本站小編為你精心準備了計算機網絡協議教學實驗設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

［摘要］

計算機技術在生活之中應用越來越廣泛，已經成為了高校教學的熱門專業之一，而計算機網絡協議教學又是計算機網絡課程的重點、難點內容。為了進一步讓學生們了解網絡模型以及網絡協議之間的關系，熟悉各個協議之間的作用，總結出相關協議分析工具和教學平臺優勢。文章基于TCP／IP網絡模型作為研究基礎，研究計算機網絡協議教學實驗設計與實現相關問題，以期提升教學質量和效果。

［關鍵詞］

TCP／IP；計算機網絡協議；教學實驗；設計；實現

計算機技術已經成為了人們日常生活中非常重要的一門生活技能，這都緣于計算機技術的普及和教育的重視。計算機網絡協議教學作為信息安全、網絡教育的重要先導課程，其在高校專業課程教學中占據著非常重要的地位。計算機網絡課程實驗中計算機網絡協議一直是課程教學的難點和重點［1］。因為網絡協議作為一種抽象虛擬的知識，課堂教學中難以做到形象生動教育，學生更是難以從根本上理解計算機網絡協議和計算機網絡模型。

一、計算機網絡協議教學概述

計算機網絡實驗課程教學中，很多學校采用專業網絡分析軟件進行數據分析，但是由于網絡系統功能非常復雜，實驗教學的效果并不理想。專業的網絡軟件分析雖然被廣泛用于日常實驗教學中，但是由于軟件分析不是實驗教學目的，而是對計算機網絡開展實時監聽和分析，致使獲取的數據比較復雜，必須要具備專業分析能力才能夠做出數據判斷。計算機網絡協議教學實驗的時候，其主要的教學目標是采用實驗方式來印證課堂理論，使得學生對計算機網絡協議模型有更深層次的認識。即包含了監理會話、終止會話、建立窗口、協議格式、流量控制等網絡操作。根據計算機網絡實驗的目標進行定位，實現以TCP／IP作為模型，研究計算機網絡協議實驗教學方法。對于教學項目中獲取的數據，通過專用的網絡軟件進行分析，利用計算機專業知識進行網絡實驗教學和數據采集［1］。

二、計算機網絡教學相關研究

計算機網絡課堂教學中，實驗作為網絡課堂教學的重要組成部分，教學包含三個方面：1．協議分析類實驗；2．硬件配置類實驗；3．網絡安全類實驗等幾個方面。硬件配置類教學包含了綜合布線和設備配置實驗等方面，硬件配置類實驗為軟件教學、計算機網絡協議教學提供基礎設施。網絡安全類教學主要包含了典型的網絡協議和功能、路由器訪問以及列表控制等方面教學。不同學校開展網絡課程設置也存在著差異，根據自身學校的條件以及學校的專業設置情況決定課程內容［2］。計算機網絡課堂教學的時候常會借助一些第三方工具：1．虛擬實驗系統，如OPNET和NS2等系統具備網絡拓撲仿真功能、網絡通信以及網絡協議仿真功能。2．網絡協議分析工具，如Nextray、Sniffer、Iris等工具具備撲捉數據包，并對數據進行分析，進而實現對網絡協議、封裝以及抽象概念講解與教學。3．實驗教學平臺。實驗教學平臺主要是為計算機網絡課程的教學開發而設計，而實驗平臺又分為具有網絡硬件設備的平臺和Web虛擬系統網絡實驗平臺。教學手段常常借助上述三種工具，使用網絡協議分析辦法對網絡通信展開實時分析，但是缺點則是由于分析功能復雜造成學生的學習困難，尤其對于專用的教學系統需要以實驗教學為基礎。雖然很多網絡教學課堂設置都是從教學角度出發，但是還需要專用的網絡設備和軟件體系支持。通過設計一組基于TCP／IP模型的實驗項目，以網頁做模型架構基礎可以有效避免協議工具的復雜性和專用性限制，進而設計出符合計算機網絡實驗教學條件的模型。

三、計算機網絡模型以及網絡協議

計算機網絡作為網絡通信的基礎理論，分為對網絡通信進程進行功能界定和劃分，計算機網絡協議課程的組織和設置均以網絡模型的分層結構組織作為基礎。計算機網絡模型主要有OSI模型和TCP／IP模型兩種［3］：

（一）OSI模型與網絡分層OSI作為網絡模型的基礎模型，它分為七層，自上而下分別為：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層等幾個層次。網絡模型中每個層次功能均由相應的網絡協議完成，OSI參考模型的時候也必須公布一系列的協議，但是這些協議無很好的發展空間。實際計算機網絡協議教學過程中，使用TCP／IP作為最廣泛的網絡教學模型，其在實際應用中相當多。

（二）TCP／IP模型和網絡協議OSI模型中對于每個層次的功能都有定義，但是沒有網絡協議支撐，因此OSI模型結構在實際工作中并無應用。隨著目前計算機網絡技術的發展，互聯網很多都是采用TCP／IP協議模型作為基本的試驗教學模型。TCP／IP模型將網絡分為四個層次：應用層、傳輸層、接入層、網絡層等幾個層次。TC／IP協議模型層次與OSI模型層次之間相互對應，應用層對應OSI模型層次5～7層，網絡層則對應OSI模型的傳輸層。TCP／IP模型各個層次的協議如圖1所示，TCP／IP模型中對于每一層的TCP／IP協議族定義了相應的協議，并以此來實現該層次的網絡功能［4］。

