远程网络实验系统的研究与实现

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摘要：远程网络实验是通过互联网远程操作实验室现场的网络设备、在异地完成真实的实验过程。该文主要介绍了远程网络实验室系统的设计与实现。

关键词：远程网络；实验技术；系统

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)11-2460-02

实验教学是高校教学工作的重要组成部分，是深化理论教学的重要环节，是学生获取、掌握知识的重要途径。学生通过实验将理论知识运用于实践，培养动手能力，加深对知识的理解，并且在实践中通过交流能扩展知识结构，达到教学目的。传统的实验教学模式以学校为中心，空间局限于实验室中，教学方式单一、时间和空间上受到限制、资源共享性差、设备利用率低，这些问题都限制了实验室教学的发展，并且在实验过程中学生之间、学生与外界的交流也有局限性，这样在某种程度上减弱了学生对教学内容的理解和吸收。

随着网络技术的发展，互联网的普及，教育信息化要求实验教学模式能够具有开放性、共享性、交互性与协作性的特点。开放性要求实验教学打破以学校为中心的模式，使得教育社会化、网络化、自主化；共享性是信息化的本质，使得丰富的教育资源成为共享资源，达到共同学习、共同进步的目的；交互性能实现人与机器之间的双向沟通以及人与人之间的远距离交互学习，促进教师与学生、学生与学生、学生与他人之间的多向交流；协作性为教育者提供了更多人与人、人与机器协作完成任务的机会。

网络远程实验就是在网络上采用计算机网络等相关技术，使实验者从异地计算机设备上可以进行实验操作，所得到的结果与本地得到的数据结果完全等价，如同亲临实验室操作实验设备一样。

远程实验系统通常分为远程实际实验和远程仿真实验两类。远程实际实验的操作对象是实际设备，远程用户对它进行的操作通过网络数据的传输会引起实际的设备的运行，所有的数据都是在真实的状况下得到的。而远程仿真实验的操作设备是虚拟设备，它通过建立某些设备的数学模型或者数据库模型，把整个模型连同程序系统置于仿真实验的服务器平台上，远程用户的操作会引起仿真模型的运行及计算，从而得出相应的结果，仿真实验并不能取代真正实验，它无法提供在实验室获得的真实感觉，无法获得客观的实验数据。

1远程网络实验室系统实现

1.1实体网络技术实验室概述

目前我们的网络技术实验室拥有华为企业级配置，形成了企业级网络拓扑结构，共分为八组。每组包含Quidway AR 28-31路由1个，Quidway S3528P-EA交换机一台以及6台PC机，八组共用核心交换机、路由器和防火墙。整个实验室拥有设备包括Quid way Eudemon 300防火墙一台，Quidway S9306核心交换机一台，Quidway AR 28-40核心路由一台，华为N2000-DMS-SMB网络管理系统软件一套，Simplenet SN1000网络仿真实验系统一套，Quidway AR 28-31路由8个，Quidway S3528P-EA交换机八台以及PC机48台等。远程实验系统的功能设计主要包括以下几个方面的内容。网络技术实验室能够涵盖大部分不同层面的网络技术和网络实验内容，具有良好的综合性。学生可以完成网络环境搭建等基础配置实验、静态路由及RIP协议配置实验、OSPF协议配置实验、以太网端口配置实验、VLAN配置实验、RSTP配置实验、地址转换NAT配置实验、DHCP配置实验和网络安全实验等。通过综合性实验，学生可模拟企业级网络环境，搭建企业级应用网络平台，了解企业级网络的运作方式。

1.2远程网络技术实验室系统设计思路

构建远程网络技术实验室平台,以打造高素质、实用型的网络技术人才为目标，充分发挥他们的最大潜力。主要目的是满足学生在课外自主实验学习,提高学生在网络方面的知识、技能、管理和实际操作能力等，学生和教师将不受时间和空间限制，随时随地与同学、同行协作、共享资源、得到教师或同学的远程指导。真正可做到全天候24小时智能开放，大大提高网络技术实验室的利用率。同时可作为一个校企合作的实验平台,在完成自主实验、培训、课题研究的同时,也可充分利用网络开放平台的优势,为社会提供各种实践操作的真实平台。因此,建立一个远程网络技术实验室系统就必须搭建一个真正远程实际实验平台,而不是远程仿真实验平台。这是我们的基本设计思路。

1.3远程网络技术实验室系统总体功能设计

为方便学生远程进行实验，本系统要具备对实验网上指导功能。实验操作之前对实验的理论知识进行适当的说明；对远程网络技术实验系统的使用进行说明，包括对网络技术实验室的网络拓扑结构进行说明并且介绍网络设备的技术参数，网络设备之间的关系；在系统平台上还要能实现同学之间，学生和教师之间信息的交互，真正实现网上交流和在线答疑。

学生如果想利用本系统做远程网络实验，首先要利用校园网对网络技术实验室进行预约，根据预约的时间再进行网上实验。

学生可以在预约的时间段内通过安全认证登录到本实验平台，然后针对实验中用到的网络设备进行具体的实验操作。

在本系统中，实验技术管理员可以查看实验室的预约情况以及实验操作的有关记录，随时掌握网络技术实验室的详细使用情况，并可对系统实验用户进行系统化管理。

总之，作为一个基于互联网远程控制的网络技术实验室系统，系统要具备网络技术实验室设备介绍、远程实验预习、远程实验预约、远程实验操作、远程实验互动指导、远程实验报告提交批改、远程设备操作实时监控等功能。

