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计算机网络综合配置课程教学探讨
计算机网络综合配置课程教学探讨
【摘要】以模块化思想组织教学内容,由知识点构建仿真实验模块进行教学,是网络综合配置教学的有效手段;以校园网为例,阐述了PacketTracer在组建校园网实验模块中的具体应用过程。
【关键词】网络配置PacketTracer教学
计算机网络综合配置是一门实践性很强的综合课程,该门课程不但要求学生掌握一定的网络基础知识,互联网搭建及网络设备的配置,还需要具备网络操作系统、网络安全等多门课程的支撑,内容涉及面广。
网络综合课程很好地衡量网络专业学生对基础知识的掌握程度,反映学生的动手操作能力,对今后从事网络工程工作的学生有很大的影响力,甚至影响到学生的就业能力。
要把多门课程内容有效地综合起来进行教学,通过实践达到最终教学效果具有相当大的难度,如果学生前期的知识掌握欠佳,教师要在有限的时间内进行精讲多练,注重培养学生的综合应用能力,实现理论教学与实践教学相结合的教学目标,对专业老师是一个严峻的挑战。
因此,要上好计算机网络综合配置课程,从内容组织到授课形式都要求老师通过精心的设计,根据课程教学特点,按照模块化思想组织教学内容,由知识点构建仿真实验模块进行教学,是激发学生学习兴趣,提高教学质量的有效途径之一。
模拟仿真软件有利于教师演示实验和学生独立完成操作,能较好地改善实验条件和实验教学效果,培养学生的综合应用能力,实现理论教学与实践教学相结合的教学目标。
以组建校园网为例,通过PacketTracer仿真,探讨一种高效的课程教学方法。
一、内容组织及教学方式
网络综合配置的理论内容大部分是以前学过的知识点,教学的目标是以项目(案例)的形式综合内容并应用到实践中,主要是突出实践教学,强化技能操作。
因此,教学内容不用紧扣课本,按照模块化思想组织教学内容,选择一些经典的示例进行分析、讲解与讨论,重点分析核心内容,过于简单的知识略讲,尽可能减少理论内容在课堂教学中的比例。
考虑学生的主体性,采用启发式教学,启发学生把实训步骤和理论联系起来。
教学的实施必须注重实验教学的环节,加强锻炼学生的实际操作能力,培养他们分析问题和解决问题的能力,同时开发他们的创造性思维和创新能力。
计算机网络综合配置涉及计算机硬件、软件、通信等方面,实训安排往往受到主观或客观因素的影响,以至于该课程教学往往流于形式。
使用PacketTracer仿真,可以让学生在使用真实物理设备进行综合配置实践之前,先用模拟仿真设备反复、灵活地进行操作和练习,很好地完成了理论到实践的过渡。
二、构建仿真实验模块
网络综合配置对实验要求很高,体现了很强的综合设计性,但实验内容容易受理论的制约,为了不让学生在实验过程中因为实验内容的陌生或者难度太大而失去信心和耐心,教师在给学生安排实验之前务必了解学生对该实验所需理论知识的掌握水平,精心选择适当的实验内容,循序渐进。
因此,构建模块化的实验内容尤为重要。
如以校园网为例,构建的实验内容主要分为五个模块:
一是校园网的规划与设计:
主要内容是系统组成与拓扑结构,VLAN划分与IP规划;二是交换模块的设计,主要是接入层、分布层和核心层交换机的配置;三是广域网接入模块的设计,主要内容为核心层路由器的配置,NAT和ACL配置;四是服务器模块的设计,主要是WEB服务器、FTP服务器、DNS服务器、邮件服务器、数据库服务器等;五是系统的测试,测试IP地址、VLAN、NAT、ACL、远程访问服务及各种服务器提供的服务。
(一)校园网的规划与设计
校园网的组建通常采用三层网络架构,即核心层、汇聚层和接入层,核心层使用带路由功能的三层交换机,其连接学校各部门的汇聚层交换机、网络中心服务器和因特网出口路由器,实现了校内各主机互连互通,且可以访问因特网。
图1是使用PacketTracer组建一个三层网络结构的校园网拓扑图。
接入层交换机为二层交换机Cisco2960,汇聚层和核心层交换机为三层交换机Cisco3560,链接外网路由器和电信局的路由器都为CiscoRouter2811,为了设计简洁,接入层只列出4个部门,其配置实现原理相同。
基于网络性能和安全考虑,交换机根据部门进行了VLAN划分,如VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40分别划给数计系、物信系、化生系和体健系。
为每个VLAN设置一个IP地址段:
VLAN10为192.168.10.0/24,VLAN20为192.168.20.0/24,VLAN30为192.168.30.0/24,VLAN40为192.168.40.0/24。
启动三层路由功能可以实现各部门互通。
(二)交换模块的设计
校园网规划设计分析后,就要进行网络设备的配置,各层交换机的具体部分关键操作配置如下。
1.访问层交换机AccessSwitch1配置
AccessSwitch1>en//进入特权模式
AccessSwitch1#configt//进入全局配置模式
AccessSwitch1(config)#vlan10//创建数计系虚拟局域网,vlan10
AccessSwitch1(config-vlan)#exit
AccessSwitch1(config)#vlan20//创建物信系虚拟局域网,vlan20
AccessSwitch1(config-vlan)#exit
AccessSwitch1(config)#interfacerangefastEthernet0/1-10//进入1-10号端口
AccessSwitch1(config-if-range)#switchportaccessvlan10
//将交换机的1-10号口分配给数计系vlan10
AccessSwitch1(config-if-range)#exit
AccessSwitch1(config)#interfacerangefastEthernet0/11-20//进入11-20号端口
AccessSwitch1(config-if-range)#switchportaccessvlan20
//将交换机的11-20号口分配给物信系vlan20
AccessSwitch1(config-if-range)#exit
AccessSwitch1(config)#interfacefastEthernet0/24//进入24号端口
AccessSwitch1(config-if)#switchportmodetrunk
//将AccessSwitch1交换机24号口配置成Trunk模式
