建设职校新一代网络实验室

文/杨建清 唐超

建设职校新一代网络实验室

文/杨建清 唐超

随着信息技术的广泛应用，当前职业院校计算机网络技术人才培养的层次和数量严重满足不了社会的实际需求。文章从信息技术的发展状况，职业院校网络实验室的现状，计算机网络专业人才职业岗位群分布以及对应职业岗位的职业技能要求等出发，提出职业院校建设新一代网络实验室的技术和方法，以及运行和管理的建议。

随着物联网、云计算、云存储、三网合一技术的推动和发展，计算机网络专业技术人才的需求量大幅增长，但是当前职业院校计算机网络专业人才培养的层次和数量严重满足不了社会的实际需求。当前职业院校计算机网络实验室设备陈旧，功能单一，大多只能满足数据通信的基本实验，不能满足当前网络应用的多业务实验需求，也不能满足职业教育模拟职业岗位的环境需求。本文就当前职业院校新一代计算机网络实验室建设的问题，从职业岗位，职业能力分析入手，提出了建设网络实验室的技术和方法。

职业岗位划分

进入新世纪初，信息技术迅猛发展，计算机网络技术得到广泛应用，社会急需计算机网络技术人才。为适应社会的需求，很多职业院校开设了计算机网络相关专业，建设了配套的计算机网络实验室（一般只有计算机，交换机和路由器设备），能实现网络操作系统、网络服务、网络设备的安装和配置实验，这在当时是能够满足社会需求的。随着信息技术的发展，当前的MPLS技术，流量工程，VPN技术，IPV6技术，服务质量，VOIP技术，视讯融合通信，IPTV技术，网络安全技术，以及城域网、光网络、云计算、云存储、物联网等新技术模拟已无法在原来实验室中实现。根据当前信息技术发展和社会需求状况，对于职业院校，建设新一代的计算机网络实验室是新时期培养计算机网络专业人才的迫切需要。

从事计算机网络相关的职业，分析其工作对象和工作内容，大概可分为计算机网络规划设计师、计算机网络工程师、计算机网络管理师（员）等职业岗位。

建设需求分析

新一代的计算机网络实验室应能满足当前职业岗位职业能力训练的技术需求，还应满足学员异地试验需求。

网络实验室三大岗位

计算机网络规划设计师

计算机网络规划设计师熟练掌握计算机网络设计及相关领域知识，掌握客户思维方式，了解市场趋势，具有国际化视野；能够透彻分析大中型网络设计项目需求，能够与委托方和受益方进行充分沟通，能够提供设计项目专业、市场导入等方面的咨询；能够提出大中型网络设计项目总体实施方案，并有效制定项目工作计划及资源配置计划；能够全面把握设计中的关键因素，提出具有前瞻性的设计思路和设计方案，能够领导、管理和协调设计团队有效地完成设计工作目标；能够对设计团队成员实施有效的业务指导和技能培训；能够独立完成或组织领导完成大中型设计项目的效果图、施工图或制作模型；能够把握设计项目的商业目标和社会功能，有效地控制设计项目导入市场的主要环节，并能及时解决市场导入过程中出现的复杂问题。

计算机网络工程师

计算机网络工程师掌握计算机网络专业知识及市场营销原理以及商务谈判技巧，能够准确理解客户需求和上级指令，能独立与委托人商谈并形成协议/合同草案，能独立起草一般设计项目文档；熟练掌握技术经济学、社会学等相关学科知识，能比较全面地把握设计中的关键问题，有扎实的专业设计基础和计算机运用功底，能够独立完成中小型设计项目的拓扑结构、综合布线系统、设备选型和系统应用；能够充分运用设计手段帮助设计项目顺利导入市场，并能够根据市场目标调整或改进设计成果。有团队协作精神，正确使用项目经费、安排时间，协调团队人员关系的能力。

计算机网络管理师（员）

计算机网络管理师（员）了解计算机网络专业知识和社会经济学常识，能理解委托人的需求，能理解工作任务及上级指令，能够做好数据收集、分类、整理工作，能够协助上级设计师起草设计文档；掌握七大计算机技术(局域网组网技术、网络设备技术、网络安全技术、综合布线技术、操作系统技术、网页设计技术、程序设计技术)，以及设计方法论，能把握设计中的关键问题，熟悉电脑辅助设计工具，能在指导下完成小型设计项目设计草图等；了解客户反馈跟踪技巧，能够根据既定的工作规程解决设计方案实施中的常规性问题；有团队协作精神，听从指挥，正确使用项目经费、设备、材料、仪器，严格按项目进度要求施工，按时、按量完成上级交给的任务。

