TCPIP協(xié)議分析教學(xué)實踐與反思資料

^TCPIP協(xié)議分析》教學(xué)實踐與反思一、 課程定位《TCP/IP協(xié)議分析》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，理論抽象，實踐性強。在我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程體系屮，《TCP/IP協(xié)議分析》以《計算機網(wǎng)絡(luò)》與《C語言程序設(shè)計》為先修課程，以“網(wǎng)絡(luò)工程”、“網(wǎng)絡(luò)開發(fā)”、“網(wǎng)絡(luò)安全”為三個主要方向進行教學(xué)規(guī)劃，是后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。二、 教學(xué)實踐筆者近幾年一直從事該門課程的教學(xué)工作，對多年的教學(xué)實踐做作了一定回顧與總結(jié)。綜合運用多種教學(xué)方法。①類比教學(xué)。在教學(xué)過程中，可依據(jù)生物學(xué)知識、已學(xué)知識、生活常識、社會關(guān)系等進行類比［1］。很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在一定程度上來源于生活，在教學(xué)中，大量運用了依據(jù)生活常識進行類比教學(xué)的方法，表1列舉了一部分。將CSMA/CA與CSMA/CD類比，多播路由協(xié)議與單播路由協(xié)議類比；BGP與RIP對比等則體現(xiàn)了與已學(xué)知識類比的教學(xué)方法。②啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)可充分調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生在獲取知識的同時，發(fā)展智能，陶冶個性［2］o在教學(xué)過程中，通過提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考與討論，可以活躍課程氣氛，調(diào)動學(xué)生積極性，提升學(xué)生分析與解決問題的能力。比如，在講解移動地IP技術(shù)時，提出問題“當(dāng)主機移動時，是否需要改變IP?址？在講解NAT穿越時，提出問題“ICMP差錯報文和查尋報文只是IP層協(xié)議，沒有端口號，怎樣進行地址轉(zhuǎn)換呢？”；在講單播路由技術(shù)時，提出問題“如果你需要從桂林至北京，怎樣才能選擇出一條最優(yōu)路徑呢？"O另一方面，在教學(xué)過程中適當(dāng)擴展，教書育人。比如在分析停止等待協(xié)議性能時，提及數(shù)學(xué)分析和仿真實驗兩種方法以及數(shù)學(xué)建模的必要性，拓寬學(xué)生思維，引導(dǎo)他們從事學(xué)術(shù)探索。介紹水平分割技術(shù)時，舉出水平分割不能防止回路的特例，讓學(xué)生體現(xiàn)到“很多技術(shù)方案，沒有最好，只有更好“，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考與創(chuàng)新意識。③案例教學(xué)。該門課程理論抽象，難于理解。比如，對于OSPF的末梢區(qū)域、完全末梢區(qū)域和非純末梢區(qū)域，若只是文字講解，學(xué)生會覺得枯燥，難以理解其區(qū)別。若采用圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓樸，采用PacketTracer⑶進行仿真實驗，并通過改變區(qū)域1和2的區(qū)域類型，對比分析路由器的路由表，可幫助學(xué)生更深入地認識各類區(qū)域的細微差別。綜合運用多種網(wǎng)絡(luò)工具oTCP/IP協(xié)議屮有些協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜，若單純地講解相關(guān)協(xié)議格式與軟件包，枯燥無味且抽彖難懂，借助相關(guān)網(wǎng)絡(luò)工具，理論結(jié)合實踐，可增強學(xué)生的感性認知，提升學(xué)生的動手能力。諸如PacketTracer,eNSP[4],Wireshark[5],GNS3[4],可有效用于該門課程的輔助教學(xué)。這些工具各有特點，宜恰當(dāng)選擇，綜合使用。Wireshark的優(yōu)勢是在分析各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與可以在真實環(huán)境屮實時抓包與分析，工作原理、故障診斷方面，優(yōu)勢明顯。