罗文剑 程诗云
（中山市东凤镇理工学校 广东 中山 528425）
摘要：分析了当前中职学校开展网络实验教学的现状；介绍了Packet Tracer软件的优点，阐述了如何应用该软件在学校原有硬件环境下构建实用的模拟网络实验教学平台，并通过介绍一个典型的企业网实验项目的构建过程及其使用方法，证明该平台是一个经济实用、功能强大、在中职学校甚至在职业院校中都具有极强生命力的网络实验教学平台。
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关键词 ：Packet Tracer；网络技术；网络实验；实验教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）08-0166-03
中职学校对网络技术专业课程的教学要求是，培养学生成为具有从事企事业单位计算机网络建设、运行、管理与维护能力的技能人才，使之毕业后能很快适应相应的工作岗位。要达到这一点，就要让学生在学习网络技术课程时能多动手，多实践。
中职学校计算机网络实验课程教学的现状
近年来，随着办学条件的改善，不少中职学校投入大量资金，购置路由器、交换机等高端网络设备，建设了网络实训室，使学生得以有机会接触物理设备，进行实际操作，从而为培养合格的高级技能型人才奠定了基础。但硬件条件的改善并不意味着教学效果的提升，在实际的教学中，还存在着许多不尽如人意的方面，主要表现在以下方面：
第一，网络实验室造价昂贵，后期维护麻烦。2011年我校投资40多万元人民币建立了一个神州数码网络综合实训室，共有8组，每组的设备包括6台电脑、2台交换机、2台路由器和1台防火墙。也就是说，该实训室只能开展小组教学，4~6名学生共用一组网络设备，而实际网络设备在使用时仅支持单用户，因此同时只能让一名学生进行操作。另外，在实验过程中对设备的操作频繁，对设备接口的反复拔插，均容易导致设备损耗或损坏，造成后期的更新及维护费用相当高。
第二，可供实验教学的内容受到很大限制。网络实验通常要用到一组设备来完成实验，比如企业网互联实验需要多台路由器、多台交换机、多台电脑来搭建。而实训室的投入经费毕竟有限，不可能提供足够的网络设备数量和种类，导致实验教学的内容受到很大限制。
第三，理论与实践难以结合。理论指导实验，实验验证理论。在真实网络实验环境中，要在实验中验证理论，比如数据包的走向、协议的应用等，必须借助其他工具来进行分析，分析的过程烦琐且不够直观。
为解决上述问题，在计算机网络实验教学中引入Packet Tracer构建网络实验教学平台，可以为学生提供更多的实践机会。实践证明，这是一个行之有效的办法。
Packet Tracer应用于网络实验课教学的优点
Packet Tracer是思科公司开发的一款用来设计、配置和排除故障的网络仿真工具软件。它具有全新的图形化用户界面和动感演示动画，为网络实验课程提供了良好的实验教学平台，提高了学生对网络课程的学习兴趣，从而使学生更容易理解网络中的复杂协议。与实际的网络实训室相比，将Packet Tracer应用于构建网络实验平台具有以下几方面的优点：
第一，经济实惠，易于实现。Packet Tracer运行环境要求很低，在任何计算机上均可安装使用。各学校可在现有的计算机实验室基础上，安装该软件即可构建成网络实验平台，无须再次资金投入，无损耗，而且维护方便。
第二，易于扩展，配置灵活。Packet Tracer提供了丰富的网络设备可供选择，包括交换机、路由器、主机及无线AP等等，用户可轻松地选择和添加网络设备，不受设备数量的限制，轻易实现简单或复杂的网络实验平台的搭建。另外，Packet Tracer还可提供仿真终端和图形界面两种配置模式可供选择，配置非常灵活。
第三，支持多种网络协议，方便教师安排实验内容。Packet Tracer支持多种常用协议（如HTTP、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、RIP、OSPF等等），教师可设计许多不同网络实验供学生进行实操，使学生能更全面地掌握网络技术。
第四，形象动画演示，直观解释网络协议。可以通过Packet Tracer的仿真模式，通过动画效果演示数据报文的传输过程，能实现对抽象数据转发过程的具体化，从而使学生更容易了解网络协议的工作方式，掌握网络的理论知识。
第五，轻易实现教学考核。Packet Tracer提供师生互动的活动向导，教师可通过向导制作考核项目，让学生在考核项目上完成实验操作配置，完成后可以自动评分，从而让教师了解课程的教学效果，让学生了解自己的学习情况。
以上这些优点说明利用Packet Tracer可以方便快捷地添加任意数量且种类不同的网络设备，方便开展多种网络组建、多种网络设备的管理与配置、多种网络协议测试的网络实验。因此，应用Packet Tracer构建模拟网络实验平台，充分发挥该软件在网络实验教学中的辅助作用，可以解决在实训室进行网络实验教学中遇到的许多问题，也能弥补利用实训室开展网络实验教学的不足。
应用Packet Tracer构建
模拟网络实验教学平台的实践过程
在2011—2012学年度，笔者在本校两个网络专业班级的网络实验课程教学中采用了Packet Tracer构建模拟网络实验平台进行教学实践，同时还编写了《基于Packet Tracer的网络实训指导书》校本教材。该教材入选了广东省中山市精品课程建设项目，并最终通过科学出版社的认定，作为中等职业教育“十二五”规划课程改革创新教材出版。下面引入笔者在教学中使用的一个企业网综合实验项目来说明应用Packet Tracer构建模拟网络实验教学平台的实践过程。