职业能力训练的技术需求

根据当前计算机网络技术发展状况，职业岗位群分布情况以及职业岗位对职业能力的要求，新一代网络实验室的建设需要满足当前计算机网络职业岗位职业能力训练和试验的需求。经过对计算机网络职业岗位的职业能力分析，新一代网络实验室的建设应满足如下需求：

1.满足日常交换网络配置和管理任务需求；

2.满足路由网络配置和管理任务需求；

3.满足家庭网络、公司网络、校园网络、企业网络等的接入、配置和管理任务需求；

4.满足网络VoIP配置和管理任务需求；

5.满足网络IPTV配置和管理任务需求；

6.满足无线网络配置和管理任务需求；

7.满足网络存储配置和管理任务需求；

8.满足网络安全配置和管理任务需求；

9.满足网络可靠性、可用性配置和管理任务需求；

10.满足专用网（IPSEC VPN，MPLS VPN，SSL VPN）配置和管理任务需求；

11.满足城域网及城域接入网络配置和管理任务需求；

12.满足用户接入AAA、证书服务配置和管理任务需求；

13．满足云计算、云存储、物联网通信平台的搭建任务需求。

异地试验需求

异地试验需求就是满足学员随时随地通过互联网登录实验室进行试验的需求。

图1网络实验室的拓扑结构

网络实验室逻辑设计

网络实验室逻辑设计是在充分的需求分析的基础上进行的设计，主要对实验室的拓扑结构、试验单元命名、设备命名、线缆命名的设计。

网络实验室拓扑结构

根据对职业院校新一代计算机网络实验室建设需求分析，要满足不同岗位的职业能力训练，模拟不同职业岗位的职业场景，拓扑结构设计就是为满足不同职业岗位职业场景的设计。图1是网络实验室拓扑结构图。

1．拓扑结构说明

该拓扑结构图中，共分为3个功能域，10大模块。

（1）学员实验域，共8个模块（组），每模块（组）6个工位。设备主要分为基本通信设备，网络安全设备，语音设备，视频设备，服务器和个人计算机等。基本通信设备主要有4台多功能模块化多业务路由器（支持IPv4/IPv6全系列路由协议），2台多层高性能路由交换机，3台二层可管理交换机，1台宽带Modem，1台无线路由器，1台企业级无线访问点；网络安全设备主要有1台状态防火墙，1台IPS，1台IDS；语音设备主要有2台IP电话，2台模拟电话以及路由器上的语音模块；视频设备主要有1台视频会议摄像头， 1台视频会议终端；服务器和个人计算机主要有1台PC服务器、6台高性能个人计算机。该试验域的主要功能是为学员提供交换、路由、无线、VoIP、IPTV、视频会议、服务质量、网络安全等职业场景模拟实验服务。在建设实验室时，职业院校可以根据自己资金预算和培养对象，选取自己需要的设备或者分期逐步建设。

（2）教师实验管理域，共1个模块，具有学员实验域模块的实验设备，另外增添MCU（用于视频会议场景）、IP-PBX（用于语音通信场景）、DSLAM（用于ADSL宽带接入场景）、网络存储设备、光纤交换机、无线控制器、认证服务器等设备。该模块作为教师学习、试验、科研而使用，并兼有对整个网络实验室进行管理和服务功能。

（3）核心交换域，共1个模块，与校园网链接（满足异地试验）。4台多层高性能模块化路由交换机组成环网或网状网，支持全系列IPv4/IPv6路由协议，支持M P L S协议，冗余连接教师实验管理域和学员实验域各模块。该模块结合其他实验模块模拟核心交换、城域网交换、城域网接入等职业场景。

2．设备选取说明

（1）网络设备选取

建设实验室选取网络设备时根据职业院校自己培养对象和资金预算适当选取，例如只进行基本通信实验的实验室可以选取基本通信设备，需要信息安全的实验室可以增加安全设备，需要融合通信的实验室可以增加语音和视频设备，需要网络服务和存储试验的实验室可以增加对应的设备。

