职高论文：基于Boson NetSim的交换机VLAN仿真配置.doc

职高专业课论文以虚拟仿真促真知实践基于Boson NetSim的交换机VLAN仿真配置【内容摘要】 对于中职计算机专业的学生来说，了解部分计算机网络基础的知识也是非常有必要的。但现在这部分知识所涉及的教学硬件与现实却严重脱轨，而利用仿真软件则可以很好地解决这一问题。本文试图基于Boson Netsim网络仿真软件，提出低端交换机VLAN配置实验方案。设计了模拟拓扑结构图，分析了VLAN，交换机与终端的端口连接、以及终端的IP地址和VLAN划分的配置命令。并对虚拟网络进行了仿真测试，实现了虚拟网络的通信。从而使学生能真正动手参与实训，提高了教学效率。【关键词】 Boson NetSim VLAN 虚拟仿真随着计算机网络的飞速发展，网络技术已经成为了计算机应用中最活跃的领域，它渗入到了社会生活的各个方面，并不断改变着人们的生存环境和生活方式。因此，计算机网络这门课就成为了计算机专业技术人员的重要基础知识来源。然而，计算机网络所涉及的很多概念不仅只能凭空理解，具有很大的抽象性；另外，它还是一门实践性很强的课程，学生只能通过亲自动手实训，才能真正掌握相应技能。因此，网络实验室就成为了一个必不可少的场所。但是网络设备却并不便宜，组建一个比较完善的网络实验室所需的费用相当可观，这对中职学校来说是一个大难题。所以在进行计算机网络教学时就迫切需要一项新技术来解决这个问题。而目前流行的网络模拟仿真软件则恰好解决了这一问题。因此，应用网络模拟仿真软件组建虚拟通信网络，并在此基础上进行各种虚拟网络设备的配置与测试实验, 就成为了开展虚拟网络的模拟仿真教学实验的最佳选择方式。结合学校的教学条件，以及计算机网络的教学现状，本人通过采用Boson NetSim网络仿真软件让学生亲自参与到整个实验过程中来，从而发挥学生的学习积极性和学习潜能，积极赢得学生的自主快乐的学习。下面，本人根据实训课的教学目的，以学习项目基于Boson NetSim采用低端交换机进行VLAN配置为例，就仿真教学谈一些自己的想法：一、打好基础，准备应战我国教育家陶行知先生曾经精辟的论述过“手脑并用”的意义“教育要手脑并用”。在用脑的时候同时用手去实践，用手的时间同时用脑去想，才有可能去创造，手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑齐全是创造教育的目的。这句话非常准确的说明了，培养学生动手操作能力的重要性。要想达到“手脑并用”的目的，那么，就得要求学生有一定的理论基础，否则便无从下手，也就失去了学习的动力。例如在学习本项目前，学生就必须对VlAN有所了解。VLAN( Virtual Local Area Network) 即虚拟局域网，是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议。VLAN可以不考虑用户的物理位置，根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组。每个交换机端口只能被分配在一个VLAN上。同一个VLAN中的各端口将共享广播,而不在同一VLAN上的端口间不共享广播。这样一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN的划分有四类：基于端口划分VLAN、基于MAC地址划分VLAN、基于网络层划分VLAN和根据IP组播划分VLAN。较常使用的是基于端口划分的VLAN，这种方法根据以太网交换机的端口来划分，等等。只有掌握这些知识后，学生在后面的动手操作中，才可以顺利完成VLAN的配置。从而达到“手脑并用”的目的。只有理论知识扎实了，学生在后续地学习或动手操作中才能得心应手。而学生为了使自己能参与到实验中来，也会主动地去学习理论知识了。二、虚拟仿真，绘制图纸一个完整的实验就好比是一场战役。当学生想要打好这一战时，开局第一战也就变得非常重要了。而本项目的首要工作就是将真实的事物虚拟化，这对学生来说是件非常有意思的事。此时，教师要做的就是引导学生主动地去探究，而学生所持的探究武器便是仿真软件。本项目所涉及的Boson NetSim是一款模拟Cisco路由器、交换机组建虚拟网络的仿真软件，适合在各种操作系统运行。它由两部分组成：设计网络拓扑图的Boson Network Designer 和作为网络实验模拟器的Boson NetSim。