网络仿真软件在计算机网络工程实践教学中的应用研究

徐翔俊（云南师范大学文理学院信息工程学院，昆明　650222）

网络仿真软件在计算机网络工程实践教学中的应用研究

徐翔俊
（云南师范大学文理学院信息工程学院，昆明650222）

0　引言

2014年7月中国互联网络信息中心发布的《中国互联网络发展状况统计报告》（第34次）显示，互联网发展从“广”到“深”，网民生活全面“网络化”，网络已经成为现代社会交流和发展必不可少的手段和工具。随着网络的高速发展，网络应用广泛涉及诸多领域和行业，网络工程方面的人才需求有较大的需求，在2014年统计的工学类203个本科专业中网络工程专业就业排名第12位。如何培养符合现代社会需求的合格的高素质毕业生是各校面临的重大课题，尤其在独立学院中如何培养高素质的应用型网络工程人才成为日趋紧迫的任务和目标。

1　计算机网络工程实践教学的现状

目前国内高校中工程类学科教育培养目标是将自然科学原理应用到工农业生产部门中，包括水利工程、土木建筑工程、生物工程、环境工程、计算机工程、软件工程、网络工程等。具体而言就是以某组设想的目标为依据，应用有关的科学知识和技术手段，通过一群人的有组织活动，将某个（或某些）现有实体（自然的或人造的）转化为具有预期使用价值的人造产品的过程，具有系统性、明确的目标性。对于独立学院培养应用型人才的目标和任务，要求理论与实践教学同等重要、互为支撑，理论教学既关注知识的系统性、思维方法，又关注应用性——即对实践的指导作用，实践教学既为加强学生的理论基础服务，同时关注技能的培养。要实现这些任务和目标，高校需要建设相应的实验基地来满足实践教学的要求。对于工程类学科的实验实践教学基地往往需要较大的投资和维护成本才能保障实践教学的需求。

随着网络的应用日益广泛，促进了网络技术快速发展，新技术更加日新月异，人们对网络通信的需求日益提高，网络规模越来越庞大和复杂，这就造成在诸多高校中计算机网络工程的实践教学与现实需求有较大差距。为减少这种差距，就需要不断改进网络工程实践教学的设施，新建或改造网络工程实验室，增加网络工程实践教学的实验设施和实验条件，这就需要大量的资金投入。对于普通高校而言，往往是大量资金投入后，新的网络工程实践教学设施在一段时间内满足了目前网络工程需求的实践教学要求。但随着网络技术的不断更新和发展，网络工程实践教学设施又处于与现实需求不符的境况，又必须再次投入和更新，而原有的网络工程实践教学设施不得不搁置和淘汰。而对于自主核算的独立学院而言这将是一项比较庞大的负担，往往使独立学院陷入比较尴尬的境地，为培养合格的高素质网络工程应用型人才不得不加大投资，但投资的回报率问题一直困扰独立学院的决策和投资规模。

2　网络仿真软件在计算机网络工程实践教学的必要性和可行性

根据网络工程专业的培养性质，以往需要学校投入较大的实践教学成本，但由于网络工程的技术发展较快，网络的设备更新也比较迅速，致使学校的巨大投资成本实际利用率不高。探索一种新的网络工程实践教学方法和思路，以最低成本投入培养出符合社会需求的高素质应用型本科人才势在必行，迫在眉睫。

目前网络技术快速发展，人们对网络通信的需求日益提高，网络规模越来越庞大和复杂，在实际应用中仅依据网络健壮性和可靠性等指标很难进行准确的性能评估，因此不论是构建新网络、还是对原有网络进行升级改造、或者开发测试新协议，都需要对整个网络的传输指标（例如数据传输最大速度、平均速度、网络延迟和数据吞吐率等）、健壮性和可靠性进行客观评估，以保证网络能够具有较高的性价比，最大程度地保护已有投资，提高软硬件资源利用率，提供最好的服务质量。所以在网络工程实际开发、设计和构建中，为满足实际网络工程需求，需要一种科学的手段来反映和预测网络的性能。经过规划设计出来的网络是不能保证其可行性，导致网络应用性能降低的因素是多方面的，而网络测试正是一种可以有效提高网络系统及运行质量的方法，在测试的基础上，建立网络行为模型，并用模拟仿真的方法建立理论到实际的桥梁，是了解网络性能的有效方法［2］。

