摘 要：摘要：GNS3是一款优秀的网络虚拟软件，高职计算机专业网络课程教学强调学生动手能力的培养，文章通过对网络课程的传统实验实训环境的分析及对GNS3的简要介绍，提出在实验实训中使用GNS3的解决方案，并运用实例验证解决方案的可行性。
关键词：关键词：GNS3；专业网络课程教学；实验实训
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：
在高职计算机专业网络课程的教学中，针对高职教育教学特点，我们一直强调学生动手能力的培养。我们一般采用实践式教学法，边学习边实践，通过实验实训巩固加深学生的学习效果。高职计算机专业网络课程的理论性与实践性都很强，尤其是在路由器与交换机的配置、构建小型网络等章节时，繁多的概念如果只是一味的进行理论灌输，学生们就很难理解并感到乏善可称，这就要求我们通过实验实训，采用任务驱动法在实践中提高学生实际的操作能力，同时加深对理论概念的理解，从而达到事半功倍的效果。
课程对实验实训的不同要求，就造成我们必须随着课程的变化对相应的实验实训设备进行调整，以满足教学的需要。以路由器与交换机的配置与构建小型网络章节为例，传统意义的实验实训环境就要求我们购买相应的路由器、交换机、PC机、网线等来构建。这种方式存在以下两个弊端：
（1）价格昂贵、设备数量有限。路由器、交换机均价格不菲，购买的多了，费用承担不起；少了，不能满足学生的全部实验实训需要，制约学生的学习效果。
（2）不够灵活、更新周期较长。由于购买设备数量少，针对不同的实验实训我们需要对设备进行不同搭配，使用不够方便。另外，有限的资金会造成设备更新往往滞后于技术的发展。
如何解决以上的问题呢，随着计算机技术的不断发展，虚拟软件的出现使得问题迎刃而解。目前，PC机的价格不断下降，性能不断提高，利用虚拟软件在PC机上模拟各种网络设备如路由器、交换机等已经成为可能。采用这种方式进行实验实训与传统方式相比具有以下优势：
（1）节省开支、使用灵活、升级方便。PC机与软件的价格大大低于路由器与交换机，这就有效解决了资金不足的问题。由于使用虚拟软件，当网络设备需要更换或升级更新时，可以通过更改软件设置或升级软件版本来完成，大大增加了灵活性，很容易跟上技术更新的步伐，使学生始终掌握最新的网络知识。
（2）打破传统的时间空间限制。以前，学生完成网络课程教学的实验实训要到专门的网络实验室中，通过调试实际的路由器或交换机来进行，实验结果也不方便保存。而虚拟软件的出现改变了这一局面，学生可以在任何有PC机的房间内如普通机房完成实验实训，可以构建符合实验实训要求的任意规模的网络环境，并且能够将实验实训的数据保存在PC机中进行存储，方便以后继续调用。
（3）网络设备选择余地大。由于采用虚拟技术，一台PC机能够模拟所有主流的网络设备，尤其是价格昂贵的高端网络设备，这在以前是根本无法想象的。
综上所述，借助于虚拟技术，我们可以在高职计算机专业网络课程的教学中更灵活方便的开展实验实训，所取得的实际效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果，有效解决了高职院校资金、场地、设备、管理等方面的问题，为网络课程教学的开展打下了坚实的基础。
1.GNS3概述
GNS3是一款优秀的具有图形化界面可以运行在多平台（包括Windows, Linux, and MacOS等）的网络虚拟软件。GNS3通过软件的方式模拟Cisco的路由器、交换机、防火墙等网络设备的运行，使用它可以虚拟体验Cisco网际操作系统IOS（Internetwork Operating System）或是模拟真实网络设备上实施的相关网络配置。GNS3与Cisco的网络主流设备命令相匹配，整合了以下的模拟软件：Dynamips（核心，一款可以让用户直接运行Cisco网络操作系统IOS的命令行界面模拟器）、Dynagen（Dynamips的文字显示前端）、Pemu（Cisco的PIX防火墙设备模拟器）、Winpcap（包含winpcap的目的在于为win32应用程序提供访问网络底层的能力）。与传统的网络虚拟软件相比，GNS3采用图形化界面，方便了人机交互，更具有可操纵性，另外与应用范围较广的网络虚拟软件Packet Tracer相比采用真实网络设备的IOS，在复杂网络的模拟上可以说是更胜一筹。
GNS3的主要功能是设计网络拓扑结构；模拟Cisco的路由器、交换机、防火墙等网络设备；模拟简单的Ethernet、ATM和帧中继交换机。这些功能正好与高职计算机网络课程教学的内容相吻合，在教学时使用GNS3平台可以在节约成本的同时达到通过实验实训巩固学习效果的目的。
2. GNS3的安装配置与应用实例
2.1 GNS3的安装
以最常用的Windows XP系统平台下安装GNS3为例，简单介绍GNS3的安装过程：双击下载的GNS3安装程序开始安装，点击“next”按钮并同意安装协议进入下一步；选择安装所包含的所有组件Winpcap、Dynamips、Qemu、GNS3等选择安装路径进入下一步；单击“finish”按钮完成安装。
2.2 GNS3中配置IOS
