实验室建设方案网络协议及安全分析实验室313中软吉大.docx

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实验室建设方案网络协议及安全分析实验室313中软吉大

重庆工程学院

2015年实验室建设方案

实验室名称：

网络协议及安全分析实验室

实验室类型：

基础实验室□专业基础实验室☑专业实验室□

实验室性质：

实验型☑技能实训型□综合型□设计型□科研型☑

实验室面积：

150平方米（暂定实训楼2楼）

预算经费：

901660元

建设期限：

2015年3月至2015年7月

制定日期：

2014年12月

项目负责人（签字）：

学院负责人（签字）：

责任单位（印章）:

一、拟建实验室基本情况

本实验室为专业基础实验室，面向全校本科计算机网络类课程和计算机网络技术专业的高职学生实践应用教学。

网络协议分析实验室可用于计算机网络类课程教学对网络原理、协议等进行分析、理解的实践应用教学；可完成教师或高年级本科生进行开发协议的验证、测试等科研工作。

因此，为了夯实学生计算机网络原理基础，方便计算机网络原理教学及教学研究，拟建设网络协议分析实验室。

二、论证报告（从服务面向、教学目标与任务、教学计划执行、实验室列入教学计划的实验项目、能够开出综合性设计性实验项目的情况、实验室用于教师科研情况、与兄弟院校对比实验室具有的特色和能够达到的教学效果等方面进行论述）

1、网络协议实验室建设必要性

《计算机网络原理》是计算机相关专业所开设的核心课程之一，主要介绍计算机网络系统结构的基本原理和应用，加强学生对计算机网络工作过程的原理的理解。

通过本课程的学习和实验，使学生能够深入理解计算机网络系统的基本概念和工作机制，掌握Internet采用的TCP/IP、WiFi体系结构及各层主要协议的基本内容及工作原理。

针对本课程所开展的实验教学是对加强掌握计算机网络原理非常重要的环节，通过实验教学环节培养学生对TCP/IP体系结构各层主要协议的内容、数据报文结构及功能的分析能力，加深对计算机网络工作过程和原理的理解。

所以从内容上讲，实验体系至少应包括IEEE802、TCP/IP（IPv4和IPv6）、IEEE802.11（WiFi）两种计算机网络主流体系结构。

计算机网络原理课程概念较多，协议多，占有很大的比重，会涉及到TCP/IP协议族从网络层到应用层的众多协议。

协议既复杂，又抽象，如何讲解使学生学懂协议，是该课程讲授中面临的一个重要课题。

传统的讲授方法主要使用课件讲解协议的封装格式以及实体之间的通信过程，使用动画演示协议实体之间的交互过程，虽然这样做，形象出了协议交互过程，但学生还是感觉比较抽象，他们心里也有疑问，实际的协议是不是这样运动的？

有的学生因此失去了学习计算机网络课程的兴趣。

在网络协议的讲授中，把抽象的协议具体化、形象化是非常必要的。

网络协议分析是计算机网络教学体系当中的一个重要环节，利用网络协议分析实验室，构造产生各种协议数据单元，捕捉各种数据包并进行协议分析，理解各种协议的报文结构，功能及各层协议之间的相互关系，理解常见网络会话之间的关联性。

