Packet Tracer軟件在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用研究

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)、生活中廣泛推廣應(yīng)用，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)專業(yè)成為目前中等職業(yè)教育中相對熱門的專業(yè)之一，而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程屬于本門專業(yè)中的核心基礎(chǔ)課程。但是由于各個(gè)中等職業(yè)教育教學(xué)軟硬件設(shè)施的差異性，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)質(zhì)量參差不齊，為了解決中等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困境，近幾年逐漸將Packet Tracer虛擬仿真軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可在一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣不僅提高了實(shí)驗(yàn)的效率，還能夠激發(fā)了學(xué)生探索興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

關(guān)鍵詞：Packet Tracer；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP393-4

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)中的基礎(chǔ)性教學(xué)內(nèi)容，由于該課程涉及很多的理論知識(shí)和抽象的算法、協(xié)議，而且隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)湓絹碓綇?fù)雜，這對于中等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提出了更高的要求。為了滿足實(shí)踐應(yīng)用的需求，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中引入Packet Tracer虛擬仿真軟件，不僅可以降低中等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本，更重要的是還能提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)造能力，對于中等職業(yè)教育計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說具有十分重要的意義。

1 Packet Tracer 虛擬仿真軟件簡介

思科公司發(fā)布的Packet Tracer軟件屬于是一款專門針對CCNA認(rèn)證考試的輔助學(xué)習(xí)軟件，其可以構(gòu)建一個(gè)高度集成的可視化、仿真、協(xié)作以及評(píng)估環(huán)境的仿真模型。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中引入該軟件，學(xué)生便可在軟件圖形用戶界面上自由建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，同時(shí)還能夠在IOS環(huán)境中配置虛擬設(shè)備，有助于學(xué)生了解、掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中各種配置的指令；可詳細(xì)演示數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的處理過程，學(xué)生可清楚地觀察到網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的運(yùn)行情況[1]。

2 Packet Tracer輔助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用

目前，Packet Tracer軟件可支持“Simulation”、“Topology”兩種模式，在本文研究中我們將在這兩種模式下通過兩個(gè)教學(xué)案例介紹如何利用Packet Tracer輔助學(xué)習(xí)軟件。

2.1 HTTP數(shù)據(jù)包傳輸實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

通過對HTTP數(shù)據(jù)包傳輸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可幫助學(xué)生了解并掌握HTTP請求的整個(gè)傳輸過程細(xì)節(jié)。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例步驟如下：

2.1.1 在IP地址為192.168.1.2的主機(jī)web 瀏覽器上輸入：http：//192.168.2.2。

2.1.2 打開Simulation Panel的設(shè)置，在其中預(yù)設(shè)一個(gè)過濾規(guī)則，其主要是用于捕獲HTTP和TCP數(shù)據(jù)包；捕捉到數(shù)據(jù)包之后點(diǎn)擊“auto capture play”，此時(shí)在Event List中便會(huì)自動(dòng)顯示HTTP請求的整個(gè)傳輸過程，如圖1所示。

圖1 HTTP請求的傳輸過程

2.1.3 從上圖中我們可以查看所有的數(shù)據(jù)包，從中我們可以看出數(shù)據(jù)包的傳輸是分為三個(gè)階段：其中第一階段主要為TCP通過三次握手協(xié)議建立鏈接的過程；第二階段則為HTTP傳輸數(shù)據(jù)包的過程；第三階段為釋放數(shù)據(jù)包。而判斷各個(gè)階段的主要依據(jù)在于TCP報(bào)頭中的FIN、ACK、SYN標(biāo)志[2]。

通過本教學(xué)案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握以下幾方面知識(shí)點(diǎn)：一是了解TCP數(shù)據(jù)包的端-端通信模式，HTTP主要作用于應(yīng)用層服務(wù)，通過主機(jī)和服務(wù)器可查看1-7層的傳輸數(shù)據(jù)信息；二是TCP建立鏈接需要進(jìn)行三次握手。HTTP數(shù)據(jù)在傳輸之前必須建立連接；三是在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程中每一方的TCP報(bào)頭序列號(hào)都會(huì)呈現(xiàn)出遞增1的規(guī)律；四是當(dāng)所有數(shù)據(jù)傳輸完成之后都需要連接釋放，TCP在鏈接釋放時(shí)需要進(jìn)行三次握手。

2.2 ICM P數(shù)據(jù)包傳輸實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

在本教學(xué)案例中可以讓學(xué)生掌握ICM P數(shù)據(jù)包傳輸?shù)恼麄€(gè)過程。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

2.2.1 在IP地址為192.168.1.2的主機(jī)命令行方式下輸入：ping 192.168.2.2。

2.2.2 打開Simulation Panel的設(shè)置，預(yù)設(shè)一個(gè)過濾規(guī)則——只捕捉ICM P數(shù)據(jù)包，設(shè)置完成之后再點(diǎn)擊“auto capture play”，此時(shí)在Event List中便會(huì)自動(dòng)顯示ICM P數(shù)據(jù)包傳輸?shù)娜縫ing過程。

2.2.3 密切觀察ICM P數(shù)據(jù)包傳輸經(jīng)過的所有路徑。數(shù)據(jù)包的傳輸路徑為：192.168.1.2→ H ub0 → 192.168.1.3和Switch0，Swtich0→ Router0→ 192.168.2.2（H TTP服務(wù)器）。同時(shí)HTTP服務(wù)器回應(yīng)ICM P數(shù)據(jù)包一般采取逆向傳輸方式回到主機(jī)。

2.2.4 隨機(jī)打開任意數(shù)據(jù)包，點(diǎn)擊“PDU Inform ation at Device”后便可以直接查看此數(shù)據(jù)包的報(bào)頭信息。在圖3中主要顯示Router0 接受到Switch0所傳輸?shù)腎CM P數(shù)據(jù)包信息，數(shù)據(jù)包在傳輸過程中從路由器開始傳輸之后，兩端IP地址未發(fā)生改變，但是源M AC地址和目的M AC卻發(fā)生改變。R outer0上的ICM P數(shù)據(jù)包信息詳見圖2。

圖2 在R outer0上的ICM P數(shù)據(jù)包信息

通過本教學(xué)案例的學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握以下幾方面知識(shí)點(diǎn)：一是由于路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，只能查看1-3層的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包有路由器經(jīng)過時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)層的IP地址不會(huì)改變，但是數(shù)據(jù)鏈的路層地址會(huì)發(fā)生改變；二是由于交換機(jī)屬于是數(shù)據(jù)鏈中的路層設(shè)備且采用交換式的工作方式，只能查看到1-3層的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包經(jīng)過時(shí)其MAC地址不會(huì)改變；三是了解集線器是一個(gè)物理層設(shè)備且采用廣播式工作模式，在上面無法查看到2-7層的數(shù)據(jù)信息，其工作主要是采用廣播式[3]。

3 結(jié)束語

Packet Tracer軟件通過虛擬手段建立一個(gè)高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在模擬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上開展直觀的教學(xué)活動(dòng)，其將抽象的理論教學(xué)變成了自主設(shè)計(jì)虛擬案例，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生主動(dòng)參與思考、驗(yàn)證、解決教學(xué)問題，同時(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)更多的規(guī)律和問題，不僅有利于進(jìn)一步鞏固教學(xué)效果，對于提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量也具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛琴.基于Packet Tracer的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010（02）：67.

[2]徐巧枝.基于Packet Tracer的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2012（03）：144-146.

[3]楊兵.基于packet tracer5.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].軟件，2012（08）：113-119.

作者單位：遼寧省本溪市機(jī)電工程學(xué)校，遼寧本溪 117022