一、网络实验室建设的必要性

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、网络实验室的建设对提高学校网络科研水平意义重大

高校的一个主要功能就是科研，而要想出科研成果，关键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是非常是紧密的，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，不象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。

 

要真正能够在网络技术方面做出突出的贡献，首要的前提就是具备网络实验室这一物质基础。不仅要有网络实验室，还要是设备先进的一流网络实验室。由于网络技术的更新换代速度非常快，所以还要求是能够随时跟上技术发展最前沿的设备。而我校现有的设备已经落后于技术的发展了，这就需要我们来建设专业的网络实验室。

 

通过在专业的网络实验室中进行各种前沿的实验，研究人员可以跟踪先进网络和通信技术，开阔思路和眼界，提高科研水平。先进的网络实验室有利于高素质人才的引进。有了硬件设备，就可以吸引国内外的优秀网络人才加入我校，为我校的建设发展贡献力量。

 

另外，还可以与网络设备供应商建立合作伙伴关系，由它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、网络实验室的建设对提高网络教学水平意义重大

 

网络实验室的建设对提高网络教学水平的意义体现在两个方面：一是增加了网络实验教学这门课程；二是提高教师的教学水平。首先，网络实验室的建设填补了计算机网络实验教学的空白。一般的工科院校都开办了计算机的课，主要是教计算机软硬件方面的知识。随着网络技术的飞速发展和广泛应用，很多学校也很想开网络技术方面的课，但是有两个障碍使得现在还很少有学校可以开这门课。一个是没有网络设备，另一个是没有相应的网络实验教材。由于众所周知的原因，网络技术的发展和更新换代是非常迅速的，学校原有的设备不论是数量和功能都不能满足网络实验教学的需要。所以建设网络实验室是解决这一问题的必由之路。同时一流的优秀网络设备厂商提出的网络实验室方案还能提供网络实验的教材。这样又解决了学校开网络实验课的另一大障碍，使得学校开设网络实验课成为现实。

 

其次，网络实验室的建设可以提高教师的教学水平。网络实验室的建设极大地改善了计算机网络实验教学的条件，可以让教师接触到许多前沿的网络知识和技术，开阔思路和眼界，这些都极大地提高了教师自身的网络技术方面的素养，正是有这样的前提，教师才能提高网络理论和应用方面的教学水平。同时通过建设网络实验室，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，提高授课水平。网络技术是理论和实践结合十分紧密的一门学问，只有在实验中，学生才能真正掌握课堂上学到的知识。所以增加网络实验的授课可以极大地提高网络教学效果。

 

3、网络实验室的建设对学生就业意义重大

 

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。但目前，高校中普遍存在着“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。

 

建成网络实验室后，这种状况将大为改观。网络实验室提供了真实的网络环境，可以让学生亲自搭建网络、亲自动手调试、配置网络，从而让学生直观、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。通过网络实验室的学习，真正提高了学生的网络技能和实战能力。通过在网络实验室中的学习和实践，便得本校的学生具有扎实的理论基础和很强的实践动手能力，这些都是他们在将来的就业竞争中非常明显的竞争优势。

 

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。而这些工作证正是社会上大量需求的人才，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。所以对于学生来说都是具有现实意义的。

 

4、网络实验室的建设对学校品牌的树立具有重要促进作用

 

首先，网络实验室的建设，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。吸引高尖端人才，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，网络实验室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，建设网络实验室是有利于学术研究，有利于网络教学，有利于培养学生实践动手能力，有利于学生就业，有利于提升学校的品牌的一件大好事。所以建设网络实验室是必须的。同时，由于兄弟院校都正在建设或者处在规划建设的过程中，为了在这一领域抢占领先地位，提升学校的地位，建设网络实验室还是一件迫在眉睫的任务。因此，网络实验室的建立迫在眉睫。

 

二、设计原则

 

为达到学校网络实验室建设的目标，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，在实验室设计构建中，主要考虑了以下原则：

 

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，这就需要新建的网络实验室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，网络实验室的实验教学内容也会不断的更新和扩充，因此，新建的网络实验室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，要求网络实验室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，对网络实验室的设备，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。本实验方案同时还包括了网络测试的实验，包括物理层的测试直至协议分析，网络管理等。几乎涵盖的网络的各个范围。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。

 

 

三、设计方案简介

 

1、 实验室设备拓扑图

该方案中实验用的网络设备都由实验台（桌）这一网络实验基本单元组成。每个实验台（桌）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。

