网络协议仿真教学系统的构建与设计
维普资讯 http://www.cqvip.com・计算机 教 育 ・ ・ ・ ・・・本 目任 辑王 栏 责编 :力网络协议仿真教学系统的构建与设计 谢水珍 。 光勇 高 ( 江 学 院 信 息科 学与 技 术 学院 网络 教 研 室 . 西 九 江 3 2 0 ) 九 江 3 05 摘 要 : 据 《 算机 网络 原 理 》 程 特 点和 教 学 大纲 要 求 开 发 网络 协议 仿 真教 学 系统 。本 系统 为 纯软 件 形 式 . 根 计 课 包括 网络 协 议 仿 真 编 辑 器和 网络 协议 分析 器 , 以提 供 对真 实 网络 的 仿 真 功 能 , 对各 种 主 要 协 议 进 行 解 析 , 抽 象 的 网络 知 识 具 体 化 、 象化 。 可 并 使 形 关键 词 : 网络 协 议 : 议 仿 真 编 辑 器 : 议 分析 器 协 协 中图分类号: P 9 T 31文献标识码 : A文章编号 :0 9 3 4 (0 7 1 — 0 8 — 2 1 0 — 0 42 0 )3 3 2 6 0 X I S i he E hu —z n,GAO Gua —y g ng on Th i ig a d De in o m uai a hn v t m s d o t r oo o e Bul n n sg f d Si lt Te c ig S se Ba e n Newok Prt c I on(co l fnomao c n e& T cn lg ,i i gUn e i ,i i g32 0 , hn) Sh o o fr t nSi c I i e eh o yJu a i rt J j n 3 0 5 C ia o jn v sy u a Ab ta t e eo i uai n ta h n s m f ewo k p o o o ae n t e c a a tr a d d ma d o a k n f o u e e o k s r c : d v l p s lt e c i g s t To m o y e o t r r t c l s d o h rc e n e n ft c i g o mp trn t r n b h e c wp i il ou e The s t m spu e s t a e i l i g sm uai n t rofP o o o nd a l z r o r oc 1 rncpe c r . s yse i r of r ncud n i lto Edio r t c la nay e fp ot o w. I a o de hesm uai n tc n pr vi s t i lto . f ci n fr a t or n re l ki so an ot ol t a b ta tnew or nowld once ea iua un to o l ne e w k a d pa sal nd fm i pr oc s o m ke a src t s kk e ge c r t nd vs 1K y wo d : t o k P o o o ; i l t n E i ro r t c l a ay e f r t c l e r s Ne w r r t c l Smu ai d t f o o o ; n z ro o o o o o P l P1引 言 计算 机 网络 是计 算 机 技 术 和通 信 技 术 紧密 结 合 而 形 成 的 新 的 技 术领 域 ,计 算 机 网络 原 理 》 课 程 是 高 等 院校 计 算 机 相 关 专 业 重 《 点课 程 ,计 算 机 网络 人 才 是 我 国 社 会发 展 和知 识 经 济 时 代 的 基 础 人 才 , 会 对 于 网络 人 才 的需 求 更 是 呈 显 著 增 长 的 趋 势 。 