计算机网络配置性实践环节的教学探讨

计算机网络配置性实践环节的教学探讨南京工程学院计算机工程学院刘爱华摘要计算机网络是网络方向课程学习中的基础课。理论性强、知识面宽、应用广泛、实用性强，是一门公认的比较难教的课程。为了达到较好的教学效果，网络配置性的实践环节非常重要。虽然很多高等院校配备了比较先进的网络实验室，但是笔者认为网络配置性实践环节涉及的理论知识面广、对动手能力要求高，教师应该在实践活动中发挥引导作用，调动学生的实践积极性，提高动手能力和创新意识。关键词计算机网络配置性实验环节网络实验室ResearchonTeachingaboutConfigurationPracticalComponentofComputerNetworkAihuaLiu(DepartmentofComputerEngineering,NanjingInstituteofTechnology)Abstract:Thecomputernetworkisabasiccourseofnetworkdirectionstudying.Itisknownthatthecourseofcomputernetworkisdifficulttoteachbecauseofitsstrongtheory,wideknowledge，broadApplicationandgoodutility.Inordertoachievebetterteachingresults,thenetworkconfigurationpracticecomponentisveryimportant.Nowmanyinstitutionsbuildmoreadvancednetworklaboratories.Andpracticeofcomputernetworkconfigurationinvolvestheoreticalknowledge,requiresmoreskilledoperatingcapacity.Theauthorthinksteachersshouldplayaguidingroleinpracticeactivities,whomobilizestudentsactivelypractice,improveabilityofoperationandsenseofinnovation.Keywords:ComputerNetworkConfigurationPracticeComponentNetworkLaboratory1引言随着计算机技术和通信技术的迅速发展和相互渗透，网络技术在金融与商务电子化、生产过程控制、企业管理、办公自动化、远程教育、信息服务等领域已得到广泛应用，迫切需要大量的掌握计算机网络系统规划、设计、建设和运行维护的技术人员。计算机网络是网络方向课程学习中的基础，理论性强、知识面宽、应用广泛、实用性强，是一门公认的比较难教的课程。随着网络协议不断的升级、新技术不断涌现、知识点不断增加，使该课程的理论教学和实验教学更添难度。为了达到较好的教学效果，笔者认为应本着重视理论教学、增强实践教学环节的原则开展教学。其中有关路由器和交换机的配置方面的实践环节既是本课程的重点内容，也是后续课程如交换和路由技术的基础，是学生感到最困难的部分。网络配置性的实践环节主要包括静态和动态的路由协议、VLAN的设计、ACL的建立等实验和相关的课程设计。实验内容往往和理论教学联系不够紧密，很多学生课堂基本能听懂，一到实验室就不知所措。课程设计中的任务多又很综合，平时一个实验都要做2课时，而课程设计的任务一般要综合3个以上的实验内容。如果一个环节的连线、配置出错，下次又要重新配置。高等院校的实践环节是巩固、理解和掌握理论知识，培养学生创新精神和创新能力最生动、最活跃的场所。很多高等院校都很注重计算机网络实验室的建设，配备了比较先进的实验设备。笔者认为实践环节中教学效果的优劣，教师起到了关键性的作用。只有教师在实践环节发挥引导作用，才能调动学生的实践积极性，提高动手能力和创新意识。笔者根据平时的教学过程，总结了几条提高网络配置性实践环节教学效果的经验。2实验环境的软件和硬件准备我院配备的网络实验室，实验设备共8组，每个学生组6个工作位，主机柜用于连接实验室电脑，一共9个机柜。由于每个工作位既要作为RCMS端对互连设备进行配置，又要作为验证的PC端，布线比较复杂。学生实验前对实验环境的熟悉程度与实验的最终效果影响很大。2.1熟悉实验室设备、拓扑结构和IP地址规划通过每人分发实验指导手册和参观实验室，从书面介绍、实际观察连线、课堂PPT演示多个方面让学生对实验环境产生亲切感，熟悉设备的编号、性能和布线特点。实验指导手册中详细介绍了实验环境中的拓扑结构、布线说明和IP地址。拓扑结构图参见图1。每个机柜贴上组号标签1－8号。每个工作位A信息点连接到主机柜，用于连接RCMS或者连接Internet上网。B信息点连接到每组相应的机柜，用于实验验证。1－8机柜分别布一根线到主机柜，用于连接RCMS到主交换机5750。实验室交换机S57501－8口分别连接1－8号机柜的RCMS，9、10口连接教师机，11－18口与1－8组接入交换机相连，24口连接防火墙。接入交换机按机柜里从下向上顺序分别为1－8组。IP地址参见表1。