学生可先在Boson Network Designer中绘制好一个网络拓扑结构图，然后在Boson NetSim模拟器中打开之前所绘制的网络拓扑结构图，对拓扑图中的设备进行相关配置了解。因此，实施本项目的第一步便是绘制一张拓扑结构图。在本项目中主要采用了VLAN技术，通过在低端交换机上划分出3个VLAN，之后再将各终端划分到相应的VLAN中实现仿真通信。具体的绘制方法如下：先打开Boson Network Designer，创建1900系列中的1912交换机，并添加五台PC机，之后通过网络传输介质Ethernet线型进行连接。最后，将绘制好的网络拓扑结构图进行保存，如图1所示。图1 仿真网络实验模拟拓扑图通过让学生亲自动手绘制拓扑结构图，使他们从一开始就感觉自己是整个战役的统帅，而教师就相当于他们的军师一样。当遇到疑难问题，会主动去请教教师，而真正的实权却紧握在自己的手中，那种成就感就自然而然的促使他们更用心去研究这个战局了。三、布置方案，制定策略李笑来老师曾说过：所有学习上的成功，都只靠两件事：策略和坚持。由此可见，成功与否，策略的好坏将起到决定性的作用。此时，教师需要做好引导工作，使学生能自主布置好方案，制定好策略。例如实施本项目的第二步则是交换机与终端的端口连接、以及终端IP地址和VLAN划分分配。为了能正确连接交换机和各终端，以及能在交换机上正确划分VLAN等。因此，设计一张清晰的分配表也就非常有必要了。具体的交换机与终端的端口连接、以及终端的IP地址和VLAN划分分配，如表1所示。表1 交换机与终端的端口连接、以及终端的IP地址和VLAN划分分配表交换机端口终端及端口终端IP地址VLAN备注1912Switch：E0/1PC1：E0192.168.1.1vlan 11912Switch为Cisco1912型二层交换机1912Switch：E0/2PC2：E0192.168.1.2vlan 11912Switch：E0/3PC3：E0192.168.1.3vlan 21912Switch：E0/4PC4：E0192.168.1.4vlan 31912Switch：E0/5PC5：E0192.168.1.5vlan 3其实学生心里很清楚，倘若策略制定有误，方案布置得不恰当，那将影响到后续的整个战局。因此，在这个环节中，学生会坚持不懈的主动去完善整个方案和策略，直到得到教师的认可，方可罢休。所以，学生将会更加重视后面的几个环节而不会出现半途而废的现象了。四、发号施令，做好解析然而方案布置得再完善，而没人懂得发号施令，那么整个战局也就不战而败了。所以，这个发令工作也就至关重要了。但是学生对配置命令，则经常会出现记不住或记错的现象。因此，在教学过程中，本人会要求学生在对终端和交换机进行配置操作前准备好纸和笔，将相应的配置命令先写在纸上，并适当地加以注释，等配置成功后，再建立Word文档，并将关键的配置命令和截图输入到Word文档中，以加深学生的记性。而这样的教学方式也确实取得了不错的效果。例如在配置终端的IP地址和网关时，学生在Boson NetSim中，需要分别切换到PC1、PC2、PC3、PC4和PC5中。输入完整的命令 “winipcfg”进行终端的IP地址和网关等配置，具体如图2所示；配置完成后，同样可输入“ipconfig”命令进行查看，如图3所示；而其他终端的IP地址和网关配置清单，如表2所示。 图2 PC1中IP地址及网关地址配置结果图 图3 PC1中IP地址及网关配置结果图表2 终端IP地址和网关等配置表终端IP地址子网掩码网关PC1192.168.1.1255.255.255.0192.168.1.254PC2192.168.1.2255.255.255.0192.168.1.254PC3192.168.1.3255.255.255.0192.168.1.254PC4192.168.1.4255.255.255.0192.168.1.254PC5192.168.1.5255.255.255.0192.168.1.254再例如在配置交换机时，学生在Word文档中所输入的内容有：（1）改变交换机的名称 Switch1enable /或en，进入特权模式 Switch1#configure terminal /或conf t，进行全局配置模式 Switch1(config)#hostname 1912Switch /配置交换机的设备名为1912Switch （2）设置密码 1912Switch(config)#enable password level 15 jsj /设置密码jsj，密码可以自己定义 1912Switch(config)# exit /退出全局配置模式 1912Switch(config)# exit /退出特权模式 1912Switch#en /进入特权模式 Password: /输入密码jsj后才能进入，表示设置的密码有效（3）在全局配置模式下，创建VLAN，分别为vlan 1、vlan 2、vlan 3。 