由此可见，建设网络协议分析实验室是我校升本后必须建设的。

2、网络协议实验室应用规模

实验室建成后将面向全校本科计算机网络类课程和计算机网络技术专业的高职学生使用。

按14级学生规模统计：

开设计算机网络课程的各专业本科生700人，计算机网络技术专业的高职学生70人。

实验室开出实验规模：

（1）网络工程专业140名学生在第四学期的最后3周（60学时）集中进行计算机网络课程实践教学任务；

（2）网络工程专业140名学生在第四学期的网络协议分析课程实训课程教学任务；

（3）物联网工程专业280名学生在第三学期计算机网络基础课程的实验教学任务；

（4）软件工程专业280名学生在第五学期计算机网络基础课程的实验教学任务；

（5）70名网络专业高职学生在第一至四学期的计算机网络课程、协议分析课程等的课程实验任务；

（6）实验室还要接受老师和高年级本科生的项目科研试验任务。

面向课程：

（1）计算机网络基础（网络技术高职专业）

（2）计算机网络原理（计算机类本科）

（3）网络协议分析（网络工程本科）

（4）无线传感器传输协议分析（物联网工程、网络工程本科）

（5）构建中小企业网络（网络工程本科、网络技术高职专业）

（6）大规模路由技术（网络工程本科、网络技术高职专业）

（7）网络安全基础（网络工程本科、网络技术高职专业）

（8）无线网络构建与维护（网络工程本科、网络技术高职专业）

主要功能：

（1）网络协议应用环境的构建

（2）网络数据帧构造

（3）网络数据帧分析

（4）网络协议会话分析

（5）网络协议开发与测评

（6）无线网络环境构建

（7）无线数据帧分析

3、网络协议实验室开设项目情况

（1）学生实验项目开设情况

第一类：

开设IPv4协议的系列实验（27个实验）

第二类：

开设IPv6协议的系列实验（13个实验）

第三类：

开设无线网络协议的系列实验（12个实验）

第四类：

结合原有的网络安全实验室可以开设网络安全协议的系列实验

（2）教师和高年级本科生科研情况

教师或高年级本科学生在进行网络相关的科研或进行网络协议相关的项目实践时，需要实验室配合、协助进行开发协议的验证、测试等工作，而协议开发实验平台可以完成这些工作。

协议开发实验平台基础开发实验、交互实验、扩展实验和私有协议开发实验等四大类协议开发实验共计23个。

4、企业调研及兄弟院校协议实验室建设情况

中软吉大：

中软吉大开发的网络协议仿真教学系统，从2006年直今已有8年，产品也从基础版、通用版、高级版、高级应用设计几个阶段。

客户遍布全国各高校。

在西南地区就有重邮、重大、重师、工商大学等均采购的中软吉大的产品，且软件功能较强，据调研客户反映其售后服务较好。

锐捷网络：

锐捷网络协议实验室应用的客户较少，锐捷主要提供网络建设解决方案，在这平台开发应用少。

软件功能也相对中软件吉大弱。

实验室一旦建设完成，将会成为重庆地区甚至是西南片区最具先进性的网络协议分析实验室。

三、实验室布局图（48套）

四、实验室建设的时间安排（详述本年度的建设进度）

2015.3确定建设实验室地点；

2015.4招标，同时装修实验室；

2015.5设备进场、安装调试；

2015.6终端设备进场、安装调试；

2015.7实验室试运行，同时实验教师培训及实验室验收。

五、开出实验计划

序号

实验课程（项目）名称

学时

开出组数

类型

面向专业

1

实验1IEEE802标准和以太网

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

2

实验2地址解析协议（ARP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

3

实验3网际协议（IP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

4

实验4Internet控制报文协议（ICMP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

5

实验5Internet组管理协议（IGMP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

6

实验6用户数据报协议（UDP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

7

实验7传输控制协议（TCP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

8

实验8TCP协议的高级特性

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

9

实验9简单网络管理协议（SNMP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

10

实验10动态主机配置协议（DHCP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

11

实验11域名服务（DNS）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

12

实验12网络地址转换（NAT）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

13

实验13超文本传输协议（HTTP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

14

实验14远程登录与文件传送协议（TELNET与FTP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

15

实验15电子邮件协议（SMTP、POP3和IMAP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

16

实验16NetBIOS应用及SMB/CIFS协议

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

17

实验17路由信息协议（RIP）

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

18

实验18开放式最短路径优先协议（OSPF）Ⅰ

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

19

实验19开放式最短路径优先协议（OSPF）Ⅱ

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

20

实验20代理

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

21

实验21IPv4综合实验

0.5

8

IPv4协议类综合实验

计算机类各专业

22

实验22ARP地址欺骗

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

23

实验23ICMP重定向

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

24

实验24TCP与UDP端口扫描

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

25

实验25路由欺骗

0.5

8

IPv4协议类验证实验

计算机类各专业

26

