部署中高職計算機網絡課程專業實訓教學環境的研究

姚友軍

（南京江寧高等職業技術學校，江蘇 南京 211100）

0 引言

中高職計算機網絡專業課程的教學目標是培養實用性專業網絡技術人員，理實一體化教學模式廣泛應用于中高職的課堂教學，中高職網絡專業骨干課程包括網絡組建、網絡操作系統 Windows、Linux服務配置，及網絡安全等，基礎專業理論課程是網絡基礎，高級課程包括數據庫，網絡編程，及網絡管理語言perl、powershell和python等，以往教學過程中對于網絡基礎等的基礎性理論課程教學模式過于簡單，通常使用傳統的授課模式，教師講解學生記憶，最多PPT圖片展示，效率低下，特別是對于在校時間短的中職學生，效果往往很差，并不能為專業骨干課程打好基礎，不能適應未來職業發展的需要，而高級課程需要對網絡的骨干課程有深入的理解，所以專業學習能否深入進行還在于幾門骨干課程能否順利實施。

1 使用思科的Packet tracer軟件搭建網絡基礎與網絡組建課程實訓軟件環境

在長期的中高職教學過程中，本人立足理實一體化教學模式進行教學改革，參照思科的CCNA培訓課程，在教學過程中將網絡基礎與網絡組建課程進行有機結合，使用Packet tracer軟件的模擬環境功能充分展示數據包通信過程，幫助學生理解網絡基礎基本工作原理，進行網絡組建課程理實一體化教學[1]。教學過程中使用Packet tracer的行動向導功能解決項目化教學引導的問題，并能進行自動評價，解決學生不知道做什么，做的對不對的問題，甚至于可以將答案參照做在行動向導上，幫助學生記憶。基礎學習從模仿開始，讓學生學會模仿、學會專業思維，為入門理論分析與實訓教學提供了教學方法與手段，同時也提供學生實訓環境，沒有損壞真實設備的擔憂。Packet tracer可以運行在Windows和Linux兩個操作系統環境，它甚至還可以運行在Ipad上，突破了教學實訓環境限制，學生隨時隨地學習、實訓。

2 使用vmware workstation等軟件搭建網絡組建、網絡操作系統服務、網絡安全課程實訓環境

Vmware公司開拓了虛擬化市場應用，成為行業先鋒，它們的產品Vmware workstation廣泛應用于實訓教學，快照功能成為快速環境恢復與搭建環境的最有效工具，在虛擬機上部署操作系統服務成為最常用的教學、實訓的方法，相似軟件還有Oracle的Virtualbox，這兩個軟件具有Windows和Linux的兩個版本，功能相似、方便使用，現在流行的Ubuntu桌面是一種LInux的開發版本，具有Windows無法比擬的穩定性和可定制性，成為中高級網絡學習階段的必備工具。思科、華為、山石等著名網絡設備企業多都有自己的虛擬化產品，MikroTik的產品RouterOS可以直接部署于虛擬機進行使用，這些廣泛應用于市場虛擬化產品，為我們進行實訓教學提供了現存的虛擬設備[2]。

3 使用GNS3虛擬化軟件進行設備虛擬，搭建網絡組建、網絡安全課程實訓環境

使用Vwmare、virtualbox等虛擬化軟件虛擬硬件設備進行網絡組建、網絡安全教學時，網絡拓撲環境不能很清楚的表現出來，使用自由社區軟件的GNS3虛擬出來的路由器、交換機、防火墻等設備搭建網絡拓撲環境清楚，對于從入門到中高級階段的學生非常適用，GNS3提供了Wmware的版本，在Windows平臺下實現基于Linux平臺的Qemu虛擬環境的交換機、防火墻，在Wnidows平臺實現大型網絡環境的虛擬進行實訓教學，為計算機網絡專業學生提供了專業教學環境。