随着网络结构日趋复杂，网络规模日趋庞大，新的网络技术层出不穷，网络的应用也越来越多样化。其中的网络规划设计以及网络升级等问题尽管在实验室中的小规模评价和真实的环境下进行实验都很有价值，但每一种都有很大的局限性，缺乏灵活、扩展性，并且成本太高［3］。因此，网络仿真作为一种新的网络研究和网络规划设计技术应运而生，无论对于网络规划设计，还是网络升级，网络的仿真研究日益显示出其重要意义。这些因素对高校实施网络工程实践教学提出了较高要求，同时也指明了方向。目前已经有较多的学校采用网络仿真软件指导学生进行网络工程实践教学，提高学生的专业素质和就业竞争力。目前在教学和科研活动中使用较多的网络仿真软件有Berkeley、NSOMNeT++SSFNETOPNET、OPNET Modeler等，其中OPNET Modeler的功能最为强大，提供了大部分通信网络和分布式系统建模的模拟仿真开发环境，是当前应用最普及的一种网络仿真软件［3］。

利用仿真软件指导网络工程实践教学，以最低成本投入培养出符合社会需求的高素质应用型本科人才，这样可以极大节省高校的网络工程实践教学投资成本，解决设备利用率低的问题，同时针对独立学院可以避免投资回报率与培养目标不能兼顾的尴尬境地。同时通过指导学生学习网络仿真软件OPNET Modeler，熟悉和掌握工程类软件基本方法和思路，了解和掌握最新网络工程应用技术和主流网络工程设备的应用技能，提高计算机网络工程方面毕业生专业素质和能力，达到培养符合市场需求高素质的应用型网络工程技术人才的目标和任务。

3　计算机网络工程实践教学中采用网络仿真软件的原则及方法

计算机网络工程实践教学中采用网络仿真软件，在实际研究和实施过程中主要的原则为：必须结合学生的实际专业素质和现状，根据实际企业的网络需求进行探讨，提出网络工程实践教学目标和任务，指导学生顺利完成指定任务和目标，以达到培养学生的专业素质和能力。

本文以云南师范大学文理学院信息工程学院计算机科学与技术专业网络方向的学生为对象，主要是以指导网络方向学生顺利完成毕业论文为途径进行探讨和研究计算机网络工程实践教学中采用网络仿真软件的方法。在实施过程中，主要采用以下的方法和步骤：

（1）根据学生实际专业素质和能力情况，结合网络仿真软件OPNET Modeler的特点，引导学生进行网络仿真软件OPNET Modeler的学习，培养学生的专业学习素质和能力。具体方法为教师提供网络仿真软件OPNET Modeler的基本学习条件和学习参考资料，并指导学生收集相关的专业资料和选择性购买专业书籍，在以上基础上指导学生自学完成相关资料中案例，从而培养学生专业学习素质和能力。在此过程中，采用多种形式组织学生进行学习交流和讨论，指导和督促学生熟悉和掌握网络仿真软件OPNET Modeler的基本应用和操作。同时将指导过程进行数据记录和分析。

（2）提出合理的网络工程实践教学任务和目标。主要内容为：结合实际企事业单位的网络构建或改造需求，根据学生学习网络仿真软件OPNET Modeler的实际情况，针对不同层次的学生讨论网络构建或改造的合理可行的需求分析，提出网络构建或改造的任务和目标，指导学生运用网络工程的技术和设备进行虚拟构建或改造，利用网络仿真软件OPNET Modeler进行仿真测试［4］，并指导学生总结经验。

（3）顺利完成网络方向学生毕业论文指导工作后，对网络工程实践教学进行整理和分析。总结经验和不足，尤其是根据实际应用提出的网络构建或改造的任务和目标，为下一次的毕业论文指导提供依据。

4　采用网络仿真软件在计算机网络工程实践教学中的实践总结

本文以云南师范大学文理学院信息工程学院计算机科学与技术专业的网络工程方向学生为对象，利用网络仿真软件OPNET Modeler进行网络工程教学实践，主要以指导学生顺利完成网络工程方向的毕业论文（设计）为主要实践手段。通过连续指导4届学生共36人的网络工程方向毕业论文，得到以下的数据：

表1　学生网络工程方向毕业论文指导统计表

通过以上数据可以看出，36名学生均顺利达到网络工程教学实践目标，均可利用网络仿真软件OPNET Modeler进行网络工程方向的毕业论文撰写且全部合格，说明利用网络仿真软件OPNET Modeler进行网络工程实践教学具有可行性。