实验26冲突与网络广播风暴

0.5

8

IPv4协议类综合实验

计算机类各专业

27

实验1初识IPv6

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

28

实验2IPv6报头

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

29

实验3ICMPv6

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

30

实验4IPv6多播

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

31

实验5邻居发现协议

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

32

实验6IPv6路由

0.5

8

IPv6协议类课程实验

网络类各专业

33

实验7IPv6与IPv4共存机制

0.5

8

IPv6协议类课程实验

网络类各专业

34

实验8IPv6地址自动配置

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

35

实验9IPv6DNS

0.5

8

IPv6协议类验证实验

网络类各专业

36

实验10IPv6应用层实验

0.5

8

IPv6协议类综合实验

网络类各专业

37

实验11IPv6安全技术

1

8

IPv6协议类综合实验

网络类各专业

38

实验12IPv6程序设计

1

8

IPv6协议类综合实验

网络类各专业

39

实验13IPv6综合实验

1

8

IPv6协议类综合实验

网络类各专业

40

实验1WiFi设备的配置

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

41

实验2基于WiFi搭建Ad-Hoc模式无线网路

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

42

实验3基于WiFi搭建基础结构模式无线网络

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

43

实验4基于WiFi搭建无线分布式系统模式网络

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

44

实验5基于WiFi的SSID隐藏技术

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

45

实验6基于WiFi的MAC地址过滤技术

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

46

实验7基于WiFi的防火墙与NAT技术

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

47

实验8基于WiFi的WEP加密技术与实战

1

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

48

实验9WiFi的MAC基础分析

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

49

实验10802.11成帧细节的分析

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

50

实验11802.11X用户身份验证

0.5

8

无线网络协议验证实验

网络类各专业

51

实验12基于WiFI的网络安全协议分析与实战

1

8

无线网络协议综合实验

网络类各专业

52

实验1实现ARP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

53

实验2实现STP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

54

实验3实现802.1Q协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

55

实验4实现IP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

56

实验5实现ICMP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

57

实验6实现IGMP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

58

实验7实现RIP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

59

实验8实现OSPF协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

60

实验9实现GRE协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

61

实验10实现UDP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

62

实验11实现TCP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

63

实验12实现DNS协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

64

实验13实现DHCP协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

65

实验14实现RIPng协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

66

实验15实现IPv6DNS协议封装与发送

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

67

实验16TCP连接的建立与释放

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

68

实验17DHCP动态IP地址分配

2

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

69

实验18SYN洪水攻击

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

70

实验19ARP扫描存活主机

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

71

实验20ICMPv6攻击

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

72

实验21协议生成器与触发器

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

73

实验22自定义协议

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

74

实验23模拟RARP协议

4

8

开发协议的验证、测试试验

教师及高年级本科生

六、设备及材料购置计划清单（合计万元）

分类

序号

