“項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

姚正　魯兵

摘要：為解決路由與交換技術(shù)課程的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考核存在的困難：如設(shè)備不足、纜線或接口故障、設(shè)備連接耗時(shí)長(zhǎng)、項(xiàng)目結(jié)果保存難、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分耗時(shí)長(zhǎng)等，設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，按照開(kāi)發(fā)流程，使用Cisco Packet Tracer仿真軟件，進(jìn)行項(xiàng)目需求文件編制與修訂、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)評(píng)分點(diǎn)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)、完成進(jìn)度等項(xiàng)目設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了路由與交換技術(shù)課程的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分功能。自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)為項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程考核提供了極大便利，解決了實(shí)際困難，且系統(tǒng)具備可移植、可復(fù)用、高可靠性。

關(guān)鍵詞：仿真；項(xiàng)目；配置；流程；自動(dòng)評(píng)分

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）13-0166-04 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：

0 引言

網(wǎng)絡(luò)仿真軟件通過(guò)仿真方式提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、設(shè)備配置、故障排查等功能的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。用戶可以在仿真軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可提供?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的詳細(xì)過(guò)程，模擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況[1]。目前常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件有GNS3、eNSP、Cisco Packet Tracer、HCL、EVE-NG、PNETLab等，從操作的便捷性、功能性、用戶體驗(yàn)角度分析，Cisco Packet Tracer仿真軟件具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。Packet Tracer可為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)及管理人員提供設(shè)計(jì)及配置的初步方案，方便網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模擬及故障的跟蹤，為從事網(wǎng)絡(luò)研究的人員提供了一個(gè)良好的仿真平臺(tái)[2]。

很多高校的相關(guān)專業(yè)（如網(wǎng)絡(luò)工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息安全等）都開(kāi)設(shè)了路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)集成等相關(guān)課程[3]。這些課程都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置與調(diào)試，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程考核和成績(jī)?cè)u(píng)定存在很多困難：一是實(shí)驗(yàn)室很難滿足40人同時(shí)開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)所需要大量設(shè)備的環(huán)境[4]；二是大量設(shè)備互聯(lián)、開(kāi)機(jī)耗時(shí)大，且存在纜線故障、接口老化等不可控因素[5]；三是項(xiàng)目結(jié)果保存復(fù)雜度大、耗時(shí)多、追溯性差；四是對(duì)40 人的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成結(jié)果進(jìn)行評(píng)分耗時(shí)巨大、容易漏判和誤判。

為解決上述困難，以路由與交換技術(shù)相關(guān)課程的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考核為研究對(duì)象，基于Cisco Packet Tracer仿真軟件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌M(jìn)行設(shè)備配置和網(wǎng)絡(luò)連通性測(cè)試，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)具備自動(dòng)評(píng)分功能的網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，驗(yàn)證項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)完成的得分率、時(shí)長(zhǎng)、失分點(diǎn)等，有效解決了項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程考試存在的困難。

1 Cisco Packet Tracer 仿真軟件

Cisco Packet Tracer是一款由Cisco公司開(kāi)發(fā)的仿真軟件，目前最新版本8.2版本，軟件功能強(qiáng)大且操作方便，可提供多種Cisco網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的模擬環(huán)境，如路由器、交換機(jī)、無(wú)線設(shè)備、各種連接纜線、終端（PC、服務(wù)器）、廣域網(wǎng)仿真設(shè)備、可插拔模塊、網(wǎng)絡(luò)控制器等?？梢詫?duì)ARP、BGP、CDP、DHCP、DNS、EIGRP、FTP、HSRP、HTTP、ICMP、LACP、NTP、OSPF、RADIUS、RIP、SMTP、SNMP、STP、TCP、TFTP、TELNET、UDP 等協(xié)議的進(jìn)行仿真模擬和實(shí)現(xiàn)。

Cisco Packet Tracer的Extensions提供的“Activity Wizard”可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)配置要點(diǎn)成功與否i動(dòng)校對(duì)功能[6]。為研究人員和高校師生提供了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯罱?、設(shè)備連接、設(shè)備配置等項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的自動(dòng)校驗(yàn)方式。

