“项目实训”自动评分系统的设计与开发

姚正　鲁兵

摘要：为解决路由与交换技术课程的项目实训考核存在的困难：如设备不足、缆线或接口故障、设备连接耗时长、项目结果保存难、现场评分耗时长等，设计项目实训自动评分系统的开发流程，按照开发流程，使用Cisco Packet Tracer仿真软件，进行项目需求文件编制与修订、项目实训评分点、项目实训时长、完成进度等项目设置，实现了路由与交换技术课程的项目实训自动评分功能。自动评分系统为项目实训课程考核提供了极大便利，解决了实际困难，且系统具备可移植、可复用、高可靠性。

关键词：仿真；项目；配置；流程；自动评分

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）13-0166-04 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

网络仿真软件通过仿真方式提供网络拓扑设计、设备配置、故障排查等功能的网络环境。用户可以在仿真软件的图形用户界面上直接使用拖曳方式构建网络拓扑，可提供数据包在网络中转发的详细过程，模拟网络实时运行情况[1]。目前常见的网络仿真软件有GNS3、eNSP、Cisco Packet Tracer、HCL、EVE-NG、PNETLab等，从操作的便捷性、功能性、用户体验角度分析，Cisco Packet Tracer仿真软件具有很强的优势。Packet Tracer可为网络维护及管理人员提供设计及配置的初步方案，方便网络协议的模拟及故障的跟踪，为从事网络研究的人员提供了一个良好的仿真平台[2]。

很多高校的相关专业（如网络工程、计算机网络技术、信息安全等）都开设了路由与交换技术、网络集成等相关课程[3]。这些课程都需要进行网络设备的配置与调试，项目实训课程考核和成绩评定存在很多困难：一是实验室很难满足40人同时开展项目实训所需要大量设备的环境[4]；二是大量设备互联、开机耗时大，且存在缆线故障、接口老化等不可控因素[5]；三是项目结果保存复杂度大、耗时多、追溯性差；四是对40 人的实训项目完成结果进行评分耗时巨大、容易漏判和误判。

为解决上述困难，以路由与交换技术相关课程的项目实训考核为研究对象，基于Cisco Packet Tracer仿真软件构建网络拓扑，进行设备配置和网络连通性测试，设计与开发具备自动评分功能的网络项目实训系统，验证项目实训完成的得分率、时长、失分点等，有效解决了项目实训课程考试存在的困难。

1 Cisco Packet Tracer 仿真软件

Cisco Packet Tracer是一款由Cisco公司开发的仿真软件，目前最新版本8.2版本，软件功能强大且操作方便，可提供多种Cisco网络通信设备的模拟环境，如路由器、交换机、无线设备、各种连接缆线、终端（PC、服务器）、广域网仿真设备、可插拔模块、网络控制器等。可以对ARP、BGP、CDP、DHCP、DNS、EIGRP、FTP、HSRP、HTTP、ICMP、LACP、NTP、OSPF、RADIUS、RIP、SMTP、SNMP、STP、TCP、TFTP、TELNET、UDP 等协议的进行仿真模拟和实现。

Cisco Packet Tracer的Extensions提供的“Activity Wizard”可以实现网络项目实训配置要点成功与否i动校对功能[6]。为研究人员和高校师生提供了网络拓扑搭建、设备连接、设备配置等项目实训的自动校验方式。

2“ 项目实训”自动评分系统的开发流程

为解决路由与交换技术相关课程的项目实训考核存在的困难，设计与开发一套可移植、可复用、高可靠性、具有自动评分功能系统的意义重大，开发流程见图1。

开发流程说明：

Step1：制作项目需求文件。简要介绍项目需求，使用TXT文件即可，如需要使用表格，则需要在Word 中编辑需求文件，项目需求文件要简明、易懂。

Step2：导入项目需求文件。如果项目需求文件只是简要文字说明，可以忽略第一步，在第二步中直接编辑项目需求文件。

Step3：构建网络拓扑。按照项目需求文件，在Cisco Packet Tracer 中构建网络拓扑，保存为项目初始源文件PKT。

Step4：导入项目初始源文件PKT，初始源文件PKT是学生考试的试卷。

Step5：目标文件制作。按照项目需求进行必要的网络构建和设备配置，测试完成项目需求后，另存为目标文件PKT。

Step6：导入目标文件PKT，目标文件PKT是试卷的答案库。

Step7：评分项目设置。设置评分项目就是设置考核内容，本步骤是制作PKA项目实训文件的核心。

Step8：项目实训文件PKA的保存。PKA文件包含试卷、试卷答案、自动评分项目（考核内容）、考试时长等内容。

Step9：测试PKA文件。完成项目需求和考核要点后，完成进度会显示100%。

注意：如果项目需求文件需要修改，可以返回第一步或第二步重新编辑或导入；如果项目初始源文件修改，也可以重新导入；在不改变考核要点的情况下，目标文件无须重新导入和重新设置得分点。