《 算 机 社 计 网络 原理 》 程介 绍 的 网络 知 识 抽 象 , 涩难 懂 , 课 晦 目前 各 高 校 《 算 计 机 网 络原 理 》 程 教 学 , 是 以 书 本 教 学 方式 和 多媒 体 课 件 方 式 为 课 都 主 , 生被动的接收较为抽象的网络知识 , 学 理解 的 程 度 不 深 刻 , 毕 业 后 很难 应 对 纷 繁 复 杂 的 网络 问题 。 因 此 , 个 高 校 的 《 算 机 网 整 计 络 原 理》 程 教学 都 在 呼 吁 和探 索 新 的教 学 方 式 , 切 的需 要 一 种 课 迫 工 具 或方 法 来 改 变 目前 网络 课 程 教 学 的 现状 。将 网络 协 议 仿 真 教 学 系 统应 用 到 《 计算 机 网络 原 理 》课 程教 学 和实 践 正 是 应 时 代 所 需 , 《 算 机 网 络原 理 》 程 的 教 学 方式 的有 益 创 新 。 对 计 课 网 络 协 议 仿 真 教 学 系 统 包 括 网 络 协 议 仿 真 编 辑 器 和 网 络 协 议 分 析 器 。网 络 协 议 仿 真 编 辑 器 负责 编辑 各 种 协 议 ( 入 到 各 协 深 议字段 ) 据包 、 改数据包 、 送数据包 等功能 ; 数 修 发 网络 协 议 分 析 器 负 责 捕 捉 网 络 数 据 包 . 对 网 络 数 据 进 行 实 时 概 要 解 析 、 细 并 详 解 析 、 六进 制数 据解 码 , 种 解 析 窗 口同 屏 布 局 。 动 显 示 。 网 十 三 联 络 协 议 分 析 器 还 具 有 网络 地 址 发 现 、 机 状 况 及 流量 统 计 等 辅 助 主功能。 其具 体 的 界 面 如下 图 l 示 : 所 2设计 思 路及 其 目的 首 先 , 系统 设 计 应 改 变 学 生 只 能 通 过 教 师 单 方 面 的 授课 形 该式, 网络 协议 仿 真 教 学 系 统 应 用 到 教 师 教 学 和 学 生 实 验 中 , 《 为 计 算 机 网络 原 理 》 学 提 供 了 新 的 教 学 模 式 和 手 段 , 会 使 《 算 机 教 将 计 网络 原 理 》 程 教 学 方 式 发 生 革 命 性 的 改 进 。学 生 利 用 该 系 统 可 课 以深 入 地 学 习 网 络 基 础 知 识 , 网 络 传 送 的 数 据 清 晰 可 见 , 以 使 可 简 单 快 捷 的编 辑 网 络 协 议 , 强 学 生 对 网 络 知 识 的 理 解 . 正 从 加 真 理 论 和实 践 两 方 面提 高学 生 的 网 络 知 识 能 力 , 养 高 素 质 的 专 业 培 人 才 , 适应 社会 的需 要 。 以 其 次 . 该 系 统设 计能 够 作 为 一 个 独 立 的 实 验 教 学课 程 体 系 , 重点 培养 学 生 综合 分 析 问题 和解 决 问 题 的 能 力 。《 算 机 网络 原 计 理》 程 特 点 是理 论 性 太强 。 课 这导 致 其 实 验 教 学 难 以开 展 。很 多 高 图 1 网络 协 议 仿 真 教 学 系统 界 面 4协议仿 真 系统设 计 在 协 议 仿 真 部 分 . 要 的 功 能 是 对 数 据 包 的 编 辑 和 发 送 。 编 主校没有开设《 计算机 网络原理》 实验课 , 高倭 即使 开了也仅仅 个别是让 学 生 学 做 网 线 、 线 等简 单 实 验 , 做 实 验 或 仅 做 布 线 等 简 布 不 单 实验 都使 得 学 生 难 以 理解 抽 象 的 网 络 协 议 知 识 , 络 协 议 仿 真 网辑 的过程是按 照各个协议 头部的组成部分 , 分别的设置各个字段 的 内容 。 