網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計與應(yīng)用研究

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摘要：華為eNSP軟件作為一款網(wǎng)絡(luò)仿真工具平臺，近年來，在許多技師院校的網(wǎng)絡(luò)類課程教學(xué)中被廣泛使用。學(xué)員通過eNSP可以方便地組建虛擬網(wǎng)絡(luò)，理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的原理，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。eNSP軟件在緩解技師院校缺少真實(shí)設(shè)備困難的同時，大大提升了網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果。eNSP軟件中的考試功能在網(wǎng)絡(luò)類課程的考評系統(tǒng)中能夠很好地克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)考評方式的弊端，具有一定的推廣使用價值。

關(guān)鍵詞：eNSP；仿真軟件；網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計；考試平臺

根據(jù)人力資源和社會保障部辦公廳關(guān)于《國家技能人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)及一體化課程規(guī)范（試行）》（人社廳函[2017]285號）對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，技工院校計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)適應(yīng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理職業(yè)崗位群工作，能勝任網(wǎng)絡(luò)綜合布線、局域網(wǎng)構(gòu)建、服務(wù)器安裝調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)故障診斷、方案設(shè)計等工作任務(wù)，達(dá)到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理員相應(yīng)等級職業(yè)資格要求的技能人才[1]。要達(dá)到這一點(diǎn)，學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)類課程時多動手、多實(shí)踐、多思考，以解決實(shí)際問題為終極目標(biāo)。但當(dāng)前技工院校現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件仍存在許多問題和不足，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價格昂貴、更新?lián)Q代快、容易損壞、維護(hù)成本高等。eNSP（EnterpriseNetworkSimulationPlatform）是由華為公司開發(fā)的圖形化操作的網(wǎng)絡(luò)仿真工具，運(yùn)行的是物理設(shè)備的VRP操作系統(tǒng)，最大程度地模擬了真實(shí)設(shè)備環(huán)境，可以模擬工程開局與網(wǎng)絡(luò)測試，支持對接真實(shí)設(shè)備、數(shù)據(jù)包的實(shí)時抓取等，讓學(xué)員在沒有真實(shí)設(shè)備的情況下也能進(jìn)行模擬演練和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。eNSP提供的考試功能也提供了一種構(gòu)建高效、合理、科學(xué)、公平的考核考評系統(tǒng)的可行解決方法。

1技工院校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀

近幾年來，各技工院校辦學(xué)條件逐步改善，很多院校都擁有了自己的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室，配備了不同品牌、型號的路由器、交換機(jī)、防火墻等高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。學(xué)生得以有機(jī)會接觸真實(shí)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際配置操作，從而為達(dá)成人才培養(yǎng)目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。但硬件條件的提升并不意味著教學(xué)效果的提升，實(shí)際教學(xué)還存在著一些不和諧的地方，主要體現(xiàn)在以下幾個方面[2]。（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價格昂貴、更新?lián)Q代快、容易損壞、維護(hù)成本高。一般學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室都會提供48位以上學(xué)員機(jī)位，分為6～8組進(jìn)行分組教學(xué)。每組設(shè)備基本為“4臺路由器+2臺三層交換機(jī)+2臺二層交換機(jī)+1臺防火墻”。小組教學(xué)時，6～8位學(xué)員共用一組設(shè)備，這對培養(yǎng)學(xué)員的團(tuán)隊(duì)合作能力有很大的幫助，卻不利于學(xué)員系統(tǒng)掌握知識和技能，因?yàn)槊恳晃粚W(xué)員都只進(jìn)行了一部分操作。同時，對設(shè)備的頻繁操作，特別是在接口上反復(fù)拔插網(wǎng)線，很容易導(dǎo)致設(shè)備損耗或損壞，造成后期的更新及維護(hù)成本較高。另外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本每五年就會更新一次，很多新功能在原有機(jī)上已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)，這意味著必須對硬件進(jìn)行升級，成本較高。（2）限制了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)通常要用到一組設(shè)備來搭建環(huán)境，往往需要5～6臺路由器、多臺交換機(jī)、防火墻、IDS、IPS和PC協(xié)同工作。而網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室不可能提供如此多的設(shè)備來完成這樣的實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容受到很大限制。（3）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)完全是黑盒操作，不能體現(xiàn)具體分析過程。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置類課程所學(xué)理論都是用來指導(dǎo)配置的，是分析問題、解決問題的重要依據(jù)。在真實(shí)設(shè)備上完全成這類實(shí)驗(yàn)，只能驗(yàn)證配置的對與錯，而對諸如協(xié)議分析、流量分析、負(fù)載均衡等就不如專用工具方便與直觀。基于上述問題，很多技工院校都在教學(xué)中引入了模擬器輔助教學(xué)，如思科的PacketTracer和華為的eNSP。這些模擬器可以克服上述問題，為學(xué)員提供更多的實(shí)踐機(jī)會。

