大学网络实验室方案论证报告

大学网络实验室方案论证报告
网络实验室测试实验方案论证报告
目录
前言 (1)
一、计算机网络教育现状 (2)
二、网络测试实验的意义 (3)
1、网络测试实验可以提高学校网络科研水平 (3)
2、网络测试实验可以提高网络教学和实验水平，提高教学质量 (3)
3、网络测试实验可以提高学生实际动手能力，有利于学生就业 (4)
4、网络测试实验的建设对学校品牌的树立具有重要促进作用 (5)
三、设计原则 (6)
四、设计方案简介 (8)
1、计算机网络实验课的开设 (8)
2、实现方式 (8)
3、实验室拓扑图 (9)
4、实验室布局 (10)
5、网络实验拓扑图 (12)
五、方案特点 (13)
1、专注实验教学，提供最完善的教学服务 (13)
1.1实验内容完全满足本专科及研究生的教学需要。

(13)
1.2配有内容丰富的实验指导手册 (13)
1.3采用主流设备，拓宽就业面 (14)
1.4 实验教材和师资培训 (14)
2、实验室方案的先进性 (14)
2.1教学管理有序高效 (14)
2.2实验室更具开放性 (15)
2.3灵活安全的访问控制设计 (15)
3、获得先进的科研平台 (15)
4、成为有特色的培训基地 (16)
4.1布线系统测试工程师认证培训（CCTT） (16)
4.2光纤系统测试工程师认证培训 (CFTT) (18)
4.3网络维护和故障诊断培训（CNMT） (19)
5、测试设备具备经济实用、可扩展、易维护、易管理的特点 (20)
六、实验内容列表 (21)
七、网络设备配置清单 (23)
前言
随着信息时代的到来，网络经济正在日益影响着整个社会的方方面面，网络也已经成为人们不能离开的生活方式。

伴随着网络影响力的日渐深入，社会也将是否具备基本的网络知识和操作能力作为衡量一名合格大学生的标准。

在这种应用需求的推动下，全国各大高校也纷纷将网络课程列入到重要的课程体系当中，于是网络课程作为计算机基础教育也开始逐步走向普及。

然而，计算机网络课程作为计算机体系当中重要的一个环节，在强调原理重要性的同时，它还更加讲究实际网络操作能力，学生只有在通过理论与实践相结合的培训模式之后，才能真正体会网络其中的奥妙所在。

但目前，在众多高校之中普遍存在着“理论强、实践弱”的现象，究其原因并不是学校没有意识到实践的重要性，而是学校缺乏一整套完善的、标准的实验环境。

针对我校发展的实际需求，亟待扩展网络实验室。

目前，高校网络实验室建设主要呈现出两大特点：一是涉及的网络软硬件多而全；另一方面，考虑到网络实验室大多是为普通学生建立，因此对网络实验室提出了诸如先进性、科学性的需求，所提供的软硬件教学设备要满足实现安全监控、网络管理、网络分析等实验要求。

结合大学网络实验室应用特点，我们设计了集网络安全和监控、网络管理和维护、协议和流量分析相结合的高校网络实验室。

同时网络测试是整个网络实验不可缺少的部分，除了几乎所有的实验都需要测试来加以证明之外，测试本身也是具体的实验内容。

下面介绍一下网络实验室测试实验建设的方案情况。

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一、计算机网络教育现状
随着科学技术的发展，计算机网络已经成为人们工作，生活必不可少的工具，乃至是支撑整个社会运行的一个重要手段。

随着互联网技术的广泛普及和应用，通信及电子信息产业在全球迅猛发展，网络开发、建设、维护和管理人才需求量也不断增加。

当今几乎所有的理工科大学，甚至包括文科院校、医学院都开设了计算机相关的课程。

而在信息工程专业（包括计算机，电子工程，自动化等）的教育中，计算机网络已经成为越来越重要的基础课程之一，很多学校（包括本科和专科教育）都已经把计算机网络教育列入必修的课程，同时还在不断地增加其他的网络课程。

尽管很多院校都可以提供计算机或信息专业的毕业生，但是他们都很难在短时间地满足用人单位的需求，不论是从事网络设备的研发、网络设计和建设以及网络维护。

一个非常奇怪的现象是计算机专业的毕业生从来没有见过路由器、交换机等网络的基本设备。

出现这种情况的一个根本原因是目前大多数的计算机网络课程主要还是一门理论教学课程，老师在授课过程进行相关的演示，例如路由器、交换机的设置等。

部分授课老师本身没有很多网络的实际安装和调试的经验。

然而计算机网络课程是一门实验性非常强的课程，而且其技术的发展非常的快。

很多十几年前的网络技术在当今的网络中几乎已经销声匿迹。

如果网络课程只是理论教学，又或其技术和理论的延续性不强，基本上没有什么实际意义，学生毕业后很难满足实际用人单位的要求。

现在越来越多的院校都已经认识到了这个问题，正在准备筹建完备的网络实验室来提供专门的网络实验课程来改善网络教育的现状，从而加强学生实际动手能力的培养，满足社会对用人的要求。

