【摘要】高校創新體系建設中一個重要的組成部分是實驗室的建設，尤其是網路工程實驗室的建設。現有的網路工程實驗室裝置利用率低，實驗效率差，根據作者多年的教學經驗，通過增加一些網路裝置和軟體，改變拓撲結構，提出了一個合理的實驗室改造建設方案。經實踐證明，改造建設之後的實驗室解決了之前實驗室的問題，教學效果良好。
【關鍵詞】實驗室建設；網路工程；網路裝置；拓撲結構
1網路工程實驗教學改革與實驗室改造建設的重要性
實驗教學和實驗室建設是整個高等教育創新體系中的重要組成部分[1]。建立一流的網路工程實驗室是產學研相結合的一種重要形式，對教學、科研有很好的促進作用，不僅有利於提高教師的工作積極性，同時還能提高學生的學習興趣與實踐操作能力，使學生在理論學習的基礎上有針對性地實踐操作，使學生就業時能多增加一種技能，提高就業率[2]。當前網路工程實驗室拓撲結構為12組，每組6人。每組為一個子網，整個實驗室做為一個統一的網路。每個學生在子網內做實驗，也可以訪問整個網路。組內有三層交換機、二層交換機、路由器等裝置。學生在做實驗時會用到不同的交換機、路有器等裝置。通過對不同的裝置設定時，現在採用的方法是通過RJ45水晶頭與不同的交換機連線，這大大影響了裝置的使用壽命。另外連線這些裝置的網線連線方法（線序）也不一樣。因此在做實驗時，學生互相亂拿網線張冠李戴，導致現場很混亂，做實驗的效率很低。本文通過增加一些裝置和軟體，改變拓撲結構，使對交換機、路由器等裝置的設定不需要在裝置端設定，而可以直接在組內的終端上對每臺裝置設定，從而提高實驗的效率、裝置的利用率和裝置的壽命。根據本文的方法改造建設之後的.網路工程實驗室可以滿足72人的實驗規模。
2網路工程實驗室設計思想
改造之後的網路工程實驗室為每個實驗組配置一個控制中心，該控制中心採用序列通訊裝置-串列埠伺服器CCM-16。CCM（ConfigureControlModule）即除錯控制模組，該控制模組作為每個實驗組的核心裝置，控制實驗組中的其他網路裝置，同時可以通過該控制模組上的網路介面連線到實驗室中心的總的交換機上，實現所有的實驗組互聯，從而形成一個整體實驗室。實驗組中的每臺學生機經改造後都配備兩個網路介面：一個介面用於和中心交換機相連，由於此網線不可以拔掉，設定使用紅色的網線，如下圖中紅線所示；另一個可用於裝置除錯，通過連線到網路拓撲中進行結果驗證，用於驗證結果的網線可隨時拔掉，或插在別的實驗裝置上，設定為使用綠色網線。
3統一控制管理功能
改造後的實驗室配合專為實驗室使用者研製開發的實驗室管理系統LinkManagerNetCollege使用。該管理系統在web上進行操作，可以在不同時間不同地點統一控制管理裝置，為管理員、學生、教師等不同的使用者設定對應的許可權，方便教學。所有使用者只需在各自的瀏覽器中輸入伺服器的IP地址，通過使用者名稱和密碼進入系統中獲取對應的許可權，在不同終端下對裝置的除錯操作都會統一到該實驗室管理系統LinkManagerNetCollege上。實驗室管理系統軟體LinkManagerNetCollege除了可以統一控制管理之外，還提供了以下功能，方便教學和管理裝置。
3.1一目瞭然的UI介面
通過該軟體可以一目瞭然地看到實驗室的裝置及其拓撲圖，如圖5所示。同時除了出廠設定之後，管理員可以提前在系統中為不同裝置設定不同的配置，教師使用者登入之後，可以對實驗室中的任何裝置進行“一鍵恢復”操作，恢復到出廠設定或者提前設定好的不同配置，用於不同的教學。例如進行排錯課程的教授時，可使用該功能預先將錯誤的配置分發到學生裝置上，讓學生來更正。