2“ 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程

為解決路由與交換技術(shù)相關(guān)課程的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考核存在的困難，設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)一套可移植、可復(fù)用、高可靠性、具有自動(dòng)評(píng)分功能系統(tǒng)的意義重大，開(kāi)發(fā)流程見(jiàn)圖1。

開(kāi)發(fā)流程說(shuō)明：

Step1：制作項(xiàng)目需求文件。簡(jiǎn)要介紹項(xiàng)目需求，使用TXT文件即可，如需要使用表格，則需要在Word 中編輯需求文件，項(xiàng)目需求文件要簡(jiǎn)明、易懂。

Step2：導(dǎo)入項(xiàng)目需求文件。如果項(xiàng)目需求文件只是簡(jiǎn)要文字說(shuō)明，可以忽略第一步，在第二步中直接編輯項(xiàng)目需求文件。

Step3：構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。按照?xiàng)目需求文件，在Cisco Packet Tracer 中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，保存為?xiàng)目初始源文件PKT。

Step4：導(dǎo)入項(xiàng)目初始源文件PKT，初始源文件PKT是學(xué)生考試的試卷。

Step5：目標(biāo)文件制作。按照項(xiàng)目需求進(jìn)行必要的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和設(shè)備配置，測(cè)試完成項(xiàng)目需求后，另存為目標(biāo)文件PKT。

Step6：導(dǎo)入目標(biāo)文件PKT，目標(biāo)文件PKT是試卷的答案庫(kù)。

Step7：評(píng)分項(xiàng)目設(shè)置。設(shè)置評(píng)分項(xiàng)目就是設(shè)置考核內(nèi)容，本步驟是制作PKA項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)文件的核心。

Step8：項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)文件PKA的保存。PKA文件包含試卷、試卷答案、自動(dòng)評(píng)分項(xiàng)目（考核內(nèi)容）、考試時(shí)長(zhǎng)等內(nèi)容。

Step9：測(cè)試PKA文件。完成項(xiàng)目需求和考核要點(diǎn)后，完成進(jìn)度會(huì)顯示100%。

注意：如果項(xiàng)目需求文件需要修改，可以返回第一步或第二步重新編輯或?qū)?；如果?xiàng)目初始源文件修改，也可以重新導(dǎo)入；在不改變考核要點(diǎn)的情況下，目標(biāo)文件無(wú)須重新導(dǎo)入和重新設(shè)置得分點(diǎn)。

如果重新導(dǎo)入目標(biāo)文件，則必須重新設(shè)置得分點(diǎn)。

3“ 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作

3.1 編制項(xiàng)目需求文件

項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)要求（案例）

Step1：設(shè)置PC1、PC2、PC3、PC4 的IP 地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。

Step2：設(shè)置交換機(jī)的名字為SW1，在交換機(jī)SW1 上創(chuàng)建VLAN10，設(shè)置端口1-8 為接入模式，劃入VLAN 10中；創(chuàng)建VLAN 20，設(shè)置端口9-16為接入模式，劃入VLAN20中；設(shè)置24號(hào)端口為trunk模式。

Step3：設(shè)置交換機(jī)的名字為SW2，在交換機(jī)SW2 上創(chuàng)建VLAN30，設(shè)置端口1-8 為接入模式，劃入VLAN30 中；創(chuàng)建VLAN40，設(shè)置端口9-16 為接入模式，劃入VLAN40中；設(shè)置24號(hào)端口為trunk模式。

Step4：設(shè)置路由器的名字為R1，R2，R3，設(shè)置路由器R1、R2、R3的接口IP地址，路由器之間配置RIP V2協(xié)議，并宣告直連網(wǎng)絡(luò)。

Step5：設(shè)置R1的f0/0子接口10和20的IP地址，分別作為VLAN 10和VLAN 20的網(wǎng)關(guān)；設(shè)置R3的f0/0 子接口30 和40 的IP 地址，分別作為VLAN30 和VLAN40的網(wǎng)關(guān)。

Step6：測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性，保存項(xiàng)目文件。

3.2 制作初始源文件

按照案例的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)要求，在Cisco Packet Tracer 中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌W(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖2。

3.3 制作目標(biāo)文件

將項(xiàng)目初始源文件復(fù)制一份，將副本重命名為目標(biāo)文件名。按照需求文件的要求在目標(biāo)文件中對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置、驗(yàn)證和測(cè)試。

