孙德刚　郝萍萍

摘  要：高校教学体系中明确了计算机课程的重要地位，为了保证计算机网络教学顺利开展，需要建设相应的网络仿真实验室，以便做到学以致用。本文主要针对基于GNS3+eNSP的应用型高校网络仿真实验室的构建进行研究，以低成本、高运行效益为目的，利用先进技术来构建功能丰富的网络仿真实验室，使其在高校教育中得到有效运用。

关键词：GNS3+eNSP;网络仿真实验室;构建分析

中图分类号：TP393       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）22-0112-02

Abstract：The important position of computer courses is clearly defined in the university teaching system. In order to ensure the smooth development of computer network teaching，it is necessary to build a corresponding network simulation laboratory in order to achieve the purpose of learning. This paper focuses on the construction of application-based university network simulation laboratory based on GNS3+eNSP. With the aim of low cost and high operational efficiency，it uses advanced technology to build a functional network simulation laboratory to make it effective in college education. use.

Keywords：GNS3+eNSP;network simulation laboratory;construction analysis

0  引  言

现阶段大量企事业单位注重智能化办公的实现，并构建内部信息处理平台，社会各行业对计算机人才的需求是逐年增长的。由于计算机网络教学实践性较强，当前高校计算机教育主要面临教育成本高和需求增长之间的冲突。这种情况下应构建仿真网络环境，为实践教学提供条件，进而提高学生计算机设备运用能力，加大计算机人才的培养力度。

1  高校网络仿真实验室建设构思

基于GNS3+eNSP的应用型高校网络仿真实验室的构建是一项系统的工程项目，要进行需求分析、功能设计、优化设计、方案实施等步骤，确保仿真实验室功能满足计算机网络教育的要求[1]。在设计实践中应遵循以下原则：一是设备资源优化配置，当前高校普遍运用的网络设备包括华为、思科、华三等，设备型号不同命令脚本便存在差异，相同品牌网络设施的不同型号还需要考虑配置差异化的问题;二是内容全面，在实验室建设中主要利用以太网、局域布线技术、区域划分、组播实验、网络管理、数据收集分析、路由设置等技术，综合利用多个技术手段，以便保证仿真实验室功能性良好，能满足具体的教学需要;三是实验室结构设计灵活，保留足够的扩建空间，以便简化设备更新和维护工作。软硬件系统的部署要注重系统功能可恢复，保证仿真实验室在网络教学中的充分利用;四是系统运行的可靠性，高校仿真实验室是接入局域网和互联网的，这就增加了实验室运行中的安全风险。网络管理员应加大对实验室安全的关注，采取相应的安全维护策略，创造良好的系统运行环境。实际构建高校网络仿真实验室前，应充分考虑上述内容，明确设计重点以便保证实验室功能的正常使用，发挥其在网络教学中的辅助功能。

2  高校网络仿真实验室构建方案

高校计算机网络仿真实验室构建在节省教育成本、落实实践教学计划方面有着重要意义，在充分考虑以上设计要求的条件下，还应具体制定实验室构建方案，在落实设计规划后，确保仿真实验室多样化功能的实现。下面本文将具体阐述基于GNS3+eNSP的应用型高校计算机网络仿真实验室构建措施，做好细节处理来提高设计有效性。

2.1  硬件设计

硬件方案制定是实验室构建中的主要内容，应借助相应型号的电子设备构建网络实验室，通常来讲，设备组成包括PC终端、路由器、分析仪、交换机、网卡、控制器等，选择需要的设备型号来保障最终的组建质量。目前市场上国产三层交换机价格为3400元/台;测试仪价格约为20000元/台;路由器价格为4000元/台;PC终端价格为3000元/台;控制器和AP价格为2000员/台。网络实验室通常需要配置一台路由器、20台交换机、20台PC、1台控制器和20个网卡，总费用约为18万元。