3.2多人共享，分組教學，團隊合作
多個使用者可以同時訪問同一裝置，基於此為每個實驗組分配6臺終端供6個學生使用者使用，每個學生都可以訪問該實驗組內通過CMM連線的每臺網絡裝置，第一個訪問裝置的學生使用者對該裝置有寫許可權，之後進入的其他學生只有讀許可權。教師使用者可以隨時檢視每臺網絡裝置的配置情況，做到實時螢幕監控，隨時收回寫許可權，協作指導教學。多人共享同一臺裝置，以6人一組的方式來學習，通過這種獨立的分組設計，組與組之間的使用者相互對立，避免了組與組之間的成員誤操作或者惡意操作帶來的危害。獨立分組設計如圖6所示。但是這種獨立是相對的，管理員可以通過實驗室中心交換機來解除訪問控制，讓組與組的成員能夠訪問到對方的CCM，組成更大的實驗組進行綜合實驗。
3.3易用性，可擴充套件性，安全性
經改造之後的網路工程實驗室具有很好的易用性，可擴充套件性和安全性：
（1）易用性：每個實驗組內裝置可以自由組合，無需反覆拔插配置口就能訪問到組內所有裝置。採用這種設計，學生在做實驗時可以通過訪問控制伺服器對網路裝置進行配置操作，而不需要反覆插拔配置線，不僅可以方便學生操作，節約時間集中精力做實驗，大大提高了實驗教學的效率和秩序，方便教師對實驗過程進行管理、監督、檢驗；同時也大大降低了由於傳統實驗形式下插拔配置線帶來過高的硬體埠損壞率。
（2）可擴充套件性：模組化的實驗組設計給實驗室帶來擴充套件上的極大方便，由於場地問題物理實驗組不能無限制增加，但是多個邏輯組可以組成綜合實驗組，公用1臺CCM。另外，CCM具有16口、24口、32口不同規格的產品形態，可以滿足不同規模的實驗室需求。
（3）安全性：所有人無法直接訪問CCM，必須經過管理控制中心做對映和資料安全轉換；所有使用者必須經過身份認證才可進行系統；通過https加密訪問。同時該系統可以提供危險命令過濾功能，還支援對危險命令的特殊引數不阻塞的功能。管理員可以任意配置危險命令，保護裝置防止學生對裝置進行了不可逆轉的操作，提高裝置安全性。
3.4全真實現串列埠訪問功能，模擬現實配置環境
系統全真實現串列埠訪問功能，不會出現因裝置的IP地址被改錯而遠端無法訪問的情況。通過CCM，即使裝置的IP地址被修改錯誤，也不影響通過網路訪問裝置。全真模擬現實環境，學生使用者登入系統後，單擊裝置，可以選擇不同的配置環境進行學習：
（1）可選擇真實的超級終端的配置功能，輕鬆實現真實的超級終端串列埠配置練習環境；
（2）選擇telnet方式模擬超級終端的配置功能；
（3）選擇裝置本身的web配置功能。
4結束語
本文通過增加一些裝置和軟體，改變拓撲結構，對網路工程實驗室進行了改造建設。改造之後的實驗室可以滿足更多學生的實驗規模，同時可以更方便地對裝置進行設定，提高了實驗的效率、裝置的利用率和壽命，對裝置管理和實踐教學提供了很大便利。本方案已實際應用於本校好幾屆的學生，提高了學生的積極性和動手能力，教學效果良好，學生普遍好評。
參考文獻：
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［3］熊巨集齊，戴玉蓉，鄭佳茂．實驗教學改革與實驗室建設規劃的研究與實踐［J］．實驗技術與管理，2008，25（10）
［4］魏小銳，李陽蘋等．面向應用型人才培養的校企聯合實驗室建設與實踐［J］．實驗室研究與探索，2015，34（2）：231-234
［5］楊林．基於一鍵清除的網路實驗室設計與實現［J］．通訊技術，2008，41(6):49-51