表1 线缆命名和编码格式

表2 光缆命名设计表（样例）

（2）通信线缆选取

实验室的通信线缆设计中有三种，分别是光缆、双绞线和电话线。光缆铺设需要端接设备、光纤跳线和光纤模块，价格较贵，对于投资规模不大的院校，可以考虑用双绞线代替，本案例之所以采用光缆只是模拟职业场景，让学员亲身感受环境；双绞线和电话线的铺设相对简单，双绞线从核心交换域到每个模块铺设，电话线从教师实验管理域到学员实验域铺设。

网络实验室命名设计

为了增强网络设计可读性，方便随后的进一步设计和以后的日常运行和管理，需对实验室的重要设备进行命名。命名的基本原则是简单、明了、易懂，能表示意思。命名的主要工作是确定命名的语法格式，使用的字符数，逻辑结构等。

（1）学员实验域模块命名设计

学员实验域的模块共8个，主要的目的是为学员提供实验服务，本案例中学员实验域模块命名分别为ST01、ST02、ST03、ST04、ST05、ST06、ST07、ST08。

（2）教师实验管理域命名设计

教师实验管理域，共1个模块，本案例中命名为“TE”。

（3）核心交换域命名设计

核心交换域，共1个模块，本案例中命名为“C”，核心设备共4台，分别命名为C1、C2、C3、C4。

（4）线缆命名设计

线缆命名主要对连接网络实验室的各个功能模块的线缆进行命名、编号，方便施工和以后运行、职业场景模拟与维护。基本原则是能体现线缆端接模块，线缆命名采用表1里的格式。

这里的线缆主要有三类：光缆、双绞线、电话线（可以用双绞线代替）。在以下命名中，“G”代表光缆，“S”代表双绞线, “D”代表电话线，表2是光缆命名设计样例，其他双绞线和电话线命名和编码设计均按照表1的格式编写。

网络实验室物理设计

网络实验室物理设计主要是对实验室骨干线缆物理布线路由图设计和实验单元模块物理线缆布线设计，以及网络实验室物理环境设计。

实验室骨干线缆物理布线路由图设计

图2是实验室骨干线缆物理布线路由图，三种干线线缆是光缆、双绞线和电话线，具体的连接参考逻辑设计线缆标示。

实验单元模块物理线缆布线

实验单元模块的布线有干线接入、实验单元机柜内部走线、实验单元机柜到桌面布线几个方面。

干线接入全部采用配线架接入，共有三种线缆，即光缆、双绞线和电话线，分别用不同的配线架压接。

实验单元机柜内部走线分两种情况：一是管理链路的布线，二是可变动跳接链路布线。对于管理链路的布线一次性压接好，做好标记，不允许实验人员跳接和变更，用于网络管理、试验管理、拓扑还原等工作。对于可变动跳接链路线缆，全部采用跳接线缆，根据模拟不同职业场景进行灵活跳接。

桌面的设备有个人计算机、IP电话、模拟电话、视频会议摄像头、视频会议终端等设备，从实验单元机柜到桌面计算机的布线根据实际需求布设双绞线和电话线。

网络实验室物理环境

网络实验室物理环境设计应按照机房设计的标准进行，可以参考《GB50174-2008电子信息系统机房建设规范》，主要有通风和空调系统设计、配电系统设计、采光设计、装饰设计、防水、防火、防盗、防雷、防静电设计等。

网络实验室建设施工和测试

根据网络实验室物理设计进行施工。建设施工应找有资质的单位施工，签订施工合同，按照建设方案设计施工方案，施工计划，施工细则。施工过程中可以分阶段测试验收。

图2 实验室骨干线缆物理布线路由

网络实验室资源开发与管理

实验资源开发和运用

实验资源开发综合考虑不同职业岗位的不同职业场景，工作流程，职业能力等因素。开发流程为：职业岗位->职业环境->职业能力->职业场景模拟->网络拓扑设计->网络实现方案设计（包括逻辑和物理的设计）->网络实施->网络测试->网络报告等。实验资源的运用要根据不同层次的学习对象，选取对应培养目标的实验资源，按照步骤完成职业岗位的职业场景实验，并根据职业标准进行考核。

管理制度

建立网络实验室使用管理制度，安全管理制度，卫生管理制度，软件硬件的维护管理制度等。

(作者单位为广州白云工商技师学院计算机系)