高校计算机网络技术实验室的建设及实现

摘要：主要阐述了网络实验室在教学中的重要性，提出了网络技术实验室建设目标的层次以及所应遵循的原则，在此基础上分析了网络技术实验室建设的基本模式以及所实现的技术方案等。
　　关键词：网络技术；实验室；实现模式；高校

　　一、网络实验室建设的重要性
　　自1994年中国正式接入互联网以来，互联网在中国得到了飞速的发展，随着互联网技术的广泛普及和应用计算机网络已经成为人们须臾不能离开的生活方式，乃至是支撑整个社会运行的一个重要手段。网络技术成为计算机技术发展最为迅速的一个领域，这不仅表现在中国互联网的基础设施方面，也表现在互联网的用户人数、互联网在各行各业的广泛应用等各个方面。党的十六大明确提出了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”方针。网络技术教育和人才培养已经成为高等院校一项重要的战略任务。各个高校已纷纷将网络课程列入重要的课程体系当中，网络技术教育也开始逐步走向普及。网络技术实验室的建设也就成为培养信息化人才必不可少的实现平台，也是网络教育不可缺少的一个重要环节，是检验高校计算机网络教学成功与否的重要标志。
　　二、建设目标
　　网络技术实验室主要用来开展有关计算机网络方面的实验，实验室的总体设计应当满足各方面网络技术实验的需求，完备性是网络技术实验室建设的基本目标。按照模块化的设计思想，整个实验室包含开放基础硬件平台、实验室业务支撑层、实验业务层面和实验室综合管理等，据此我们把网络技术实验室的建设目标分为四个部分、三个层次。
　　1.开放基础硬件平台。开放基础硬件平台包含三个基本组成部分：基础网络平台组件、集合通信及存储组件、智能管理中心组件。根据实验室不同的研究、开发、教学等业务提供一个全面的基础通讯硬件平台。
　　2.实验室业务支撑层。面向实验室三个主要业务方向，该层面主要提供培训教学教材体系与技术交流服务；面向科研课题研究的中间件系统；中间件平台包含imc、nbx中间件、ips疫苗定制等二次开发接口等系列规范的接口；面向行业技术应用与科研成果的转化需求提供行业网络应用咨询服务。
　　3.实验业务层面。实验业务层面为最终的应用层，即实验室可以开展的相关业务，从实验室建设的阶段分析和长期发展趋势来看，基础教学培训、课题研究、行业应用研究都是必不可少的环节和应用内容。h3c多元化多业务实验室将基于开放基础硬件平台和针对性的实验室业务个性化服务实现h3c—学校网络实验室—社会各行各业完整的增值价值链体系。
　　4.实验室综合管理。实验室的管理不仅仅是简化实验员的操作过程，本方案除依靠路由器反向telnet功能实现实验设备的集中控制外，更加注重实验室的业务层管理，包括实验室远程开放功能、运营管理以及实验过程、实验配置、实验室管理等。
　　三、建设原则
　　为达到网络技术实验室的建设目标，综合考虑近几年ip技术的发展和数据承载网络的发展，在实验室设计构建中，我们始终坚持以下原则：
　　1.稳定性。网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的前提保证，在网络设计中选用高可靠性网络产品，合理设计网络架构，制定可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持系统的正常运行。使得网络在高负荷情况下仍然具有较高的吞吐能力和效率，延迟低。
　　2.安全性。制定统一的骨干网安全策略，整体考虑网络平台的安全性。可以通过各业务子网隔离，全网统一规划ip地址，根据不同的业务划分不同的子网。具有保证系统安全，防止系统被人为破坏的能力。对网络实行集中监测，分权管理，并统一分配宽带资源。选用先进的网络管理平台，具有对设备，端口等的管理，流量统计分析，及可提供故障自动报警。整个网络可以进行远程控制。支持 aaa 功能、acl 、ipsec 、nat 、路由验证、chap 、pap 、ca 、md5 、des 、3des 、日志等安全功能。
　　3.标准性。通讯协议和接口符合国际标准。支持国际上通用标准的网络协议（如tcp/ip）、国际标准的大型的动态路由协议（如 bgp ，ospf）等开放协议，有利于保证与其他网络在之间的平滑连接互通。方便接入不同厂商的设备和网络产品。在网络中，即使有多个网络并存，采用统一的标准，也能使这些网络能融合到一起，实现业务整合及数据集中。
　　4.可扩展性。根据未来业务的增长和变化，网络可以平滑的扩充和升级，最大程度的减少对网络架构和现有设备的调整。易于增加新设备、新用户，易于和各种公用网络连接，随系统应用的逐步成熟不断延伸和扩充，充分保证现有投资利益。
　　5.先进性。大学作为最前沿学科和技术研究场所，要求网络实验室要配备最先进的网络设备，能够开展最新技术的科研，教学和实践活动，对网络实验室的设备，网络方案的技术先进性要求非常高。同时还应跟踪当前计算机网络和通信技术的最新发展，能够开设一些高水平的网络和通信实验。
　　四、网络基础架构与实验内容规划
　　路由和交换是网络建设的基础，也是各种网络应用的传输平台。本方案通过为学生搭建一套满足各种局域网交换和广域网路由测试需求的基础网络平台，使学生可以熟悉网络基本协议、学习组网设计、模拟各类实际环境、排除网络故障等教学内容，同时亲身体验所设计网络的高速连通性、高可靠冗余等特性，完成从认识、熟悉到设计、排错等多种教学和实验，熟练掌握网络实用技术。实验室方案中的设备选型采用模块化设计理念，在满足网络基础架构教学的基础上，还可叠加语音、安全、视频等多种设备，满足相关专业所有教学课程要求，远程vpn接入功能，还可在计算机教学领域提供对外有偿教学服务。