AccessSwitch2主要是建立化生系VLAN30和体健系VLAN40,并分配他们各自对应的端口及网关地址,配置原理基本跟AccessSwitch1相同。
这两台交换机的24号端口都为连接汇聚层接口。
从而实现相同的部门在同一个vlan中,直接可以通信,但不同部门的网络相互不通。
2.分布层交换机DistributeSwitch1配置
DistributeSwitch1(config)#vlan10//创建vlan10
DistributeSwitch1(config-vlan)#exit
DistributeSwitch1(config)#vlan20//创建vlan20
DistributeSwitch1(config-vlan)#exit
DistributeSwitch1(config)#vlan30//创建vlan30
DistributeSwitch1(config-vlan)#exit
DistributeSwitch1(config)#vlan40//创建vlan40
DistributeSwitch1(config-vlan)#exit
DistributeSwitch1(config)#interfacevlan10\\进入vlan10接口模式
DistributeSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.10.1255.255.255.0
//配置vlan10接口IP地址作为vlan10网关地址
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#interfacevlan20\\进入vlan20接口模式
DistributeSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.20.1255.255.255.0
//配置vlan20接口IP地址作为vlan20网关地址
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#interfacevlan30\\进入vlan30接口模式
DistributeSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.30.1255.255.255.0
//配置vlan30接口IP地址作为vlan30网关地址
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#interfacevlan40\\进入vlan40接口模式
DistributeSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.40.1255.255.255.0
//配置vlan40接口IP地址作为vlan40网关地址
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#iprouting//启用路由功能
DistributeSwitch1(config)#interfacefastEthernet0/23//进入23号端口
DistributeSwitch1(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1q
//把交换机接口封装类型改成dot1q
DistributeSwitch1(config-if)#switchportmodetrunk//将23号口配置成Trunk模式
同时将24号端口和连接核心层交换机的端口模式均设置成Trunk
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#vlan200//创建vlan200,与核心层交换机虚连接
DistributeSwitch1(config-vlan)#exit
DistributeSwitch1(config)#interfacevlan200
DistributeSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.128.44255.255.255.248
//配置vlan200接口IP地址
DistributeSwitch1(config-if)#exit
DistributeSwitch1(config)#routerospf200//配置动态路由协议ospf200
DistributeSwitch1(config-router)#network192.168.10.00.0.0.255area0
DistributeSwitch1(config-router)#network192.168.20.00.0.0.255area0
DistributeSwitch1(config-router)#network192.168.30.00.0.0.255area0
DistributeSwitch1(config-router)#network192.168.40.00.0.0.255area0
3.核心层交换机CoreSwitch1配置
CoreSwitch1(config)#vlan100//创建服务器群虚拟局域网,vlan100
CoreSwitch1(config-vlan)#exit
CoreSwitch1(config)#interfacevlan100//进入vlan100接口模式
CoreSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.100.1255.255.255.0
//配置vlan100的IP地址
CoreSwitch1(config-if)#exit
CoreSwitch1(config)#interfacevlan200//进入vlan200接口模式
CoreSwitch1(config-if)#ipaddress192.168.128.45255.255.255.248
//配置vlan200的IP地址
CoreSwitch1(config-if)#exit
CoreSwitch1(config)#interfacefastEthernet0/3//核心交换机和路由器相连的端口
CoreSwitch1(config-if)#noswitchport//端口配置成路由口
Switch(config-if)#ipaddress192.168.86.17255.255.255.240//端口配置IP地址
Switch(config-if)#exit
CoreSwitch1(config)#routerospf200//配置动态路由协议ospf200