 

实验台组网示意图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。

 

 

2、部分实验内容列表

 

一、基本实验项目：

 

实验一 水平电缆和故障线的制作

实验二 布线系统测试

实验三 线缆传输测试

实验四 光缆测试

实验五 组网实验

实验六 链路层实验

实验七 以太网数据链路层流量分析

实验八 IP测试

 

二、高级实验项目：

实验一 VLAN测试

实验二 网络管理基本实验

实验三 交换机端口流量测试

实验四 交换机端口长期流量测试

实验五 网络故障诊断案例实验

实验六 高级组网实验

 

四、方案特点

 

1、 专注实验教学，提供最完善的教学服务

实验内容完全满足本专科及研究生的教学需要

网络与安全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。

 

配有内容丰富的实验指导手册

目前与此网络实验室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。

基础实验，共可做16类28个实验。高级的网络实验，分为3部分，第1部分是高级路由实验，含10类34个实验；第2部分是高级交换实验，含6类11个实验；第3类是安全实验，含8类13个实验。

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。

 

采用主流设备，拓宽就业面

 

本方案采用的是国内主流网络设备供应商----XX网络的网络设备。一方面XX网络的产品广泛应用于教育、金融、电信、政府、企业、医疗、军队等各个领域；另一方面，XX网络采用业界主流的标准命令行配置界面，通过学习XX网络设备的配置，可以轻松掌握对其他业界主流厂商的网络设备的调试，拓宽就业面。

 

本方案还包括美国福禄克网络公司的专门为教育配套的网络测试仪器，包括了电缆测试，光缆测试，网络连接测试，协议分析，网络流量测试等多种功能。通过实验可以让学生涉猎更宽泛的网络技术和知识，同时了解最先进的网络测试和管理技术。

 

 

2、实验室方案的先进性

 

教学管理有序高效

本方案摒弃了传统插拔配置线的方式，而采用了最先进的 “实验台”的设计，每个实验台配备了一台访问控制服务器，通过这台服务器来管理实验设备。主要的优势：

 

开放性实验室

首先，是实验内容的开放性。

实验内容的范围可以随RACK（实验台）内部的网络设备的不同配置而进行改变或充实。这样就保证了整个实验室方案的针对性和可扩展性。

 

具体的实验内容的组网可以随RACK（实验台）内部的网络设备的不同连接而形成不同的设计，均可以由学生自己完成，从而提高学生自己动手解决问题的能力，达到设计性实验的目的。

 

其次，是实验方式的开放性。

本实验室方案还可以做成远程实验室，这是传统实验室所无法想象的。通过远程登陆的方式，可在异地进行网络实验，达到资源共享以及利用最大化。

 

 

灵活安全的访问控制设计

 

本实验室方案能够根据实验教学的具体需求，对实验设备、出口、用户间的访问进行灵活的控制，以保证实验教学管理的可控以及整个系统的安全性：

 

网络实验被局限在实验台内，任何两组实验设备之间没有网络连接，实验过程互不干扰、实验结果清晰可信。

无论怎样实验，均不会因协议震荡而冲击校园网。

每个学生实验的设备由教师指定，确保行为可控。

可控制学生能否访问外网。

通过防火墙防范病毒，确保实验室网络安全。

 

3、获得先进的科研平台

在该实验室中采用了先进的网络设备，包括高密度万兆交换机、XX系列的路由器、百兆防火墙等。通过这些设备，可以模拟校园网、具有多个分支机构的大型企业网、金融等网络环境，也可以针对IPV6、VPN、VOIP等技术专题开展多种实验，为老师和学生提供一个先进的教学和科研平台。

 

                

五、大型网络实验室设备配置参考清单（推荐）

 

 

实验设备	数量	目录单价	总价
交换机	2
PC机	8
路由器	2
三层交换机	2
福禄克网络测试基础套包FLUKE-EDU	3
打线工具	10
投影仪	1
综合布线系统
总计

 

 

 

该方案都是3台（套），每一套原则上最多可以供12人至16人使用。

 

一般地，根据以往课程设置经验，建议每套提供6～8人使用为宜，这样可以有效的保证每一位学生在实验时能有充分的时间和机会去实践和感受。

我们建议3台（套）教育套包最多一次性的支持的教学试验人数控制在40～50人内。

 

当然，各高校可以根据自己的需要进行增补。

 

仅供参考。