党的十六大更是明确提出了“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的信息化建设方针。

因此，网络技术教育和人才培养成为高等院校一项重要的战略任务，网络实验室的建设也成为培养应用型网络技术人才的必要手段。

要真正能够在网络技术方面做出突出的贡献，要有先进完备的网络实验室。

由于网络技术的更新换代速度非常快，要能够实现在网络技术方面人才的培养以及想出科研成果，不可缺少的一个前提条件就是具备网络测试的手段。

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二、网络测试实验的意义
对于高等院校而言，核心的功能就是两个：一个是科研，另一个是教学。

网络及其测试实验室的建设对这两个功能的实现和完善都具有重要意义，而且对提高学校的竞争力和学生的实践能力有重大的促进作用，有利于提升学校的品牌。

1、网络测试实验可以提高学校网络科研水平
高校的一个主要功能就是科研，而要想出科研成果，关键之一在于选好科研攻关的方向，网络技术就是这样一个很好的科研方向。

网络技术作为计算机学科中最前沿的领域之一，也作为社会应用中最有前途的领域，在世界范围内都受到学术界的极大重视。

同时网络技术的发展在国际范围内也只有30来年的时间，只要我们能够认真研究是可以取得重大突破的。

并且网络技术和生产实践的结合非常紧密，只要能有科研上的进展，很快就会转化为生产力，促进整个国民经济和社会的进步。

此外由于网络技术的发展非常迅速，不像其他一些传统的学科需要很长时间的积累，只要投资，引入新的技术和力量，取得成果是相对较容易的。

要能够实现在网络技术方面科研，不可缺少的一个前提条件就是具备网络测试的平台。

通过在专业的网络及其测试实验室中进行各种前沿的实验，研究人员可以不断跟随当今先进的网络、通信技术和测试方法，开阔思路和眼界，提高科研水平。

另外，还可以与网络设备供应商建立合作伙伴关系，由他们及时提供最新的技术信息。

甚至可以和合作伙伴公司建立联合开发研究实验室，共同进行科研和生产前沿技术的研究和开发。

并且以最快速度将科研成果转化为产品，迅速地提高生产力。

2、网络测试实验可以提高网络教学和实验水平，提高教学质量
现在的网络实验主要是以网络的基本技术为主，而没有任何网络测试的内容。

即使在网络的基本实验中由于缺少测试部分也使得实验内容不完善。

很多实验没有实际的手段来验证，例如物理层的验证、网络设备设置的验证等。

同时有些实验几乎很难完成，例如协议的分析、数据报的捕捉等。

网络测试实验不仅增加和丰富了网络的实验教学；而且可以提高教师的教学水平。

由于有了网络设备以及配套的测试仪器，老师可以开发和设计更多的网络实验内容，极大地改善了计算机网络实验教学的条件，从而可以让老师不断提高网络理论和应用方面的教学水平。

通过实验，可以让学生真正了解网络的技术，真正掌握课堂上
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学到的知识。

同时通过建设网络及其测试实验室，教师可以和一流的网络设备厂商保持密切的技术上的联系，从而及时跟进国际上最新最流行的网络技术，老师的教学也和实际联系地更加紧密。

增加网络测试实验的授课可以极大地提高网络教学效果。

3、网络测试实验可以提高学生实际动手能力，有利于学生就业
高校是培养人才的地方。

根据现代的人才观念，真正的人才不仅仅具有知识，更要具有能力。

能力的培养需要课堂教育和实验实践相结合，这种趋势在IT领域的教育和就业中尤其明显。

IT技术人才市场，越来越关注技术人员的实际经验和动手操作能力。

学生也有迫切接触社会、提高工作技能的需求。

即使那些非计算机专业的学生，网络基本知识和动手能力也是非常重要的。

但目前，高校中普遍存在着所学的和实际的相差太远。

而网络技术是理论和实践结合十分紧密的一门学问。

网络测试实验将进一步改善这种状况。

学生不仅可以基于网络设备亲自搭建网络、亲自动手调试、配置网络，更可以让学生实际的测试网络，直观、全方位了解各种网络设备和应用环境，真正加深对网络原理、协议、标准的认识。

