計算機網絡虛擬仿真實驗平臺的建設探討

張衛強

摘要：計算機技術的發展使現代社會生活更加便捷，因此，我國各大高校計算機專業現階段的主要目標是培養出合格的計算機技術人才，為社會服務。培養具有實踐技能的綜合型人才并不能只依靠書本知識，利用計算機搭建虛擬仿真實驗平臺、訓練人才的實踐技能也是十分重要的。網絡課程成為未來計算機技術人才發展的重要課程，因此，該文以計算機網絡課程為例，探討應如何構建虛擬仿真實驗平臺。

關鍵詞：計算機網絡;虛擬仿真;實驗平臺;建設

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）26-0038-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

社會越來越需要綜合性的人才，計算機專業想要培養出高素質綜合型的人才，就需要理論知識和實踐技能的結合。作為未來發展的趨勢，計算機的發展前景不可估量，而計算機專業可以恰當地利用這一契機，通過網絡構建虛擬仿真實驗平臺，讓人才在實驗平臺中進行計算機模擬和訓練，不斷提高計算機技能，適應社會發展的新需要。

1 計算機網絡虛擬仿真實驗平臺建設的意義

1.1 有利于高校順利開展實驗教學

現代社會在逐步發展中，計算機的虛擬技術也會得到越來越多的應用。高校在利用計算機虛擬技術進行實驗教學的過程中，既能提高學生的知識水平，也能讓學生在實際操練中提升理論知識，通過理論和實際的聯系，形容成綜合性人才。總的來說，計算機虛擬仿真平臺在高校中的應用，可以鍛煉學生的動手操作能力。我國高校實驗室課程更多以驗證性的實驗為主，在課堂中教師布置驗證性課題，學生則在計算機上進行驗證和推理，這種方式很難讓學生有創新性的發現。而通過構建網絡虛擬仿真實驗平臺，學生可以在教師的指導下獨立完成項目，這與學生的計算機知識聯系十分緊密，而且仿真虛擬實驗平臺可以真實的模擬任何場合的情況，更加貼近學生就業環境。

1.2 有利于高校教學資源的擴充

虛擬仿真實驗平臺可以用于檢測和觀察實驗操作，獲得實驗數據;也可以用于搜集和準備實驗教學資料，輔助開展實驗課程。由于虛擬實驗仿真平臺以互聯網為依托，因此，其擁有互聯網的海量資源，這對學生實踐能力要求較高的計算機學科有重要的意義。在虛擬仿真實驗平臺中，實驗教學可以利用平臺的實驗設備、信息資源、實驗環境，為學生提供各項虛擬仿真服務，打破原有實驗設備數量和實驗課時條件的限制。學生可以不受拘束的進行仿真實驗的操作，通過虛擬仿真實驗平臺，學生既能對各個仿真實驗項目進行檢測和驗證，檢查自己的實踐技能，也可以利用仿真平臺進行重復操作。

1.3 有利于高校實驗教學方式的優化

通過構建虛擬仿真實驗平臺，高校可以改變傳統的實驗教學方式，由線下面對面的教學轉向移動教學，提供新的發展方向和發展思路。實驗教學也可以在虛擬仿真實驗平臺的互動和操作過程中提高教學效率，作為人類生活不可或缺的信息化設備，計算機在各行各業得到廣泛的應用，是信息采集和處理的主要工具。高校實驗教學旨在通過計算機實驗課程，讓學生更好地了解計算機元器件、計算機的操作方式，而虛擬仿真實驗平臺可以給予學生多次的實驗機會，通過實際操作了解網絡的內部結構和實驗，既避免傳統實驗室軟硬件設施的搭建，也可以利用教學資源庫構成與高校教育實際相符的實驗室課程，改變傳統的實驗室教學方式，提高學生的探究欲望和創新能力。

2 虛擬仿真實驗室的構建

目前我國大多數高校的辦學資金相對匱乏，實體實驗室的搭建受到限制，由于實體實驗室需要頻繁更換電腦硬件和軟件，并根據學生的人數比例制定場地，諸多的因素都成為計算機實驗室建設的阻礙。而引入虛擬仿真技術，學生可以利用互聯網與教師進行對接，通過教師的輔導完成學校或企業的產品項目，既能提高學生的學習效率，也能減輕學校辦學資金的壓力。而且虛擬仿真實驗室是全天開放的，管理制度相比傳統實驗室更加人性化，既能滿足學生學習的需要，也能減輕相關風險，避免設備被損壞。

2.1 虛擬仿真實驗室軟硬件搭建

2.1.1 硬件設施搭建

在構建虛擬仿真實驗室時，硬件設施主要包含主控中心平臺、主控設備和智能網絡設備，這三方面缺一不可。高校可以根據校企合作的內容，與當地企業展開溝通與協作，共同構建網絡協議下的仿真教學系統，通過引入主控中心平臺、主控設備和智能網絡設備搭建仿真性的網絡環境。由于高校辦學資金緊張，可以由企業為主導，在校內搭建虛擬仿真實驗室，作為學校和企業共同構建的校內實訓基地，投入資金用于購買專用高性能服務器和裝新設備。由于高性能服務器、中心設備是整個虛擬仿真實驗室硬件系統的核心部分，因此，這兩部分的質量和服務能力必須過關。在保證虛擬仿真實驗質量的前提下，為仿真實驗提供各種服務。主控中心平臺可以為仿真實驗課程提供DNS、DHCP服務，也可以與互聯網連接，形成網絡數據流量，提供必要的實驗系統服務。同時也可以通過主控設備管理實驗平臺，智能網絡設備主要是為虛擬實驗平臺提供自動化管理服務的設備，在智能網絡設備的支持下，網絡拓撲結構可以實現自動化管理，這是硬件結構構建的必要環節。在智能網絡設備中，學生可以放心地開展實驗，不需要頻繁的插拔網線，既能提高實驗的效率，也能保證實驗數據的精準性。通過集聯控制，所有設備的按鈕都可以實現統一開關，主控設備可以自由進行網絡結構的組合，其也可以對系統中產生的數據進行匹配和采集，也可以均衡網絡負載。在搭建虛擬仿真平臺的過程中，可以由一臺主控設備控制六臺學生實驗用機，通過交換模塊和共享模塊，讓學生獲得更真實的實驗體驗。

2.1.2 軟件部分

在構建虛擬仿真實驗平臺時，軟件部分包含協議仿真編輯器、模擬IP協議族的數據包、協議分析器三個部分，通過這三方面的構建，及時捕獲仿真編輯器的數據包，展開輔助教學。因此，在搭建虛擬仿真平臺的軟件設施時，需要根據高校計算機專業課程的學生人數進行軟件匹配，例如在實驗課程中學生人數有40人，那么軟件設備也需要符合學生人數，40個學生需要在實驗中進行互相交流和互相配合。虛擬仿真實驗平臺需要通過軟件工具進行繪畫或圖形的展示，學生可以在利用軟件設備的過程中與其他學生或教師展開溝通，既能提高實驗課堂的互動效率，也能增加課堂互動的機會。在利用虛擬仿真實驗平臺進行長期的學習后，學生的實踐能力不僅得到大幅度的提升，溝通能力和創新能力也能獲得進步，實現在線互動。