与协 议 栈 构造 数 据 包 的 时 候 . 是从 高 层 到 底 层 逐 层 封 装 不 同 , 文 系 统 构造 数 据 包 的 过 程 是 从 底 层 到 高 层 , 全 的手 工 本 完 实 现 的 。 当建 立 一 个 数 据 包 的时 候 .默 认 的是 从 底 层 的 Ehme t e t 层 开 始 的 。当一 些 关 系 到 高 一 层协 议 类 型 的字 段 的值 被 设 置 完 成 之后 . 比如 说 Iv 的高 层 协 议 类 型字 段被 设 置 为 l的 时 候 , 面 P4 后 就 会 自动 的新 建 一 个 I MP协 议 : C 当被 设 置 为 6 的 时候 , 面 就 后 会 自动 的跟 一 个 T P协 议 。 完 成 最 高 层 即 应用 层 协 议 的编 写 之 C 当 后 . 个数据包的编辑就完成了。 整 当 用 户 在 完 成 一 个 网络 试 验 的时 候 . 能 会 需 要 使 用 多个 数 可 据包 , 因此 系 统 还 可 以 同 时 编 辑 多 个 数 据 包 , 以通 过 在 列 表 中 可 选 择 来 察 看 数 据 包 的 内 容 以 及 编 辑 数 据 包 , 统 只 显 示 当前 的 数 系教 学 系统 恰 好 弥 补 《 算 机 网络 原 理 》 验 教 学 的缺 陷 , 可 让 学 计 实 它 生 自主 编 辑 、 送 网 络 数 据 包 , 利 用 系 统 的 网 络 协 议 解 析 功 能 发 并 对 网 络 数 据 进 行 实 时 解 码 分 析 。增 强 学 生 对 网 络 协 议 的 感 性 认 识 . 固所 学 知 识 。 巩 最 后 , 系 统 设 计 应 从 计 算 机 网 络 协 议 概 念 人 手 , 观 地 模 该 直拟 网 络 行 为 。 实 验 教 学 内容 要 求 能 够 计 算 校 验 和 ; 接 拷 贝 网 络 直 地址 : 供 多种 网络 协 议 分 析 ; 时 解 码 并 实 现 详 细解 码 分 析 ; 提 实 支 持 七 层 协 议 解 码 分 析 : 码 数 据 关 联 显 示 ; 活 的捕 捉 条 件 设 置 解 灵和统计报表等。 3系统构成 及 其主 要功 能 收 稿 日 期 :0 7 6 9 2 0 -0 —1 项 目基金 : 省级教改课 题《 网络 协议仿 真教 学 系统》 成果 0 J 0 — 7 5 ) - G一 6 1 — 5 X作 者 简介 :  ̄ (9 9 , , 西 九 江人 , 教 , 学 学 - , 中科 技 大学 在 读 硕 - , 究 方 向 : 算 机 网 络 与 通 信 ; 光 勇 (9 3 , , 西 17 一) 女 江 助 工 L 华 - L 研 - 计 高 17 一) 男 江 : 2A.讲 师 , 学硕 - , 究 方 向 : 算 机 网 络 度信 息 安全 。 L- , r . 工 L 研 - 计 26 8 电脑知识与 术 技 维普资讯 http://www.cqvip.com本 目 任 辑: 力 栏责 编 王 据包的详 细的信息 。 在编 辑 数据 包 的 过 程 中 , 一 些 数据 包 的 信 息 大 部 分 都 是 类 有 似 的 . 有其 中 的 几个 字 段 的 数 据 不 同 。 所 以 可 以 复 制 现 有 的 数 只 据 包 . 制 的 结 果 和 原来 的数 据 包 的 内容 完 全 的 一 致 。 复 在 某 些 试 验 的 过 程 中 . 产 生 一 些 可 以 看 的 到 的 效 果 . 如 会 比 I 冲 突等 。 样 数据 包 的 目的地 址 需 要 是 局 域 网 内的 某 一 台 主 机 P 这 的地 址 , 不 同 类 型 的 地 址 有 不 同 的 输 入 格 式 。 为 了方 便 填 写 地 且 址 . 