学生在实验中接触更多的实际网络管理、维护和测试方面的内容，更加有助于他们了解最新的和实际的技术，更加接近实际工作情况。

通过网络及其测试实验的学习和实践，学生可以：验证教学的理论，从而更加深入了解网络的理论；提高实际的动手能力；操作使用当今最新的网络设备，掌握测试手段和使用方法。

进而真正提高了学生的网络技能和实战能力，如网络管理能力，包括网络设备管理、网络故障管理、网络性能管理、网络安全防范；以及网络安全应用能力，包括安全接入交换机的安全设置管理、核心交换机的安全策略设置管理、防火墙的安全设置管理等。

同时，也使学生在毕业时扩大了择业的范围，可以从事网络技术工程师、网络管理员等网络技术类职业，就职于各网络系统集成公司，或成为各种类型单位或公司的网络管理员。

而这些工作岗位的人才正是社会上大量需求的，而且由于社会对于网络的依赖性使得这种需求会长期持续相当的时间。

所以对于学生来说更是具有现实意义的。

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4、网络测试实验的建设对学校品牌的树立具有重要促进作用
首先，网络及其测试实验室的建设，可以提高学校的科研力量，通过推出领先的科研成果，树立学校在学术界的地位。

吸引国内外的优秀网络人才，形成很好的学术研究氛围，这反过来又进一步加强了学校的学术地位。

其次，网络测试实验还可以提高学生的动手能力，在日渐激烈的就业市场中更有竞争力。

学校毕业生就业率的提高，说明学校的毕业生得到社会的认可，这样就会有更多的优秀学生加入到学校来。

一方面会增加学校的知名度，另一方面会优化进入本校的学生素质，反过来又会提高毕业生在职场中的竞争优势。

总之，这两种力量都会增加学校的品牌知名度，提升学校在学术界和社会中的形象。

这种品牌的提升是学校的一项无形资产，对学校的各方面建设和发展都有深远意义。

综上所述，我们可以看出，建设网络测试实验有利于学术研究，有利于网络教学，有利于学生就业，有利于提升学校品牌，所以扩展网络实验室，开设网络测试实验是必须的。

由于兄弟院校在网络测试方面还是刚刚起步，都正在建设或者处在规划建设的过程中，完备网络实验室、开展网络测试实验能使得我校在网络实验教学方面抢占领先地位。

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三、设计原则
为达到学校网络测试实验建设的目标，综合考虑近几年网络技术的发展，以及高校网络实验需求的实际变化，在实验室扩展设计构建中，主要考虑以下原则：第一，标准性及开放性。

作为实验对象的网络设备的通讯协议和接口应符合国际标准。

支持国际上通用标准的网络协议（如TCP/IP）、国际标准的大型的动态路由协议（如BGP，OSPF）等开放协议，有利于保证实验内容的标准化以及学生所学知识的通用性。

第二，易管理性。

随着高校规模的不断扩大，学生数量也大量增加。

作为学生学习网络技术、理论联系实际的网络及其测试实验室也应能够承载更多的学生同时实验上课。

传统方式的针对零散的网络设备的实验教学方式难以支持大学生量的教学需求，这就需要网络测试实验方案能够根据教学任务灵活管理实验设备，支持高效率的实验教学。

第三，灵活性及可扩展性。

随着网络技术的发展变化，网络测试的实验教学内容也会不断的更新和扩充，因此，网络测试实验方案应该能够根据教学任务的需要进行扩展。

根据未来业务的增长和变化，可以灵活的添加新的实验对象网络设备或扩展模块，成为新的网络技术的实验平台，最大程度的减少对整体网络架构和现有设备的调整。

随系统应用的逐步成熟不断延伸和扩充，充分保护现有投资利益。

第四，先进性。

大学作为最前沿学科和技术研究场所，要求网络测试实验要配备最先进的网络设备，能够开展最新技术的科研，教学和实践活动，对网络测试实验设备，网络方案的技术先进性要求非常高。

同时还应跟踪当前计算机网络和通信技术的最新发展，能够开设一些高水平的网络和通信实验。

第五，高可靠性。

网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的前提保证，在网络设计中选用高可靠性网络产品，合理设计网络架构，制订可靠的网络备份策略，保证网络具有故障自愈的能力，最大限度地支持系统的正常运行。