　　1.局域网实验。目前，全世界的局域网中，80%以上都是以太网，以太网采用的基本技术是载波侦听/冲突检测（csma/cd），同时以太网是一种发展很早的成熟的标准的网络规范，是目前世界上最流行的局域网。随着网络技术的发展，以太网的带宽也逐步增高，目前比较流行的是骨干为千兆传输速率，10/100m交换到桌面的以太网结构。同时二层交换技术也在向三层交换发展。考虑要2～3个局域网。
　　2.广域网实验。广域网是根据地域范围划分网络的一种分类方式。在现实环境中应用十分广泛，通常都是租用电信公司或运营商提供的线路，来完成跨区域网络的连接。电信公司及运营商通常会提供ddn、x25、fr等线路，可以通过路由器及背对背线缆来模拟广域网环境。通过对网络设备接口的不同配置，让学生了解各种接口的应用及物理结构，增强学生实践知识。
　　3.网络管理及应用实验。通过安装网络管理软件，对整个网络进行管理，增强学生管理网络的能力。网络应用实验包括：域名服务器（dns）配置，www服务器的配置及网站建设，电子邮件服务器配置，基于socket的c/s编程，基于b/s编程等。
　　4.网络安全实验。通过一系列的网络安全实验，深化对网络安全理论及其应用的理解。例如：防火墙设计与配置，加密系统的设计与实现，安全认证实验，访问控制实验，入侵检测实验等。
　　5.面向研究的网络实验内容。这部分实验与前面的验证和分析型实验不同，它面向高年级学生和教师，网络实验以研究为主，通过对当前计算机网络和通信技术发展的前沿领域进行跟踪和研究，并应用在所搭建的网络上。如路由协议研究（包括ospf、is-is、igp、egp、多播），vpn技术研究，冗余备份技术研究，安全技术研究，ipv6技术研究等。6.面向培训的网络实验。网络培训实验主要以中国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试网络工程师和网络管理员培训、cisco网络认证培训体系、华为3com的网络认证培训体系为基础，向全校及社会的相关专业老师和学生开放。
　　五、结论
　　综上所述，网络技术实验室是目前高校培养信息化人才必不可缺少的一个实践平台，网络技术实验室的建设应该能够体现“多模式”、“多层次”和“高技术”这样一个基本思想。实验室建成后，将为全院学生开设网络理论基础课实验；为与计算机网络相关专业学生开设基础理论、相关计算机网络专业课实验和计算机网络综合设计性实验、系统性实验。通过实验教学的三个层：基础教学实验、综合设计实验、系统性实验，全面提高学生的动手能力、培养学生的创新意识和创新能力。

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