2eNSP平臺技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

eNSP是圖形化網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，該平臺通過對真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的仿真模擬，幫助廣大ICT從業(yè)者和客戶快速熟悉華為數(shù)通系列產(chǎn)品，了解并掌握相關(guān)產(chǎn)品的操作和配置，提升對企業(yè)ICT網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維能力，從而幫助企業(yè)構(gòu)建更高效、更優(yōu)質(zhì)的企業(yè)ICT網(wǎng)絡(luò)[3]。（1）高仿真。eNSP可以模擬華為AR路由器、x7系列交換機(jī)的大部分特性，可以模擬PC終端、Hub、云、幀中繼交換機(jī)等。可以仿真設(shè)備配置功能，快速學(xué)習(xí)華為命令行，還可以模擬大規(guī)模設(shè)備組網(wǎng)。可以通過真實(shí)物理網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的對接并模擬接口抓包，直觀展示協(xié)議交互過程。（2）圖形化操作：eNSP支持拓?fù)涞膭?chuàng)建、修改、刪除、保存以及設(shè)備的拖拽、接口的連線等操作。通過不同顏色，直觀地反映設(shè)備與接口的運(yùn)行狀態(tài)。同時eNSP中還預(yù)置了大量工程案例，學(xué)員可直接打開進(jìn)行演練與學(xué)習(xí)。（3）分布式部署：eNSP支持單機(jī)版本和多機(jī)版本，多機(jī)組網(wǎng)場景最大可模擬200臺設(shè)備組網(wǎng)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)公布式部署。（4）輕松實(shí)現(xiàn)教學(xué)考核。eNSP提供考核功能，教師可通過向?qū)е谱骺己隧?xiàng)目、設(shè)定評分點(diǎn)，讓學(xué)員在考核項(xiàng)目上完成配置。教師可利用答案卷進(jìn)行自動批量評分、生成成績表以及每個學(xué)員答題的詳細(xì)情況對照分析，從而了解學(xué)員的掌握情況。（5）免費(fèi)對外開放：完全免費(fèi)對外開放，直接下載即可安裝使用，無需申請license。以上這些優(yōu)點(diǎn)充分說明利用eNSP能方便快捷地完成大型網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行協(xié)議、流量、負(fù)載均衡等的分析實(shí)驗(yàn)。可以解決上述實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的諸多問題，彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)室開展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。

