基于Boson Netsim虚拟平台的vlan实验教学设计

【摘要】vlan的划分是计算机网络技术课程实验教学的重难点内容之一，文章中利用Boson Netsim软件提供的虚拟平台对同网段内vlan的划分及跨网段间vlan的互访两类实验进行了教学设计。

【关键词】Boson Netsim； vlan； 实验教学设计

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 10―0121―04

计算机网络技术作为教育技术学专业的一门专业基础课程，对学生的就业和专业发展都具有重要的作用。其中，交换机的设置及vlan的划分又是该门课程的重难点内容之一，不仅理论知识比较抽象，对实验环境的硬件要求也很高，很多学校在进行该内容的实验教学时还存在一些困难，主要表现在：“①仪器设施不足，硬件环境达不到实验要求；②实验中因误操作导致的网络设备损坏难以恢复；③网络产品更新换代快，实验室设备更新难以与之同步”[1]。基于以上原因，运用虚拟现实技术创设虚拟实验室的研究显现出很大的发展空间。Boson公司的Netsim软件就创建了这样一个虚拟的环境，它是一款Cisco路由器、交换机的模拟程序，是目前最流行、操作最接近真实环境的模拟工具。我们借助Boson Netsim软件提供的虚拟平台对vlan相关实验进行了教学设计。

一 确定实验教学目标

我们通过对学习需要的分析确定了该实验的教学目标。总的教学目标是通过该实验使教育技术专业本科学生的网络设计与组建能力、虚拟局域网划分能力、交换机配置能力，局域网理论知识和实践操作能力得到综合提高，这一总体目标实际上与计算机网络技术课程的总目标是一致的。在总目标的基础上，结合该实验内容我们把总目标分解为三个二级层次目标：一是学生能够熟练使用Boson Network软件；二是掌握相同网段内vlan的划分；三是掌握不同网段间vlan的互访。三个目标之间是依次递进的关系，即后一个目标的实现有赖于前一个目标的达成。围绕这三个二级层次目标，我们又设计了4个具体的实验项目，并构成了第三层次的分解目标。实验教学目标体系如图1所示：

二 学习者特征分析

该实验是针对教育技术学专业本科学生的，他们已经具备较强的计算机操作能力和一定的网络知识，掌握了局域网的组建及测试方法并自行学习了交换机和路由器配置的基本命令等，具有一定的开展新实验的知识积累。在此基础上，学生能够对不同网络进行虚拟环境下vlan的划分，并能够在教师指导下理解、掌握vlan划分的原理、方法和步骤。

三 实验环境的创设和实验内容的选择

实验环境的创设是开展实验教学首先要考虑的因素。该实验选择Boson Netsim软件创设的虚拟平台作为实验环境，并在此虚拟环境下进行实验教学设计。

Boson公司的Netsim是一个适合多种操作系统的软件平台，提供了完整的动态网络系统设计、仿真和分析的可视化环境，其命令和最新的Cisco的IOS基本保持一致[2]。主要功能如下：

1 灵活地设计仿真环境。学生可通过Netsim软件，自定义网络拓扑图，然后根据自己设计的拓扑图来配置交换机、路由器等设备，所有的操作与真实的环境完全相同。为相关教学提供了很大的灵活性，同时也是Netsim最大的优点。

2 定制经典的网络实验。Netsim软件除允许用户自定义网络拓扑图外，还提供一些定制好的经典的网络拓扑图，并给出操作步骤和命令答案，非常适合学生课后自学。

3 与国际认证考试接轨。Netsim是一种Cisco路由器和交换机配置模拟程序，能够模拟Cisco环境下的网络硬件平台。它为那些正在准备CCNA、CCNP考试，却苦于没有实验设备、实验环境的学生提供了练习考试中命令的有力环境和工具。

4 更新设备库及时。Boson会不定期在其主页最新版本的Netsim软件，最新版不仅减少了BUG，而且对其设备库进行及时更新。[3]