1912Switch(config)#vlan 1 /创建vlan 1 1912Switch(config)#vlan 2 /创建vlan 2 1912Switch(config)#vlan 3 /创建vlan 3 1912Switch(config)#（4） 将PC3划分到vlan 2，PC4和PC5划分到vlan 3，PC1和PC2默认划分在vlan1。 1912Switch(config)#interface ethernet 0/3 /进入端口E0/3 1912Switch(config-if)#vlan-membership static 2 /或vlan static 2，将PC3划分到vlan 2中 1912Switch(config-if)#interface ethernet 0/4/进入端口E0/4 1912Switch(config-if)#vlan-membership static 3 /将PC4划分到vlan 3中 1912Switch(config-if)#interface ethernet 0/5 /进入端口E0/5 1912Switch(config-if)#vlan-membership static 3/将PC4划分到vlan 3中 1912Switch(config-if)#exit/退出全局配置模式 1912Switch(config)#exit/退出特权模式 1912Switch#show run/查看配置结果，如图4 图4 用show run命令查看配置结果图到目前为止，学生始终扮演的角色都是将军这一要职，而仿真软件则扮演了一个冲锋陷阵的士兵。也就是说当学生一发布命令，仿真软件就会立刻给予反馈。有意思的是如果命令发布有误的话，这个士兵还会反抗不去执行，这样一来就不得不促使学生主动去记住这些命令。然而这些纯字母式的命令对中职学生来说，要想记好记对，确实会有点难度，而最好的办法就是对这些命令做好注释工作。如此一来，想让学生记配置命令的难题也就迎刃而解了。五、仿真测试，检验成果一场战役的成败与否，调研非常重要。此时，学生的主要任务就是检验自己的实验是否成功，从而他们的兴奋点将达到最高潮。而教师此刻最主要的工作便是观察学生的动态。如果学生实验做成功了，则及时给予表扬和肯定；反之，则给予适当地指导，使学生及早从困境中走出来。例如在完成交换机和终端的配置后，学生需要在Boson NetSim中，对五台虚拟主机进行测试。由实验拓扑图可知，PC1和PC2均在1912Switch所连的vlan 1内，PC3在1912Switch所连的vlan 2内，PC4和PC5连接在1912Switch的vlan 3上。以PC1为例，因为PC1和PC2在同一个VLAN中，可以ping通，而PC1和PC3在不同的VLAN内，PC1不能ping通PC3。其他主机的测试类似，具体结果如图5所示。图5 PC1中用ping命令测试结果图学生通过测试使自己更直观地了解了在这个战役中是否取得了胜利，也使教师及时地了解了学生是否已经掌握本次项目所涉及地知识点，达到了双赢的目的。由此可见，通过Boson Network Designer 和Boson NetSim较好地实现了此项仿真虚拟网络的实验。值得一提的是，如果学生记不住命令拼写，只要输入命令的一部分字符，通过TAB键就可以自动显示该命令，或者只需输入命令的一部分字符，不用拼写完整的命令，也可实现同样的效果。通过实践还表明了Boson NetSim在计算机网络课程实验教学中具有良好的应用价值，能帮助中职计算机专业的学生更好地学习该课程，提高学习兴趣，增强就业技能。不过，需要指出的是仿真软件毕竟不是真实的设备，虽然它能模拟出Cisco交换机的主要功能，能很好地实现小规模网络的仿真通信，但是有些操作命令却得不到实现。因此，如果条件允许的话，最好能在真实的网络环境下，让学生真正去实地体验一回网络搭建的过程。参考文献1 谢鹏, 李清平.基于Boson NetSim的跨路由器虚拟通信仿真分析 J. 实验室研究与探索,2009,28( 8).2 谢慧, 聂峰.基于Boson NetSim的计算机网络仿真实验教学研究 J. 实验技