基于eNSP的计算机网络课程实验考核设计与实现

郭文普，康凯，杨百龙

（火箭军工程大学 作战保障学院，陕西 西安）

一 引言

信息时代，计算机网络作为信息社会基础设施应用非常普及。网络已经渗透到社会生活的各个方面，迫切需要既精通网络原理，又具有实际工程实践能力，并掌握一定的网络安全防护知识的网络人才。众多高校计算机或通信相关专业都开设有如计算机网络、数据通信、网络安全等相关课程。实验教学考核是这些课程教学中的重要环节，对教、学两方面具有“导向”作用，是影响教学质量和学生的积极性和主动性的重要因素之一。

二 计算机网络实验教学考核面临的问题

很多学校的计算机网络等课程教学普遍采用了“理论+实验”两段式组织方式及考核评价，即大部分学时用于课堂理论教学，少量学时开设课程实验，考核采用理论闭卷与实验考核相结合的方式。这种两段式教学存在以下问题：一是理论教学与实验教学结合不紧，学员为了完成实验而做实验，不利于对综合知识的掌握；二是实验考核成绩难以规范量化，不足以体现学员对知识的掌握程度。另外，如果采用真实的硬件设备进行计算机网络实验考核还存在以下问题：

一是课程实验环境每名学生至少需要路由器、交换机各两台，这样学生人数较多时需要大规模的购置实验设备，实践考核环境投资较大，建设和维护成本高；二是每名学生完成实验考核后，教师需要对每台网络设备的网络配置进行正确性检查，教师对考核设备的调试和检查只能一对一进行，工作量大且繁琐；三是存在设备故障、端口或网线接触不良等突发因素造成考核失败且不易排查。

三 基于eNSP的实验考核设计

针对计算机网络相关课程实验教学与考核中的上述问题，邱菡[1]针对《网络攻防技术》课程实验的考核模式进行了改革，提出了全过程跟踪的实验考核评价方法，构建了网络攻防实验考核平台，从出勤率、提交报告是否准时、实验理论、基本技能、独立工作能力和创新性思维多方面进行考核评价，但实施起来增加了考核的复杂性。徐巧枝[2]、冯世斌[3]等基于思科 Packet Tracer 软件的 Activity Wizard 平台，在计算机网络实验考核实施过程中实现了自动化阅卷，大大减少了教师的工作量，但随着国家安全政策的调整，思科设备的应用场景大大减少，许多高校计算机网络实验转而采用华为网络设备。吴辉宇[4]提出了基于虚拟化的网络安全实验设计，构建的虚拟化平台通过实验过程中的数据给出考核评判。

我校计算机网络课程教学团队，在分析现有计算机网络课程实验教学面临问题的基础上，确立了与行业接轨的课程实践教学改革思路，对照华为行业认证考核要求，重新规划设计了课程的实践教学体系[5]，并对计算机网络实验设计了全新的考核方式。实验考核基于eNSP平台，学生在完成基础性实验、设计性实验后，基本具备了分析网络需求、完成设备配置的能力，通过综合性实验可精准量化的考核学员对各个知识的掌握情况，并激励学员重视基础性实验的知识积累。

eNSP[6]全 称 是enterprise network simulation platform，即企业网络仿真平台，是华为公司研发的一款图形化网络仿真平台。eNSP可以仿真华为路由器、交换机、防火墙、无线AP等多种设备，仿真网络可与真实网络互联互通。eNSP在计算机网络、网络安全等课程实验教学中得到了广泛的应用[7-8]。并且，eNSP具备较强的考试功能便于教师组织实验考试。

基于eNSP进行实验考核，基本过程如下：

首先，教师针对要考核的多个知识点，设计考核的综合性实验，验证无误后保存实验拓扑；

其次，教师基于eNSP的考试功能，在eNSP下完成试卷设计，编写试卷说明，配置标准答案和评分标准，保存试卷；

第三，需要考试时，教师发布试卷，学生在eNSP下进行考试，自主完成各虚拟网络设备配置后，保存答案。为便于自动化处理，可以要求每名学生将答案以“学号+考卷名”为文件名保存到指定路径下；

第四，考试完成后，教师将所有学生提交的答案汇总到一个文件夹下，利用eNSP的阅卷功能自动完成成绩评定。

四 实验考核案例

本文以一个综合性网络配置为例介绍如何基于eNSP进行实验考核。

（1）某实验的网络需求及考核的知识点

某实验的网络需求：

①某公司的网络拓扑如图1所示，公司的经理部、财务部门和销售部门分属不同的3个网段，其中销售部和经理部均连接在网络交换机S1上，需要通过划分VLAN实现隔离广播域[9]，并且S1上的两个VLAN间通过路由器R1的单臂路由联通；

