用，為科研、教育實踐提供了平臺，對高校網絡教學改革發展起到了促進作用。

參考文獻：

[1] 韓宇.基于GNS3+VMware仿真網絡實驗室的研究 [J].信息安全與技術，2014，5（7）：50-51+82.

[2] 溫賀平.基于eNSP的安全園區網實驗設計與構建 [J].實驗室研究與探索，2018，37（4）：126-129+169.

[3] 王淑娟.基于GNS3與VMware仿真虛擬網絡實驗室的研究 [J].高校實驗室工作研究，2016（4）：63-65.

作者簡介：孫德剛（1978.04-），男，漢族，山東德州人，高級工程師，學士學位，研究方向：網絡工程、軟件開發;郝萍萍（1977.12-），女，漢族，山東陵縣人，講師，工程師，碩士研究生，研究方向：計算機網絡、創新創業教育。