基于局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合性開放性實驗的設(shè)計與實現(xiàn)

彭如飛

（川北醫(yī)學院， 四川 南充 637000 ）

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，每個單位、企業(yè)都需要有工作人員掌握局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計基本知識，正確高效的管理企業(yè)、單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，保障局域網(wǎng)正常安全的運行。對于小型局域網(wǎng)的管理和維護不可能總是能夠匹配專業(yè)的人員，因此局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計基本能力的普及顯得十分必要。但是目前大部分高校學生沒有專門進行相關(guān)課程的學習或?qū)W習不夠深入，因此設(shè)計面向全校的局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合性開放性實驗是有必要的，通過實驗讓學生掌握網(wǎng)絡(luò)及常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本知識，培養(yǎng)學生局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的基本能力和處理常見的網(wǎng)絡(luò)故障的能力，進而實現(xiàn)增強學生就業(yè)競爭力，為以后找工作拓寬方向。

1.開放性實驗的背景和意義

隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的應(yīng)用將會不斷增加，適應(yīng)社會對人才需要，基本計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對高校學生的普及是勢在必行的[1]。目前高校主要還是只對計算機、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的專業(yè)學生設(shè)置了計算機網(wǎng)路技術(shù)的相關(guān)課程，而其他專業(yè)學生并未開放相關(guān)課程。實現(xiàn)高校學生網(wǎng)絡(luò)課程的普及是需要一個過程，當前設(shè)置面向全校學生的計算機網(wǎng)絡(luò)開放性實驗則是這一過渡期最好的選擇。并且現(xiàn)行的實驗課大多是根據(jù)理論課內(nèi)容設(shè)置的實驗，其目的主要是對理論知識進行驗證，加深學生對知識的理解，而以激發(fā)學生興趣、創(chuàng)造性，鍛煉學生綜合實踐能力，拓寬學生知識視野的綜合性、開放性實驗卻是鳳毛麟角[2]。

基于局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合性開放性實驗是面向全校的開放性實驗，其主要內(nèi)容是先進行課程培訓，然后以競賽形式考察學生對小型局域網(wǎng)的設(shè)備選型和網(wǎng)絡(luò)拓撲搭建、IP分配、交換機和路由器的基本配置等多方面的網(wǎng)絡(luò)基本能力，其主要目的和意義是通過對小型局域網(wǎng)設(shè)計、組建以及配置的整個過程，讓學生了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者的基本工作，體會到網(wǎng)絡(luò)的魅力，激發(fā)學生興趣，提升學生的網(wǎng)絡(luò)實踐能力，并且為大家就業(yè)拓寬了方向。

2.基于局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合性開放性實驗知識點及能力要求

完成開放性實驗需要具備網(wǎng)絡(luò)的基本常識、實驗相關(guān)的基本知識和使用相關(guān)軟件等能力，當然這些知識和能力可以是之前已經(jīng)掌握，也可以是通過培訓和時間之后掌握。

2.1 知識要求

1）了解互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)的作用分別是什么，以及二者的區(qū)別。

2）了解光纖和網(wǎng)線的結(jié)構(gòu)、連接方式、作用以及使用場合。

3）掌握Cisco常用交換機、路由器、防火墻以及服務(wù)器的型號，這些常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能、作用以及工作原理。

4）掌握IP地址的結(jié)構(gòu)、分類、作用和子網(wǎng)劃分。

5）掌握常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接方式、連接方法、各自作用、如何選用設(shè)備，以及如何組建網(wǎng)絡(luò)。

6）掌握路由器、交換機、防火墻、計算機IP配置以及常用的配置命令。

7）了解網(wǎng)絡(luò)方案主要包括哪些內(nèi)容，以及如何撰寫。

2.2 能力要求

1）熟練使用OFFICE軟件。

2）會使用Cisco Packet Tracer網(wǎng)路虛擬仿真軟件，會使用網(wǎng)絡(luò)命令對設(shè)備進行配置。

3）會使用Visio軟件繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

3.基于局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合性開放性實驗設(shè)計和實現(xiàn)

本開放性實驗主要包括課程培訓、以競賽的形式組織開放性實驗以及總結(jié)暨頒獎會三部分，具體流程如圖1所示。

圖1 開放性實驗流程

3.1 課程培訓

本開放性實驗面向的不只是網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)的學生，而是面向的全校學生，因此參加開放性實驗的學生中不乏對網(wǎng)絡(luò)相關(guān)基本知識一無所知的同學。即使是網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)學生，平時學習的內(nèi)容主要偏向于理論，綜合性沒有本次開放性實驗的內(nèi)容強，部分內(nèi)容也是這些學生并未接觸過的。根據(jù)這種情況，在開放性實驗操作之前，必須圍繞開放性實驗需要的知識和技能要求開展一定的課程培訓，為學生進行實驗打好基礎(chǔ)，具體課程培訓內(nèi)容和主要安排如表1所示。

