GNS3在计算机网络课程教学中的应用

1、GNS3在计算机网络课程教学中的应用引言进入 21 世纪 , 随着计算机网络技术的迅速发展, 计算机网络已遍及政治、经济、军事、科技、生活等几乎人类活动的一切领域 , 计算机网络课程已经成为高等学校本专科乃至研究生都要开设的一门核心专业课程 , 它是一门理论与实验并重的学科 , 需要基本理论和动手实验的紧密结合。实验是学生学习和理解计算机网络课程的一把钥匙 , 课程的许多内容都应该以实验的方式让学生理解 , 通过让学生自己动手建设网络 , 观察网络的运行情况 , 从而获得感性认识 , 并深入透彻地理解网络中的概念 , 进一步熟练应用计算机网络。目前的网络实验部分 , 如常用的互连设备交换机、路

2、由器的配置 , 还有重要网络协议如 ARP、 TCP、 RIP、 OSPF、 DNS等以及虚拟局域网 VLAN、生成树协议、 IP 访问列表、网络地址转换NAT等重要的实验都离不开网络硬件的支持 , 但网络实验硬件设备昂贵 , 且更新淘汰快 , 并且所需的实验环境必须独立 , 不能与其他课程共用 , 这样学校很难为学生提供较全面系统的网络实验环境 , 而且学校中已有的实验设备非常有限 , 相对于学生数量显得非常欠缺 , 因此常把一个实验分成两组或者三组来做 , 这样不仅任课老师任务重 , 而且效率低下。针对这种情况 , 可以将图形化的网络仿真软件 GNS3引入到计算机网络实验中 , 它可以模拟

3、虚拟的路由器硬件平台, 利用 GNS3可以很容易地使用软件搭建网络实验平台, 从而解决了硬件设备不足的问题。一、 GNS3简介GNS3全称是 Graphical Network Simulator,它是一款非常优秀的图形化的Cisco 网络模拟器 , 原本是为 Cisco 网络工程师、管理员以及想要通过CCNA、CCNP、CCIE 等 Cisco认证考试的相关人士提供模拟的实验环境可进行相关的实验模拟操作2。在计算机网络实验课程中, 用它可以完成对于一些复杂网络环境的模拟, 而且这样的操作和在真实的路由器上部署实施完全一样。GNS3是款开源的网络虚拟软件,它可以适用于多种操作系统, 在现有的学

4、校机房中, 很容易进行软件的安装, 并可以和其他课程共用, 这样不但节省了教学资源 , 还可以让学生体验与真实硬件平台相同的学习环境。1.GNS3的组成GNS3是一个集合体 , 其中的组件主要包括:(1)Winpcap, 在局域网中 , 需要用这个组件来识别发送或接收数据包的主机的以太网卡的地址。(2)Dynamips, 这个组件是Cisco 的 IOS 模拟器。在 GNS3中 , 它是模拟 Cisco 实验设备的核心组件。(3)Pemuwrapper,Pemu 原本是用来模拟Cisco PIX防火墙的模拟器 ,Pemuwrapper 就是 pemu和 GNS3的桥梁 , 利用它在 GNS3中

5、可以去模拟 CiscoPIX 防火墙。2.GNS3的安装GNS3可以使用在多平台下 , 在教学过程中 , 学校常使用的操作系统是Windows 和 Linux, 在这两种操作系统中GNS3的安装方法这里将不再赘述。二、 GNS3在网络实验课程中的应用实例1. 可行性分析OSI七层模型中, 路由是网络层的基本功能。拿RIP协议来说 , 理论课中着重分析 RIP 协议的功能、报文结构、算法计算过程、协议配置以及出发更新和水平分割的作用 , 学生只能从枯燥抽象的文字中去学习 RIP 路由协议 , 而如果做实验 , 则至少需要两台路由器或三层交换机、两台二层交换机、四台 PC机来完成 , 这要的需求相

6、对于现有的学校的硬件设施而言 , 如果让每位同学去做实验显然是远远不够的 , 但如果采用 GNS3,可以让每位同学独立完成组网、配置到分析结果的这一过程 , 从而使得教学效果有了非常大的改善。本次实验主要是分析 RIP 路由协议的报文结构以及学会如何配置 RIP 路由协议。这是学生在学习计算机网络中后期的一个重要实验 , 可以采用 GNS3软件来模拟路由器 , 完成对 RIP 路由协议的学习。2. 搭建平台在安装好的GNS3中 , 可以选取相应的工具, 在工作界面内搭建实验平台( 如图所示 ) 。3. 配置硬件设备在 GNS3中 , 对于硬件的配置非常方便 , 只需右键单击硬件设备选择快捷菜单

7、中的 Start 命令来启动路由器 , 再通过单击快捷菜单中的 Console 命令打开 Telnet 连接路由器的Console 端口就可以看到路由器启动界面并进行相应的配置 , 配置过程和真实机器相同 , 在本次实验中配置步骤如下 :(1) 给各个设备配置下列 IP 地址 ( 如下表所示 ) 。(2) 配置 RIP 路由协议 , 在 R1 和 R2 上启用 Rip 路由协议 , 并完成对路由的配置。4. 验证结果(1) 从 R1 的 fa0/0 向 R2的 fa0/1 发送 Ping 包 , 验证路由的连通性。也可用高级 Ping 命令来指定端口发送 Ping 包来更好的验证网络的连通性。

8、(2) 查看路由表 , 在此拓扑结构中 , 有三条路由信息 , 其中两条直连路由 , 一条 RIP 路由信息。(3) 如果要查看报文结构 , 可以安装网络协议分析软件 ,这里安装了Wireshark软件来截获R1和 R2之间的 RIP 报文 ,可以看到相关的RIP 报文结构加以分析。5. 扩展在此基础上 , 还可以用实验进一步分析矢量距离(DV) 算法的计算过程 , 让学生通过实验深刻理解其原理 , 以及触发更新和水平分割对 RIP 收敛速度和避免环路的作用 , 以及RIPv2 对 RIPv1 的改进诸如此类的实验。结论将 GNS3引入计算机网络实验课堂 , 可以为学生提供一个网络技术学习和实践的环境。本文摸索了一套方便地通过图形化的网络模拟器进行辅助教学的方法。实践证明, 该方法使得实验课程的教学效果大为改善。在暂时还不具备实际