使得网络在高负荷情况下仍然具有较高的吞吐能力和效率，延迟低。

第六，安全性。

制订统一的骨干网安全策略，整体考虑网络平台的安全性。

可以通过各业务子网隔离，全网统一规划IP地址，根据不同的业务划分不同的子网。

具有保证系统安全，防止系统被人为破坏的能力。

第七，综合性和统一性。

要求在一个网络及其测试实验室内完成上面提到的众多网络实验，并且最好是由一个厂家的设备来组建。

网络测试的实验，包括物理层的测
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试直至协议分析，网络管理等，几乎涵盖网络的各个范围。

这对于学生来说可以了解到更多以及更加实际的网络技术。

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四、设计方案简介
1、计算机网络实验课的开设
网络及其测试实验教学包括了网络的电缆、网络的基本连接、网络的地址管理、网络的协议、网络的应用等从第一层直至第七层的内容。

同时还涉及了网络的设计、规划、网络的构建、网络的维护和管理、网络安全以及网络的故障诊断等更加高级的内容。

根据院系的不同、专业的不同，网络实验课程可以以两种方式讲授：
一是以一门独立的实验课程进行，它是在学生已经完成网络基础课程的学习之后的一门纯实验课程。

实验课程大约为15个左右的实验组成。

总学时数为40到50学时。

可以根据专业的不同选择其中的所有实验，或者部分实验，或者自己另行加入一些其他实验。

二是作为计算机网络基础课程的辅助实验课程。

即学生在学习计算机网络基础的课程时，适当加入与之配合的一些实验，从而来验证课程的内容，加深对理论和技术的理解。

上述两种实施的方式，可以根据不同专业（例如计算机网络专业、计算机应用专业、电子技术专业等），不同层次（大专，本科，研究生）来实施。

网络及其测试实验课程的对象可以有四大类：
➢计算机相关专业（计算机应用、网络工程等）的必修实验课程。

➢其它相关专业（如软件工程、电子、通讯、自动化等）的必修或选修课程。

➢网络实验的高级内容（网管、协议以及应用分析等）可以是研究生的必修或选修课程
➢也可以作为相关专业的毕业设计、课程设计或者科研课题的内容。

2、实现方式
为了完成网络基本理论和技术的验证、网络设备的配置、组网、网络管理的实验，需要一组网络实验设备，包括路由器、交换机、PC机、网络测试仪器、双绞线电缆、水晶头以及打线等工具。

网络测试的实验并不需要另外独立的实验室，而是在已有网络实验室的基础上增设和利用网络测试仪器（包括双绞线测试仪器、光缆测试模块、网络万用表、分布式
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网络分析仪等），搭建各种实际的网络测试环境，让学生和研究人员通过在实验室内对设计的线缆、网络拓扑、网络设备配置等进行测试分析，从而直观、全方位地了解各种网络设备的操作及其应用环境，加深对网络原理、协议、标准的理解，提高网络故障维护与诊断实战技能，并可在此平台上进行科研开发。

完全与现有的网络实验室相结合。

测试内容可以单独进行，例如网络的协议分布、网络的设置等。

也可以结合现在的网络实验，在实验中增加部分测试内容来配合现在的实验，例如VLAN的设置，VLAN的测试等。

网络设备沿用原有网络实验室设备，如实验室现有的交换机、路由器、服务器等。

关于网络的测试内容、SNMP的实验、故障诊断的实验等，需要配置适当数量的网络测试仪器,包括电缆测试、光缆测试、协议分析、SNMP测试、VLAN测试等功能。

根据大学办学宗旨和实际情况，我们提供以下优选方案：
选用一套福禄克网络测试套包（包括电缆认证分析仪、光缆测试模块、分布式网络分析仪、网络万用表各一件），外加三套电缆认证分析仪，这样既可以支持线缆传输测试、光缆测试、网络管理、设备管理、帧流量分析、应用协议分析、端口扫描、病毒检测等，协助学校完成物理层至应用层的全部网络及其测试实验的内容，又可以满足学校开展布线测试工程师认证培训规模上的需要，而且可以享受到我们给予学校网络教育项目的最优惠折扣。

本方案可以满足8组学生实验，每组大概是3到4人。

测试设备是整个实验环节中的一步，所有学生同时进行实验。

每个实验可以结合现有的网络实验穿插进行。

每组需要的时间根据实验的内容不同需要15分钟至1小时。

涉及线缆和链路的测试，每组学生根据实验完成的进度使用电缆认证分析仪和网络万用表；涉及网络测试，8组学生能同时访问网络分析仪，查看网络设置和实时流量。

3、实验室拓扑图
实验室的网络设备分两部分：一部分，专门用于学生做实验用的实验设备，由一个个实验台（RACK）组成；另一部分，网络实验室自身局域网的组网设备，由一台三层交换机和一些接入层交换机组成，为学生机和教师机提供网络接入，并通过防火墙与校园网连接。

