网络工程实验室建设的研究

摘要：本文从分析网络工程专业特点入手，对我院网络工程专业实验的设置进行了探讨，重点研究了网络工程专业实验室的组建方案。

关键词：网络工程；实验教学；实验室建设

中图分类号：G642 文献标识码：B

网络工程专业是一个新兴专业，可借鉴的资料和经验不多，特别是在该专业的实验室建设、实验教学内容选择、实验教材建设方面仍在不断实践和探索。开展网络工程专业实验室建设的研究，根据专业特点和培养目标，提出该专业的实验室建设参考方案，有利于促进该专业的实验室建设，改善专业课程实验条件，加强实践性教学环节，提高教学质量，为社会培养网络工程专业的合格人才。

1实验课的特点和实验设置

网络实验是网络工程专业教学中的重要一环，而实验室的建设则是网络实验教学的基础。实验室是否具有高标准，实验设备是否具有先进性、权威性、全面性，将是决定能否提高实验教学质量的关键。为此，在承担网络工程实验室的建设时，要充分考虑其实验特点，多方位考察社会对网络工程专业人才的需求要素，并以此为依据考虑实验室的规划和实验设备的选择。

1.1实验课的特点

(1) 实验的知识跨度大。一般的实验是根据单科理论课程开设实验，网络工程实验却要结合多门理论课程来开设实验。

(2) 实验平台的复杂性。“数字电路”、“计算机组成原理”等课程的实验均在一套实验设备中完成，每组一个实验箱或一台微机。计算机网络实验至少要两台微机才能构建一个最简单的网络环境。根据实验目的不同，某些实验需要多个网络设备通过一定的方式连接起来才能运行。

(3) 实验设备昂贵。与计算机硬件、软件实验相比，网络工程实验所需的设备价格较高。如路由器、可网管的交换机、防火墙、线缆测试仪、协议测试仪等，价格都在万元到几十万元之间。

1.2实验设置

一个专业所要开设的实验类型，应该从该专业的培养目标和学生知识结构的构成这两个方面的需要来考虑。网络工程专业涉及到较深的通信理论、计算机技术、网络协议、网络组建与管理等知识，既有理论知识的验证又有实践技能的训练。

网络工程实验主要包括：网络的组建、网络的互联及调试、网络硬件设备的配置、网络系统的集成、网络安全与防火墙技术，主要实验内容如下。

1) 交换实验，主要是熟悉交换机的常用配置，包括交换机的基本配置、VLAN划分、生成树协议、交换机的端口聚合等。

2) 路由实验，主要熟悉路由配置，包括路由器、三层交换机、静态路由、RIP路有协议、OSPF路有协议、广域网协议、PPP协议的验证等。

3) 网络安全，主要熟悉互联网主流安全技术配置，包括交换机的端口安全、IP访问控制列表、基于时间的访问控制列表、专家级访问控制列表、防火墙的配置、局域网于Internet之间的互联等。

4) 综合实验，通过实验室网络设备模拟搭建的网络环境，完成综合的网络应用案例，包括交换的三级网络和路由的三级网络两大综合实验。

5) 进阶实验，主要是实验台的配置、交换机路由器的远程管理、交换机的堆叠、交换机路由器操作系统的重写、配置文件的备份还原、常见网络服务器的配置等。

2建设目标和功能需求

2.1建设目标

1) 提高学生的实际动手能力。网络实验室需提供目前主流的交换设备、路由设备、安全设备、网管软件、服务器等，可以根据教学要求进行网络实验，实验的内容应充分结合当前国内市场的典型应用，模拟真实环境。

2) 培养不同类型的网络人才。网络实验室的实验内容应充分考虑到学生的专业以及今后的发展方向，根据不同的角色进行相应的实验内容教学。

3) 成为有特色的培训基地。实验室的建立，可以为网络工程专业学生提供实际动手的环境，也要有能力为社会提供培训环境。通过这种特色的教学，丰富的、有针对性的实验内容，实现培养人才的目标。

