构建虚实结合计算机网络实验研究

　　实验实训是计算机网络技术专业教学中的重要一环,在真实的网络实训教学环境的基础上,借助于虚拟技术构建一个完善、高性价比的虚实相结合的计算机网络实训室.下面是小编搜集整理的相关内容的论文，欢迎大家阅读参考。

　　摘要:遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,构建了LIMP+CVM+NTC+RCMS的虚实结合的计算机网络类实验平台.该平台整合了软件共享虚拟资源、仪器共享虚拟资源和远程控制虚拟资源,是一个多课程、全方位、开放共享的虚实结合的平台,实现了实验环境灵活部署、网络拓扑虚拟设计、物理设备远程控制,使虚拟仿真实验和传统实验相融合,增强了虚拟拓扑设计的可见性和物理组网的灵活性.

　　关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类

　　计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如IOU、GNS3、eNSP2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.

　　1平台的系统架构

　　虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.

　　(1)实验室综合管理平台(LIMP).LIMP(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCMS、NTC和CVM相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.

　　(2)云虚拟实验平台.CVM是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].

　　(3)虚拟拓扑连接器.NTC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].

　　(4)机架控制管理服务.RCMS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接PC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.

　　2平台的关键实现

　　本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.

　　2.1硬件构建

　　(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使IT资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVM配有1个Console口、1个MGT口和8个实验口,通过网络IP、子网掩码、网关和DNS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.

　　(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.NTC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFP口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络IP、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).