表1设备名称设备IP地址互连接口RCMS-1192.168.1.1/30Fastether1/0RCMS-2192.168.2.1/30Fastether1/0RCMS-3192.168.3.1/30Fastether1/0RCMS-4192.168.4.1/30Fastether1/0RCMS-5192.168.5.1/30Fastether1/0RCMS-6192.168.6.1/30Fastether1/0RCMS-7192.168.7.1/30Fastether1/0RCMS-8192.168.8.1/30Fastether1/0登录地址1组学生机192.168.11.0/24组学生机192.168.12.0/24组学生机192.168.13.0/24组学生机192.168.14.0/24组学生机192.168.15.0/24组学生机192.168.16.0/24组学生机192.168.17.0/24组学生机192.168.18.0/24图1配置性实验之前利用好介绍局域网的组建、网络服务器的配置等课程和实验，课堂上利用PPT介绍实验环境，实验中请同学观察各个工作位、机柜中交换机和路由器等设备的连线，明确A、B信息点的应用区别等。2.2熟悉配置环境、常用的配置模式和命令前面叙述的侧重于对实验室硬件设备、连线的熟悉，除此之外还有软件环境的准备工作。首次接触交换机和路由器配置性实验的同学都对IOS的命令行接口CLI感到不适应，必须在实验前对配置环境和常用命令有初步了解。以下介绍基本以路由器为例，交换机和路由器大体类似。2.2.1交换设备的配置方式交换机和路由器的配置方式主要有两种：带外管理和带内管理。带外管理是通过PC机与交换机直接相连进行管理，带内管理的方式有通过Telnet、Web浏览器和SNMP工作站对交换机进行远程管理。如图2所示。带外管理通过串口通信的，数据只在交换机和管理用机之间传递，安全性很高；但是串口电缆长度受限，不能实现远程管理。带内管理通过公共使用的局域网传递的，可以实现远程管理，但是安全性不高。两类配置方式的使用原则是，在交换设备初始设置时，通过带外管理；设定好IP地址之后，可以使用带内管理方式。带外管理的配置方式是在网管交换机（或路由器）中附带一条串口电缆，一端插在交换机（或路由器）Console口，另一端插在PC机Com口。接通交换机和电脑电源后，在Windows98和Windows2000里都提供了“超级终端”程序。通过“开始”－“程序”－“附件”－“通讯”——“超级终端”，设定PCCom口的配置参数为波特率9600，数据位8，奇偶校验no，停止位1，流量控制no。如图3所示。可以通过串口电缆与交换机交互了，如图4所示。这种方式不要求网络畅通，也不占用交换机的带宽，因此称为“带外管理”（Outofband）。图2图3Console任何InterfaceTFTPtelnet、web带外管理带内管理图4带内管理是通过局域网传递的，可以实现远程管理。这种方式要求网络畅通，并且占用交换机的带宽，因此称为“带内管理”（Inband）。我院网络实验室采用了Web浏览器远程管理，通过A信息口，连接RCMS进行配置。以第7组为例，在浏览器地址栏键入，出现RCMS主页，如图5所示。点击图标可以弹出telnet客户端，根据提示输入命令和密码，就可以进行配置了。图52.2.2交换设备的配置模式和命令操作路由器和交换机的主要命令模式为普通用户模式、特权用户模式和全局配置模式。全局配置模式下，还有局部配置子模式：接口配置、子接口配置、线路配置、路由配置。常用模式的进入方法和提示符如表2，表中假设路由器名为Router。普通用户模式下可进行基本测试、显示系统信息等操作，但不能改变路由器的配置。特权模式下可执行普通用户模式下的所有命令，更加重要的是能进行高级系统测试，完成各项有特权要求的任务。全局配置模式提供对路由器的总体配置，例如配置路由器协议、改变系统参数、生成路由表等等。任何可以影响整个路由器的运行的配置命令都必须在全局配置模式中输入。接口配置模式下可更改接口操作、设置接口参数、配置时钟、配置协议等。不同的接口具有不同的配置命令。表2命令模式进入方法提示符普通用户模式登录路由器Router特权模式输入命令enableRouter#全局配置模式configterminalRouter(config)#接口配置模式输入命令interface接口标识Router(config-if)#要求学生了解不同命令模式进行的操作即可以执行的命令集不同，掌握模式切换的常用命令EXIT和END。EXIT命令是退到上一层操作模式，而END是直接退到特权模式。特权模式中可以使用各种show命令，检查配置的结果是否正确。输入命令如果不能执行，首先应该观察模式的提示符来判断所处的模式，然后检查命令格式和参数。要求学生熟悉命令行接口的简单操作，利用在线求助获得帮助。如命令缩写，IOS的命令行接口CLI允许从左到右键入命令关键字时，适当地省略部分字符。如：ints0就是interfaceserial0的缩写。使用命令行编辑组合键，可以提高编辑速度。如Ctrl+A使光标移动到命令行首；Ctrl+E使光标移动到命令行尾；Ctrl+P或上箭头显示上一条命令；Ctrl+N或下箭头显示下一条命令。在线帮助的主要方式有：使用help命令获得简短描述；提示符后键入问号“?”，显示出当前模式下可用的命令列表；键入命令串的开头部分后，紧随“?”，则显示相匹配的命令列表；键入命令串的开始部分后，紧随Tab字符，完成一个局部命令；键入的命令后空一格键入“?”，可列出该命令的相关关键词；在键入的命令和关键词后空一格键入“?”，即可获得与关键词相关的变量列表。了解应用配置命令的禁用形式，可以在实践中灵活应用。几乎每个配置命令都有no形式，称为禁用形式。例如在IP路由被激活之后，使用noiprouting命令可以禁止使用；使用iprouting可以重新激活它。学生在掌握这个规律后，自己总结出了删除VLAN的命令。如果创建了vlan10，进入vlan模式后，可以用novlan10命令删除vla