Packet Tracer模擬器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中的應(yīng)用

郭 忠

摘要：介紹PacketTracer模擬器，通過實(shí)例闡述如何利用PacketTracer模擬器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中把抽象的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念形象化，把枯燥的網(wǎng)絡(luò)原理具體化。結(jié)合其他優(yōu)秀的教學(xué)方法提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：PacketTracer模擬器；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；理論教學(xué)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

1Packet Tracer模擬器簡(jiǎn)介

Packet Tracer軟件是Cisco公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)仿真工具軟件，是一個(gè)為網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者設(shè)計(jì)的用于提供計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、配置和網(wǎng)絡(luò)故障排除模擬環(huán)境的學(xué)習(xí)平臺(tái)，支持學(xué)生和教師建立仿真、虛擬和活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型。像任何仿真器一樣，Packet Tracer軟件通過一組簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議模型、真實(shí)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)保留和基準(zhǔn)來了解網(wǎng)絡(luò)行為和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)的技巧，學(xué)生可在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，軟件中?shí)現(xiàn)的IOS子集允許學(xué)生配置設(shè)備；并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。軟件具有下列特點(diǎn)：

(1)支持多協(xié)議模型：支持常用協(xié)議HTi-P、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP and STP，同時(shí)支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC、inter-VLAN routing and ICMP等協(xié)議模型。

(2)支持大量的設(shè)備仿真模型：路由器、交換機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、各種連接電纜、終端等，這些設(shè)備是基于CISCO公司的。還能仿真各種模塊，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備中是無法配置整齊的。提供圖形化和終端兩種配置方法。各設(shè)備模型有可視化的外觀仿真。

(3)支持邏輯空間和物理空間的設(shè)計(jì)模式：邏輯空間模式用于進(jìn)行邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)；物理空間模式支持構(gòu)建城市、樓宇、辦公室、配線間等虛擬設(shè)置。

(4)可視化的數(shù)據(jù)包工具：配置有一個(gè)全局網(wǎng)絡(luò)探測(cè)器，可以顯示仿真數(shù)據(jù)包的傳送路線，并顯示各種模式。前進(jìn)后退，或一步步執(zhí)行。

(5)數(shù)據(jù)包傳輸采用實(shí)時(shí)模式和仿真模式，實(shí)時(shí)模式與實(shí)際傳輸過程一樣，仿真模式通過可視化模式顯示數(shù)據(jù)包的傳輸過程，使用戶能對(duì)抽象的數(shù)據(jù)的傳送具體化。以上這些特點(diǎn)可方便快捷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的組建、設(shè)備的配置、協(xié)議的測(cè)試等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的學(xué)習(xí)。

把Packet Tracer軟件引入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，不僅節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，極大地提高了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的積極性，提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的水平和質(zhì)量，達(dá)到了很好的效果。

2利用Packet Tracer模擬器增強(qiáng)理論教學(xué)的實(shí)效性

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理論教學(xué)中，利用Packet Tracer設(shè)計(jì)一些相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，可以把讓許多初學(xué)者感到枯燥乏味、抽象難懂的概念直觀、形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生理解和接受。例如廣播域的概念，廣播域指的是一個(gè)邏輯上的計(jì)算機(jī)組，該組內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)都會(huì)收到同樣的廣播信息。如在該計(jì)算機(jī)組的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播幀，則所有其他能收到這個(gè)幀的節(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為是該廣播幀的一部分。廣播域被認(rèn)為是OSI中的第二層概念，所以HUB、交換機(jī)等第一、二層設(shè)備連接的節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為都是同一個(gè)廣播域。而路由器、三層交換機(jī)則可以劃分廣播域?？梢栽赑acket Tracer上進(jìn)行一組實(shí)驗(yàn)。直觀、形象地展現(xiàn)這個(gè)概念。

實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)證HUB的所有端口均在同一個(gè)廣播域中。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D1所示，實(shí)驗(yàn)過程：把模擬器工作模式切換到模擬仿真模式，在pc0上ping主機(jī)pc4，觀察其他主機(jī)是否能收到相關(guān)的報(bào)文。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：在pc1、pc2和pc3主機(jī)都收到該廣播幀，驗(yàn)證了HUB的所有端口均在同一個(gè)廣播域中。

實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證二層交換機(jī)同一個(gè)VLAN的所有端口都屬于同一個(gè)廣播域。

