网络工程实验室改造方案专业实验教学中心2013年09月目录1网络工程特色实验室建设背景 (3)2 学院网络工程实验室改造需求分析 (4)2.1实验室现状 (4)2.2实验室存在的问题 (4)2.3实验室建设需求 (5)2.4 实验室建设目标 (6)3网络实验室改造建设方案 (7)3.1网络工程实验室整体规划拓扑图 (7)3.2网络工程实验室分组规划拓扑图 (7)3.3网络实验室动手实验机架设计 (8)3.4网络工程实验室布局 (8)3.5网络工程实验室建成效果图 (11)3.6 方案组件介绍 (11)1、工程组件 (11)2、安全组件 (16)3、无线组件 (17)4、IPv6组件 (18)4网络实验室建设特色 (20)4.1 实现实验室设备统一管理 (20)4.2 实现自主设计型实验 (20)4.3 配有内容丰富的实验指导手册 (21)4.4 提供来自实际案例的综合性实验 (21)1网络工程特色实验室建设背景网络工程特色实验室是专门为全国院校计算机网络及其相关学科提供教育、教学实习和科研的场所。

它提供了真实的网络环境，可以让学生亲自搭建网络、亲自动手调试、配置网络，让学生全方位了解各种网络设备和应用环境，真正加深对网络建设技能的掌握，真正提高了学生的网络技能和实战能力，增强他们在将来的就业竞争中的竞争优势。

网络工程特色实验室根据不同行业的网络应用背景，将功能型实验室转变为特色应用实验室，虚拟各行业应用场景，提供各行业应用管理平台；旨在让学生了解行业应用背景，实现学校教学与企业行业应用接轨。

网络工程特色实验室是在网络工程实验的基础上，根据不同行业的网络应用背景，将功能型实验室转变为特色应用实验室，虚拟各行业应用场景，提供各行业应用管理平台；旨在让学生了解行业应用背景，实现学校教学与企业行业应用接轨；网络工程特色实验室由六大组件组成，其分别为工程组件、行业特色组件、安全组件、语音无线组件、数据中心组件和运维管理组件，其中行业特色组件包括企业行业应用、电子政务应用、电子商务应用、医疗行业应用和下一代互联网应用组件。

行业特色组件中包括操作系统服务和行业应用平台，在操作系统服务中包括Linux和Windows两种操作系统的应用服务，同时也支持基于IPv4和IPv6两种网络架构，而行业应用平台则包括电子政务系统、企业ERP系统、社区医疗系统、京乐购物网站系统、下一代互联应用服务。

通过这部分网络工程环节课程的学习，不仅能全面提高学生的实际动手能力，而且还能让学生切实了解自己所掌握的实际操作技能以及何时、何处、何种环境能够应用这些技能，真正做到学以致用。

对学生在学习过程经常提出的诸如“学习这些知识有没有用”、“我所学习的这些知识什么时候或什么地方能用上”、“我觉得都学会了，可是却不知道自己能做什么工作”、“毕业之后我究竟能做些什么”等问题，本方案将给出一个满意的答案。

2 学院网络工程实验室改造需求分析2.1实验室现状我院网络工程实验室于2005年建设以来，先后投入资金近60万元，建设至今已成为有14组网络实验台，数款型号网络实验设备的网络实验室（思科、华为不同型号、不同时期的交换机、路由器，2002年的IBM计算机），满足同时八十余人的进行网络实验。

实验内包括了网线制作、网络互连与安全配置实验、密码技术实验、系统安全配置实验、网络保护技术实验等内容，这些实验对推动本科实验教学的发展和培养学生创新意识起到积极作用。

每组网络实验台内PC连接到各自D-LINK二层交换机，再上联至局域网机柜，通过机柜中核心交换机控制网络实验室来控制各部分之间的相互访问。

同时二层交换机提供冗余端口，以供网络实验设备接入使用。

2.2实验室存在的问题（1）实验设备处于离散的状态，难以管理网络实验室网络设备没有进行统一管理，在学生进行网络实验时，需要学生们自己去机房领取实验设备，自行插拔网线来组网，学生大部分时间都把时间花在取实验设备、组网上，这样就会影响实验效率，而且学生连接网线时会发生插错的情况，从而造成二层环路，导致实验无法进行；其次设备没有得到有效保护，经常会发生学生修改登录密码的情况，增加了管理员老师维护设备的工作量。

（2）设备老化，功能有限现在实验室存在的设备都过于老旧，诸如华三的5024P-EI，华为的S2116、AR28-11以及思科的2960，这些设备大多都已停产，并且不支持一些新的网络技术，例如IPv6，RIPng，OSPV v3等协议，这样会使得学生不能及时地掌握最新网络技术，从而影响学生难以适应企业和岗位的需求（3）没有统一的实验内容，教学难以展开由于没有标准的实验手册，导致实验老师各自为政，依据自己的兴趣和喜好来布置实验内容，导致教学效果无法量化，教师教学，学生学习积极性不高，没有达到网络实验建设的目的。

2.3实验室建设需求（1）提供真实的网络实训教学环境社会或企事业单位用人的标准是更需要的是具有动手能力的网络技术人才这和学校的人才培养模式、培养目标等方面与存在着差距。

