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摘 要：网络专业实践项目的抽象性和对设备的高度依赖成了网络专业学生学习的一大瓶颈。通过虚拟化和信息化技术为网络专业实践项目提供一个虚拟化的测试平台，学生可以在测试平台上直接操作每一个虚拟、可控、可逆转的实践过程。
关键词：虚拟技术；测试平台；Dynamips；VMware
中图分类号：G433文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2011）07-0043-03
一、概述
为进一步深化教育教学改革，贯彻落实教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》，我校以职业能力目标为导向，构建基于工作过程的专业课程体系，实现以就业为导向构建专业群、岗位群，并以此为基础重构岗位平台课程。计算机网络专业岗位平台以就业岗位为依据，它承接网络专业平台和网络设计师、网络管理员等就业模块平台，是学生工作岗位基础能力和素质的锻炼平台。岗位平台课程实践项目的设计是专业课程体系的一个重点，学生需要在这一平台的学习实践过程中客观、公正地评价自己的能力，并选择和把握自己将来要面向的工作岗位和就业模块。网络专业岗位实践项目虚拟测试平台能为学生在岗位平台的学习过程中提供一个自我测试的虚拟平台，并给出每一个实践项目的实践过程评价和能力评价。
二、虚拟测试平台的分析与设计
1.岗位实践项目实施和评价的难点
（1）网络专业起点高，对实践环境依赖大。网络专业岗位平台实践环境的建设缺乏整体系统的规划，仍然停留在课程和技能技术层面上，无法实现基于“平台 模块”的承接性实践训练的要求。网络岗位平台课程是针对网络专业课程进行基于岗位工程的整合，同属于一个确定的岗位能力培养范畴。虽然岗位平台课程形式上与其他平台课程相似，但它注重岗位能力培养，弱化课程个性概念，强化项目之间的融合、交叉和关联，由原来的“技能培养需要型”转变为“岗位培养决定型”。
（2）现有网络岗位平台所开设的项目课程仍然以课程为主，没有上升到岗位课程群的概念，项目和项目之间出现重复和无法关联的弊端无法实践项目过程控制。亟需一个针对岗位课程群的整体项目体系，并对每一个项目进行基于项目进度的过程控制，要做到这一点必须有一个信息化的系统实现课程项目的信息化保存，并能实现项目断点控制。
（3）网络岗位实践项目需要为学生或者岗位小组提供一个可持续独占的硬件资源环境，目前所有高校都无法做到硬件和系统资源可持续独占，这就是当前高校职业岗位培训无法赶上社会职业培训的原因。
（4）传统的理论考试模式已经不适应现在的人才培养模式，越来越多的评价方式倾向能力评价和应用评价。从现在的执行效果来看能力评价和应用评价过于主观，而且评价依据自由性大。而基于能力和应用的大作业评价方式导致了大量学生抄袭论文、抄袭项目的情况。
2.虚拟化测试平台的设计与特色
（1）构建基于职业岗位实践过程的岗位平台群体系，并建设一个体现工作任务过程的项目库。岗位课程群体系要求课程内容项目化、教学模式过程化和实践结果具体化。在课程内容开发中，先通过任务分析获得“工作任务”，然后通过组建工作项目将项目化的学习任务转换成课程项目。项目库开发过程中的项目设置以及内容展开，必须按照工作过程的先后顺序建立一个系统；项目库的实施，要做到教学过程规律与工作过程规律的结合，教学目标与教学情境的呼应和协调。
（2）制定一个实践测试平台进行过程控制与评价管理。实践测试平台的项目组织过程必须以岗位工作过程为主线，必须从课程体系整体出发，以职业岗位能力为核心，突出工作过程在实践项目组织框架中的主线地位。实践测试平台的实践过程控制应该依靠实践环境，随着实践环境的改变调整项目内容。实践测试平台的评价应为阶段性评价和综合评价相结合，实践项目的评价不仅注重学生的实践结果，更重视项目的实施过程。
