GNS3在計算機網(wǎng)絡課程教學中的應用

1、GNS3在計算機網(wǎng)絡課程教學中的應用引言進入 21 世紀 , 隨著計算機網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展, 計算機網(wǎng)絡已遍及政治、經(jīng)濟、軍事、科技、生活等幾乎人類活動的一切領域 , 計算機網(wǎng)絡課程已經(jīng)成為高等學校本?？颇酥裂芯可家_設的一門核心專業(yè)課程 , 它是一門理論與實驗并重的學科 , 需要基本理論和動手實驗的緊密結合。實驗是學生學習和理解計算機網(wǎng)絡課程的一把鑰匙 , 課程的許多內(nèi)容都應該以實驗的方式讓學生理解 , 通過讓學生自己動手建設網(wǎng)絡 , 觀察網(wǎng)絡的運行情況 , 從而獲得感性認識 , 并深入透徹地理解網(wǎng)絡中的概念 , 進一步熟練應用計算機網(wǎng)絡。目前的網(wǎng)絡實驗部分 , 如常用的互連設備交換機、路

2、由器的配置 , 還有重要網(wǎng)絡協(xié)議如 ARP、 TCP、 RIP、 OSPF、 DNS等以及虛擬局域網(wǎng) VLAN、生成樹協(xié)議、 IP 訪問列表、網(wǎng)絡地址轉換NAT等重要的實驗都離不開網(wǎng)絡硬件的支持 , 但網(wǎng)絡實驗硬件設備昂貴 , 且更新淘汰快 , 并且所需的實驗環(huán)境必須獨立 , 不能與其他課程共用 , 這樣學校很難為學生提供較全面系統(tǒng)的網(wǎng)絡實驗環(huán)境 , 而且學校中已有的實驗設備非常有限 , 相對于學生數(shù)量顯得非常欠缺 , 因此常把一個實驗分成兩組或者三組來做 , 這樣不僅任課老師任務重 , 而且效率低下。針對這種情況 , 可以將圖形化的網(wǎng)絡仿真軟件 GNS3引入到計算機網(wǎng)絡實驗中 , 它可以模擬

3、虛擬的路由器硬件平臺, 利用 GNS3可以很容易地使用軟件搭建網(wǎng)絡實驗平臺, 從而解決了硬件設備不足的問題。一、 GNS3簡介GNS3全稱是 Graphical Network Simulator,它是一款非常優(yōu)秀的圖形化的Cisco 網(wǎng)絡模擬器 , 原本是為 Cisco 網(wǎng)絡工程師、管理員以及想要通過CCNA、CCNP、CCIE 等 Cisco認證考試的相關人士提供模擬的實驗環(huán)境可進行相關的實驗模擬操作2。在計算機網(wǎng)絡實驗課程中, 用它可以完成對于一些復雜網(wǎng)絡環(huán)境的模擬, 而且這樣的操作和在真實的路由器上部署實施完全一樣。GNS3是款開源的網(wǎng)絡虛擬軟件,它可以適用于多種操作系統(tǒng), 在現(xiàn)有的學

4、校機房中, 很容易進行軟件的安裝, 并可以和其他課程共用, 這樣不但節(jié)省了教學資源 , 還可以讓學生體驗與真實硬件平臺相同的學習環(huán)境。1.GNS3的組成GNS3是一個集合體 , 其中的組件主要包括:(1)Winpcap, 在局域網(wǎng)中 , 需要用這個組件來識別發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的主機的以太網(wǎng)卡的地址。(2)Dynamips, 這個組件是Cisco 的 IOS 模擬器。在 GNS3中 , 它是模擬 Cisco 實驗設備的核心組件。(3)Pemuwrapper,Pemu 原本是用來模擬Cisco PIX防火墻的模擬器 ,Pemuwrapper 就是 pemu和 GNS3的橋梁 , 利用它在 GNS3中

5、可以去模擬 CiscoPIX 防火墻。2.GNS3的安裝GNS3可以使用在多平臺下 , 在教學過程中 , 學校常使用的操作系統(tǒng)是Windows 和 Linux, 在這兩種操作系統(tǒng)中GNS3的安裝方法這里將不再贅述。二、 GNS3在網(wǎng)絡實驗課程中的應用實例1. 可行性分析OSI七層模型中, 路由是網(wǎng)絡層的基本功能。拿RIP協(xié)議來說 , 理論課中著重分析 RIP 協(xié)議的功能、報文結構、算法計算過程、協(xié)議配置以及出發(fā)更新和水平分割的作用 , 學生只能從枯燥抽象的文字中去學習 RIP 路由協(xié)議 , 而如果做實驗 , 則至少需要兩臺路由器或三層交換機、兩臺二層交換機、四臺 PC機來完成 , 這要的需求相

6、對于現(xiàn)有的學校的硬件設施而言 , 如果讓每位同學去做實驗顯然是遠遠不夠的 , 但如果采用 GNS3,可以讓每位同學獨立完成組網(wǎng)、配置到分析結果的這一過程 , 從而使得教學效果有了非常大的改善。本次實驗主要是分析 RIP 路由協(xié)議的報文結構以及學會如何配置 RIP 路由協(xié)議。這是學生在學習計算機網(wǎng)絡中后期的一個重要實驗 , 可以采用 GNS3軟件來模擬路由器 , 完成對 RIP 路由協(xié)議的學習。2. 搭建平臺在安裝好的GNS3中 , 可以選取相應的工具, 在工作界面內(nèi)搭建實驗平臺( 如圖所示 ) 。3. 配置硬件設備在 GNS3中 , 對于硬件的配置非常方便 , 只需右鍵單擊硬件設備選擇快捷菜單

7、中的 Start 命令來啟動路由器 , 再通過單擊快捷菜單中的 Console 命令打開 Telnet 連接路由器的Console 端口就可以看到路由器啟動界面并進行相應的配置 , 配置過程和真實機器相同 , 在本次實驗中配置步驟如下 :(1) 給各個設備配置下列 IP 地址 ( 如下表所示 ) 。(2) 配置 RIP 路由協(xié)議 , 在 R1 和 R2 上啟用 Rip 路由協(xié)議 , 并完成對路由的配置。4. 驗證結果(1) 從 R1 的 fa0/0 向 R2的 fa0/1 發(fā)送 Ping 包 , 驗證路由的連通性。也可用高級 Ping 命令來指定端口發(fā)送 Ping 包來更好的驗證網(wǎng)絡的連通性。

8、(2) 查看路由表 , 在此拓撲結構中 , 有三條路由信息 , 其中兩條直連路由 , 一條 RIP 路由信息。(3) 如果要查看報文結構 , 可以安裝網(wǎng)絡協(xié)議分析軟件 ,這里安裝了Wireshark軟件來截獲R1和 R2之間的 RIP 報文 ,可以看到相關的RIP 報文結構加以分析。5. 擴展在此基礎上 , 還可以用實驗進一步分析矢量距離(DV) 算法的計算過程 , 讓學生通過實驗深刻理解其原理 , 以及觸發(fā)更新和水平分割對 RIP 收斂速度和避免環(huán)路的作用 , 以及RIPv2 對 RIPv1 的改進諸如此類的實驗。結論將 GNS3引入計算機網(wǎng)絡實驗課堂 , 可以為學生提供一個網(wǎng)絡技術學習和實踐的環(huán)境。本文摸索了一套方便地通過圖形化的網(wǎng)絡模擬器進行輔助教學的方法。實踐證明, 該方法使得實驗課程的教學效果大為改善。在暫時還不具備實際