Packet Tracer模拟器在计算机网络理论教学中的应用

郭 忠

摘要：介绍PacketTracer模拟器，通过实例阐述如何利用PacketTracer模拟器在计算机网络理论教学中把抽象的计算机网络概念形象化，把枯燥的网络原理具体化。结合其他优秀的教学方法提高计算机网络课堂教学质量。

关键词：PacketTracer模拟器；计算机网络；理论教学；任务驱动教学法

1Packet Tracer模拟器简介

Packet Tracer软件是Cisco公司开发的网络仿真工具软件，是一个为网络初学者设计的用于提供计算机网络设计、配置和网络故障排除模拟环境的学习平台，支持学生和教师建立仿真、虚拟和活动网络模型。像任何仿真器一样，Packet Tracer软件通过一组简化的网络设备和协议模型、真实的计算机网络保留和基准来了解网络行为和开发网络的技巧，学生可在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，软件中实现的IOS子集允许学生配置设备；并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。软件具有下列特点：

(1)支持多协议模型：支持常用协议HTi-P、DNS、TFTP、Telnet、TCP、UDP、Single Area OSPF、DTP、VTP and STP，同时支持IP、Ethernet、ARP、wireless、CDP、Frame Relay、PPP、HDLC、inter-VLAN routing and ICMP等协议模型。

(2)支持大量的设备仿真模型：路由器、交换机、无线网络设备、服务器、各种连接电缆、终端等，这些设备是基于CISCO公司的。还能仿真各种模块，在实际实验设备中是无法配置整齐的。提供图形化和终端两种配置方法。各设备模型有可视化的外观仿真。

(3)支持逻辑空间和物理空间的设计模式：逻辑空间模式用于进行逻辑拓扑结构的实现；物理空间模式支持构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置。

(4)可视化的数据包工具：配置有一个全局网络探测器，可以显示仿真数据包的传送路线，并显示各种模式。前进后退，或一步步执行。

(5)数据包传输采用实时模式和仿真模式，实时模式与实际传输过程一样，仿真模式通过可视化模式显示数据包的传输过程，使用户能对抽象的数据的传送具体化。以上这些特点可方便快捷地进行网络的组建、设备的配置、协议的测试等网络技术相关的学习。

把Packet Tracer软件引入到计算机网络教学中，不仅节约了实验成本，极大地提高了学生对计算机网络学习的积极性，提高了计算机网络教学的水平和质量，达到了很好的效果。

2利用Packet Tracer模拟器增强理论教学的实效性

在计算机网络技术的理论教学中，利用Packet Tracer设计一些相应的实验，可以把让许多初学者感到枯燥乏味、抽象难懂的概念直观、形象地展现在学生面前，便于学生理解和接受。例如广播域的概念，广播域指的是一个逻辑上的计算机组，该组内的所有计算机都会收到同样的广播信息。如在该计算机组的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分。广播域被认为是OSI中的第二层概念，所以HUB、交换机等第一、二层设备连接的节点被认为都是同一个广播域。而路由器、三层交换机则可以划分广播域。可以在Packet Tracer上进行一组实验。直观、形象地展现这个概念。

实验一：验证HUB的所有端口均在同一个广播域中。

实验拓扑图1所示，实验过程：把模拟器工作模式切换到模拟仿真模式，在pc0上ping主机pc4，观察其他主机是否能收到相关的报文。实验结果是：在pc1、pc2和pc3主机都收到该广播帧，验证了HUB的所有端口均在同一个广播域中。

实验二：验证二层交换机同一个VLAN的所有端口都属于同一个广播域。

实验拓扑图2所示。实验过程：把接pc0、pc1和pc4的端口加入到同一个vlan,其他端口加入到其他vlan。还是在pc0上ping主机pc4。看看ping发出的广播报文是否能到达pc1、pc2和pc3上。结果是只有pc1和pc4主机收到该广播报文，说明二层交换机同一个vlan的所有端口都属于同一个广播域，不同vlan的端口属于不同的广播域。

实验三：验证三层设备的三层接口就是广播域的边缘。

如图3所示，二层交换机上没做任何配置，即所有端口都同在默认的vlan中。依据广播域的定义分析知道，该网络存在两个广播域，一个为交换机构成，另一个为集线器组成。两个广播域的边缘就是路由器。实验过程：在pc0上ping主机pc2，观察集线器下的主机是否能接收到该广播包。结果是接收不到，验证了三层设备的三层接口就是广播域的边缘这一结论。

3利用Packet Tracer模拟器实现“任务驱动”教学法

利用Packet Tracer模拟器实现“任务驱动”教学法在计算机网络理论教学中的应用。所谓“任务驱动”就是在学习信息技术的过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用。进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。它要求“任务”的目标性和教学情境的创建。使学生带着真实的任务在探索中学习。在这个过程中，学生还会不断地获得成就感，可以更大地激发他们的求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。“任务驱动”教学法实施的前提是“任务”可以实施。计算机网络“任务”的实施必须要有相应的设备支持。设备对于计算机网络理论教学是一个不可逾越的障碍。而Packet Tracer软件很好地解决了设备问题，它可以在网络理论教学过程中模拟各种网络环境。从而完成教学中设定的“任务”。例如在子网和路由器配置教学中，就可以在PacketTracer模拟器上完成一个子网划分的“任务”。课前教师先在Packet Tracer模拟器上设计好一个如图4所示的网络实物链路图，已经有192.168.1.0／24地址块用于网络设计。网络包含以下网段：办公室1要求具有能够支持30台主机的IP地址。办公室2要求具有能够支持40台主机的IP地址。办公室3要求具有能够支持100台主机的IP地址。要求完成划分子网的地址空间、分配适当的地址给接口并进行记录、配置并激活FastEthernet接口、测试和验证配置、思考网络实施并整理成文档等“任务”。学生通过自主学习与协作学习，在教师帮助下自己探讨完成任务，教师在整个过程中不断督促学生，并用鼓励的评价激励学生实践、自学、质疑。这样在学生完成任务的同时既培养了学生的创新能力和自主学习能力，又使学生掌握了独立解决问题的能力。

4结束语

本文简单介绍了Packet Tracer模拟器后，论述了如何在计算机网络理论教学中利用该软件把抽象的网络概念形象化，把枯燥的网络原理具体化，并尝试与其他优秀的教学方法相结合，使学生充分体会到学习的乐趣，增强学习的吸收力，提高计算机网络课堂教学的效果与水平。