（3）制定一个面向专业的虚拟实践平台，完成模拟化—现场化—虚拟化的改革。虚拟技术的出现为我们的实践教学提供了一个崭新的途径，它不等同于模拟，不但能够完整地再现项目实践中的各种现象和结果，而且是真实地再现实践的处理过程，与真实环境的操作是一样的。虚拟硬件技术的出现让虚拟技术发展到更高的层次，为课题的顺利完成提供了技术保障。
（4）实践项目的整体和过程控制最终的目的是掌握学生的全部实践过程，为实践项目的评价服务。系统设计最终要根据学生的项目实现步骤给出客观的操作评价，这些评价包括学生自评、智能评价和教师评价等多个部分，保证评价的可操作性。
三、虚拟化测试平台的实现
信息化技术的发展为我们提供了很多可用的信息控制技术，通过信息控制技术完全可以实现实践项目的信息化。网络工程实践项目虚拟测试平台可以为学生提供一个基于网络信息技术的虚拟化操作台，通过这个操作台学生可以搭建自己的实践环境并对实践的过程和步骤进行信息化保存，所有的实践结果和现象也可以采用信息化的手段进行量化保存，学生和老师可以通过信息平台直观地了解学生的操作过程，并给出相关的评价。其结构如图1所示。
1.虚拟设备与系统
虚拟化是一种经过验证的软件技术，它正迅速改变着 IT 的面貌，并从根本上改变着人们的计算方式。利用虚拟化，可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。有了虚拟化技术与计算机硬件技术，虚拟测试平台可以轻松地虚拟出多个网络设备和操作系统，更重要的是虚拟化的技术已经发展到可以虚拟硬件的程度，通过虚拟硬件，我们就能看到真实的虚拟系统的运作过程。
（1）拓扑通讯协议
Dynamips针对虚拟网络设备的通讯数据流采用两种特色的传输方式。第一类方式：虚拟设备之间的数据传输采用TCP/IP协议的传输层协议，任何两个设备端口间的数据链路层传输都被封装进TCP/IP协议，实现跨网络传输，这种机制可以实现将多个网络设备虚拟分布到不同的宿主主机上，可以实现大型网络的实训要求。第二类方式：虚拟设备可以通过直接操作本宿主机器的网卡，将虚拟设备的数据链路层数据直接跟宿主主机的数据链路层通讯，实现虚拟设备与宿主主机的直接通讯。
（2）虚拟设备控制组件
虚拟设备控制组件是用来初始化和控制虚拟设备的操作状态，控制组件通过实训平台获得本宿主机的虚拟设备拓扑状态和各设备配置文档，实现实训项目设备初始化和设备基本配置，在实训过程中将用户的各种配置命令过程和设备的配置状态进行保存，同时也可以为测试控制组件提供各种测试结果。更重要的是，虚拟控制组件能将不同操作者的操作步骤和配置文档保存在各自的目录，将不同设备的配置信息上传到TFTP服务器供系统智能分析。
（3）虚拟测试控制组件
虚拟测试控制组件主要有两大功能，第一是实现不同虚拟服务器系统可以随意地接入拓扑结构，因为Dynampis的拓扑通讯协议只是实现虚拟设备与自己的宿主主机的通讯，要想实现虚拟服务器系统跟其他虚拟系统的连接，我们需要一个虚拟网桥的转接。在VMware系统中，可以虚拟出不同的网卡，而且虚拟网卡都共用一个网卡宿主。我们可以将虚拟网桥的一端通过拓扑通讯协议连接网络中的其他虚拟设备，一端通过数据链路层与虚拟网卡连接，这样虚拟服务器系统就可以跟宿主主机脱离，可以任意地设置自己的IP地址与拓扑结构中的任一虚拟设备连接。
2.智能分析和过程评价