實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D2所示。實(shí)驗(yàn)過程：把接pc0、pc1和pc4的端口加入到同一個(gè)vlan,其他端口加入到其他vlan。還是在pc0上ping主機(jī)pc4?？纯磒ing發(fā)出的廣播報(bào)文是否能到達(dá)pc1、pc2和pc3上。結(jié)果是只有pc1和pc4主機(jī)收到該廣播報(bào)文，說明二層交換機(jī)同一個(gè)vlan的所有端口都屬于同一個(gè)廣播域，不同vlan的端口屬于不同的廣播域。

實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證三層設(shè)備的三層接口就是廣播域的邊緣。

如圖3所示，二層交換機(jī)上沒做任何配置，即所有端口都同在默認(rèn)的vlan中。依據(jù)廣播域的定義分析知道，該網(wǎng)絡(luò)存在兩個(gè)廣播域，一個(gè)為交換機(jī)構(gòu)成，另一個(gè)為集線器組成。兩個(gè)廣播域的邊緣就是路由器。實(shí)驗(yàn)過程：在pc0上ping主機(jī)pc2，觀察集線器下的主機(jī)是否能接收到該廣播包。結(jié)果是接收不到，驗(yàn)證了三層設(shè)備的三層接口就是廣播域的邊緣這一結(jié)論。

3利用Packet Tracer模擬器實(shí)現(xiàn)“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法

利用Packet Tracer模擬器實(shí)現(xiàn)“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中的應(yīng)用。所謂“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”就是在學(xué)習(xí)信息技術(shù)的過程中，學(xué)生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在強(qiáng)烈的問題動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，通過對(duì)學(xué)習(xí)資源的積極主動(dòng)應(yīng)用。進(jìn)行自主探索和互動(dòng)協(xié)作的學(xué)習(xí)，并在完成既定任務(wù)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。它要求“任務(wù)”的目標(biāo)性和教學(xué)情境的創(chuàng)建。使學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。在這個(gè)過程中，學(xué)生還會(huì)不斷地獲得成就感，可以更大地激發(fā)他們的求知欲望，逐步形成一個(gè)感知心智活動(dòng)的良性循環(huán)，從而培養(yǎng)出獨(dú)立探索、勇于開拓進(jìn)取的自學(xué)能力?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法實(shí)施的前提是“任務(wù)”可以實(shí)施。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“任務(wù)”的實(shí)施必須要有相應(yīng)的設(shè)備支持。設(shè)備對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)是一個(gè)不可逾越的障礙。而Packet Tracer軟件很好地解決了設(shè)備問題，它可以在網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)過程中模擬各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。從而完成教學(xué)中設(shè)定的“任務(wù)”。例如在子網(wǎng)和路由器配置教學(xué)中，就可以在PacketTracer模擬器上完成一個(gè)子網(wǎng)劃分的“任務(wù)”。課前教師先在Packet Tracer模擬器上設(shè)計(jì)好一個(gè)如圖4所示的網(wǎng)絡(luò)實(shí)物鏈路圖，已經(jīng)有192.168.1.0／24地址塊用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)包含以下網(wǎng)段：辦公室1要求具有能夠支持30臺(tái)主機(jī)的IP地址。辦公室2要求具有能夠支持40臺(tái)主機(jī)的IP地址。辦公室3要求具有能夠支持100臺(tái)主機(jī)的IP地址。要求完成劃分子網(wǎng)的地址空間、分配適當(dāng)?shù)牡刂方o接口并進(jìn)行記錄、配置并激活FastEthernet接口、測(cè)試和驗(yàn)證配置、思考網(wǎng)絡(luò)實(shí)施并整理成文檔等“任務(wù)”。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)，在教師幫助下自己探討完成任務(wù)，教師在整個(gè)過程中不斷督促學(xué)生，并用鼓勵(lì)的評(píng)價(jià)激勵(lì)學(xué)生實(shí)踐、自學(xué)、質(zhì)疑。這樣在學(xué)生完成任務(wù)的同時(shí)既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，又使學(xué)生掌握了獨(dú)立解決問題的能力。

4結(jié)束語

本文簡(jiǎn)單介紹了Packet Tracer模擬器后，論述了如何在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)中利用該軟件把抽象的網(wǎng)絡(luò)概念形象化，把枯燥的網(wǎng)絡(luò)原理具體化，并嘗試與其他優(yōu)秀的教學(xué)方法相結(jié)合，使學(xué)生充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的吸收力，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)的效果與水平。