统会在启 动的时候 . 系 自动 的 根 据 配 置 的 网段 扫 描 该 网段 内 主机 的主 机 名 、 I P地 址 、 A 地 址 。用 户 可 以根 据 主机 名 称查 找 M C 需要的 I P或 者是 MA C地 址 , 后 直 接 复 制 过 去 。有 一些 协议 的 然 数 据 中 有 一 些 验 证 性 的 信 息 . 用 来 确 定 数据 包 的正 确 性 , 比 如 Iv 的头 部版 本号 必须 为 4 P4 .而 Iv 的头 部 版 本 号 部 分 必 须 为 P6 6 Iv 和 T P 的头 部 必 须 是 头 部 长 度 字 段 的 4倍 ;还 有 校 验 和 : 4 P C 字 段 等 。 因此 要 想 发送 出 去 的数 据 包 被 目标 主 机 所 接 收 , 么 这 那 些 信 息必 须是 正确 的 、 容一 致 的 。 系统 有 对 这 些 信 息 的 验 证 机 内 制 。 当数 据 包 被 发送 或 者 是保 存 的 时 候 , 对 需 要 验 证 的 字 段 进 会 行 验 证 . 果 有 错 误 信 息 . 给 出错 误 的 位 置 以 及 正 确 信 息 的 验 如 会程 序设 计 。 ・・・ ・ ・ ・计算 机 教 育 ・ 实 验 5 数 据 包 的 传 送 . 会 应 用 语 言 与 wnok : 学 isc 2进 行 网 络 实 验 6 数 据 通 信 . 析 协 议 的建 立 , 过 连 接 会 话 和 断 开 连 : 分 通 接 的 全过 程 . 会 设计 校验 的方 法 。 学 实验 7 网 络 程 序 设 计 , 用 语 言 与 wnok , 行 无 连 接 的 、 : 应 isc 2 进 面 向 连接 的 网络 程 序 设 计 . 实现 网络 数 据 传 输 。 实验 8S M : N P协 议 与 网 络 管 理 , 解 MI 了 解 A N 1的 编 了 B, S . 码标 准 。 实验 9:Tr H P协 议 . 了解 H P协 议 通 信 过 程 的基 础 上 . 在 Tr 进 行 简 单 的 HI P协 议 程 序 设计 。 r T r 实验 1 : N O 0 WI D WS网络 应 用 , 解 互 连 网共 享 资 源 的 原 理 。 理 实验 l : E N T、 M P、O lT L E S T P P协 议 ,设 计 仿 真 程 序 或 电子 邮 件程序。 实 验 l : 络 流 量 检 测 及 网 络 故 障 仿 真 及 综 合 分 析 , 验 学 2网 检 生 对 T PI 议 原理 的掌 握 情 况 以 及 综合 分 析 问题 的能 力 。 C/ P协 6 结 束 语 虽 然 目前 有 个 别 大 公 司 推 出 了类 似 教 学 系统 . 都 以硬 件 为 但 主 . 格 成 本 高 ( 辄 几 十 万 )难 以 推 广 ( 别 在 一 些 地 方 高 校 , 价 动 , 特 由于 财 力 所 限 , 是 如 此 ) 更 。而 本 系统 为纯 软件 形 式 , 为 自主 开 且 发 , 了 教学 目的 , 需 任 何 价 格 成本 , 可 在 本 校 及 其 他 高 校 推 为 不 即 广使用。 证 条 件 , 使 用 者 根据 验 证 条 件 来 输 入 正 确 的 信息 。 使 5实验 教学 内容 按 照 验 证 性 、 计 性 和 综 合 性 三 个 层 次 均 设 置 若 干个 实 验 教 设学 内容 , 如 : 例 实验 l 以 太 网 帧 的 构 成 , 解 地 址 的 作用 与首 部 中 的%长 度 : 理及类 型字 段 。 实验 2 地 址 分 类 与 数 据 包 组 成 , 会 利 用 子 网 掩 码 , 定 地 : 学 确参 考文献 : 『1 声 烈 , 1 黄 黄毅 . 