测试平台不仅仅提供虚拟化实践环境，更重要的是跟踪实践的过程和步骤并给出判断和指导。如何实现实践步骤的判断和评价就需要用到智能化技术。虚拟测试平台可以通过三方面的技术完成评价和判断，首先我们通过学生的操作过程和步骤进行流程判断；第二，我们可以通过PHP的正规语法去判断操作环境所产生的设备配置文件，针对评判规则去检测配置的正确率；第三，系统利用VMware虚拟的测试端产生测试数据流，根据获得的测试结果来判断操作结果是否符合项目要求。数据库技术是虚拟测试平台的数据积累和保证，有了数据库技术，系统可以再现学生的每一个操作步骤、操作结果和工作流，通过数据库保存的流程节点环境信息，系统可以即时恢复虚拟环境。
3.实践项目构建
（1）实践项目拓扑图构建与资源分配
虚拟测试平台是通过虚拟软件来虚拟实践需要工作的硬件环境，通过实践项目的构建系统按照系统配置的要求调用虚拟系统。根据实训项目的分配一组实训项目需要5台PC组成一个工作群，如表所示。他们分别承担控制服务器、虚拟设备服务器和虚拟系统服务器，并根据系统资源的特点直接分配资源标识。其拓扑如图2所示。
（2）虚拟测试平台配置
[router R1]
image = ..iosunzip-c2691-advsecurityk9-mz.124-11.T2.bin
model = 2691
console = 2001
ram = 100
confreg = 0x2142
exec_area = 64
mmap = False
slot1 = NM-4T
f0/0 = UPD 11000:192.168.1.3:21000 /*(SW1 f0/0)
s1/0 = UPD 11910:192.168.1.2:12910 /*(R2S1/0 )
[PC4] /*虚拟Linux Web服务器
1=access 1UDP 10000:192.168.1.3:22001/*(SW2 F0/1)
2=access 1 NIO_gen_eth:DeviceNPF_{8A605868-EB18-4F76-ACDC-C0A2F7E2A3A2}
（3）实践结果保存
实践结果和实践进度的保存是测试平台个性化的基础，每一个学生都可以根据自己在测试平台注册的实践账号作为唯一识别的依据。测试平台根据学生的注册生成个性化保存目录与配置文件，系统将学生操作的步骤保存到操作数据库，将系统产生的配置参数写入配置文件。每一个实践项目都会有一个配套的测试程序，测试端根据测试平台测试命令生成一个BAT测试命令批处理文件。通过BAT文件进行批量的测试任务，并将测试的结果重定向到网络Log服务器中。虚拟测试设备的配置文本都会根据操作过程定时过程将当前的配置文档保存到NVRAN和TFTP服务器中。
（4）实践结果评价
整个测试平台的操作结果主要分为操作数据库、配置文件和测试结果文件。在实践结果评价程序主要根据XML文件定义的正规则判断语句和结果分值来给实践结果评分，测试平台的PHP语法支持XML文件和正规则语法分析，通过对实践结果文件的文法分析，可以很好地做到对所有实践操作过程的正确判断。
四、总结
网络专业岗位实践项目虚拟测试平台为学生提供了一个过程化、可控制的信息虚拟平台，它克服了模拟化系统存在的仅模拟实践项目的现象和结果、无法再现项目工作流过程的缺点，同时又实现了现场化实践环境的可控性和可逆性。通过虚拟测试平台我们可以完整地虚拟项目的全部工作工程，学生能深入地参与所有的项目工作流，它最大的特点是可以实现项目过程的可控性和可逆性，学生可以随时再现任何一个工作过程，可以随时续接上次的实践过程。
参考文献：
[1]靳海轶.基于VMWare的网络实验应用[J].软件工程币,2010(Z1).
[2]严晓峰.网格环境安全访问控制技术研究[D].南京理工大学,2008.
[3]彭南斌.网络安全研究及在网络工程中的实践[D].天津大学,2007.
[4]燕永新.一种基于UDP协议的即时通信系统的研究[D].大连海事大学,2008.
[5]王茹.对在网络环境下教学中如何解决安全问题的研究[J].中国科教创新导刊,2009(1).
