2021年計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室方案設(shè)計(jì)與建設(shè)

1、摘要:針對(duì)高校教學(xué)的需求提出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的總體構(gòu)思,設(shè)計(jì)基于思科網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與維護(hù)方案,并予以實(shí)施。關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室;方案;實(shí)施隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)層面,社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才的需求量與日俱增,因此培養(yǎng)具備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、管理維護(hù)、安全管理能力的人才成為高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門(mén)與實(shí)踐結(jié)合緊密的課程,而許多高校由于實(shí)驗(yàn)條件不足,在進(jìn)行該課程的設(shè)置時(shí)重理論、輕實(shí)踐,造成學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)積極性不高,缺乏深刻理解,實(shí)踐能力薄弱。為解決這個(gè)問(wèn)題,就必須加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,才能為社會(huì)

2、輸送合格的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才。1 實(shí)驗(yàn)室的總體構(gòu)思實(shí)驗(yàn)室的方案設(shè)計(jì)基于以下幾個(gè)方面考慮:(1)內(nèi)容豐富實(shí)驗(yàn)室設(shè)備能涵蓋局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)安全、voip、綜合布線(xiàn)等實(shí)用技術(shù)功能模塊,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程與理論課內(nèi)容的緊密結(jié)合,全方位為學(xué)生提供實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)。(2)設(shè)備完善同類(lèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備多種不同的型號(hào),為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提供廣泛的操作平臺(tái),在對(duì)比中學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)中對(duì)比,進(jìn)一步拓寬眼界。(3)拓?fù)潇`活靈活的拓?fù)湓O(shè)計(jì)只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的跳線(xiàn)即可改變拓?fù)?滿(mǎn)足多種實(shí)驗(yàn)要求,并且可以根據(jù)多種需求進(jìn)行擴(kuò)展,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中有機(jī)會(huì)充分發(fā)揮創(chuàng)新能力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖孕型瓿蓪?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與配置,并且可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)

3、的輕松連接。(4)易于維護(hù)緊湊連續(xù)的實(shí)驗(yàn)課程安排要求在一個(gè)班級(jí)完成實(shí)驗(yàn)后能夠迅速恢復(fù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以免影響下一個(gè)班級(jí)的上機(jī)使用,這就需要一個(gè)易于維護(hù)與恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及終端計(jì)算機(jī)的恢復(fù)。(5)安全可靠設(shè)備系統(tǒng)具備較高的安全性、容錯(cuò)能力,并且能防止內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)受到外部攻擊和感染病毒,保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及終端計(jì)算機(jī)的安全。(6)環(huán)境友好結(jié)合多媒體教學(xué),加強(qiáng)教與學(xué)的互動(dòng),讓學(xué)生邊學(xué)邊做,邊做邊學(xué)。2 實(shí)驗(yàn)室的實(shí)施方案經(jīng)過(guò)多方面考察與研究,鑒于cisco公司提供業(yè)界范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)硬件產(chǎn)品及其較完善的技術(shù)方案,我校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室采用該公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備, 其中主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備清單見(jiàn)表1。從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的總體構(gòu)

4、思出發(fā),方案主要包括了五大模塊:核心機(jī)房、實(shí)驗(yàn)機(jī)柜組、終端實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)、無(wú)線(xiàn)設(shè)備、教學(xué)用多媒體設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室總體拓?fù)湟?jiàn)圖1。核心功能機(jī)柜中的設(shè)備有: cisco 6509核心交換機(jī)1臺(tái),帶vpn模塊3725路由器2臺(tái),防火墻pix515e 1臺(tái),入侵檢測(cè)ids-4215 1臺(tái)。作為思科重要的智能多層模塊化交換機(jī), catalyst 6509系列能夠提供安全的端到端融合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。配置的su- pervisorengine 720集成了高性能的720gpbs交換矩陣與新型的路由和轉(zhuǎn)發(fā)引擎,其數(shù)據(jù)交換可達(dá)到400mpps,還具備增強(qiáng)型qos機(jī)制、基于硬件的gre 隧道和nat,高達(dá)200mpps的硬件

5、ipv6能力,可進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的順利過(guò)渡。另外,通過(guò)增加配置光口模塊,可滿(mǎn)足光纖接入需求,再加上交換模塊包括了48個(gè)具備自動(dòng)感應(yīng)和自動(dòng)協(xié)商的rj45端口,可具有非常高速的核心交換能力。帶vpn模塊的3725 路由器可提供vpn相關(guān)實(shí)驗(yàn)的良好環(huán)境。防火墻在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)網(wǎng)聯(lián)入校園網(wǎng)時(shí),在內(nèi)網(wǎng)電腦、服務(wù)器與外網(wǎng)之間起到保護(hù)作用,阻擋外網(wǎng)的不良攻擊,再與入侵檢測(cè)ids設(shè)備相結(jié)合,更有效地阻斷攻擊事件,進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)安全性。 1 核心機(jī)房核心機(jī)房主要包括了一個(gè)核心功能機(jī)柜和一個(gè)服務(wù)器機(jī)柜。連接方式見(jiàn)圖2。服務(wù)器機(jī)柜包括安裝了ipcc(ip contactcen- ter)系統(tǒng)的服務(wù)器3臺(tái), dell服務(wù)器4臺(tái)