四、基于TCP／IP網絡協議模型的實現

（一）應用層HTTP協議與軟件通信實驗計算機之間實現通信其實質就是兩個系統程序之間完成通信，因此從程序的角度來講可以將系統程序分為有通信功能程序和無通信功能程序兩個方面。如Word處理器只能在本地運行，不存在網絡通信功能；IE瀏覽器、MSN以及QQ等具有通信功能，這些均屬于網絡通信軟件。TCP／IP協議中應用層主要在應用軟件之中，需要生成要傳遞的數據，根據數據通信原理可知每個層的功能都由網絡協議實現。利用Web瀏覽器搭建實驗教學平臺，用戶必須向瀏覽器發送URL，然后Web根據用戶命令將頁面信息傳輸到客戶端。整個過程經歷了網絡連接、終止、網絡尋址、域名解析等幾個具體流程［5］。

（二）傳輸控制以及傳輸層TCP協議實驗在TCP／IP模型之中，傳輸控制協議主要負責建立鏈接和終止鏈接、流量控制、可靠的傳輸層協議。應用程序試圖進行通信的時候，必須要請求TCP建立起通信，用于收發信息數據以及最后連接關閉等。TCP收到應用層的請求之后建立起連接，然后將應用層的協議數據進行分段和封裝，進而得到TCP傳輸段，再傳輸給下一個層次。

（三）網絡IP協議和網絡尋址網絡通信的時候，TCP連接全部都是雙工通信，并且在TCP段保證了通信雙方可以對彼此數據有一定了解，使得數據接收方可以對其進行精確封裝和流量控制。TCP數據段調用IP協議并將其封裝成為IP包，IP包包含了源主機和目標主機的IP。當IP包經過路由器時，路由器根據目標地址IP將數據包從一個網絡交換到另外一個網絡，并最終抵達目的網絡［6，7］。

（四）數據傳輸和接入層協議當數據完成封裝之后，確保數據從源主機抵達目的網絡，局域網之中數據的收發應通過MAC地址來進行數據標識。數據收發之前必須對其進行封裝，然后再將其封裝成為數據幀，然后根據不同的數據幀封裝包裝上源主機MAC和目的地址以及常用通信MAC地址。值得注意的是若目的MAC地址不在本地MAC地址列表上，應發送ARP廣播來獲取目的主機的MAC地址。若數據傳輸的時候需要獲取目標地址的MAC地址，則分為兩種情況：1．源主機地址和目的主機地址在同一網絡段，那么目的主機則可以接收到源主機的ARP廣播，并且在廣播中返回到MAC之中。2．若目的主機和源主機不在同一網絡，那么此時的目標主機將會無法收取源主機發出的ARP廣播，同時也不能夠返回MAC地址。此時源主機的網關將會應答主機發出的ARP廣播，并返回MAC地址，最終實現鏈路層封裝，進而將數據從源主機發到網關，然后通過網關的數據包進行封裝，最后根據數據封裝包中的目的IP從一個網絡轉發到另外一個網絡。計算機已經逐漸深入到人們的日常生活之中，計算機網絡課程逐漸成為學校課堂教學的重要組成部分。計算機網絡技術是網絡協議的核心，協議模型在教學過程中顯得非常抽象，而網絡協議教學往往屬于學生們的學習難點問題。基于TCP／IP模型的計算機網絡實驗教學的時候將網絡協議清楚直白地表示出來成為了課堂教學的難點問題。本文針對網絡專業化進行分析，結合計算機網絡實驗教學需求實現了計算機協議教學實驗設計探討，為開展網絡教學提供借鑒。

［參考文獻］

［1］陳健，吳海軍，徐煊．計算機網絡協議分析與開發實驗的一種新教學方法［J］．計算機教育，2011（10）：99－103．

［2］魯麗，廖劍鋒．計算機網絡協議棧實驗平臺的設計與實現———基于MSP430［J］．計算機教育，2015（10）：70－73．

［3］尹向東，陳旭日，張新林．Sniffer環境下計算機網絡體系協議實驗課程設計與實現［J］．科教導刊（中旬刊），2015（4）：41－42．

［4］年梅，張蘭芳．計算機網絡實驗教學的設計與思考———以DH－CP協議實驗為例［J］．中國教育信息化，2014（10）：71－74．

［5］田園，惠煌，李明楚．網絡安全協議仿真實驗教學平臺設計與應用［J］．實驗技術與管理，2013（11）：166－168，171．

［6］張翔，郭文生．基于PacketTracer的《計算機網絡基礎》實驗教學設計［J］．實驗科學與技術，2012（6）：204－206，233．

［7］劉智勇，邢敏．計算機仿真技術在網絡協議實驗教學中的應用［J］．吉林工程技術師范學院學報，2008（12）：94－96

作者：吳義三 單位：咸寧職業技術學院