[6]赵成林.安全技术在网络工程中的应用研究[J].硅谷,2010(6).
（编辑：杨馥红）
关键词：虚拟技术；测试平台；Dynamips；VMware
中图分类号：G433文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2011）07-0043-03
一、概述
为进一步深化教育教学改革，贯彻落实教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》，我校以职业能力目标为导向，构建基于工作过程的专业课程体系，实现以就业为导向构建专业群、岗位群，并以此为基础重构岗位平台课程。计算机网络专业岗位平台以就业岗位为依据，它承接网络专业平台和网络设计师、网络管理员等就业模块平台，是学生工作岗位基础能力和素质的锻炼平台。岗位平台课程实践项目的设计是专业课程体系的一个重点，学生需要在这一平台的学习实践过程中客观、公正地评价自己的能力，并选择和把握自己将来要面向的工作岗位和就业模块。网络专业岗位实践项目虚拟测试平台能为学生在岗位平台的学习过程中提供一个自我测试的虚拟平台，并给出每一个实践项目的实践过程评价和能力评价。
二、虚拟测试平台的分析与设计
1.岗位实践项目实施和评价的难点
（1）网络专业起点高，对实践环境依赖大。网络专业岗位平台实践环境的建设缺乏整体系统的规划，仍然停留在课程和技能技术层面上，无法实现基于“平台 模块”的承接性实践训练的要求。网络岗位平台课程是针对网络专业课程进行基于岗位工程的整合，同属于一个确定的岗位能力培养范畴。虽然岗位平台课程形式上与其他平台课程相似，但它注重岗位能力培养，弱化课程个性概念，强化项目之间的融合、交叉和关联，由原来的“技能培养需要型”转变为“岗位培养决定型”。
（2）现有网络岗位平台所开设的项目课程仍然以课程为主，没有上升到岗位课程群的概念，项目和项目之间出现重复和无法关联的弊端无法实践项目过程控制。亟需一个针对岗位课程群的整体项目体系，并对每一个项目进行基于项目进度的过程控制，要做到这一点必须有一个信息化的系统实现课程项目的信息化保存，并能实现项目断点控制。
（3）网络岗位实践项目需要为学生或者岗位小组提供一个可持续独占的硬件资源环境，目前所有高校都无法做到硬件和系统资源可持续独占，这就是当前高校职业岗位培训无法赶上社会职业培训的原因。
（4）传统的理论考试模式已经不适应现在的人才培养模式，越来越多的评价方式倾向能力评价和应用评价。从现在的执行效果来看能力评价和应用评价过于主观，而且评价依据自由性大。而基于能力和应用的大作业评价方式导致了大量学生抄袭论文、抄袭项目的情况。
2.虚拟化测试平台的设计与特色
（1）构建基于职业岗位实践过程的岗位平台群体系，并建设一个体现工作任务过程的项目库。岗位课程群体系要求课程内容项目化、教学模式过程化和实践结果具体化。在课程内容开发中，先通过任务分析获得“工作任务”，然后通过组建工作项目将项目化的学习任务转换成课程项目。项目库开发过程中的项目设置以及内容展开，必须按照工作过程的先后顺序建立一个系统；项目库的实施，要做到教学过程规律与工作过程规律的结合，教学目标与教学情境的呼应和协调。
（2）制定一个实践测试平台进行过程控制与评价管理。实践测试平台的项目组织过程必须以岗位工作过程为主线，必须从课程体系整体出发，以职业岗位能力为核心，突出工作过程在实践项目组织框架中的主线地位。实践测试平台的实践过程控制应该依靠实践环境，随着实践环境的改变调整项目内容。实践测试平台的评价应为阶段性评价和综合评价相结合，实践项目的评价不仅注重学生的实践结果，更重视项目的实施过程。