远程网络技术实验室总体系统功能如图1。

图1系统功能图

1.3.1远程网络技术实验室应用系统设计与实现

本系统采用B/S结构与C/S结构相结合的系统应用方案。选用B/S结构开发WEB系统，提供实验用户的认证注册、相关实验信息说明、在线实验交流和实验预约、系统管理，能够最大化发挥B/S结构便于信息管理和跨平台操作等等优点。针对学生的远程实验认证登录和远程实验操作，系统在访问服务器与认证服务器之间，远程用户与访问服务器之间采用了C/S结构模式，实现对网络技术实验室设备的远程安全控制。选用这种设计方案，可以从网络技术实验室的硬件结构出发，将B/S结构与C/S结构的优点最大化结合，避免一种结构的不足，有效地提高远程网络技术实验室应用系统的总体性能水平，取得理想的实际效果。

系统服务器是远程网络实验室系统的控制核心，所有远程网络实验都要通过它才能完成，所以首先要选择性能好的服务器。WEB服务器作为远程用户学习网络实验知识和预订网络实验室平台，使得远程用户更好的学习网络技术，从而大大提高网络设备的利用率。远程访问服务器，不但需要完成远程用户的认证工作，而且作为网络技术实验室的远程访问平台，需要实现对网络设备的控制。我们网络技术实验室的华为路由器具有优良的网络通信功能，不仅具有较多可供选择的接口，而且支持远程用户的认证体系。

本系统采用网络技术实验室中的华为核心路由器Quidway AR 28-40作为远程用户的访问服务器，采用DELL服务器作为WEB服务器。用华为核心路由器Quidway AR 28-40实现对实验机架网络设备的的远程控制，同时作为远程用户认证的客户端，实现对远程用户的安全认证。

选择开发本系统所用的软件和数据库的是系统软件设计中的核心。根据本系统的实际情况，选用第三方的RADIUS认证协议，选择SQLSEVER2008作为系统数据库，采用.NET作为WEB服务应用程序的开发平台。

1.3.2远程网络技术实验室远程控制系统设计与实现

远程网络技术实验室系统是在因特网技术的发展下，提出的一种新型的网络技术实验室设计方案。远程控制系统是远程网络技术实验室整个系统的核心，实现对网络实际设备的远程控制。根据网络技术实验室本地控制的实验过程，远程控制系统不但要允许操作者对网络设备的远程访问，而且要求快速稳定可靠的实验环境。针对上述要求，远程控制系统对网络设备的控制模式，访问服务器的安全性和远程用户的认证进行了详细设计。

远程网络技术实验室应用系统中的认证采用RADIUS协议认证。远程操作者向访问服务器发送登录请求，RADIUS客户端把用户名、密码等相关信息，向RADIUS服务器发送请求，RADIUS服务器进行一系列的合法性认证，如果通过认证就允许远程用户的登录请求，否则就不能登录。

操作者所用计算机远程访问服务器，服务器将请求信息通过网络发送到RADIUS服务器，通过身份认证与授权模块进行身份认证，身份认证通过后实现远程操作者与被控端通信。网络技术实验室管理人员可以通过WEB方式访问和管理认证系统数据库。

1.3.3远程网络技术实验室WEB系统设计与实现

远程网络技术实验室WEB系统是数据服务中心，主要功能包括：用户的申请注册和登录功能、用户管理功能、网上指导交流互动功能、实验预约功能、资料上传与下载功能。

WEB功能子系统采用B/S结构。在逻辑上将应用功能分为三层：客户显示层、业务逻辑层、数据层。客户显示层是为远程用户提供应用服务的图形界面，有助于用户理解和高效的定位应用服务。业务逻辑层位于显示层和数据层之间，专门为实现用户的业务逻辑提供了一个明确的层次，在这个层次封装了与系统关联的应用模型，并把用户表示层与数据库代码分开。这个层次提供客户应用层叙和数据服务之间的联系，主要功能是执行应用策略和封装应用模式，并将封装的模式呈现给客户应用程序。数据层是三层模式中最底层，用来定义、维护、访问和更新数据并管理和满足应用服务队数据的请求。通过设计这种模式，本系统就具有良好的灵活性、可扩展性、可共享性和高安全性。

2运行效果

远程网络技术实验室作为一个衔接理论和实践的应用平台，为高校的实践教学课程提供了真实的环境和操作机会。良好的远程网络技术实验平台是学生课外进行实验的基础,功能强大的实验组织和是管理实验质量的保证。系统开放一学期来对计算机科学与技术专业的学生开出了12个计算机网络实验项目和6个网络课程综合设计项目,通过课外实验及综合课程设计,大大提高了计算机网络教学的实际效果,有效地培养了学生的动手能力和创新能力。

参考文献：

[1]粱豪.网络远程实验技术研究与系统实现[D].南京:东南大学,2008.

[2]刘云芳.基于Web远程虚拟实验中多用户共享机制研究[J].湖南工业职业技术学院学报, 2009 (4) :11-18.

[3]吴文婷,黄凤良,蒋翰诚.远程实验系统管理机制的研究与实现[J].实验技术与管理,2011(6):97-99.

[4]徐胜,吴丽琴.基于网络的远程实验教学平台的开发[J].南通职业大学学报,2011(2):82-84.