1） 交換機(jī)SW1的主要配置

Switch#enable //進(jìn)入特權(quán)配置模式

Switch#configure terminal //進(jìn)入全局配置模式

Switch（config）#hostname SW1 //設(shè)置交換機(jī)的主機(jī)名

SW1（config）#vlan 10 // 創(chuàng)建Vlan 10

SW1（config）#int range f0/1-8

SW1（config-if-range）#switchport mode access //將端口設(shè)為接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access?vlan 10 //將端口劃入到vlan 10

SW1（config）#vlan 20 //創(chuàng)建vlan 20

SW1（config）#in range f0/9-16

SW1（config-if-range）#switchport mode access //將端口設(shè)為接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access vlan 20 //將端口劃入到vlan 20

SW1（config）#int f0/24

SW1（config-if）#swithcport mode truk //將端口設(shè)為中繼模式

驗(yàn)證Vlan配置，Vlan配置見(jiàn)圖3。（其他驗(yàn)證配置圖本文省略）

2） 路由器R1的主要配置

Router>enable //進(jìn)入特權(quán)配置模式

Router#configure terminal //進(jìn)入全局配置模式

Router（config）#hostname R1 //設(shè)置路由器的主機(jī)名

R1（config）#int f0/0

R1（config-if）#no shutdown //將端口f0/0開(kāi)啟

R1（config-if）#int f0/0.10 //進(jìn)入子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q10 //封裝協(xié)議，并關(guān)聯(lián)Vlan

R1（config-subif）#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 //設(shè)置IP地址和掩碼

R1（config-if）#int f0/0.20 //配置同子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q 20 //

R1（config-subif）#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

…

R1（config）#int s0/0/0 //進(jìn)入串行端口s0/0/0

R1（config-if）#clock rate 128000 //設(shè)置市中頻率

R1（config-if）#no shutdown //將端口s0/0/0開(kāi)啟

R1（config-if）#ip address 192.168.12.1 255.255.255.252 //設(shè)置IP地址和掩碼

…

R1（config）#router rip //配置RIP路由協(xié)議

R1（config-router）#version 2 //使用版本2，支持CIDR和VLSM

R1（config-router）#network 192.168.10.0

R1（config-router）#network 192.168.20.1

R1（config-router）#network 192.168.12.0 //宣告直連的網(wǎng)絡(luò)ID

…

其他路由器的配置命令本文省略。

3） 路由表驗(yàn)證與分析

查看R1路由器的路由表，R1路由表見(jiàn)圖4（其他配置驗(yàn)證圖本文省略）。

R1路由表分析：如圖2所示，R1有3個(gè)直連網(wǎng)絡(luò)，3個(gè)非直連網(wǎng)絡(luò)，完成上述命令配置后，R1路由表中顯示有3 個(gè)直連網(wǎng)絡(luò)（標(biāo)志 C） 192.168.10.0/24、192.168.12.0/30、192.168.20.0/24；3個(gè)非直連網(wǎng)絡(luò)（標(biāo)志 R） 192.168.23.0/24、192.168.30.0/24、192.168.40.0/ 24，非直連網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)RIP路由協(xié)議學(xué)習(xí)得到的路由條目，驗(yàn)證成功。

4“ 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的PKA設(shè)置

統(tǒng)的PKA設(shè)置按照“開(kāi)發(fā)流程”進(jìn)行實(shí)施。

4.1 Instructions 選項(xiàng)設(shè)置（項(xiàng)目需求設(shè)置）

在 Packet Tracer 中 ，點(diǎn) 擊 Extensions→Activity tWioinzsar選d，項(xiàng)進(jìn)中入設(shè)A置ct項(xiàng)ivi目ty 需W求iza，rIdn的stru配ct置ion界s設(shè)面置，見(jiàn)在圖In5st。

4.2 Answer Network 設(shè)置

1）?項(xiàng)目的目標(biāo)文件導(dǎo)入與得分點(diǎn)設(shè)置。Answer Network設(shè)置見(jiàn)圖6。點(diǎn)擊Import File to Answer Net? work”進(jìn)行目標(biāo)文件導(dǎo)入。在完成目標(biāo)文件導(dǎo)入后，在“在Assessment Items”中設(shè)置評(píng)分點(diǎn)。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考試的相關(guān)設(shè)置點(diǎn)擊“Settings”標(biāo)簽。