实验内容的选择是整个实验教学设计中最重要的一个环节。对于教育技术学专业学生而言，在实验内容的选取上，应遵循新颖性，实用性，综合性，拓展性，可操作性等原则[4]。根据分层次实验教学目标的要求并遵循以上原则，我们设计了4个教学实验项目，分别是：①Netsim软件的安装和使用；②一台交换机内vlan的划分；③两台交换机间vlan的划分；④单臂路由实现vlan间互访。这4个实验项目均为当前网络技术领域较新颖、具有较高实用价值和较强可操作性的实验项目。

四 实验教学过程的设计

实验教学过程设计实际上就是实验教学实施流程的设计，不同类型的实验项目其实验教学过程的组织方式不同。实验类型一般有：演示实验、验证实验、操作实验、综合实验、设计实验、研究实验。该实验定位为综合、设计性实验，要求学生综合应用基础性实验教学中所学的知识、所掌握的方法来完成实验过程。这类实验在实验指导书上只写明实验目标、要求，提供相关设备及部分相关资料，由学生自己设计实验方案，学生自己确定实验方法、步骤，利用实验室提供的设备独立完成整个实验过程。具体设计步骤如下：

1 Netsim软件的安装和操作

为了使学生掌握Netsim软件的安装和操作，并能够灵活运用该软件，我们计划了两个课时，内容安排上主要从三方面进行：①安装软件。需要注意的是如果本机没有安装Microsoft forms2.0（大部分Windows 2000以上的操作系统都有该组件）和Adobe Acrobat程序（查看PDF文件的程序），Boson是不能启动的，所以如果缺少以上任意一项内容，在软件安装过程中则会提示下载，下载完后才可以继续安装；②软件组建及主要按钮的介绍。这部分重点介绍三个组件Network Designer、Control Panel、Lab Navigator及各组件上的重要按钮；③学生自己操作并熟悉软件。

2 同一交换机上的vlan配置

由于学生是初次接触到vlan划分的知识，同时该内容的学习和掌握是后续内容学习的基础，所以这一环节既是重点又是难点，因此实验教学安排两个课时。实验进行前首先向学生介绍要用到的重要命令和vlan划分的理论知识等，使学生在开展实验设计前能够在头脑中形成一个完整的认识，然后再由学生进行实验设计，教师在这个过程中起到一定的指导作用。下面介绍到的实验也应该依此原则进行。该实验要求在一个交换机（2950型）上划分出两个不同的vlan ，PC1接入VLAN10，PC2 和PC3接入VLAN11，拓扑图如图2所示：

交换机的主要配置如下：

（1） 创建vlan

switch #vlan database//进入vlan配置模式

switch（vlan）#vlan10 name VLAN10

switch（vlan）#vlan 11 name VLAN11//新建VLAN10和VLAN11

（2） 把端口放入vlan中

switch #configure terminal

switch（config）#interface f0/1

switch（config-if）#switchport mode access

switch（config-if）#switchport access vlan 10//把端口1放入VLAN10中

switch（config）#interface f0/2

switch（config-if）#switchport mode access

switch（config-if）#switchport access vlan 11//把端口2放入VLAN11中

把端口3也放入vlan 11中，其配置和端口2相同。

（3） 测试

配置结束后运用ping命令测试：结果为PC1和PC2、PC3均不通，PC2和PC3互通。

3 跨交换机的vlan配置

该实验仍然属于同一网段内vlan的划分，实现的是跨交换机间vlan的配置，是前一个实验的拓展。因为对vlan有了一定的认识，并进行过虚拟环境下实际的设计操作，所以该实验可以安排一个课时。本实验要求把交换机C2950A的12号端口和C2950B的12号端口划分为VLAN1，把交换机C2950A的10号端口和C2950B的10号端口划分为VLAN2，把交换机C2950A的11号端口和C2950B的11号端口划分为VLAN3[5][6]。实验拓扑图如图4所示：