6、。思科ipcc(ip contactcenter)系統(tǒng),具體功能包括智能呼叫路由、自動(dòng)呼叫分配(acd)功能、交互式語(yǔ)音響應(yīng)(ivr)集成等功能,可基于現(xiàn)有ip網(wǎng)絡(luò),與傳統(tǒng)呼叫中心的平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成。dell服務(wù)器安裝了w indows server2003和linux系統(tǒng),可以為實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)提供等多種服務(wù)。 2 實(shí)驗(yàn)機(jī)柜組實(shí)驗(yàn)室共有6個(gè)分組實(shí)驗(yàn)機(jī)柜,每個(gè)分組實(shí)驗(yàn)機(jī)柜中有6臺(tái)設(shè)備: 3725路由器1臺(tái), 2620路由器2 臺(tái), 3750交換機(jī)1臺(tái), 2950交換機(jī)2臺(tái)。機(jī)柜中不同的設(shè)備具有不同的特性,能較全面地涵蓋實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,具體拓?fù)溥B接方式見(jiàn)圖2。其中cisco 3725路由器具備多個(gè)nm和h

7、dsm插槽,可根據(jù)服務(wù)需求進(jìn)行擴(kuò)展配置,而且語(yǔ)音模塊可實(shí)現(xiàn)普通模擬語(yǔ)音與ip語(yǔ)音的對(duì)接,與核心機(jī)房中的ipcc系統(tǒng)相結(jié)合可建立真實(shí)的語(yǔ)音通信環(huán)境。2620路由器具有高速路由性能,能提供全面的協(xié)議和服務(wù),包括虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、防火墻保護(hù)、加密、wan優(yōu)化和經(jīng)過(guò)改進(jìn)的多媒體支持功能,并且支持多服務(wù)語(yǔ)音數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。catalyst3750交換機(jī)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)32gbps的堆疊互聯(lián),可以使用服務(wù)質(zhì)量(qos)、速率限制、訪問(wèn)控制列表和基本的靜態(tài)和路由功能,利用2950交換機(jī)可以將組內(nèi)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用的計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)。各實(shí)驗(yàn)分組機(jī)柜中的設(shè)備均上連至本機(jī)柜中的3750交換機(jī),匯聚后再通過(guò)3750交換機(jī)上連至核心功能機(jī)

8、柜中的核心交換機(jī)6509,如圖2,可將實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形成星形拓?fù)涞倪B接方式。分組實(shí)驗(yàn)柜和核心功能柜中的理線(xiàn)架均采用雙排理線(xiàn)架,學(xué)生若要進(jìn)行跳線(xiàn),只需在理線(xiàn)架上進(jìn)行簡(jiǎn)單插拔,而不需要對(duì)設(shè)備的物理端口進(jìn)行插拔線(xiàn)操作,既方便靈活又可起到保護(hù)設(shè)備物理端口的作用。 3 終端實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)36臺(tái)實(shí)驗(yàn)用終端計(jì)算機(jī)平均分為6組,每組6臺(tái),各組對(duì)應(yīng)一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)機(jī)柜,每臺(tái)終端計(jì)算機(jī)的com口通過(guò)地板下面的橋架布線(xiàn)與分組實(shí)驗(yàn)機(jī)柜中對(duì)應(yīng)設(shè)備的console端口連接,形成一個(gè)學(xué)生單獨(dú)對(duì)應(yīng)一臺(tái)設(shè)備的環(huán)境,可以通過(guò)終端軟件登錄設(shè)備控制端口進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。每組6臺(tái)計(jì)算機(jī)的eth- ernet口又全部連接至對(duì)應(yīng)分組實(shí)驗(yàn)機(jī)柜中的一臺(tái)

9、2950交換機(jī),組成一個(gè)小型局域網(wǎng)。2950交換機(jī)再通過(guò)機(jī)柜中的3750交換機(jī)上連至核心交換機(jī),最終實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室中所有終端計(jì)算機(jī)的互聯(lián)。 4 無(wú)線(xiàn)設(shè)備無(wú)線(xiàn)路由器和無(wú)線(xiàn)訪問(wèn)點(diǎn),可按實(shí)驗(yàn)拓?fù)湟箪`活地連接至實(shí)驗(yàn)組機(jī)柜任何一臺(tái)設(shè)備的rj45端口,實(shí)現(xiàn)多種無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方案。每臺(tái)計(jì)算機(jī)均安裝無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡,讓學(xué)生了解體驗(yàn)并掌握無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與配置方法。3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境(1)終端計(jì)算機(jī)安裝w indows2003 server操作系統(tǒng),運(yùn)行“超級(jí)終端”或其它同類(lèi)終端軟件,與設(shè)備console端口連接后即可登錄設(shè)備進(jìn)行配置。(2)教師在授課時(shí)若需演示設(shè)備配置過(guò)程,可使用多媒體講臺(tái)上的計(jì)算機(jī)telnet任一分組實(shí)驗(yàn)柜中的任一