图1 某公司的网络拓扑

②财务部连接到路由器R2上，要求经理部、销售部和财务部三个不同网段间通过静态路由联通；

③为了安全起见，公司领导要求销售部门不能对财务部门进行访问，但经理部可以对财务部门进行访问。

本实验考核学生的知识点包括：①交换机、路由器的名字配置、接口地址配置等基本配置；②VLAN划分的配置；③VLAN间路由的配置；④静态路由的配置；⑤基本ACL的配置。

（2）教师设计试卷

①在eNSP下，教师点击“新建试卷工程”，弹出图2所示对话框，输入工程名称和保存的位置，点击确定即可打开一个新的空白工程。

图2 新建试卷工程

②如图3中所示，完成试卷设计需要经过“1.设计考题拓扑”-＞“编写考试说明”-＞“生成试卷&答案”-＞“完成”四个步骤。在图3中，可以设计新的拓扑，也可以点击图中“导入拓扑”按钮导入事先设计好的拓扑。本案例中，将图1所示设计好的拓扑导入进来，并完成所有网络设备的正确配置，此配置即为标准答案。

图3 设计试卷-导入拓扑

③如图4所示，编写考试说明。

图4 设计试卷-编写考试说明

在考试说明中，主要是阐述本拓扑的网络需求，提出明确的配置要求，明确各个知识点配置的对应分值。本示例中，试卷总分值为50分，各分值分配如下：

1.按拓扑标识更改所有设备名称（5分）；

2.按拓扑标识为图中接口配置IP地址（5分）；

3.完成交换机VLAN划分，将对应接口划入对应VLAN（10分）；

4.在R1上完成单臂路由配置(10分）；

5.在R1、R2上配置静态路由，使三个网络互通（10分）；

6.在R2上配置ACL，实现网络访问要求（10分）。

④如图5所示，将上述知识点分值指定到每台网络设备各个具体的配置命令上，本案例中共有R1、R2、S1三台网络设备，配置命令分值分别为20、17、13分，每台设备的每项配置命令都有具体分值，如R1的“sysname R1”配置命令分值为1分。在图5中，设置好考试计时时间及标准答案和试卷的保存路径。

⑤将计时方式、考试时长等在图5中配置完成后，点击“4．完成”即完成试卷的设计，试卷和标准答案分别保存。在试卷工程目录下将生成同名字的.proj、.model、.paper三个文件，以及paper、instruction两个文件夹，其中.paper文件与paper、instruction两个文件夹共同构成考试试卷，可以放到一个文件夹下作为试卷下发，.model文件为标准答案。

图5 设计试卷-指定分值及考试设置

（3）组织实验考核

教师组织学生实验考核时，将生成的试卷下发到考试计算机上，学员运行eNSP，打开试卷文件夹内的.paper文件即可考试，如图6所示。

图6 学员进行实验考核

学生完成配置后，点击图6中的“交卷”，在保存答案的提示框上，按教师要求的路径格式和文件名保存答案即可。

（4）教师自动化阅卷

将学生提交的考试答案拷贝到一个文件夹内，在eNSP的主界面中选择“菜单-＞考试-＞阅卷”，弹出图8所示界面，选择考题答案保存路径及学生答案保存路径，点击“阅卷”即可完成对所有学生的成绩判读并生成一个考试报告文件。该报告文件可以将学生最终成绩及排名以列表形式呈现，而且可以要查看每名学生的得分点、失分点，便于教师分析学员知识点掌握情况。

图7 自动化阅卷

五 结语

采用上述考核方法，引入了虚拟化技术而不再依赖于真实的网络设备，从而降低了计算机网络相关课程实验考核对真实环境的要求；引入了自动化阅卷，大大减轻了老师工作负担；设计的分值与知识点的配置命令相对应，评分细则更加明确，实验考核更加科学规范；考核内容均有真实的网络需求背景，每名学生只能在规定时间内独立完成考核，从而激励学生在平时实验中不断增强操作能力和知识的综合运用能力。上述考核方法，总体上减少了教师评判学生实验成绩的工作量，教师可以集中精力设计更多综合性实验，并设计更多考核试卷，从而拓展考核知识点的覆盖面，进一步提高考核效果。