【几款网络模拟器软件在计算机网络实验课程中的应用】 计算机网络的上机实验
时间：2019-04-16 03:17:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
计算机网络实验课程是计算机网络专业最重要的实验课程，由于计算机网络实验涉及的内容比较多，受实验室条件的限制，在缺乏计算机网络实验硬件设备的条件下，如何开展计算机网络实验教学是值得研究的问题。通过在计算机网络实验教学中的实践，发现可以借助几款网络模拟器软件建立模拟实验环境，开展计算机网络的实验教学，进行网络仿真实验。
网络模拟器是专业研究机构和公司开发的网络仿真工具软件，是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，它支持用户进行仿真、虚拟和活动的网络模型。网络模拟器能够模拟出各种网络硬件设备，使用者可以在单机环境下设计拓扑结构，组建网络进行仿真实验。学生可以在网络模拟器的网络环境中，进行反复练习，不仅提高自己的实践动手能力和解决实际问题的能力，而且提高了计算机网络实验效率，降低实验成本。同时，培养学生组建、维护和管理网络的能力，增强学生对计算机网络理论和概念的掌握和理解。
目前，网络模拟器种类繁多，一些网络设备公司都积极开发与之相配套的网络模拟软件，思科、华为、ＡＴ＆Ｔ等网络设备供应商都相继推出网络模拟器。广受网络、通信等专业的教学部门和培训机构青睐的网络模拟器主要有Ｂｏｓｏｎ ＮｅｔＳｉｍ、Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ、Ｄｙｎａｍｉｐｓ等模拟软件，现就这几款网络模拟器软件在计算机网络实验中的应用进行分析。
一、Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ网络模拟器软件及应用实例
Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ是Ｂｏｓｏｎ公司开发的一款网络模拟软件，它最先提出自定义网络拓扑的功能，大多数人都使用它来练习ＣＣＮＡ和ＣＣＮＰ的实验。它由Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ（网络拓扑图设计）和Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ（实验模拟器）两部分组成。Ｂｏｓｏｎ ＮｅｔＳｉｍ能够实现交换机基本实验、路由器基本实验、远程访问基本实验以及进阶实验。路由实验可以实现静态路由，动态路由实验如ＲＩＰ，ＩＧＲＰ，０ＳＰＦ等，还可以实现ＩＳＤＮ、ＰＰＰ、ＣＨＡＰ、ＮＡＴ地址转换等实验，可以组建基于核心层、汇聚层、接入层三层交换的高级网络实验，使用交换机实现虚拟局域网ＶＬＡＮ划分的，生成树、ＶＴＰ、ＴＲＵＮＫ等交换实验。打开用Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ设计好的网络拓扑结构图（?觹．ｔｏｐ文件），对拓扑图里的路由器、交换机、用户机等网络设备进行配置实验。用户可以在Ｂｏｓｏｎ ＮｅｔＳｉｍ中放入各种型号的路由器或交换机， 配置各种协议命令，观察实验结果，对运行的协议进行诊断等。因此，Ｂｏｓｏｎ Ｎｅｔｓｉｍ主要可用于完成部分网络基础类、部分网络安全类和网络管理类实验。
例如：我们做路由器ＮＡＴ实验。
实验拓扑图（如图１）：
图１
实验要求：
实验目标：
内部的ＰＣ１需要访问外部的服务器ＰＣ２，在路由器Ｒ１上做地址转换，将１９２．１６８．０．０／２４转换成１９２．１６８．１．１０－１９２．１６８．１．２０之间的地址，并且做端口的地址复用。
配置步骤：
第一步，配置所有接口的ＩＰ地址，并测试连通性。
第二步，Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｐ ａｃｃｅｓｓ－ｌｉｓｔ ｓｔａｎｄａｒｄ １
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓｔｄ＿ｎａｃｌ＃ｐｅｒｍｉｔ １９２．１６８．０．０ ２５５．２５５．２５５．０
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｐ ｎａｔ ｐｏｏｌ ｏｖｅｒｌｄ １９２．１６８．１．１０ １９２．１６８．１．２０ ２５５．２５５．２５５．０
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｐ ｎａｔ ｉｎｓｉｄｅ ｓｏｕｒｃｅ ｌｉｓｔ １ ｐｏｏｌ ｏｖｅｒｌｄ ｏｖｅｒｌｏａｄ
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆａｓｔＥｔｈｅｒｎｅｔ ０／０
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｆ０／０＃ｉｐ ｎａｔ ｉｎｓｉｄｅ
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆａｓｔＥｔｈｅｒｎｅｔ ０／１
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｆ０／１＃ｉｐ ｎａｔ ｏｕｔｓｉｄｅ
Ｒ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ ｉｐ ｒｏｕｔｅ ０．０．０．０ ０．０．０．０ １９２．１６８．１．２
ＤＣＲ４＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｎａｔ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｓ
第三步，测试。
二、Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ模拟器软件及应用实例
Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ软件是Ｃｉｓｃｏ公司开发的网络模拟器工具软件支持用户建立仿真、虚拟和活动网络模型。同其他仿真器一样，Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ软件通过一组简化的网络设备和协议模型，让用户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结构。软件中实现的ＩＯＳ子集允许用户配置设备，并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，展示网络实时运行情况。
Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ软件提供逻辑工作区（Ｌｏｇｉｃａ１）与物理工作区（Ｐｈｙｓｉｃａ１）２个工作区，实时模式（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ）与仿真模式（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）２种工作模式，在逻辑工作区和实时模式下，利用网络仿真设备可以灵活方便地建立各种计算机网络实验场景。Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ能够模拟的终端设备有服务器、台式机、ＰＤＡ、ＩＰＰｏｎｅ等；中间设备包括交换机、路由器、广域网网云等；传输媒体有串行线、ＣＯＮＳＯＬＥ线、光纤、双绞线等；支持的协议有ＴＣＰ／ＩＰ、ＲＩＰ、ＯＳＰＦ、ＥＩＧＲＰ、ＰＰＰ、帧中继、ＤＨＣＰ、ＤＮＳ、ＴＥＬＮＥＴ等协议。通常模拟设备包含３个配置选项窗口：ＰｈｙｓｉｅＭ、Ｃｏｎｆｉｇ和ＣＬＩ。Ｐｈｙｓｉｃａｌ选项窗口用于模拟更换设备的扩展模块，Ｃｏｎｆｉｇ选项窗口是以图形界面方式对设备进行配置，ＣＬＩ选项窗口用于以命令行方式对设备进行配置。用户可以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，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。因此，Ｐａｃｋｅｔ Ｔｒａｃｅｒ主要可用于完成部分网络基础类、部分网络安全类和网络管理类实验。 例如：我们做路由器串口ＰＰＰ－ＰＡＰ配置实验（如图２）。
图２
实验要求：通过ｓｅｒｉａｌ口将路由器１和２相连。
实验结果：通过ｓｅｒｉａｌ口两台路由器可以ｐｉｎｇ通。
ＤＣＲ２＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｒｉｅｆ
配置之前的设备：
ＤＣＲ１－ＦＣ－ＤＣＥ：
Ｒｏｕｔｅｒ＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｈｏｓｔｎａｍｅ ＤＣＲ１
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ２ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｒ２
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｅｒｉａｌ ０／２
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｉｐ ａｄｄｒｅｓｓ １９２．１６８．１．１ ２５５．２５５．２５５．０
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｐｐ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｐｐｐ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐａｐ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｐｐｐ ｐａｐ ｓｅｎｔ－ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ１ ｐａｓｓｗｏｒｄ ０ ＬＩＮＥ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｌａｙｅｒ ｓｐｅｅｄ ６４０００
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／２＃ｎｏ ｓｈｕｔｄｏｗｎ
ＤＣＲ ２－ＭＴ－ＤＴＥ：
过程同上。
配置之后的设备：
ＤＣＲ１－ＦＣ－ＤＣＥ：
Ｒｏｕｔｅｒ＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｈｏｓｔｎａｍｅ ＤＣＲ１
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ａａａ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐｐｐ ｔｅｓｔ ｌｏｃａｌ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ２ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｒ２
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓ０／３
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｉｐ ａｄｄｒｅｓｓ １９２．１６８．１．１ ２５５．２５５．２５５．０
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｐｐ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｐｐｐ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐａｐ ｔｅｓｔ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｐｐｐ ｐａｐ ｓｅｎｔ－ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ１ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｒ１
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｌａｙｅｒ ｓｐｅｅｄ ６４０００
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｎｏ ｓｈｕｔｄｏｗｎ
ＤＣＲ１＃ｓｈｏｗ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｅｒｉａｌ ０／３