如果重新导入目标文件，则必须重新设置得分点。

3“ 项目实训”自动评分系统的准备工作

3.1 编制项目需求文件

项目实训要求（案例）

Step1：设置PC1、PC2、PC3、PC4 的IP 地址、子网掩码和网关。

Step2：设置交换机的名字为SW1，在交换机SW1 上创建VLAN10，设置端口1-8 为接入模式，划入VLAN 10中；创建VLAN 20，设置端口9-16为接入模式，划入VLAN20中；设置24号端口为trunk模式。

Step3：设置交换机的名字为SW2，在交换机SW2 上创建VLAN30，设置端口1-8 为接入模式，划入VLAN30 中；创建VLAN40，设置端口9-16 为接入模式，划入VLAN40中；设置24号端口为trunk模式。

Step4：设置路由器的名字为R1，R2，R3，设置路由器R1、R2、R3的接口IP地址，路由器之间配置RIP V2协议，并宣告直连网络。

Step5：设置R1的f0/0子接口10和20的IP地址，分别作为VLAN 10和VLAN 20的网关；设置R3的f0/0 子接口30 和40 的IP 地址，分别作为VLAN30 和VLAN40的网关。

Step6：测试网络连通性，保存项目文件。

3.2 制作初始源文件

按照案例的项目实训要求，在Cisco Packet Tracer 中构建网络拓扑，网络拓扑见图2。

3.3 制作目标文件

将项目初始源文件复制一份，将副本重命名为目标文件名。按照需求文件的要求在目标文件中对设备进行配置、验证和测试。

1） 交换机SW1的主要配置

Switch#enable //进入特权配置模式

Switch#configure terminal //进入全局配置模式

Switch（config）#hostname SW1 //设置交换机的主机名

SW1（config）#vlan 10 // 创建Vlan 10

SW1（config）#int range f0/1-8

SW1（config-if-range）#switchport mode access //将端口设为接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access vlan 10 //将端口划入到vlan 10

SW1（config）#vlan 20 //创建vlan 20

SW1（config）#in range f0/9-16

SW1（config-if-range）#switchport mode access //将端口设为接入模式

SW1（config-if-range）#switchport access vlan 20 //将端口划入到vlan 20

SW1（config）#int f0/24

SW1（config-if）#swithcport mode truk //将端口设为中继模式

验证Vlan配置，Vlan配置见图3。（其他验证配置图本文省略）

2） 路由器R1的主要配置

Router>enable //进入特权配置模式

Router#configure terminal //进入全局配置模式

Router（config）#hostname R1 //设置路由器的主机名

R1（config）#int f0/0

R1（config-if）#no shutdown //将端口f0/0开启

R1（config-if）#int f0/0.10 //进入子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q10 //封装协议，并关联Vlan

R1（config-subif）#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 //设置IP地址和掩码

R1（config-if）#int f0/0.20 //配置同子接口10

R1（config-subif）#encapsulation dot 1Q 20 //

R1（config-subif）#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

…

R1（config）#int s0/0/0 //进入串行端口s0/0/0

R1（config-if）#clock rate 128000 //设置市中频率

R1（config-if）#no shutdown //将端口s0/0/0开启

R1（config-if）#ip address 192.168.12.1 255.255.255.252 //设置IP地址和掩码

…

R1（config）#router rip //配置RIP路由协议

R1（config-router）#version 2 //使用版本2，支持CIDR和VLSM

R1（config-router）#network 192.168.10.0

R1（config-router）#network 192.168.20.1

R1（config-router）#network 192.168.12.0 //宣告直连的网络ID

…

其他路由器的配置命令本文省略。

3） 路由表验证与分析

查看R1路由器的路由表，R1路由表见图4（其他配置验证图本文省略）。

R1路由表分析：如图2所示，R1有3个直连网络，3个非直连网络，完成上述命令配置后，R1路由表中显示有3 个直连网络（标志 C） 192.168.10.0/24、192.168.12.0/30、192.168.20.0/24；3个非直连网络（标志 R） 192.168.23.0/24、192.168.30.0/24、192.168.40.0/ 24，非直连网络是通过RIP路由协议学习得到的路由条目，验证成功。