CoreSwitch1(config-router)#network192.168.128.400.0.0.7area0
CoreSwitch1(config-router)#network192.168.100.00.0.0.255area0
CoreSwitch1(config-router)#network192.168.86.160.0.0.15area0
CoreSwitch1(config-router)#exit
将核心交换机连接下联的汇聚层交换机的端口模式设置成Trunk,经过以上的配置后,局域网可以实现互连互通。
(三)广域网接入模块的设计
校园网要接入Internet,借助接入路由器和电信路由器相连,设电信局分配给校园网的外部IP地址是210.96.100.85,而连接校园网另一端的电信局IP地址是210.96.100.86。
外部Web服务器IP地址是202.102.1.2,网关地址是202.102.1.1,如图1所示。
一般学校从电信局或其它的ISP处获得的公网IP地址较少,因此,通常使用网络地址转换实现内网与Internet相连。
下面是接入路由器的部分核心配置。
InternetRouter(config)#interfacefastEthernet0/0//进入路由器的f0/0端口
InternetRouter(config-if)#ipaddress192.168.86.30255.255.255.240//配置IP地址
InternetRouter(config-if)#noshu//激活该端口
InternetRouter(config-if)#exit
InternetRouter(config)#interfacefastEthernet0/1//进入路由器的f0/1端口
InternetRouter(config-if)#ipaddress210.96.100.85255.255.255.0//配置IP地址
InternetRouter(config-if)#exit
InternetRouter(config)#iproute0.0.0.00.0.0.0210.96.100.86
//配置默认路由指向外网的路由器
InternetRouter(config)#routerospf200//运行动态路由协议OSPF
InternetRouter(config-router)#network192.168.86.160.0.0.15area0
InternetRouter(config-router)#network210.96.100.840.0.0.15area0
InternetRouter(config-router)#default-informationoriginate
//通过OSPF动态路由协议向内网宣告默认路由信息
InternetRouter(config)#interfacefastEthernet0/0//进入f0/0口
InternetRouter(config-if)#ipnatinside//将f0/0设为内网转发接口
InternetRouter(config-if)#exit
InternetRouter(config)#interfacefastEthernet0/1//进入路由器f0/1口
InternetRouter(config-if)#ipnatoutside//将fa0/1设为外网转发接口
InternetRouter(config-if)#exit
InternetRouter(config)#access-list1permitany
//设置访问列表允许内部所有计算机访问外网
InternetRouter(config)#ipnatinsidesourcelist1interfacefastEthernet0/1overload
//加载网络地址转换
InternetRouter(config)#ipnatinsidesourcestatictcp192.168.100.280222.172.200.180
//端口映射将内网WEB服务器(192.168.100.2)的80端口映射到外网
(四)服务器模块的设计
校园信息化,需要发布各种应用服务器。
服务器模块是对接入校园网的用户提供各种服务,如WEB服务、FTP服务、DNS服务等,这些服务器集中划到vlan100中,组成的服务器群通过核心层交换机接入校园网,服务器群的IP地址为192.168.100.0/24。
WEB服务器使用一对一的静态地址转换功能,使得外网也能访问内网的网页。
为了方便众多计算机IP地址的分配及管理,通过配置DHCP服务器和核心交换机,让校园网内的计算机能自动获取IP地址。
DNS服务器为网内主机提供名称,并解决了网内用户用外网域名不能访问网内服务器的问题。
PacketTracer均能提供HTTP、DHCP、FTP、DNS等应用服务,且配置简单,方便学生更好地掌握各种服务所实现的功能。
(五)系统测试
当校园网成了一定规模并完成配置后,利用PacketTracer提供的众多测试工具,如CommandPrompt中的ping、ipconfig、netstat、tracert、ftp等命令对校园网整体运行情况进行测试和评估,比如主要测试内容为:
测试各种服务器提供的服务,检测各部门计算机是否能访问外网,以及外网能否访问内网服务器,不同vlan间的通信等等,测试中一旦出现故障,促使学生寻找问题的所在和寻求解决问题的方法,充分地调动了学生学习的积极性和主动性,提高了学生的故障排除能力。
计算机网络综合配置不仅是对学生的计算机网络知识综合应用实践能力的重要考核,也是计算机网络专业学生就业前的基本技能训练之一。
规划好课程设计,按照模块化思想组织教学内容,由知识点构建仿真实验模块进行教学,使学生对大型网络形态和网络设备有很好的感性认识,促进了学生设计和管理大型网络的能力。
PacketTracer仿真软件很强的仿真效果和可行性,拓展实验空间,延长实验时间,对组建中、大型网络有一定的指导意义。
但虚拟实验软件也有它的局限,比如在布线方面,实际工程要求很高;在功能方面还可继续完善。
因此,把虚拟实验与真实实验有机地整合起来才能真正达到良好的教学效果。
【参考文献】
[1]俞海英.HW-RouteSim软件在网络实验教学中的应用[J].廊坊师范学院学报,2009(4)
[2]李萍.基于PacketTracer软件的计算机网络实践教学[J].陕西教育:
高教版,2012(6)
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