IOS是Cisco为其网络设备开发的操作系统，使用GNS3模拟网络设备时，我们必须准备与该网络设备相关的IOS映像文件并对其进行相应配置才能进行正确的模拟，映像文件用户可从Cisco公司或网络渠道获得。我们以配置Cisco 2610路由器为例，我们先找到其对应的IOS映像文件如“”，根据向导提示进入配置页面，点击”image file”右边的选择按钮，选中准备好的“”文件，平台选择2600，型号选择2610，点击保存按钮即配置完成（如图1所示），此时GNS3便可模拟Cisco 2610路由器的运行。另外需要注意IDLE PC值的设定，一般根据实际情况进行调整，合适的IDLE PC值会有效的降低模拟器的CPU利用率。
图1
2.3 GNS3的应用实例
GNS3安装并配置IOS完成后就可以模拟相应网络设备的运行，我们通过一个简单的具体应用实例来验证GNS3的有效性，如在两台模拟路由器R1、R2之间配置简单的静态路由实现路由器之间的互通。
（1）首先在GNS3图形界面中设置添加4个路由器R1、R2、R3、R4，其中R1、R2用作路由器，R3、R4用作主机来验证静态路由联通性。路由器的型号由添加的IOS文件决定。根据需要我们在GNS3中划出其网络拓扑图（如图2所示）
图2
（2）通过Cisco命令配置相应R1、R2、R3、R4实现如下静态路由设置：R3 ip地址为192.168.1.2，网关为192.168.1.1即路由器R1在端口0/0上的地址；R4 ip地址为192.168.2.2，网关为192.168.2.1即路由器R2在端口0/0上的地址；路由器R1、R2在端口1/0上的地址分别为192.168.3.1和192.168.3.2，具体命令如下：
R1的相关配置命令
R1>enable
R1#configure terminal
R1(config)#interface fastEthernet 0/0
R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
R1(config-if)#exit
R1(config)#interface fastEthernet 1/0
R1(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
R1(config-if)#no shutdown
R1(config-if)#exit
R1(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.3.2
R2的相关配置命令
R2>enable
R2#configure terminal
R2(config)#interface fastEthernet 0/0
R2(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
R2config-if)#no shutdown
R2(config-if)#exit
R2(config)#interface fastEthernet 1/0
R2(config-if)#ip address 192.168.3.2 255.255.255.0
R2(config-if)#no shutdown
R2(config-if)#exit
R2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.3.1
R3和R4的配置命令
R3>enable
R3#configure terminal
R3(config)#interface fastEthernet 0/0
R3(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
R3(config-if)#exit
R4>enable
R4#configure terminal
R4(config)#interface fastEthernet 0/0
R4(config-if)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
R4(config-if)#exit
（3）配置好后我们在R3或R4上通过Ping命令可以很容易验证路由器R1和R2的联通性。
由以上的分析和实例不难看出，我们可以在GNS3的图形界面平台下模拟各种网络设备和网络的运行，提供了一种相对廉价的高职计算机网络实验实训途径，随着我们不断挖掘GNS3平台的潜能，充分发挥学生的主观能动性，GNS3平台一定会对高职计算机专业网络课程的教学起到巨大的推动作用。
参考文献：
[1] 鲍洪生.虚拟机和模拟器在网络教学中的应用[J].中国校外教育,2011年04期
[2] 井俊岭.Simulation Toolkit模拟技术在网络管理课程教学中的应用[J].硅谷,2010年13期
李康乐.模拟技术在计算机网络实验教学中的应用[J].经济研究导刊,2010年02期
[3] 梁发洵.GNS3在网络实验中的应用[J].电脑与电信,2010年10期
[4] 杨春明.采用模拟仿真教学提高学生实际操作能力的实践[J].辽宁行政学院学报,2011年01期
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