表1 課程培訓安排表

3.2 開放性實驗競賽

本開放性實驗以網(wǎng)絡(luò)模擬器 cisco packet tracer、Visio、OFFICE軟件為實驗平臺，通過開放性實驗競賽重點考察對小型局域網(wǎng)的設(shè)備選型和網(wǎng)絡(luò)拓撲搭建、IP分配、交換機和路由器的基本配置，以及局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計實施方案撰寫的理論知識和動手實踐能力。實驗競賽參賽人員2人為一組，分工協(xié)作，進行初賽和決賽兩輪比賽。經(jīng)過一輪初賽后剩下8組成員進入決賽，最后根據(jù)實驗成績評選出1個一等獎、2個二等獎、3個三等獎、2個優(yōu)勝獎。開放性實驗需要完成的主要內(nèi)容如圖2 所示[3]。

圖2 開放性實驗需要完成的主要內(nèi)容

一是設(shè)備選型和網(wǎng)絡(luò)拓撲搭建。根據(jù)給定的場景要求，在網(wǎng)絡(luò)模擬器cisco packet tracer中完成交換機、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選型，并搭建好網(wǎng)絡(luò)拓撲和連通網(wǎng)絡(luò)。二是IP分配。根據(jù)設(shè)定的局域網(wǎng)場景情況，利用私有IP地址進行合理的網(wǎng)段劃分和IP地址的分配。三是交換機和路由器等重要設(shè)備的基本配置。根據(jù)命題要求在網(wǎng)絡(luò)模擬器cisco packet tracer中給搭建好的網(wǎng)絡(luò)交換機、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行基本的配置，比如包括：更改設(shè)備名稱、設(shè)置相關(guān)接口IP地址、設(shè)置防火墻過濾條件等。四是根據(jù)命題要求對實驗結(jié)果進行驗證。利用ping命令、telnet等手段對實驗結(jié)果是否滿足命題要求進行驗證。五是局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計實施方案撰寫。根據(jù)自己搭建的網(wǎng)絡(luò)和完成的工作撰寫局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的實施方案，實施方案內(nèi)容需包括：

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計背景和功能——根據(jù)擬定條件，分析設(shè)定單位或部門的網(wǎng)絡(luò)需求，以及需要實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能。

IP地址分配、設(shè)備選型說明——分析網(wǎng)絡(luò)需求，對IP地址進行網(wǎng)段劃分和具體分配，說明理由，并列出IP地址分配表；分析網(wǎng)絡(luò)需求，選擇設(shè)備類型與型號，說明理由，并列出設(shè)備清單。

網(wǎng)絡(luò)拓撲圖——根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬器中搭建的局域網(wǎng)，使用visio軟件繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。并且對擬定網(wǎng)絡(luò)進行分析，說明搭建網(wǎng)絡(luò)拓撲的理由。

設(shè)備和材料清單表——根據(jù)擬定的網(wǎng)絡(luò)情況和搭建的網(wǎng)絡(luò)拓撲，分析出所需要得網(wǎng)線、線槽等輔助材料的數(shù)量，并列出所需設(shè)備和材料的清單表。

網(wǎng)絡(luò)實施預(yù)估算表——根據(jù)設(shè)備和材料清單表，設(shè)備和材料的單價，以及設(shè)計成本和施工的人工成本列出網(wǎng)絡(luò)實施的預(yù)估算表。

網(wǎng)路工程實施規(guī)劃、工程進度等說明——對網(wǎng)絡(luò)工程的實施和工程進度的安排等作出具體的規(guī)劃。

3.3 實驗總結(jié)暨頒獎會

開放性實驗競賽結(jié)束，完成評選之后，組織所有參加開放性實驗的學生、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的專家、學校或?qū)W院的領(lǐng)導(dǎo)開展實驗總結(jié)暨頒獎會。會議內(nèi)容主要包括實驗過程中表現(xiàn)優(yōu)異的同學作經(jīng)驗分享，相關(guān)專家對本次實驗進行評價，以及最后的頒獎儀式。

4.結(jié)語

本開放性實驗以理論知識和動手實踐相結(jié)合的方式進行，讓學生對局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的整個過程進行學習，并最終以競賽的形式完成實踐，極大地促進了學生學習積極性，激發(fā)了學生的創(chuàng)造力和對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和工程設(shè)計的興趣，并提升了學生綜合應(yīng)用能力以及拓寬了學生的學習視野。