设备名称

主要技术参数（*详细准确）

数量

单位

单价（万元）

金额（万元）

参考型号

参考供货单位

1

主控中心平台

1.★要求设备为构建真实的实验环境提供硬件与软件支撑，支持6人一组，小组实验可以角色互换。

2.★要求设备提供24个传输速率为10/100Mbps的固定端口，支持802.1X端口身份验证和MAC过滤。

3.★要求设备支持系统设备和用户数的有效扩展，并采用Linux或Windows操作系统。

4.★要求设备提供实验系统需要的多种网络结拓扑构，满足学生并发做不同网络结构下的实验。

5.★要求设备采用模块化设计，支持不同拓扑结构间的自由切换，支持对相应的结构的自动验证功能。

6.★要求设备提供对实验室主机、设备等信息采集功能。

7.★要求设备支持Internet远程管理功能，并提供实验所需的DHCP、DNS、HTTP、FTP、E-mail等多种应用层服务。

8.★要求设备提供基于Web的实验管理功能，并提供学生管理、教师管理、在线电子课件管理、实验成绩统计等多种功能。

9.★要求设备提供实验室内部网络访问和Internet访问两种访问方式，提供各个设备的远程重启、关闭功能。

10.★要求设备设有不同的登陆权限，方便教师管理和维护。

11.★要求设备提供实验参考源码和资源手册。

12.要求设备采用冗余备份与还原技术，通过一键式备份、还原技术可随时控制整个实验室的实验环境。

13.要求设备支持系统参数、系统状态、系统服务的远程管理。

14.要求设备安装自动化、服务配置脚本化。

15.要求设备处理并完成实验操作平台与所有实验设备之间的通信管理。

要求通过配套加密认证机制进行实验系统的认证管理，进而对实验用户进行身份认证控制。

16.要求设备提供USB接口，USB2.0FullSpeed。

17.要求设备连接器类型：

RJ45，符合IEEE802.3或IEEE802.u标准。

18.要求设备支持半双工、全双工、自协商工作模式。

19.要求设备硬盘：

250G；内存：

标配1G，最大支持4G；设备CPU：

INTELCORE2DUOE7500（2.93GHZ/3M/1066/双核）。

20.尺寸规格：

440（安装宽度488）*500*88mm（宽*深*高）。

重量≤10Kg

电源额定功率≤400W

电压范围：

220V±10%AC50-60Hz

功耗（满负荷时）≤180W

工作温度：

0-40°C，工作环境相对湿度：

10％~90％RH（无凝露）

存储温度：

-20-70°C，存储环境相对湿度5％~95％RH（无凝露）

1

台

¥4.5

¥4.5

Exp-MC

中软吉大

2

组控设备

1.★要求设备提供15个固定的10/100Mbit/sRJ45口，符合IEEE802.3标准。

2.★要求设备采用模块化设计，方便组合和扩充，具有芯片级旁路采集，并且支持多种网络拓扑结构验证功能。

3.★要求单台设备可支持6人同时进行实验操作。

4.★要求设备能够进行当前实验操作平台与实验室其他实验操作平台间的自由切换，支持不同组间的自动切换和多台设备堆叠控制功能。

5.★要求设备端口自带指示灯，左边指示灯黄色为通讯指示灯，右边指示灯绿色为连通指示灯，直观显示当前设备的状态。

6.★要求设备能在物理上隔离各实验小组，避免各个实验小组之间的组间实验干扰。

7.要求设备同时支持局域网、广域网、IPv6等协议。

8.要求设备与学校原有硬件（防火墙、VPN等）设备没有任何冲突，支持各个设备之间的平滑切换。

9.要求设备支持半双工、全双工、自协商工作模式。

10.要求设备自带过压、欠压保护，过载保护。

11.尺寸规格：

440（安装宽度488）*250*44.5mm（宽*深*高）

重量：

≤2.7kg

输入电压：

220V±10%AC50-60Hz

满负载功耗：

≤16W

存储环境：

-40-80℃，相对湿度5％~95％RH（无凝露）

使用环境：

-10℃~50℃，相对湿度20％~90％RH（无凝露）

8

台

¥0.863

¥6.904

Exp-SGCD

中软吉大

3

智能网络设备

1.★要求设备提供按键式网络结构切换功能，能完成不同拓扑结构的自由切换，满足多台设备进行堆叠控制，减少设备磨损。

2.★要求设备提供带有“一种实现自动平滑切换多种网络拓扑结构的网络装置”功能的专利证书，并在投标文件中提供设备截图，以证明此设备的真实性。

3.★要求设备提供8个固定以太网接口，端口支持10/100Mbit/s传输速率，支持IPv4、局域网等协议、符合IEEE802.3或IEEE802.3u标准，支持半双工、全双工、自协商工作模式。

4.★要求设备提供数字式网络状态显示功能，通过液晶显示屏可直观显示当前设备的状态。

5.★要求设备液晶显示屏动态显示产品及网络结构信息，便于教学。

6.★要求设备固化一个高速通用Console串口，Console口为RJ45类型，异步EIA/TIA-232类型，9600bit/s（缺省）。

7.★要求设备固定8端口，端口自带指示灯，左边指示灯黄色为连通指示灯，右边指示灯绿色为通讯指示灯。

8.要求设备采用模块化设计，为实现网络结构切换的专用硬件。

9.要求设备可进行同步数据总线集中控制。

10.要求设备自带过压、欠压保护，过载保护。

11.性能参数：

尺寸规格：

440（安装宽度488）*250*44.5mm（宽*深*高）

重量：

≤2.6kg

输入电压：

220V±10%AC50-60Hz

满负载功耗：

≤20W

使用环境：

-10℃~50℃，相对湿度20％~90％RH（无凝露）

存储环境：

-20℃~85℃，相对湿度10％~95％RH（无凝露）

8

台

¥1.304

¥10.432

Exp-IDT

中软吉大

4

网卡

1.适用网络类型：

快速以太网

2.传输速率：

10/100Mbps

3.总线类型：

PCI

4.网络标准：

IEEE802.3、IEEE802.3u

5.网线接口类型：

RJ-45

6.传输介质类型：

UTPCAT5，EIA/TIA-568100-ohmscreenedtwistedpair（STP）

7.全双工/半双工：

全双工/半双工自适应

8.自举ROM：

提供安装远程引导芯片（BootROM）选件的插槽

9.主芯片：

RTL8139D

10.其他技术参数：

Windows98/Me/NT/2000/NetWareServer5.x/Linux,SCOUNIX,Solaris,Novell,MacOS

11.特点：

认证标准：

FCC，CE

12.自动设置IRQ和I/O地址

24

块

¥0.006

¥0.144

——

中软吉大

5

USB无线网卡

1.要求传输速率：

无线-150Mbps

2.要求接口类型：

USB

3.要求无线标准：

IEEE802.11g、IEEE802.11b

4.要求工作频段：

2.4GHz

5.要求设支持协议：

IEEE802.11

6.要求覆盖范围：

100米、200米、300米、400米、500米、700米、800米、1000米

24

块

¥0.012

¥0.288

AWUS036H

中软吉大

6

无线组控设备

1.★要求设备支持捕获无线数据帧，支持监听分析无线数据帧，支持破解无线协议。

2.★要求设备提供5个10/100M自适应RJ45端口，支持自动翻转及自动协商功能，支持IEEE802.3x全双工标准及Back-Pressure半双工标准。

3.★要求设备最高传输速率54Mbps，支持54/48/36/24/18/12/9/6M或11/5.5