（1） 交换机C2950A的配置

VTP的配置：

C2950A>enable//进入特权用户模式

C2950A#vlan database//进入vlan配置模式

C2950A（vlan）#vtp server//把C2950A交换机设置为服务器模式

C2950A（vlan）#vtp domain lab//把vtp的域名命名为lab

Vlan Trunk的配置：

C2950A（config）#interface f0/12

C2950A（config-if）#switchport mode trunk//配置12端口为trunk端口

接下来Vlan的创建和端口的划分同实验2所示。

（2） 交换机C2950B的配置

C2950B（vlan）#vtp client//把C2950B交换机设置为客户端模式

C2950B（vlan）#vtp domain lab// vtp的域名和C2950A中命名相同

C2950B作为客户端会自动学习C2950A中划分的vlan，所以我们不需要再给C2950B划分vlan，而是直接把相应端口放进去就好。其他配置同C2950A。

（3） 测试

配置完后测试结果为：PC1和PC2可以互通；PC3和PC4可以互通；其他组合方式均不可以互通。

4 单臂路由实现vlan间互访

前面两个实验，同一vlan间可以互通，不同vlan之间不能互通。那么，如何实现规定vlan之间的互访呢？这就需要在网络中增加路由器或是三层交换机，由此我们设计了“单臂路由实现vlan间互访”的实验。该实验仍然是前边实验的进一步拓展，实验拓扑图如图6所示：

主要的配置过程如下所示：

（1） 交换机的配置

交换机的配置和实验2基本相同，只是我们还需要在把连接路由器的端口f0/11配置为vlan trunk，这里不再赘述。本实验的关键在于为各个vlan 配置逻辑接口IP地址，以C2950A为例：

C2950A (config) # interface vlan 2

C2950A (config-if) #ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

C2950A (config-if) #no shutdown

（2） 路由器的配置

配置多个子接口、以实现VLAN之间的路由。具体操作步骤如下：

Router (config) #interface FastEthernet0/0

Router (config-if) #no ip address

Router (config-if) # interface FastEthernet0/0.1//配置子接口

Router (config-subif) # ip address 192.168.1.1 255.255.255.0//子端口对应vlan IP地址

（3） 测试

测试结果为各个PC机之间均可以互通。

对于这样一系列要求较高的综合、设计性实验，学生需要综合运用前面做过的多项验证性、操作型基础实验的知识才能顺利完成这些实验。通过独立完成这样的综合性实验可以达到培养学生综合实验能力的目标。

五 实验教学效果评价

对实验教学效果的评价是整个实验教学设计中不可或缺的环节，是检验实验教学目标是否达成的重要手段。实验教学效果的评价方法很多，结合网络实验课程教学的特点，我们主要通过两种方式评价计算机网络课程的实验教学，即书写实验报告和实践操作。其中实践操作评价又可以分为：实物演习式评价和模拟演习式评价。所谓实物演习即学生操作真实设备，参与真实网络组建和划分等针对现场实物的操作方式。通过参加这些真实的实践、实习、组建等活动，来检验实验教学的效果。所谓模拟演习即借助模拟软件（如Boson Netsim）创设的虚拟实验环境来设计并组建相关实验的虚拟操作方式，通过模拟演习也可以检测实验教学的效果。

由于硬件条件的限制，该实验选择模拟演习评价方式，即构思一个综合性较强的实验，由学生在规定的时间内设计并操作完成。通过对学生实验设计成功率和所用时间的分析，教师可以检测到实验教学的效果，并及时给予有针对性的帮助和指导。

不同专业的计算机网络技术课程实验教学设计会存在一定的差异。本实验教学的设计是针对教育技术专业学生进行的，所以在目标定位，实验内容、实验项目的确定及实验过程的组织等方面都体现了教育技术专业的特色并考虑了教育技术专业的需求，具有一定的专业针对性，对教育技术学本科生学习vlan及教师的教学都具有一定的帮助和指导作用。

参考文献

[1][3] 谢慧,聂峰.基于Boson Netsmi的计算机网络仿真实验教学研究[J].实验技术与管理,2007,(5):89-91.

[2] 黄勇.Bosonnetsim模拟软件在交换机VLAN配置教学中的应用[J].科技资讯,2006,(5):165-166.

[4] 徐建东,王海燕.计算机网络技术实验教学设计[J].宁波大学学报,2004,(2):107-110.

[5] 石硕.交换机/路由器及其配置[M].北京:电子工业出版社,2007:38-45.

[6] 甘刚.网络设备配置与管理[M].北京:清华大学出版社,2007:213-221.