4 Linux平臺使用提高軟件環境穩定性

Packet tracer、Vmware、Virtualbox、GNS3都有Windows版本與Linux版本兩種，現在Linux 版本Ubuntu桌面環境廣泛被使用，工作穩定、開源，具有很強的可定制性，使用Ubuntu平臺的GNS3工作穩定，設備模擬器Qemu環境被各廠商支持，很多虛擬化軟件工作環境可以在這個平臺運行，而且Ubuntu的KVM環境與Qemu有機整合，在Ubuntu環境下使用Vmware workstation虛擬出的計算機與GNS3能實現通信，但因為軟件的兼容性問題，總會出現這樣或那樣的問題，不太穩定，而在KVM環境虛擬出來的計算機可以穩定地與GNS3虛擬出來的各種虛擬設備進行網絡通信，現在64位的計算機突破了內存瓶頸，只要計算機性能足夠好，就能通過一臺計算機虛擬出來復雜的網絡環境，進行實驗研究，我們甚至可以虛擬出Vmware esxi或其他數據中心環境來研究它們的通信及服務，進行相關的實驗、部署前的環境測試。

真實訓環境下研究網絡中數據包通信過程，配置硬件設備端口鏡像去使用wireshark等工具抓包研究通信過程、進行協議分析是必備研究、分析、排錯的手段，這樣配置雖不復雜，但要求有多余的端口來連接線纜，教學過程中往往會出現一些低級問題，如端口連接出錯、線纜出錯，使用虛擬化平臺教學，只要對虛擬線纜進行抓包就可以立即顯示出來，杜絕了類似問題，節約大量教學時間。

5 使用EVE-ng虛擬化實訓環境進行實驗與測試

單機使用的GNS3有和Packet tracer類似的操作界面，非常方便網絡拓撲的繪制，教學過程中使用非常有利于學生網絡專業思維的形成，同時設備操作和真實設備一樣，有比Packet tracer模擬器上的設備更加豐富的設備及設備命令功能，但如果進行學生測試用的實訓環境的部署，還是相當費時費力的。EVE-ng虛擬環境虛擬的設備和GNS3相似，使用web頁方式管理與操作方便操作，入門簡單，將eve-ng環境部署在vmware esxi數據中心服務器的虛擬環境，可以快速生成大量服務器，方便學生考試用測試環境搭建[3]。

6 使用Veyon廣播電子教學軟件，方便統一教學

傳統的實訓教學，因為實驗室空間及硬件設備價值不菲，往往不能人手一組網絡實訓設備，學生需要分組，有些學生可能就沒有實訓的機會。將實訓環境虛擬部署在一臺計算機上，有利于集中管理，教學過程中每位學生一臺計算機，一個虛擬的實訓環境，每位同學就都有實訓的機會了。計算機教學過程廣泛使用廣播電子教學軟件，很容易將學生典型的錯誤案例進行集中講解，有助于課堂教學中教師對課堂的掌控，但當安裝了虛擬機Vwmare workstaion、Virtualbox等軟件后，計算機往往會生成虛擬網卡實現主機與虛擬機進行通信，很多電子廣播教學軟件如極域電子教室不能識別多見網卡環境，不能正常廣播。使用開源軟件Veyon，能配置指定地址通過點對點單播方式來實現廣播教學，雖在廣播的性能上不如商用軟件來的理想，但廣播、學生演示等功能還是相當齊全，它有下發作業的功能，雖沒有收交作業功能，期待改進，也可以通過其他技術，如samba共享，FTP文件服務器來實現文件的傳輸[4]。

7 使用WDS或PXE進行大規模機房部署及使用統一身份認證進行授權管理

傳統的實訓教學不太適合大規模進行，但有了虛擬化仿真技術及廣播電子教學軟件后，就可以很好的完成了，教學的效果要比大屏投影好的多，但這樣的機房實訓環境部署來的復雜的多，現在流行的還原卡方式進行系統傳送以及進行計算機恢復的機房管理方式不太能適用于這種情況，Linux環境Ubuntu桌面與還原卡的兼容性有待研究。使用Windows環境的WDS部署及Linux的PXE系統安裝通過網絡進行系統安裝的方法能夠解決系統大規模部署問題，而現在使用Puppet進行程序的自動部署與安裝也廣泛流行，適于Windows環境與Linux環境，為快速大規模布置軟件提供了方法[5]。使用Windows的域環境進行用戶權限的限制或是紅帽的IPA用戶集中權限管理，能有效進行用戶權限的分配與管理，也有ldap的用戶認證及Raidious的權限分配，但實現起來難度要大的多，集中式權限管理讓教師在實訓時臨時開啟權限也很方便。

8 結語

總之，技術在不斷更新發展，新的技術層出不窮，這些都為教學的開展提供了巨大的支持。這里簡要談到的一些常用技術希望能打開啟示。但是需要注意的是，在應用新技術的過程之中，必須要與教學內容進行有機的結合。