2.2  网络仿真软件

仿真軟件是保证事宜按时功能正常发挥的关键，是实际设计中应重点考虑的内容。常见仿真软件包括GNS3、Cisc Packet等，由于GNS3是在虚拟网络环境中增设真实电子设备来进行设备运行，能通过操作系统检测设备运行状况，相对来讲仿真程度较高，使其在高校仿真实验室构建方面有着较好的应用性。本文主要利用该软件来组建网络系统，为最终实验室的运行提供条件[2]。GNS3软件运行过程中主要利用WinPcap工具，可直接在Windows平台上下载需要的编程数据包，简化了软件开发工作，同时可利用应用程序进行计算机网络访问，找出并转发工具包。在GNS3软件系统中，可在用户界面上进行虚拟网络的设计和优化配置，能在任一计算机平台上模拟网络环境，这一技术支持下，有助于提高网络仿真实验室的适用性。可在Linux、Windows等操作系统上运行，为网络实验室搭建提供了良好条件。并且可在计算机设备上营造出网络运行环境，将配置文件和数据文件存放在系统中，实际使用时只需要打开提前存放的文件便可使用模拟网络。本次仿真模拟实验室组建项目中，采用了GNS3、eNSP仿真软件，具有界面友好的优点，能在用户界面上运行模拟软件。在优化设计方案过程中，又增加了系统的防火墙、路由器等功能，相对来讲可操作性强。eNSP是一个可拓展、操作简单的仿真网络平台，可利用交换机、路由器等设备完成模拟，将计算机教学情景真实地呈现出来，系统性能较好，在大型模拟实验中有着较好的应用性，如通过仿真实验室模拟路由器、交换机等设备的功能和运行特性，在完善功能的同时减少了硬件配置，由此节省了实验室搭建成本。

2.3  拓扑结构分析

利用GNS3和eNSP仿真软件，能得到相应的拓扑环境。本次项目中，在主机配置上，主要是运用Windows操作系统，构建服务器并设计IP地址。不同主机对应的操作系统和IP地址不同，还应从实际情况出发来具体分析。在拓扑环境中，能实现各个软件的正常使用，利用传输媒介来连接多个设备，形成相应的物理布局。本次线路工程中采用分布式拓扑结构，是指将不同地点的计算机设备连接在一起，能在线路作用下传递指令信息。分布式结构体现出以下特点：采取分散控制方式，当网络系统中出现局部故障时，不会对全网操作产生影响，因此确保了系统可靠性。在路径设计方面，运用最短路径算法，由此缩短网络延迟，提高传输效率。系统中的不同节点之间能够直接连接，快速传递信息，并且分布式结构有利于校园资源共享。

2.4  具体实施

在高校内组建仿真实验室，通常需要配置防火墙、交换机、路由器等设备，为了避免信息冗余引起的安全风险，高校仿真实验室项目中会准备多型号网络设施，以便保证信息传递的完整性和准确性[3]。利用上述软硬件方案进行企业网络的仿真模拟时，应按照以下步骤进行：第一，安装vwware，在安装完成后出现两个虚拟网卡，在虚拟网卡作用下连通局域网络，实现信息有效传递;第二，应在仿真软件中添加三层交换机，旨在模拟企业网络中的核心交换机，真正达到仿真目的。并且应添加Cloud设备，将其接入网络中并将两个设备连接在一起;第三，再次添加交换机，进行企业网络中汇聚层交换机的仿真;第四，进入操作平台进行网络地址的设置;第五，打开两台交换机完成IP配置，确保交换机和网卡机制都在同一网络中，使得仿真过程是连续性的;第六，在仿真软件中增设交换机来进行汇聚层交换机的仿真。在完成方案实施操作后可进行试验验证，在GNS3、eNSP中输入代码，实验结果表明，该设计方案在高校仿真实验室组建中有着较好的应用效果。

2.5  方案对比

利用软件设计方案能满足不同教学环境下的模拟要求，并能对硬件方案中的教学实验进行仿真，模拟效果基本相同，说明软件方案有着一定应用优势。并且软件方案实施成本较低，能在已有虚拟实验室基础上改造和完善，減轻了学校的成本压力。并且软件方案维护工作相对容易，维护工作中运用的IoS可在网上下载或在硬件设备中获取，能缩短维修间隔，提高系统整体功能性。另外，在软件方案运行效率快，而硬件芯片计算速度要超过硬件方案中的硬件设备运算速率。

3  结  论

综上所述，构建高校计算机网络仿真实验室能满足高校网络教学要求，有效控制教育成本，在进行实践教学过程中，可利用仿真实验室展开实践活动，确保学生网络操作能力得到充分培养。以GNS3+eNSP为基础的仿真实验室在高校有着广泛的运用，为科研、教育实践提供了平台，对高校网络教学改革发展起到了促进作用。

参考文献：

[1] 韩宇.基于GNS3+VMware仿真网络实验室的研究 [J].信息安全与技术，2014，5（7）：50-51+82.

[2] 温贺平.基于eNSP的安全园区网实验设计与构建 [J].实验室研究与探索，2018，37（4）：126-129+169.

[3] 王淑娟.基于GNS3与VMware仿真虚拟网络实验室的研究 [J].高校实验室工作研究，2016（4）：63-65.

作者简介：孙德刚（1978.04-），男，汉族，山东德州人，高级工程师，学士学位，研究方向：网络工程、软件开发;郝萍萍（1977.12-），女，汉族，山东陵县人，讲师，工程师，硕士研究生，研究方向：计算机网络、创新创业教育。