（3）制定一个面向专业的虚拟实践平台，完成模拟化—现场化—虚拟化的改革。虚拟技术的出现为我们的实践教学提供了一个崭新的途径，它不等同于模拟，不但能够完整地再现项目实践中的各种现象和结果，而且是真实地再现实践的处理过程，与真实环境的操作是一样的。虚拟硬件技术的出现让虚拟技术发展到更高的层次，为课题的顺利完成提供了技术保障。
（4）实践项目的整体和过程控制最终的目的是掌握学生的全部实践过程，为实践项目的评价服务。系统设计最终要根据学生的项目实现步骤给出客观的操作评价，这些评价包括学生自评、智能评价和教师评价等多个部分，保证评价的可操作性。
三、虚拟化测试平台的实现
信息化技术的发展为我们提供了很多可用的信息控制技术，通过信息控制技术完全可以实现实践项目的信息化。网络工程实践项目虚拟测试平台可以为学生提供一个基于网络信息技术的虚拟化操作台，通过这个操作台学生可以搭建自己的实践环境并对实践的过程和步骤进行信息化保存，所有的实践结果和现象也可以采用信息化的手段进行量化保存，学生和老师可以通过信息平台直观地了解学生的操作过程，并给出相关的评价。其结构如图1所示。
1.虚拟设备与系统
虚拟化是一种经过验证的软件技术，它正迅速改变着 IT 的面貌，并从根本上改变着人们的计算方式。利用虚拟化，可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。有了虚拟化技术与计算机硬件技术，虚拟测试平台可以轻松地虚拟出多个网络设备和操作系统，更重要的是虚拟化的技术已经发展到可以虚拟硬件的程度，通过虚拟硬件，我们就能看到真实的虚拟系统的运作过程。
（1）拓扑通讯协议
Dynamips针对虚拟网络设备的通讯数据流采用两种特色的传输方式。第一类方式：虚拟设备之间的数据传输采用TCP/IP协议的传输层协议，任何两个设备端口间的数据链路层传输都被封装进TCP/IP协议，实现跨网络传输，这种机制可以实现将多个网络设备虚拟分布到不同的宿主主机上，可以实现大型网络的实训要求。第二类方式：虚拟设备可以通过直接操作本宿主机器的网卡，将虚拟设备的数据链路层数据直接跟宿主主机的数据链路层通讯，实现虚拟设备与宿主主机的直接通讯。
（2）虚拟设备控制组件
虚拟设备控制组件是用来初始化和控制虚拟设备的操作状态，控制组件通过实训平台获得本宿主机的虚拟设备拓扑状态和各设备配置文档，实现实训项目设备初始化和设备基本配置，在实训过程中将用户的各种配置命令过程和设备的配置状态进行保存，同时也可以为测试控制组件提供各种测试结果。更重要的是，虚拟控制组件能将不同操作者的操作步骤和配置文档保存在各自的目录，将不同设备的配置信息上传到TFTP服务器供系统智能分析。
（3）虚拟测试控制组件
虚拟测试控制组件主要有两大功能，第一是实现不同虚拟服务器系统可以随意地接入拓扑结构，因为Dynampis的拓扑通讯协议只是实现虚拟设备与自己的宿主主机的通讯，要想实现虚拟服务器系统跟其他虚拟系统的连接，我们需要一个虚拟网桥的转接。在VMware系统中，可以虚拟出不同的网卡，而且虚拟网卡都共用一个网卡宿主。我们可以将虚拟网桥的一端通过拓扑通讯协议连接网络中的其他虚拟设备，一端通过数据链路层与虚拟网卡连接，这样虚拟服务器系统就可以跟宿主主机脱离，可以任意地设置自己的IP地址与拓扑结构中的任一虚拟设备连接。
2.智能分析和过程评价
测试平台不仅仅提供虚拟化实践环境，更重要的是跟踪实践的过程和步骤并给出判断和指导。如何实现实践步骤的判断和评价就需要用到智能化技术。虚拟测试平台可以通过三方面的技术完成评价和判断，首先我们通过学生的操作过程和步骤进行流程判断；第二，我们可以通过PHP的正规语法去判断操作环境所产生的设备配置文件，针对评判规则去检测配置的正确率；第三，系统利用VMware虚拟的测试端产生测试数据流，根据获得的测试结果来判断操作结果是否符合项目要求。数据库技术是虚拟测试平台的数据积累和保证，有了数据库技术，系统可以再现学生的每一个操作步骤、操作结果和工作流，通过数据库保存的流程节点环境信息，系统可以即时恢复虚拟环境。