ＤＣＲ２－ＭＴ－ＤＴＥ：
Ｒｏｕｔｅｒ＃ｃｏｎｆｉｇ
Ｒｏｕｔｅｒ＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｈｏｓｔｎａｍｅ ＤＣＲ２
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｃｈｉｎｅｓｅ
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＃ａａａ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐｐｐ ｔｅｓｔ ｌｏｃａｌ
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ１ ｐａｓｓｗｏｒｄ ０ ＬＩＮＥ
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓ０／３
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｉｐ ａｄｄｒｅｓｓ １９２．１６８．１．２ ２５５．２５５．２５５．０
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｐｐｐ
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｐｐｐ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐａｐ ｔｅｓｔ
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｐｐｐ ｐａｐ ｓｅｎｔ－ｕｓｅｒｎａｍｅ ｒ２ ｐａｓｓｗｏｒｄ ｒ２
ＤＣＲ２＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｓ０／３＃ｎｏ ｓｈｕｔｄｏｗｎ
三、Ｄｙｎａｍｉｐｓ模拟器软件及应用实例
Ｄｙｎａｍｉｐｓ是法国ＵＴＣ大学的Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅ Ｆｉｌｌｏｔ编写的Ｃｉｓｃｏ设备模拟器。可以运行在微软（ＸＰ／２０００／２００３）或者Ｌｉｎｕｘ操作系统上，Ｄｙｎａｍｉｐｓ不同于传统的纯软件式模拟器，它模拟了多种型号的Ｃｉｓｃｏ路由器的硬件平台，用户可以在模拟器中直接加载并运行真正的ＩＯＳ镜像，并且确保在绝大多数情况下得到的结果与真实设备的结果相同。相比较其他网络模拟软件，其优势极其明显。其他模拟平台只是单纯模拟配置命令，只局限在学习配置命令的层面，无法对网络进行管理和故障分析与排查。而Ｄｙｎａｍｉｐｓ平台是使用虚拟机技术而且可以运行Ｃｉｓｃｏ官方的设备操作系统（ＩＯＳ），正是如此，在虚拟出的硬件平台上具备物理设备的所有功能。但是Ｄｙｎａｍｉｐｓ不能模拟交换机的功能。
Ｄｙｎａｍｉｐｓ是一个纯粹的命令行程序。当我们需要模拟一个由多台设备组成的复杂网络时，纯粹的命令行配置会显著地增加配置复杂度。许多第三方团体或个人开发了各种Ｄｙｎａｍｉｐｓ的前端程序来简化Ｄｙｎａｍｉｐｓ的配置过程。其中，最著名的前端程序是Ｄｙｎａｇｅｎ。Ｄｙｎａｇｅｎ通过类似ＩＮＩ文件格式的配置文件来定义模拟设备的型号、参数，以网络的拓扑方式连接，主要可用于完成网络管理类中高级和复杂的实验以及部分网络基础类、部分网络安全类实验。
例如：我们做单区域ＯＳＰＦ路由协议的配置实验（如图３）。
实验拓扑：
图３
实验要求：
在路由器１和２中分别启用ＯＳＰＦ协议，使１和２中的任意接口间可以连通。
实验结果：路由器１的任意ＩＰ地址和路由器２的任意ＩＰ地址间可以ｐｉｎｇ通。
配置步骤：
ＤＣＲ１：
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｒｏｕｔｅｒ ｏｓｐｆ １
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｏｓｐｆ＿１＃ｎｅｔｗｏｒｋ １９２．１６８．１．０ ２５５．２５５．２５５．０ ａｒｅａ ０
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｏｓｐｆ＿１＃ｎｅｔｗｏｒｋ １９２．１６８．２．０ ２５５．２５５．２５５．０ ａｒｅａ ０
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｏｓｐｆ＿１＃ｎｅｔｗｏｒｋ １９２．１６８．５．０ ２５５．２５５．２５５．０ ａｒｅａ ０
ＤＣＲ２做同样配置
ＤＣＲ１＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｒｏｕｔｅ
ＤＣＲ２＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｒｏｕｔｅ
ＤＣＲ１＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｏｓｐｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＃ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｌｏｏｐｂａｃｋ １１
ＤＣＲ１＿ｃｏｎｆｉｇ＿ｌ１１＃ｉｐ ｏｓｐｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｐｏｉｎｔ
ＤＣＲ１＃ｓｈｏｗ ｉｐ ｏｓｐｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
四、总结
本文通过介绍几款网络模拟器在计算机网络实验教学中的应用，并对几款常用的网络模拟器进行了简单的分析，论述如何在计算机网络实践教学中利用网络模拟器进行仿真实验的过程。通过仿真实验的教学实践，一方面解决了因缺乏实验设备无法开展计算机网络实验教学的问题，另一方面通过各种类型的网络仿真设备构建和配置计算机网络，加深学生对计算机网络理论和概念的掌握和理解，培养学生组建、维护和管理计算机网络的技能，达到通过实验教学促进理论教学的目的，使学生将理论知识与实践操作紧密结合起来从而提高了计算机网络教学的效果。
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[５] Ｄｙｎａｍｉｐｓ中文手册．
[编辑：于翼楠]