建 “ 络 协 议 仿 真 教 学 系 统 ” 台 的研 究 构 网 平 『. 算 机 技 术 应 用 , 0 622:8. J计 1 20 , ) 8 ( 1 址 的 网 络 号 、 网号 和 主机 号 , 会 分 析 给 定 数 据 包 的首 部 信 息 , 子 学 学 会 手工 计 算 校 验 和 的 方 法 。 实验 3 地址 转 换 协议 , 用 协议 工 作 原理 设 计 类 似协 议 程序 。 : 利 实验 4 控制管 理协 议 , 据各 种响应 信息 进行 出错 分析 的方法 。 : 根 ( 上接 第 2 5页) 7 融 洽 . 也 可 能 会 为 某 个 问题 的 解 决 产 生 争 论 , 在 争论 中达 成 但 并『1 声 烈 , 磊 , 2黄 邢 曾庆 敏 . 网络 协 议 仿真 教学 系统 平 台 的 构 建 『. J 现代 教育 技 术 , 0 5l:3 8 . 1 2 o ,1 — 5 8 『1: 网 络 协 议 仿 真 教 学 系统 的 构 建 与 设 计 . 林 大 学 硕 3t 江. 吉士学位论文.06 . 20 , 45合 理评 价 学 习 者是 否 相 互 帮 助 、 互 促 进 , 否 以 一 种 积 极 的 正 依 赖 相 是共 识 . 而 促 进 问 题 解 决 。在 现 实 生 活 中 , 生 们 常 常 与 自己熟 识 进 学 的 同 学 一 起 做 作 业 。没 有 问 题 时 , 家 各 做 各 的 , 遇 到 问 题 时 , 大 当 便 相 互讨 论 , 别 人 的 思 考 中得 到 启 发和 帮 助 。 从 针 对 《 算 机 英 语 》 门 课 程 , 汇 比较 多 , 计 这 词 又一 词多 义 , 的 总 来 说 , 识 点 比较 凌 乱 。很 少 有 同 学 能 做 到 完 全掌 握 , 学 习 的 过 知 在关 系完 成 共 同 学 习 目标 都会 直 接 在 协 作 过 程 中 体 现 出 来 。如 果 同 个协作组 中, 论工作和努力多少与否 , 获得同样的成绩 , 无 都 那 么很 明显 这 是 不公 平 的 , 且 与 协 作 学 习 的“ 人 职 责 ” 素 要 求 而 个 要 也 是 相 违 背 的 。更 有甚 者 , 些 表 现 优 秀 的学 生 会 因此 而 埋 怨 同 那一组 不得 力 的 同伴 , 师也 很 有 可 能 成 为学 生埋 怨 的对 象 。因 此 , 教 必 程 中难 免 要 借 助学 习工 具 。如 果我 们 把 多个 学 习 者 的 智 慧 结合 到 起 . 要 解 决 的问 题 、 阅 的资 料 就 少 多 了 。俗 话 说 的好 ,三 个 需 查 “ 臭皮匠 , 个诸葛亮” 顶 。所 以 在 学 习 的过 程 中 , 一定 要 齐 心 协 力 , 才 能 共 同进 步 。 一须做 出公 平 合 理 的 评 价 , 能 形 成 你 追我 赶 的学 习氛 围 。 才 协 作 学 习 的评 价是 一 种 多元 化 的 评 价 , 体 表现 在 评 价 方 法 具方 面 。评 价 的 成 功 必须 充 分 发 挥 定 性 评 价 与 定 量 评 价 、 对 评 价 相 与 绝 对 评 价 、 观 评 价 与 客 观 评 价 、 成 性 评 价 与 总 结 性 评 价 等 主 形 各 种方 法 的优 势 。在 进 行 总结 性 教 学 评 价 时 通 常 采 用 以整 个 协 作 4角色 扮演 。 阶梯 状提 高 角 色 扮 演 是 让 不 同学 生 分别 扮演 指 导 者 和学 习 者 的 角 色 , 由 学 习 者解 答 问 题 , 导 者 对 学 习者 的解 答 进 行 判 别 和 分析 。 如 果 指 学 习 者 在 解 答 问 题 过 程 中 遇 到 困难 , 则 由 指 导 者 帮 助 学 习 者 解 决 。 