在实践教学过程中，主要根据计算机网络工程实践教学中采用网络仿真软件的原则及方法进行网络工程方向的毕业论文（设计）的指导，取得以下的一些经验：

（1）根据我院学生实际专业素质和能力情况，结合网络仿真软件OPNET的特点，提供学生网络仿真软件OPNET Modeler及应用指导教材，并指导学生收集相关的专业资料和选择性购买专业书籍。引导学生安装并进行网络仿真软件OPNET Modeler基本应用和操作的学习，同时为检查和督促学生的学习，指导学生完成相关资料中案例，从而培养学生专业学习素质和能力。在此过程中，采用多种形式组织学生进行学习交流和讨论，并定期进行检查和对学生进度进行点评。

（2）指导学生对实际企事业单位的网络构建或改造进行调查和分析，提出网络构建或改造需求分析报告。期间指导学生利用Visio软件绘制实际企事业单位的网络拓扑图，并指导学生依据网络性能参数对实际企事业单位进行网络性能的调查和分析。

（3）根据学生学习网络仿真软件OPNET Modeler的实际情况，针对不同层次的学生讨论网络构建或改造的合理可行的需求分析，提出网络构建或改造的任务和目标，指导学生运用网络工程的技术和设备进行虚拟构建或改造，并利用网络仿真软件OPNET Modeler进行仿真测试，并对测试结果进行分析。

（4）指导学生撰写毕业论文（设计）。同时对学生的网络工程实践进行总结，引导学生总结经验。

期间也存在一些不足：学生对的网络仿真软件OPNET Modeler的应用只是初级阶段；实际企事业单位的网络构建或改造的调查分析由于各种因素限制无法科学、全面反映真实情况；由于学生的层次和能力局限，对于网络仿真的测试存在一定的不合理。

5　结语

本文针对独立学院计算机网络工程实践教学的现状，根据高素质应用型网络工程人才培养需求，结合目前网络实践中的新技术发展趋势，探讨和研究采用网络仿真技术作为计算机网络工程实践教学的主要手段的必要性和可行性。同时以云南师范大学文理学院计算机科学与技术专业网络工程方向的学生为对象，在网络工程实践教学中采用网络仿真软件进行实践，总结经验和策略方法，为进一步完善计算机网络工程实践教学提供参考和借鉴。

［1］中国互联网络信息中心.中国互联网络发展状况统计报告（第34次）［R］.北京:中国互联网络信息中心，2014.7.

［2］陈敏.OPNET网络仿真［M］.北京：清华大学出版社，2004.

［3］李馨.OPNET Modeler网络建模与仿真［M］.西安:西安电子科技大学出版，2006

［4］李志先，张灵玲.OPNET在网络仿真中的应用研究［J］.洛阳理工学院学报（自然科学版），2009（19）：44—47.

Independent Colleges；Network Engineering Practice Teaching；Network Simulation Software

Research on the Network Simulation Software in the Application of Computer Network Engineering Practice Teaching

XU Xiang-jun
（College of Arts and Sciences，College of Information Engineering，Yunnan Normal University，Kunming 650222）

云南省教育厅科学研究基金项目（No.2015C109Y）

1007-1423（2016）18-0028-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.18.006

徐翔俊（1972-），男，昆明人，硕士，讲师，研究方向为通信与信息工程、计算机教育研究、学生创新创业研究等

2016-04-12

2016-06-26

随着网络的高速发展，网络应用广泛涉及诸多领域和行业，网络工程方面的人才需求有较大的需求。针对独立学院计算机网络工程实践教学的现状，根据高素质应用型网络工程人才培养需求，结合目前网络实践中的新技术发展趋势，探讨和研究采用网络仿真技术作为计算机网络工程实践教学的主要手段的必要性和可行性。同时以云南师范大学文理学院计算机科学与技术专业网络工程方向的学生为对象，在网络工程实践教学中采用网络仿真软件进行实践，总结经验和策略方法，为进一步完善计算机网络工程实践教学提供参考和借鉴。

独立学院；网络工程实践教学；网络仿真软件

With the rapid development of network，network application widely involved in many fields and industries，network engineering talents demand have larger demand.Based on the status quo of independent college computer network engineering practice teaching，according to the requirements of high-quality practical network engineering talents cultivation，combining the development trend of new technology in network practice，exploration and research using network simulation technology as the main means of the computer network engineering practice teaching the necessity and feasibility.At the same time in Yunnan Normal University，College of Liberal Arts direction of computer science and technology professional network engineering students as object，uses the network simulation software in the network engineering practice teaching to carry on the practice，sum up experience and strategy method，provide reference for further perfect computer network engineering practice teaching and using for reference.