10、設(shè)備,如圖1所示,再通過(guò)講臺(tái)前的投影屏幕讓學(xué)生清晰地了解實(shí)驗(yàn)步驟,并可與教師同步動(dòng)手操作。這為教師提供了相當(dāng)靈活的互動(dòng)演示環(huán)境,也便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與排錯(cuò)。(3)由于學(xué)生使用的終端計(jì)算機(jī)com口與相應(yīng)設(shè)備的console端口連接,而ethernet端口則均上連本組機(jī)柜中2950交換機(jī)的fastethernet端口。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既可通過(guò)console端口對(duì)設(shè)備進(jìn)行本地配置,也可以通過(guò)fastethernet端口telnet到其它設(shè)備進(jìn)行配置,有利于學(xué)生進(jìn)行比較學(xué)習(xí),全面掌握不同型號(hào)設(shè)備的配置方法。(4)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可采用分組實(shí)驗(yàn)的方式,并事先規(guī)定ip地址等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的分配規(guī)則,以避免因?qū)W生隨意配

11、置ip地址而導(dǎo)致地址沖突,影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程。4 恢復(fù)與維護(hù) 1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備恢復(fù)由于目前計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)班級(jí)較多而課時(shí)有限,實(shí)驗(yàn)課程往往安排兩個(gè)班級(jí)先后連續(xù)上機(jī)。前一個(gè)班級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成后,所有的配置都會(huì)寫(xiě)到設(shè)備dram中running-config文件中,改變了設(shè)備的運(yùn)行配置,直接影響后一個(gè)班級(jí)的上機(jī)環(huán)境,若將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一臺(tái)接一臺(tái)重新恢復(fù)配置會(huì)需要較長(zhǎng)時(shí)間,因此需要一個(gè)快捷的方法將設(shè)備恢復(fù)到初始狀態(tài)。為此,在每次實(shí)驗(yàn)之前,可將已經(jīng)配置好的文件拷貝至本地設(shè)備的nvram中的啟動(dòng)文件startup-config 和flash中,在實(shí)驗(yàn)后,執(zhí)行重啟命令或是將flash 中的備份文件導(dǎo)出至nvram中則可輕松使設(shè)備恢

12、復(fù)至初始環(huán)境。在每臺(tái)終端計(jì)算機(jī)上安裝tftp工具軟件,將其對(duì)應(yīng)的設(shè)備的初始配置文件以及ios文件均備份至終端上tftp軟件指定的目錄下。在學(xué)生進(jìn)行誤操作時(shí),比如誤刪flash中的ios文件或是誤擦除startup-config文件時(shí)可以及時(shí)恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行。 2 終端計(jì)算機(jī)維護(hù)終端計(jì)算機(jī)可以使用硬盤(pán)保護(hù)卡來(lái)防止學(xué)生修改系統(tǒng)文件并實(shí)現(xiàn)便捷的文件發(fā)布,使用備份軟件如ghost將最初的安裝狀態(tài)做備份,因此在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)也可以通過(guò)鏡像恢復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)修復(fù)。為保證計(jì)算機(jī)的安全,需為每臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝殺毒軟件,但由于實(shí)驗(yàn)性質(zhì),不得在終端上安裝防火墻,以免影響學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。殺毒軟件可采用瑞星殺毒軟

13、件,因?yàn)樵摎⒍拒浖蠢壏阑饓?不會(huì)影響學(xué)生觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而且安裝很方便?？紤]到瑞星殺毒軟件每天其病毒定義庫(kù)均有更新,要做到及時(shí)升級(jí)終端計(jì)算機(jī)到相應(yīng)最新病毒庫(kù),可采用服務(wù)器/客戶(hù)端的模式,將核心機(jī)柜中的一臺(tái)dell服務(wù)器作為升級(jí)服務(wù)器端, 36臺(tái)終端計(jì)算機(jī)作為客戶(hù)端。5 結(jié)束語(yǔ)該網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的拓?fù)湓O(shè)計(jì)和環(huán)境配置為學(xué)生提供了真實(shí)豐富的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和良好的科研平臺(tái),有利于學(xué)生在實(shí)踐動(dòng)手過(guò)程中加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的認(rèn)識(shí),通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn),希望學(xué)生能夠掌握不同型號(hào)路由器、交換機(jī)的基本配置方法,vlan、路由協(xié)議的配置方法,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與管理,了解無(wú)線(xiàn)、ip語(yǔ)音,網(wǎng)絡(luò)安全等實(shí)用技術(shù),提高創(chuàng)新能力。如果完全按照ccna的實(shí)驗(yàn)教材來(lái)安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,一是不利于多人上機(jī),因?yàn)閏cna實(shí)驗(yàn)的設(shè)置往往只考慮到單獨(dú)管理員,而幾十個(gè)學(xué)生同時(shí)上機(jī)必然會(huì)出