3實(shí)現(xiàn)過程

3.1搭建模擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺。以HCNA中的多生成樹配置為例，說明利用eNSP搭建模擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)現(xiàn)過程。在eNSP主界面的工作區(qū)中添加2臺S5700交換機(jī)、2臺S3700交換機(jī)和4臺PC，使用正確的線纜連接所有的PC和交換機(jī)完成實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建，如圖1所示。本實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)員理解MSTP的工作原理，學(xué)會MSTP的配置方法，會利用MSTP對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行控制，從而達(dá)到負(fù)載均衡的目的[4]。首先，在4臺交換機(jī)中劃分VLAN，按圖中的標(biāo)識將指定端口添加到VLAN中，設(shè)置TRUNK口，配置PC的IP地址。然后分別在4臺交換機(jī)上配置MST域：[SW1]stpregion-configuration[SW1-mst-region]region-nameHuawei[SW1-mst-region]revision-level1[SW1-mst-region]instance1vlan110[SW1-mst-region]instance2vlan20[SW1-mst-region]activeregion-configuration[SW1-mst-region]quit設(shè)置SW1為實(shí)例1的根橋、實(shí)例2的備用根橋；設(shè)置SW2為實(shí)例2的根橋、實(shí)例1的備用根橋：[SW1]stpinstance1priority0[SW1]stpinstance2priority4096[SW2]stpinstance1priority4096[SW2]stpinstance2priority0配置完成后，從PC1持續(xù)發(fā)送ping包到PC4（使用ping10.1.1.4-t），然后在SW3的G0/0/1和G0/0/2口抓包觀察，發(fā)現(xiàn)只有G0/0/2能抓到ping包，由此證明VLAN10的流量是通過SW3的G0/0/2轉(zhuǎn)發(fā)的。同理從PC2持續(xù)發(fā)送ping包到PC3（使用ping10.1.1.3-t），然后在SW3的G0/0/1和G0/0/2口抓包觀察，發(fā)現(xiàn)只有G0/0/1能抓到ping包，由此證明VLAN20的流量是通過SW3的G0/0/1轉(zhuǎn)發(fā)的。這樣通過在eNSP中進(jìn)行抓包實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)員非常直觀地了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的工作方式、數(shù)據(jù)包的走向，從而加深對MSTP的認(rèn)識，并能利用MSTP很好地進(jìn)行負(fù)載均衡。3.2制作考核項(xiàng)目。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置類課程是對實(shí)踐性要求很高的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)主干課程之一。針對技工院校學(xué)員，本課程的課程目標(biāo)定位為培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，能利用所學(xué)知識配置好數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品，解決企業(yè)的實(shí)際技術(shù)問題。但傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置類課程考試一般采取筆試或者附加物理設(shè)備考核，又或者在模擬器中完成，教師一一查閱、手工閱卷。基于本課程的特點(diǎn)，筆試、物理設(shè)備的考核以及普通模擬器考核有著很大的局限性，均無法真實(shí)反映學(xué)員對實(shí)踐技能掌握的情況，無法滿足技工院校培養(yǎng)高技能型人才的迫切需求。華為eNSP平臺提供的試卷功能，簡單的3個步驟就可以讓教師很方便地設(shè)計與制作考核項(xiàng)目。打開eNSP軟件后，直接點(diǎn)擊工具欄中的“新建試卷工程”，輸入工程名和工程保存位置，即可以開始制作考核項(xiàng)目。（1）設(shè)計考題拓?fù)洹？梢詫⒖己隧?xiàng)目的拓?fù)鋱D在工作區(qū)中完整地部署，做好標(biāo)注，也可以根據(jù)系統(tǒng)提示導(dǎo)入已經(jīng)設(shè)計和配置的拓?fù)鋱D。（2）編寫考試說明。將考核要求即實(shí)操考核題目錄入進(jìn)去，如果各考核點(diǎn)分?jǐn)?shù)暫時無法確定，可在確定后錄入。（3）生成試卷和答案。在此界面中可以設(shè)置各考核點(diǎn)的分值、總分、計時方式、是否鎖定試卷以及答案，答案默認(rèn)為完全匹配答案，可選擇其他匹配規(guī)則，也可選擇Regular自定義設(shè)置正則表達(dá)式。設(shè)置完成后，在當(dāng)前界面的下方設(shè)置答案以及試卷的保存路徑，并導(dǎo)出答案和試卷，試卷的擴(kuò)展名是.paper，答案的擴(kuò)展名是.model。至此，一份試卷制作完成。制作完成后的試卷要經(jīng)過測試才能發(fā)給學(xué)員考試，測試主要檢查各評分點(diǎn)的分值和答案的合理性，如果測試正常，就可以將試卷發(fā)給學(xué)員考試。考試完成后，學(xué)員要在各設(shè)備上輸入save命令進(jìn)行保存，然后點(diǎn)擊交卷，生成答卷，答卷擴(kuò)展名是.ans。教師在收到所有學(xué)員的答卷后，將這些答卷保存在同一個文件夾中，打開eNSP軟件，在“考試”菜單中點(diǎn)擊“閱卷”，設(shè)置好答案文件和學(xué)生答卷所在的路徑，點(diǎn)擊“閱卷”按鈕則可以進(jìn)行批量閱卷。幾秒鐘后，全部學(xué)員的得分及答卷情況都會顯示出來，非常方便快捷。閱卷結(jié)果如圖2所示。使用eNSP提供的考核方式，學(xué)員可以輕松地建立網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，不受網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的限制，與操作實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)類似。考核后的答卷詳情對學(xué)員技能的提升具有很好的促進(jìn)作用。使用eNSP軟件有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，增加實(shí)踐練習(xí)時間，使學(xué)員成為合格的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員。對教師來說，自動閱卷、自動分析反饋功能，節(jié)省了教師大量的人力、物力，同時也能很好地了解學(xué)員對各知識點(diǎn)的掌握情況，以便進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。eNSP軟件的應(yīng)用，是推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量的一個重要措施，具有極大的推廣價值。

4結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類課程教學(xué)使用eNSP軟件，能夠方便地搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、驗(yàn)證和考核平臺，不受物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的限制，具有高度的仿真性，能隨時保持先進(jìn)性（隨著軟件版本的更新，當(dāng)下最新的設(shè)備和最先進(jìn)的技術(shù)均會不斷添加到軟件中），且功能強(qiáng)大，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富。實(shí)踐證明，通過引入eNSP軟件平臺，虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建了科學(xué)、完整的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)體系，大大提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實(shí)驗(yàn)的效率以及學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)員的動手能力、自覺性、團(tuán)隊(duì)合作能力，從而保證了教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量。

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作者:王俊波 陳曉燕 單位:廣州白云工商技師學(xué)院