3.实践项目构建
（1）实践项目拓扑图构建与资源分配
虚拟测试平台是通过虚拟软件来虚拟实践需要工作的硬件环境，通过实践项目的构建系统按照系统配置的要求调用虚拟系统。根据实训项目的分配一组实训项目需要5台PC组成一个工作群，如表所示。他们分别承担控制服务器、虚拟设备服务器和虚拟系统服务器，并根据系统资源的特点直接分配资源标识。其拓扑如图2所示。
（2）虚拟测试平台配置
[router R1]
image = ..iosunzip-c2691-advsecurityk9-mz.124-11.T2.bin
model = 2691
console = 2001
ram = 100
confreg = 0x2142
exec_area = 64
mmap = False
slot1 = NM-4T
f0/0 = UPD 11000:192.168.1.3:21000 /*(SW1 f0/0)
s1/0 = UPD 11910:192.168.1.2:12910 /*(R2S1/0 )
[PC4] /*虚拟Linux Web服务器
1=access 1UDP 10000:192.168.1.3:22001/*(SW2 F0/1)
2=access 1 NIO_gen_eth:DeviceNPF_{8A605868-EB18-4F76-ACDC-C0A2F7E2A3A2}
（3）实践结果保存
实践结果和实践进度的保存是测试平台个性化的基础，每一个学生都可以根据自己在测试平台注册的实践账号作为唯一识别的依据。测试平台根据学生的注册生成个性化保存目录与配置文件，系统将学生操作的步骤保存到操作数据库，将系统产生的配置参数写入配置文件。每一个实践项目都会有一个配套的测试程序，测试端根据测试平台测试命令生成一个BAT测试命令批处理文件。通过BAT文件进行批量的测试任务，并将测试的结果重定向到网络Log服务器中。虚拟测试设备的配置文本都会根据操作过程定时过程将当前的配置文档保存到NVRAN和TFTP服务器中。
（4）实践结果评价
整个测试平台的操作结果主要分为操作数据库、配置文件和测试结果文件。在实践结果评价程序主要根据XML文件定义的正规则判断语句和结果分值来给实践结果评分，测试平台的PHP语法支持XML文件和正规则语法分析，通过对实践结果文件的文法分析，可以很好地做到对所有实践操作过程的正确判断。
四、总结
网络专业岗位实践项目虚拟测试平台为学生提供了一个过程化、可控制的信息虚拟平台，它克服了模拟化系统存在的仅模拟实践项目的现象和结果、无法再现项目工作流过程的缺点，同时又实现了现场化实践环境的可控性和可逆性。通过虚拟测试平台我们可以完整地虚拟项目的全部工作工程，学生能深入地参与所有的项目工作流，它最大的特点是可以实现项目过程的可控性和可逆性，学生可以随时再现任何一个工作过程，可以随时续接上次的实践过程。
参考文献：
[1]靳海轶.基于VMWare的网络实验应用[J].软件工程币,2010(Z1).
[2]严晓峰.网格环境安全访问控制技术研究[D].南京理工大学,2008.
[3]彭南斌.网络安全研究及在网络工程中的实践[D].天津大学,2007.
[4]燕永新.一种基于UDP协议的即时通信系统的研究[D].大连海事大学,2008.
[5]王茹.对在网络环境下教学中如何解决安全问题的研究[J].中国科教创新导刊,2009(1).
[6]赵成林.安全技术在网络工程中的应用研究[J].硅谷,2010(6).
（编辑：杨馥红）