现在很多学校更多的是注重理论的教学，现在，很多通讯和网络的企业更需要的是具有动手能力的网络技术人才。

对于学校来说，学生动手能力的培养，在很大程度上取决于学校的实验环境和学生的实践经验。

那对于我院的网络专业或网络工程方向的教学，如何来做到这一点？这就要求提供真实的网络工程实验环境。

（2）满足不同层次的实验需求对于很多学校来说，建网络工程实验室需要它能满足做不同类别的网络实验。

这就要求完成不同层次人才的培养需要。

涵盖路由、交换、无线网络和VOIP、存储技术、网络安全、前沿的技术、网络管理应用技术。

（3）提供配套的实训教学系统就是网络工程建成了，如何能迅速的将这个实验室应用到教学中去，这就要求合作伙伴或厂家在提供解决方案的时候，能一并考虑相关的教学支持系统，即厂家不仅仅是把设备卖给学校，还要解决相关的教材，师资等问题。

必不可少的详实丰富的实操实验内容、系统的“项目情景式”实践型实验教材、完善的“双师型”师资培训三个方面与实验室的硬件配套教学系统。

（4）保护原有投资原有网络工程实验室存在有大量异构的设备，例如有华为三通的二层交换机5024P-EI，三层交换机5120-28P-SI，路由器MSR 3020-AC-H3；华为的二层交换机S2116，三层交换机S3900和路由器AR28-11；思科的二层交换机2960以及路由器2801，这些设备功能支持特性不多，不利于学生进行网络实验。

将这些不同厂商的设备利用起来，既能够保护学校投资，减少投资成本，而且可以让学生将这些设备利用起来，让其了解不同厂商网络设备的差异以及组网实验，提高学生学习积极性和学习效果。

2.4 实验室建设目标（1）有效地对实验教学进行管理新型的网络实验室如具备有访问控制和管理服务器、教学管理软件系统、远程实验室管理和预约系统等这样的系统，所有实验从这个系统的Web界面通过鼠标双击网络实验台、相关组成设备名称的方式，进入相应设备，就可以进入该台设备进行实验，而不需要插拔线，进行真正的逻辑连接、网络构建和网络拓扑的自动调整。

同时还具备快速处理每班次实验课的配置恢复工作，从而保证教学课时的安排，做到实验室的管理便捷。

（2）满足最新前沿技术的教学需求。

实验室建设必须满足教学计划中基础课、专业课程实验教学的需要，包括综合性实验、设计性实验、创新性实验、毕业设计等。

基本型实验是教学计划中规定的随课实验,用于完成各门实验课程规定所必须完成的基础技能训练内容，要求每个学生都必须熟练掌握。

实验室规模做到每一实验每次能同时并发实验能力30～60人。

提高型实验是基于工作过程和职业能力的训练，每个学生均可在实验环境中学习并实践一个具体工作岗位所做的职业活动（3）提供实验室配套的实验教学系统网络实验室是建成后，要迅速的将这个实验室应用到教学中去，这就要求合作伙伴或厂家在提供解决方案的时候，能一并考虑相关的教学支持系统，即厂家不仅仅是把设备卖给学校，还要解决相关的教材，师资等问题。

必不可少的详实丰富的实验内容、系统的实践型实验教材、完善的师资培训三个方面与实验室的硬件配套教学系统。

（4）实验设备先进且具有前瞻性仪器设备配置具有一定的前瞻性，品质精良，组合优化，数量充足，满足设计性、综合性、职业体验等现代实验教学的要求。

实验室环境、安全、环保符合国家规范，具有人性化设计，具备信息化、网络化、智能化条件，运行维护保障措施得力，适应开放管理和学生自主学习的需要。

3网络实验室改造建设方案3.1网络工程实验室整体规划拓扑图把实验室分为6个区域，连接区、教师区、学生区、教学服务区、实验教学区和出口区。

整个实验室分为10个RACK组，其中9个RACK组中包括交换机、路由器、RCMS、拓扑连接器、防火墙、VPN、IDS、无线等设备。

剩余1组为保持为原有实验室设备，其中包括路由器和交换机。

教学服务器区提供了对实验学生、实验设备、实验资料、实验课程、实验结果与一体的管理功能。

3.2网络工程实验室分组规划拓扑图网络实验室方案中实验用的网络设备都由标准RACK（实验台）这一网络实验基本单元组成。

每个标准RACK都是由一台访问控制管理服务器（RCMS）及相关的网络设备组成。

网络设备的连接可以任意组合，用户通过RCMS来控制相关的网络实验设备，完成指定的实验功能。

整个实验室部署9个RACK中，可分为9个小分组，分组与分组之间可实现合作试验。

每个RACK组中包括交换机、路由器、RCMS、拓扑连接器、防火墙、VPN等设备。

3.3网络实验室动手实验机架设计为了将原有实验室网络设备统一利用，现在另外规划一组RACK，用于学生进行动手搭建网络设备实验。

这一组RACK包括2台防火墙，2台路由器，2台三层交换机，2台二层接入交换机。

剩余设备可用于学生自己扩充组网实验。

动手实验机架可连接至实验室核心交换机上，完成与其他9组网络实验RACK进行互联互通，学生实验可以PC通过浏览器访问动手实验机架，与其他9组实验机架完成联合网络实验。

动手实验机架拓扑连接如图所示：3.4网络工程实验室布局岛式布局是目前最流行的实验室布局方式，实验室每个实验台可供8人同时实验，每个实验小组都能在一个实验台上单独完成全部实验内容。

本次考虑建设10个实验台可以构成一个实验室，供60-80人左右实验。

实验过程中，最小合作单元是2人，可以根据实验难度和学生水平适当调整小组人数，最多可以让8人一个实验台一组完成实验。

为满足8个学生同时上机，实验桌采用环形设计，为八边形；每个边（学生位置）配置电脑键盘抽屉、放置电脑主机的移动抽屉板（或采用固定底板）和座椅；实验室布局参考图如下所示：每个实验组都配备一个实验组机柜(RACK机柜)，用于放置每组的实验设备。