4) 丰富老师的知识面，提高在职老师的专业权威。网络工程实验室涵盖目前主流网络设备及技术，可以让老师系统地研究当前网络最前沿的技术动态和发展方向，并通过该实验室将理论和实践有机结合起来，编写出新颖的教材，发表权威的学术报告，在教育界网络应用领域树立专家形象。

2.2功能需求

1) 网络工程实验室的建设，需要以教学为目的，以满足学生的学习操作为指导。通过网络实验，学生能够学习到网络的组成、网络设备之间的互连与操作。

2) 让学生亲自动手构建一个中小型的网络，提高学生对网络的设计能力、分析问题的能力，让学生对网络有一个更深入的了解。

3) 由于网络技术发展和设备升级很快，因此实验内容应当选择基本的、成熟的、常用的网络原理和技术作为实验内容。

4) 以最少的设备、最小的网络环境完成最多的网络实验。解决学生对网络设备，特别是交换机、路由器等方面的实际动手调试、设置和操作的问题，能够解决一般网络中出现的问题。

5) 在产品选型上应考虑具有开放性、标准性、兼容性、易管理性。在网络设备上应保证具有一定的先进性。

3实验室组建方案

考虑网络工程实验特点、实验设置、建设目标和功能需求，节省投资、时间和空间，应该为网络工程专业建设一个具有综合性、经济性和先进性的专业实验室。随着网络技术的不断发展，可以随时增加新的网络设备或模块来扩展网络规模与功能。

我校2004年开办网络工程本科专业以来，非常重视实践教学，积极开展网络工程专业实验教学改革的研究，根据专业特点和培养目标，汲取了重点大学的先进办学理念和经验，结合我校实际和锐捷网络产品的性能，给出了该专业实验室的组建方案，并逐步创造条件予以实施。下图是网络工程实验室组建方案。

该实验室解决方案(标准型实验台)把实验室分为4个区域：出口接入区域、教师区域、学生区域和实验台区域。

实验台区域：由4个实验台，1台访问控制服务器CMS组成，每个实验台可由一组5~8个学生同时做实验，可以满足20~32人的实验要求。每个小组都安排5~8台PC机，学生通过PC机来调试设备，以提高对网络设备的了解。

每个实验台配置：2台三层交换机，作为每个小组的三层路由设备；2台二层宽带交换机，作为每个小组的二层接入交换机；4台模块化路由器，作为每个小组的路由实验环境；

学生做实验时，通过访问控制服务器CMS对实验台内的网络实验设备进行配置、管理、实验操作，无须来回插拔控制线。学生只有登录权限，没有修改权限。教师在教师机上可以登录到学生实验的设备上，指导检查学生的实验过程和结果。

在一个标准实验台内可以完成所有的路由实验、交换实验，基本满足实验教学需要。另外，可以根据需求进行组合，满足不同层次实验的需要。组合如下：

标准型实验台(路由实验、交换实验)

功能型实验台A(标准型＋无线AP＋2块VOIP语音卡＋ADSL)

功能型实验台B(A＋安全，通过1台防火墙)

功能型实验台C(B＋IPV6，通过1块NP多业务卡来实现)

功能型实验台D(C＋网管实验，通过一台防火墙、一套安全认证计费软件、一套网管软件来实现)

这样，可以完成教学所需要的局域网基础实验、广域网基础实验、VOIP实验、安全实验、无线实验、网络管理实验、IPV6实验。整个实验室的实验台台数，实验组数由学生人数和实验室建设经费共同决定。如果每个班40人，每个实验台5人，共需8个实验台。我们建有两个实验室，根据实验室面积大小，每个实验室内有4个实验台，实验台为环型，可同时满足一个班40人的实验。

4结束语

21世纪是计算机网络时代，网络系统及应用在各行各业中已显示出重要的地位。学校网络实验室的建设，对改善高校办学条件，提高教学和科研质量，培养高素质的网络管理和技术人才具有十分重要而深远的意义。为了保证学生所学技术的实用性和先进性，要求网络专业教师和网络实验室的管理人员必须与时俱进，不断学习最新的网络技术，对网络实验室的建设方案不断地进行研究和改进。

参考文献：

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