计算机网络课程教改中PacketTracer的应用

丁永贤

摘要：计算机网络课程中实验内容是教学改革的重要内容，物理实验室的建设费用高昂、维护复杂且效率低下，利用模拟器参与实验教学成为重要的教学辅助手段。本文主要探讨在计算机网络课程教学改革中使用PacketTracer进行实验模拟的应用。

关键词：计算机；网络技术课程教改；PacketTracer

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0033-02

在应用型本科教育中，计算机网络技术课程以学习成果为导向，遵循“规划、建设、调试、管理网络“目标要求进行课程设计和课程教学。对学生实践动手能力有较高要求，传统实验方式及课时较难满足需求，使用高效易用的模拟器参与教学可以有效解决这个问题。

1 PacketTracer的特点

针对不同厂商的网络设备，有不同的模拟软件。以思科公司的网络产品为例，有模拟软件输入输出的Boson NetSIM和Packet Tracer，模拟网络设备硬件的Dynamips（Router）、Pemu（PIX）、Qemu（ASA）、GNS和IOU等。[1]我们选择Cisco公司发布的PacketTracer，这是一款非常适合教学辅助的优秀的计算机网络虚拟试验仿真软件。应用PacketTracer，可以完成网络原理学习、网络拓扑设计，网络设备配置、调试管理、计算机服务器模拟等内容的实验学习。

1.1 简单易用的图形化操作

PacketTracer采用直观的图形化操作方式进行网络拓扑的设计和构建，有网络设备的物理外观图片，可以在图形化操作模式下对网络设备、服务区、网络终端进行基本配置，也可以在CLI命令行模式下进行更详细专业的配置。即使是第一次使用PacketTracer的学生，在经过10到15分钟的练习后，基本的操作也没有很大的问题。这个简单易用的图形化操作系统能够高效的帮助学生建立计算机网络系统的基本模型。

1.2 专业的计算机网络模拟

PacketTracer主要有模拟与实时两种工作模式。在模拟模式中，可以采用手动的方法，控制网络的运行，在刚接触计算机网络专业课程的学生可以通过PacketTracer在很短的时间内了解数据包在网络中详细处理过程与网络实时运行情况[2]，可以直观地看到传输数据包中经过的路径，随时观察网络运行的实时情况，可以直接观察数据包的具体信息。这个功能在讲解计算机网络技术原理的时候非常有用，能将抽象模糊晦涩难懂的网络运行原理清晰的用可控的动画的展示出来。如图1 PacketTracer模拟模式。

1.3 强大的自我评测功能

通过PacketTracer的活动向导制作可自测试，有反馈的测试文件。非常适合学生情况检测。教师制作实验说明和实验要求文件，建立初始配置网络环境和最终正确的网络配置，设置评分点和分值，学生根据实验说明文件及要求完成实验后，执行测评命令，即可根据评分点自动平方，并给予错误反馈，省去了人工评分的步骤，使课程的教学效率得到极大的提升。

1.4 局限性

在计算机网络教学中，虽然可以通过应用PacketTracer掌握网络实时运行的情况，也可以模拟不少网络设备，但其模拟效果还不完美，还有一定的局限性。能够模拟的网络设备还比较有限，交换机、路由器只能模拟几款经典设备，无线网络设备产品也极其有限，防火墙设备尚无模拟产品。另外一些配置命令也不能百分百的能够模拟出来。对网络服务器的模拟程度还比较低，对PC机的模拟程度比较低。

2 PacketTracer教学应用

2.1计算机网络技术原理的教学辅助

在计算机网络技术课程中，网络基本原理及工作过程部分内容比较抽象，纯理论讲解的教学效果比较差，通过使用PackeTracer可以直观的观察和分析抽象复杂的工作流程，加强和加深学生的理解。

根据ISO/OSI网络参考模型划分各个层次的典型内容进行观察分析。包括观察应用层和传输层协议，观察分析ICMP数据包，以太网帧封装，观察分析地址解析协议ARP，观察分析TCP管理，UDP和TCP分析。下面以观察分析TCP管理为例进行讲解。

在计算机网络课程教学中，TCP的原理是其教学的难点与重点，要使学者对其协议原理有更深的理解与认知，需要通过有效的实验，达到其教学的目的，比如，在学习TCP的过程中，要确保三次握手建立连接的有效性，可以先让一台服务器与一台客户机通过一条交叉线直连，在连接后，客户机可以使用浏览器的访问功能，访问服务器的Web应用。由于TCP协议是Web应用运输层必须遵守的原则，因此在传输应用数据之前，必须先经过三次握手。观察3次握手过程的主要操作有以下几个的步骤：1）从外部引入两个端设备，并将这两个端设备进行连接，同时为其配置IP地质；2）将工作模式转换到模拟模式（Simulation Mode）；3）打开客户机，选择浏览器工具，在找到地址栏后，在其栏中输入服务器的IP地质后按下键盘中的回车键；4）在主动工作区的模拟控制面板，找到窗口的单击功能，单击Capture/Forward按钮三次。在完成上述四个步骤后，可以清楚观察到信封状态，以及数据包在两个端设备之间传递了三次。在鼠标单击数据包图标后，PacketTracer可以显示数据包详细内容进行分析。在学习网络协议的具体步骤与工作原因的过程中，一般以事先制作好的动画作为辅助教学的手段，而应用PacketTracer可以通过演示环境，加强真实性。

2.2 交换机、路由器的模拟

交换机，路由器配置是计算机网络技术重要的实践内容，是技能的体现。根据实践应用可开设以下模拟实验。下列实验涵盖了基本的网络设备配置内容。

2.3 制作评估文件

评估文件是基于PacketTracer的特殊文件格式，可以实现带反馈意见的自评估功能。自评估可以大大提高教师的教学效率，指导学生进行自学，及时对学习效果进行评判。也是作为翻转课堂评测的有效手段。

制作评估文件可以使用菜单命令活动向导，在Actvity Wizsrd窗口中逐步完成评估文件的相关内容。评估文件基本步骤有以下几个：1）生成初始网络（Initial Network），通过使用Initial Network命令，根据考核内容设置相应的初始网络配置环境，可以直接在工作区进行原始网络拓扑与网络配置，也可以导入已编辑好的初始网络PKZ文件。2）生成实验说明和实验指导，通过Instructions命令选项，在窗口中以HTML格式编辑实验说明和评估要求，并对网络配置进行具体说明，一般使用WORD文档另存为HTML文件导入。3）配置网络标准答案，并设置评分标准。通过Answer network命令，完成最终的网络拓扑工作与网络配置，即标准答案。并逐一添加考核点（Assessment），考核点通过对设备、端口、配置、参数、状态等勾选，每一个考核点默认分值为一分，也可以根据实际需求自行修改考核点的分值。如下图2评估文件考核点设置。

3 结语

综上所述，PacketTracer具备操作简便、自动评估、学习门槛低与强大的可视化功能的优势，应用在计算机课程教改中，为计算机网络初学者创造一个模拟实验平台，也为教师提供了一个优秀的测评与演示工具。

参考文献：

[1] 杨功元， 马国泰， 罗晓东. 思科PT 软件在计算机网络專业教学中的探究与实践[J]. 数字技术与应用， 2010（4）.

[2] 袁华， 张凌. 一个地址解析协议的实验教学案例[J]. 计算机教育， 2015（22）.