學(xué)生對(duì)設(shè)備的配置必須和評(píng)分點(diǎn)保持完全一致才能得分。其他評(píng)分點(diǎn)參照?qǐng)D6進(jìn)行勾選設(shè)置，本文省略。

2） 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的環(huán)境設(shè)置。主要是時(shí)間設(shè)置和反饋設(shè)置，時(shí)間設(shè)置有3種方式：項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)已用時(shí)長(zhǎng)、設(shè)定總計(jì)時(shí)情況下倒計(jì)時(shí)和不計(jì)時(shí)。本文以勾選“Countdown”設(shè)定總計(jì)時(shí)為例，反饋信息有5種設(shè)置方式，本文以勾選“Show Item Count Percentatge”為例。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)環(huán)境設(shè)置見(jiàn)圖7。

4.3 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的相關(guān)設(shè)置

項(xiàng)目初始源文件導(dǎo)入。在Initial Network選項(xiàng)，進(jìn)行項(xiàng)目初始源文件的導(dǎo)入，該文件是項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考試的學(xué)生考卷。

Password選項(xiàng)。通過(guò)設(shè)置密碼來(lái)阻止未授權(quán)的用戶對(duì)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)參數(shù)的改變，只有輸入正確的密碼才能訪問(wèn)“Activity Wizard”。

其他設(shè)置省略，最后保存項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)文件PKA。

5“ 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的測(cè)試

使用Cisco Packet Tracer打開(kāi)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)文件PKA，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)窗口，項(xiàng)目配置窗口和“PT Activity”窗口，項(xiàng)目配置窗口是用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的環(huán)境；“PT Activity”窗口顯示“Instructions”文檔、項(xiàng)目倒計(jì)時(shí)、完成百分比、“Check Results”等信息。用戶按照“In? structions”文檔要求在項(xiàng)目配置窗口中進(jìn)行設(shè)備配置，系統(tǒng)根據(jù)考生的操作動(dòng)態(tài)調(diào)整項(xiàng)目倒計(jì)時(shí)、完成百分比，“Check Results”是反饋給用戶的信息，用于顯示已完成配置要點(diǎn)和未配置要點(diǎn)。當(dāng)用戶完成評(píng)分點(diǎn)要求的配置后顯示“Completion 100%”，同時(shí)“Check Results”的得分點(diǎn)顯示全部完成。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的測(cè)試見(jiàn)圖8。

從圖8可見(jiàn)，本項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)設(shè)置得分點(diǎn)85項(xiàng)，已完成100%，項(xiàng)目計(jì)時(shí)方式使用總時(shí)長(zhǎng)倒計(jì)時(shí)方式。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于Cisco Packet Tracer 仿真軟件設(shè)計(jì)“項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程，按照開(kāi)發(fā)流程編制項(xiàng)目需求文件、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)初始源文件，實(shí)施設(shè)備配置和網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，進(jìn)行初始源文件、目標(biāo)文件導(dǎo)入和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)得分點(diǎn)設(shè)置等操作。“項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)”的自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能如下：

1） 節(jié)約設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用，無(wú)須硬件維護(hù)。

2） 突破時(shí)空的限制。研究人員和學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，利用文件保存的功能可以實(shí)現(xiàn)多次疊加方式來(lái)完成任務(wù)。

3） 無(wú)紙化的應(yīng)用。為實(shí)施線上教學(xué)、線上考試提供了一種有效途徑。

4） 自動(dòng)評(píng)分功能。解決了網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)設(shè)備多、纜線多、配置文件不易保存、準(zhǔn)確評(píng)分耗時(shí)大的問(wèn)題。

5） 可定制、可移植、可復(fù)用。開(kāi)發(fā)人員可以按照開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，具備“定制化”功能；可在任何操作系統(tǒng)上使用，具備“可移植”性；可以對(duì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和修訂，具備“可復(fù)用”性。

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【通聯(lián)編輯：王力】

基金項(xiàng)目：安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目《馬鞍山師范高等?？茖W(xué)校馬鞍山軟件園實(shí)踐教育基地》（項(xiàng)目編號(hào)：2020sjjd126） ；安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程軟件技術(shù)特色專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2020zyk41）