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构建虚实结合的计算机网络实验研究(第2页)

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  (3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCMS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个AUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络IP、用户名和密码等提供基于Web的操作界面.RCMS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理

  2.2资源建设

  (1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVM的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(.iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(.base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、MOOC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库

  (2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验PC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.

  (3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCMS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化Web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过LIMP将NTC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在NTC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.

  3平台的实验教学

  3.1实验教学

  虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境+虚拟设计+物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的.可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:

  (1)通过LIMP发布实验任务;

  (2)通过CVM调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;

  (3)通过NTC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;

  (4)通过RCMS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;

  (5)通过LIMP监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.

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