学 习过 程 中 , 们 所 扮 演 的 角 色 可 以 互相 转 换 。 过 角 色 扮 在 他 通 演 . 习者 对 问题 的理 解 将 会 有 新 的体 会 。 角 色 扮 演 的 成 功 将 会 学 增 加 学 习 者 的 成 就 感 和 责 任 感 , 可 以激 发学 习 者 掌 握 知 识 的 兴 并 趣 与积 极 性 。 这 种 协 作 学 习 方 式 可 以 激 发 学 习者 学 习 的积 极 性 , 使 之 对知 识 信 息 的掌 握 具 有 一 定 的持 久性 。 在 角 色 扮 演 学 习 的开 始 , 一 些 比较 简 单 的课 外 阅 读 , 学 找 使 习 者 不 会 太 吃 力 , 时 , 导 者 也 不 会 有 太 大 压 力 。 因 为 做 题 不 同 指 难 , 是 要 把 题 目的 深层 含 义 , 但 以及 实 际 用 途 真 正 理 解 透 彻 , 要 就 有 扎 实 的 理论 基础 和丰 富 的 实 践 经 验 了 。所 以 在 学 习 的 过 程 中要 逐渐深化, 中求胜。 稳 首先 . 由学 习 者 对 问题 进 行解 答 ; 着 , 接 由指 导 者 对 学 习 者 所 做 的结 果 进 行 评 判 。评 判 必 须 具 备 充 分 的判 定 依 据 , 就 是 对 问 也 题 要 全 面 理 解 . 能 光 看 对 错 , 要 说 出 为 什 么错 , 在 什 么 地 不 错 错组 的 学 习 表 现 作 为 基 础 , 合 考 虑 个 人表 现 的 评 价 方 法 , 每 个 综 使 学 生都 心 悦 诚 服 , 能使 以后 更 好 的 协 作 。 才 社 会在 竞 争 中 发展 , 时代 在 竞 争 中转 变 , 争 的 形 式 也 在不 断 竞 演变 . 原 始 社会 的物 质竞 争 到信 息 社 会 的知 识竞 争 。无论 哪 朝哪 从 代 , 争 都要 讲究 方 式 , 目不讲 究 方法 的竞 争 只会 导致 落 伍 。 竞 盲 当今社会面临的挑战是 : 如何 在最 短 的 时 间 获 取 最 有 用 的知 识 。 闭 门造 车 , 我 所用 是 肯 定 不 行 的 ; 顿说 过 : 是 站 在 巨 人 为 牛 他 的肩 上 取 得 成 功 的 , 我们 也 可 以借 助 别 人 的 劳 动 成 果 , 人 的 思 别 想 . 别 人 做 不 到 而 有 益 社 会 的 事 。也 就 是 说 , 做 全社 会 的人 先 要 携 起 手 来 , 在 竞 争 中求 发 展 , 能 保 证 社 会健 全 快速 的 发展 。 再 才 总 之 , 于 狭 义 的学 习 , 们 要 协 作 ; 于 广 义 的学 习 , 们 对 我 对 我同样 要 协 作 。 参考 文献 : 『]i tyJO L ay Ln aI L ay C mp t gE sn 1T moh . e r, id . O e r , o ui se ・ nt l 计 算 机 专 业 英 语 『 . 等 教 育 出版 社 ,0 3 is a. M】高 20. 『1 黄 玲 子 , 荣 怀 . 作 学 习评 价 方 法 . 京 : 京 师范 大 2刘 黄 协 北 北 学 信 息科 学 学 院. 『1 荣 怀 . 算 机 支 持 的协 作 学 习— — 理 论 与方 法. 京 : 3黄 计 北 北 京 师 范 大学 信 息科 学 学 院 . 方, 如何 改 正 , 要 做 到 有 条 不 紊 。其 间 , 习者 可 以谈 自己 的 想 都 学 法 和认 识 . 能 被 指 导 者 禁 锢 思 想 , 和 指 导 者 在 协 商 的 过 程 中 不 要 解 决 问题 。除 此 之 外 , 要 注 意 角 色 互 换 , 还 以调 动 学 习 者 的 兴趣 。