端口镜像远程实践教学设计_朱志强.pdf
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1、 第 卷 第 期 年 月:端 口 镜 像 远 程 实 践 教 学 设 计朱志强,李滢潞,任国强(山东科技大学 电气信息系,济南)摘 要:基于 软件支持,针对计算机网络课程,设计出一种远程连接的端口镜像线下实践教学环境。该环境将实验室交换机和协议分析系统等硬件设备有效连接,为学生提供远程连接的线下实践教学环境及效果。该环境搭建方便,操作简捷,也可为高校实验设备资源共享提供一种快速高效可借鉴的方法。关键词:实践教学;远程连接;端口镜像;硬件设备中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,):,:;收稿日期:作者简介:朱志强(),男,山西大同人,博士,教授,研究方向为计算机网络与通信工程。:通信作者
2、:任国强(),男,山东淄博人,博士,副教授,研究方向为计算机软件工程及应用。:引 言高校通过教学和实践环节等形式,培养学生的专业能力和创新能力,为国家培养更多适应新时代建设的专业技术人才。教学环节可以采取线下教学和线上教学等方式,高校运用现代教学工具,通过国家级和省级精品在线开放课程,以及、雨课堂、腾讯会议、学习通、智慧树等平台为学生提供线上教学课堂,不仅弥补了线下教学受时间、地点等因素的限制,又为不同需求的学生提供了较为丰富的学习方式。国家高等教育智慧教育平台自 年 月 日上线以来,受到广大师生热烈欢迎。虽然在线课堂教学也存在一些不足,但整体能较好地为学生提供课堂教学的环境和效果。高等学校正
3、常教学除课堂教学外,还有大量的实践教学内容。对于实施新工科教育的高校,更加注重工程教育和实践教学。许多高校对虚拟仿真实验教学进行了大量研究,建设了一批虚拟仿真实验教学平台,提供开放式的远程连接功能,满足学生线上实践教学要求。对于硬件设备要求较高的实践教 学 环 节,部 分 高 校 也 进 行 了 相 关 课 程 的 研究。这些虚拟仿真实验教学平台虽然能完成实践教学内容,但与实际的硬件实践教学效果还是存在 第 期朱志强,等:端口镜像远程实践教学设计不少的差距。如何能力所能及地为学生提供线下实践教学的环境及效果,减少实验室学生聚集,满足部分校外学生完成线下实践教学要求,是我们应该重点研究的内容。本
4、文结合计算机网络实验室的硬件设备,通过 软件的支持,以计算机网络课程端口镜像实践教学项目为例,设计一种远程连接的端口镜像线下实践教学环境,充分利用实验室的交换机和协议分析系统等硬件实践设备,弥补实践教学受时间地点等因素的限制,为学生提供远程连接的线下实践教学环境及效果。硬件环境搭建本文以交换机端口镜像实验环境为例,给出远程端口镜像硬件实验环境的连接示意图(见图)。实验室硬件设备按图 虚线框内所示的结构进行搭建,主要涉及的硬件设备有 层交换机 和、控制服务器、协议分析服务器及安装协议分析系统软件的计算机等。图 远程端口镜像硬件实验环境连接示意图 在图 中,实验室 台主机配置比较特殊,每台主机均配
5、置硬盘保护系统,最好安装硬件的硬盘保护卡,以保护每台主机安装的各种软件不会被误删除。每台主机均配置两块网卡,其中一块网卡用于主机连接校园网;另一块网卡则用于连接实验室硬件设备,如连接 交换机。另外,图 中所有主机均安装 软件,是远程连接线下实践教学环境实现的关键,也是确保远程端口镜像硬件实验实现的重要条件。软件作用 软件是免费的国内自主研发远程控制软件,其安全性网上说法各异,考虑到本文是将该软件应用高校的实践教学,只要实验室计算机使用的主要软件保护功能防范充足,且实验室计算机主要应用软件符合国家安全要求的规定,软件端到端对称加密算法和 传输协议可以提供较安全的保护,可放心使用该软件。若高校某实
6、践教学安全程度要求较高,则在远程连接中根据情况谨慎使用。软件的作用就是实现远程控制,通过互联网远程控制实验室的计算机,在远程完成相关实践教学任务时,如同在学校实验室内进行一样。也就是在校园之外的任何地方,只要计算机能连接到互联网上,就可以通过 软件,远程操作学校实验室的计算机,如同身临其境,完成相关实践教学任务。硬件设备连接图 中实验室硬件设备的连接可根据自己的实际需求进行连接,本文提供的连接方法是通过 控制服务器来管理交换机,用八爪鱼线与 交换机的 接口相连;协议分析系统服务器以及其余的设备均使用双绞线连接,交换机连接实验室局域网内各硬件设备。实验室主机其中一块网卡与 交换机连接,可上校园网
7、;另一块网卡则用于连接 交换机,实现端口镜像的相关功能。表 给出图 实验室相关硬件设备各接口功能或 地址设置情况。表 实验室硬件设备各接口功能或地址设置序号设备接口接口功能或地址备注 控制服务器 协议分析系统服务器 交换机 发送端接口学生配置 交换机 接收端接口学生配置 交换机 捕获端接口学生配置主机 网卡 主机 网卡 学生配置主机 网卡 主机 网卡 学生配置主机 网卡 主机 网卡 学生配置第 卷 图 为实验室交换机硬件连接图,最上层交换机即为,其中 、分别通过图 最下面的转接接口与主机、主机 和主机 的第 块网卡相连。图 实验室交换机硬件连接 远程连接实验室各硬件设备按图 结构正常连接开启后
8、,主机、上分别运行 软件,启动后的部分界面截图如图 所示,其中图 隐藏的设备代码和临时密码这两个数据应提前发给远程主机的学生。远程主机启动 软件后,按界面提示输入要连接的实验室计算机对应的设备代码和密码,就可以正常连接主机、,图 为远程主机 连接控制主机 的界面,图 为远程主机 连接控制主机 的界面。同样远程主机 也可连接控制主机。这样就实现了远程主机控制学校实验室的计算机,具体连接控制的 地址等信息详见表,其中远程主机 在学校济南校区的校园网外,远程主机 和图 软件启动后部分界面截图图 远程主机 连接主机 的界面图 远程主机 连接主机 的界面 则在济南之外的其他城市。虽然学校提供校外 连接方
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