（一）在Packet Tracer中构建模拟网络实验平台
在Packet Tracer主界面的逻辑工作区中添加2台路由器、2台交换机和4台计算机，为2个路由器都添加一个WIC-2T广域网模块，使用DCE串口线连接两个路由器，设置RouterA为DCE端；使用正确的线缆连接所有的计算机和网络设备完成实验平台的构建。在该平台中可进行以下网络配置实验：在路由器封装广域网PPP协议，并建立基于IPsec协议的VPN通道；在两个交换机上划分相应的Vlan，并实现交换机间的链路聚合功能；使用RIP路由协议实现全网互通；在RouterB上配置DHCP服务，实现DHCP中继功能，使分公司局域网的计算机能自动获得IP地址；使用RIP路由协议实现全网互通；在RouterA上配置NAT地址转换，使总公司服务器上的网页能被公网计算机访问。构建完成的网络实验平台如图1所示。
本实验的教学目标是让学生能较全面地了解企业网的构建原理：重点掌握路由VPN技术、链路聚合技术、RIP动态路由协议、DHCP技术和NAT地址转换等功能的配置方法；能够理解网络中DCE端路由器与DTE端路由器的区别，以及上述网络技术在网络运行中的工作原理。
（二）在Packet Tracer中配置网络设备，完成实验任务
在图1中用鼠标左键单击要配置的网络设备，可以弹出该设备的管理界面，包括设备功能模块的添加、基本的参数配置和命令行配置界面。其中，命令行配置界面完全模拟了真实网络设备的配置界面和操作指令，学生学会之后可以直接应用于配置真实网络设备，不会导致与现实应用脱节。例如，在图1中的RouterB上配置DHCP服务的配置命令如下：
RouterB（config）#
RouterB（config）#ip dhcp pool vlan10
RouterB（dhcp-config）#network 192.168.2.64 255.
255.255.192
RouterB（dhcp-config）#range 192.168.2.65 192.1
68.2.125
RouterB（dhcp-config）#dns-server 172.16.1.2
RouterB（dhcp-config）#default-router 192.168.1.
126
RouterB（dhcp-config）#lease 3
RouterB（dhcp-config）#exit
（三）在Packet Tracer中测试和验证网络实验
在Packet Tracer中提供了两种验证模式，分别为实时和模拟两种模式。其中，实时模式下可直接使用Ping命令进行测试，这种方式只能看到结果是成功还是失败，比较简单和直观，与实际网络测试一样。而在模拟模式下，则采用动画方式模拟出数据报文在网络中的走向，形象地表达出在网络设备之间交换数据报文、重发数据报文的过程；在此模式下还可以使用过滤器进行抓包，捕获网络数据报文进行分析，使学生能更加直观地了解网络协议的工作方式，从而理解网络技术的理论知识。
例如，在模拟模式下使用Ping命令测试PC4与总公司服务器PC2的结果，在“模拟面板”中的“事件列表”中，我们可以清楚地看到从PC4发出的ICMP请求报文依次在以下网络设备（SwitchB、RouterB、RouterA）中的转发和交换过程，而且在实验平台中的网络设备之间还可以看到一个使用“信封图标”表示的网络报文在网络设备中流动的形象动画，更加深了学生的认识和理解。
（四）使用Packet Tracer制作网络实验的考核项目
Packet Tracer提供的活动向导可以方便教师进行制作模拟考核项目。具体方法如下：首先正确配置好一套完整的网络实训项目，然后选择菜单【扩展】中的【活动向导】弹出设置面板，在“Instructions”项目中输入实验的目的和详细的实验配置要求；在“Answer Network”项目中可设置具体的评分项目和分值，可设置答题的时间限制，还可以设置进行网络测试时的提示信息等等；在“Password”项目中可以设置密码，防止学生作弊和修改。设置完以上三项后可使用“保存”命令保存为一个新的文件，形成一个考核项目。
学生进行考核时，只要运行考核项目文件即可进行答题，Packet Tracer会弹出一个布告板，显示出考核实验的具体要求、答题的时间、完成情况；通过“检查结果”按钮可以查看当前完成实训任务的情况。考核项目的布告板的显示内容如图2所示。
综上所述，应用Packet Tracer可以轻易构建网络实验教学、实训、验证和考核平台，且功能强大，效果逼真，实验内容丰富。该平台的应用可提高网络实验的效率，增强学生学习的兴趣和信心，有效地提高网络实验教学的效果，是一个值得推广的网络实验教学平台。实践证明，在学校购置一定的实际网络设备建立专用实训室的同时，应用Packet Tracer构建模拟网络实训平台，可充分发挥该平台在教学过程中所起的设备替代和教学辅助作用，虚实结合，形成更加科学完整的计算机网络实验课程教学和实训体系，确实有效地改进网络实验课程的教学效果。
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参考文献：
[1]郭忠.Packet Tracer模拟器在计算机网络理论教学中的应用[J].网络与信息，2009（8）.
[2]徐袛祥.组建与维护企业网络[M].北京：科学技术文献出版社，2007.
[3]肖学华.网络设备管理与维护实训教程——基于Pacter Tracer模拟器[M].北京：科学出版社，2011.
（责任编辑：谢良才）