PacketTracer具有很好的可視化界面，支持各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可定制很多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，容易操作，系統(tǒng)資源要求低，方便用于進行各種驗證性實驗oeNSP,GNS3等可加載真實設(shè)備的IOS（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)）,可與真實設(shè)備橋接，可以在單機或少量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上構(gòu)建較為復(fù)雜的與真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境高度相近的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以解決真實環(huán)境條件不足的問題；其缺點是對系統(tǒng)資源要求較高，操作相對復(fù)雜。微視頻助力課堂教學(xué)。該課程所涉及的知識點很多，學(xué)生的先修基礎(chǔ)和后續(xù)發(fā)展方向差異較大。在課程教學(xué)時要盡量照顧基礎(chǔ)較差的學(xué)生，避免其掉隊；又要在路由與交換技術(shù)原理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)等方向的相關(guān)教學(xué)上有一定的深度，為學(xué)生后續(xù)發(fā)展奠定較好基礎(chǔ)，因而課堂教學(xué)學(xué)時較為緊張。以單播路由協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容為例，長春大學(xué)［6］規(guī)劃了2個學(xué)時，我校規(guī)劃了4個學(xué)時。盡管RIP、OSPF、BGP等已在先修課程《計算機網(wǎng)絡(luò)》中涵蓋，但像水平分割技術(shù)、0SPF屮LSA類型、0SPF區(qū)域類型,BGP路由通知原則等內(nèi)容多語焉不詳。因此，在《TCP/IP協(xié)議分析》課堂教學(xué)中，很難在計劃的時間內(nèi)深入介紹相關(guān)內(nèi)容。通過將上述知識點制作成微視頻，供學(xué)生在課外學(xué)習(xí)，可以有效緩解課堂教學(xué)壓力，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和支持差異化教學(xué)。三、教學(xué)反思積累了不少教學(xué)資源筆者經(jīng)過近幾屆該門課程的教學(xué)實踐，與教學(xué)實踐經(jīng)驗，但仍有一些問題需要深入探索與實踐，主要包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計是該門課程的核心內(nèi)容之一，一些高校在教?W時以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議源碼分析為基礎(chǔ)，還有一些高校僅對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與原理進行分析，很少涉及協(xié)議包的分析與設(shè)計，本人在教學(xué)屮采取了折屮方案，即重點分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式與原理，同時分析協(xié)議包的組件及這些組件的實現(xiàn)流程，但并不涉及對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議源碼的分析或改進。如何根據(jù)教學(xué)規(guī)律及學(xué)生的知識基礎(chǔ)與接受能力，合理選擇教學(xué)內(nèi)容也是一個需要反復(fù)實踐的課題。TCP/IP協(xié)議簇知識繁雜，在教學(xué)時對相關(guān)知識的把握可深可淺。比如，就BGP協(xié)議而言，若僅作概述，幾分鐘就可以講授完畢；若僅介紹其基本工作原理，幾十分鐘也可講授完畢；若要詳細討論其鄰居建立、路由通告、路由屬性'路由策略等，則可能需要好幾個學(xué)時。如何把握這個度，與專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃、教師的能力水平、學(xué)生的基礎(chǔ)與期望等密切相關(guān)，其中首要的是提升教師的能力水平。只有教師對相關(guān)知識有深入'系統(tǒng)地把握，才具備準確把握這個度的可能。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包設(shè)計在一些高校是一項重要的實踐內(nèi)容，該內(nèi)容很難在有限的課堂實踐期間完成，且對學(xué)生的編程能力要較強的要求。目前只是作為選修要求，供有能力、有意愿的同學(xué)自行實踐，并提供必要的輔導(dǎo)，距離一流專業(yè)的培養(yǎng)目標還有較大差距0?該門課程主要是理論教學(xué)，也有一定的實踐要求。目前還缺乏有效的、差異化的考核方式與評價標準。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，軟件設(shè)計網(wǎng)絡(luò)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)或新應(yīng)用層出不窮、應(yīng)接不暇。如何在教堂上融入這些新技術(shù)（或新應(yīng)用或新觀念），既需