4“ 项目实训”自动评分系统的PKA设置

统的PKA设置按照“开发流程”进行实施。

4.1 Instructions 选项设置（项目需求设置）

在 Packet Tracer 中 ，点 击 Extensions→Activity tWioinzsar选d，项进中入设A置ct项ivi目ty 需W求iza，rIdn的stru配ct置ion界s设面置，见在图In5st。

4.2 Answer Network 设置

1） 项目的目标文件导入与得分点设置。Answer Network设置见图6。点击Import File to Answer Net? work”进行目标文件导入。在完成目标文件导入后，在“在Assessment Items”中设置评分点。项目实训考试的相关设置点击“Settings”标签。

学生对设备的配置必须和评分点保持完全一致才能得分。其他评分点参照图6进行勾选设置，本文省略。

2） 项目实训的环境设置。主要是时间设置和反馈设置，时间设置有3种方式：项目实训已用时长、设定总计时情况下倒计时和不计时。本文以勾选“Countdown”设定总计时为例，反馈信息有5种设置方式，本文以勾选“Show Item Count Percentatge”为例。项目实训环境设置见图7。

4.3 项目实训的相关设置

项目初始源文件导入。在Initial Network选项，进行项目初始源文件的导入，该文件是项目实训考试的学生考卷。

Password选项。通过设置密码来阻止未授权的用户对自动评分系统参数的改变，只有输入正确的密码才能访问“Activity Wizard”。

其他设置省略，最后保存项目实训文件PKA。

5“ 项目实训”自动评分系统的测试

使用Cisco Packet Tracer打开项目实训文件PKA，会出现两个窗口，项目配置窗口和“PT Activity”窗口，项目配置窗口是用户进行网络设备配置的环境；“PT Activity”窗口显示“Instructions”文档、项目倒计时、完成百分比、“Check Results”等信息。用户按照“In? structions”文档要求在项目配置窗口中进行设备配置，系统根据考生的操作动态调整项目倒计时、完成百分比，“Check Results”是反馈给用户的信息，用于显示已完成配置要点和未配置要点。当用户完成评分点要求的配置后显示“Completion 100%”，同时“Check Results”的得分点显示全部完成。项目实训自动评分系统的测试见图8。

从图8可见，本项目实训设置得分点85项，已完成100%，项目计时方式使用总时长倒计时方式。

6 结束语

基于Cisco Packet Tracer 仿真软件设计“项目实训”自动评分系统的开发流程，按照开发流程编制项目需求文件、项目实训初始源文件，实施设备配置和网络测试，进行初始源文件、目标文件导入和项目实训得分点设置等操作。“项目实训”的自动评分系统实现功能如下：

1） 节约设备购置费用，无须硬件维护。

2） 突破时空的限制。研究人员和学生可以随时随地进行网络项目实训，利用文件保存的功能可以实现多次叠加方式来完成任务。

3） 无纸化的应用。为实施线上教学、线上考试提供了一种有效途径。

4） 自动评分功能。解决了网络项目实训设备多、缆线多、配置文件不易保存、准确评分耗时大的问题。

5） 可定制、可移植、可复用。开发人员可以按照开发流程进行项目实训自动评分系统的设计与开发，具备“定制化”功能；可在任何操作系统上使用，具备“可移植”性；可以对项目实训自动评分系统进行二次开发和修订，具备“可复用”性。

参考文献：

[1] 李智. 基于PacKetTracer虚拟仿真软件的网络设计实践[J]. 信息通信，2018，31（10）：59-61.

[2] 孙光懿，杨媛，刘云月. 基于GNS3的生成树协议仿真[J]. 首都师范大学学报（自然科学版），2018，39（6）：17-23.

[3] 李双梅，黄承宁. 基于Packet Tracer的交换机转发原理实验设计[J]. 电子测试，2020（19）：72-74.

[4] 曹园青. 基于网络仿真平台的《计算机网络技术》实验课程教学改革研究[J]. 中国教育信息化，2021（12）：43-46.

[5] 刘佰明. 基于Packet tracer技术的VLAN间通信的设计与开发[J]. 计算机与数字工程，2014，42（7）：1303-1305，1310.

[6] 薛董敏. Cisco Packet Tracer软件在计算机组网实验教学中的应用[J]. 软件，2021，42（4）：181-183.

【通联编辑：王力】

基金项目：安徽省高等学校省级质量工程项目《马鞍山师范高等专科学校马鞍山软件园实践教育基地》（项目编号：2020sjjd126） ；安徽省高等学校省级质量工程软件技术特色专业教学资源库项目（项目编号：2020zyk41）