实验用的网络设备都由实验台这一网络实验基本单元组成。

每个实验台都是由一台ACS（访问控制服务器）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ACS来控制相关的网络实验设备，完成指定的实验功能。

4、实验室布局
实验室方案，由8个实验台（RACK）组成的网络实验室可同时满足32名学生交叉进行测试实验。

每个实验台（RACK）可由4名学生做实验。

实验室的面积约为150~200平方米。

每个实验小组都能在该组提供的网络设备上单独完成大部分实验内容，也可以在组与组之间通过核心路由器、高档交换机进行跨组的路由交换实验。

整个实验环境都是模拟当前最新的网络技术应用环境设计，不但能满足目前网络技术实验室需要，而且可以后期进行平滑升级，通过添加部分网络设备和模块来组建更为复杂的网络技术实验室，为学生提供更多的实验内容，实现更复杂的网络实验。

实验室的布置可有两种方式：一种是一字形布置，一种是圆形布置。

一字形的实验室相对占地空间小，面积利用率高，布线、设备布置简单。

缺点是学生实验时灵活性差，相互交流不是很方便，组织大型的组网实验不方便。

圆形实验室相对一字形的需要的空间大，面积利用率相对会低一些。

优点是学生实验时容易交流，易于老师指导，做大型组网实验也方便。

讲师 讲学
实验台（RACK ）
5、网络实验拓扑图
一组网络实验包括一台基本路由器、一台或两台交换机（路由器和交换机都应该具有网管功能以及支持VLAN等功能）。

根据学校学生的数量每组实验设备可供2到4人进行实验。

根据要参加实验课程学生的数量来决定实验的组数。

一般从4组到16组。

网络分组实验示意图
此外，为了完成比较大型的组网实验或课程设计，需要部分高端的网络设备，路由器和交换机相对高级一些。

同时这些高端设备也可以用来为研究生的高级实验以及老师的科研提供实验平台，来完成更加复杂的一些实验。

网络组建实验示意图
五、方案特点
1、专注实验教学，提供最完善的教学服务
1.1实验内容完全满足本专科及研究生的教学需要。

网络实验室除了提供目前主流的局域网交换设备、路由设备、安全设备、认证系统、服务器等，还配备专业的网络管理平台、前端维护仪表、高端网络分析设备等，这样就可根据教学要求进行网络实验，实验的内容充分结合当前国内外市场的网络技术典型应用，完全模拟真实的使用环境，可让师生更深入学习网络知识，使枯燥的书本知识转换为直观的图形操作界面，从而有效提高学生的动手能力。

而且实验内容可以充分考虑到学生的专业以及今后的发展方向，根据布线系统认证工程师、网管人员、网络技术支持人员、网络研发等不同的角色为学生定制多个方向的实验内容，这样有利于培养不同类型的网络人才。

扩展后的网络实验室除能改善网络分析管理硬件环境，改进教育方式和科研条件，还将大大促进学校计算机网络教育和科研水平。

扩展的网络实验室可做实验内容的设计是基于标准各种网络技术，包括STP （802.3ad生成树协议）、RSTP（802.3ad快速生成树协议）、MSTP（802.1s基于VLAN 生成树协议）、VRRP（虚拟路由器冗余协议）、ACL（包括标准、扩展、时间以及基于二层/三层/四层包头字段的访问控制列表）、NAT（网络地址转换）、NAPT(基于802.3ad的链路聚合控制协议）、STATIC ROUTE（静态路由）、RIP(路由信息协议)、OSPF（开放最短路径优先协议）、VPN（虚拟专用网络）、IGMP Snooping（组播探测协议）、PSTN、ISDN、无线、防火墙等等，可以完成学校教学所需的各种局域网、广域网实验。

网络测试也都是最新的技术，包括最新的电缆测试国际标准、VLAN的测试、支持SNMP，这就使得实验的内容和国际最新的标准、测试的技术结合最紧密。

学生在实验中所学到的内容，所使用的仪器都是目前网络行业中最流行和最新的。

这样非常有利于学生了解最新的技术，有利于他们的就业。

1.2配有内容丰富的实验指导手册
目前与此网络测试实验配套了内容丰富的专业实验手册，以供教学参考。

实验手册分上、下两册。

上册是基础网络实验，下册是高级网络实验。

实验手册中对每个实验的教学目的、实验的设备、实验设备间相连的网络拓扑、实验操作步骤、实验结果及验证等内容，描述详尽、图文并茂，可以直接当作教材用。