复杂网络协议的实验设计摘要:计算机网络实验教学是计算机网络教学中非常重要的组成部分。复杂网络协议由于其协议状态机变换复杂,往往成为计算机网络实验教学中的实验设计难点。本文以IPSec协议为例,提出了复杂网络协议实验实现框架,设计了复杂网络协议实验的开发方法。<br>关键词:计算机网络;复杂网络协议;实验设计;协议状态机<br>中图分类号:G642文献标识码:A<br><br>1引言<br><br>计算机网络的实验教学是计算机网络课程教学的重要组成部分,实验教学的状况和效果直接关系到计算机网络课程的教学质量。网络实验的设计对于计算机网络的实验教学效果起着决定性的作用。目前网络实验设计,条件较好的学校可以投入相当数目的经费购买路由器、交换机等网络设备,使师生在真实的网络环境中进行网络教学,对于简单的网络协议实验而言,较少的网络设备就能够顺利的完成实验所要求的内容,然而对于复杂的网络协议实验,需要更多的网络硬件设备,另外,复杂网络协议由于运行状态机复杂,在网络协议实验设计当中要考虑的因素较多,因此,应该尽可能涵盖复杂网络协议的绝大多数状态机情况,以便学生能够通过网络协议实验尽可能多的了解复杂协议运行的状态机变化情况。因此在复杂网络协议实验设计时应该尽可能的减少对网络设备的依赖,并且应该具有较强的可扩展性,方便加入对复杂网络协议新测试点的检测。<br>本文所研究的复杂网络协议的实验设计基于NetRiver计算机网络实验系统平台。NetRiver计算机网络实验系统充分利用了网络环境所带来的便利,通过学生使用的客户端、教师管理使用的实验管理服务器和支持学生编程测试的测试服务器等软、硬件设备,在网络环境中进行实际编程、实验和测试等环节,使学生深入地学习网络工作原理,且网络传送的数据清晰可见,达到真正从理论和实践两方面提高学生的网络知识水平和实际动手能力的目的,实现培养高素质的专业人才的目标。<br>本文在复杂网络协议的实验设计研究方面,主要有以下几点贡献:<br>(1)提出了支持基于脚本语言的可扩展实验设计方法;<br>(2)研究了复杂网络协议实验设计实现的框架;<br>(3)研究了复杂网络协议实验环境的搭建。<br>本文第2部分介绍了国内外已有网络实验平台。第3部分简要介绍了网络协议实验平台。第4部分介绍了复杂网络协议实验设计思想。第5部分以IPSec协议为例介绍了复杂网络协议的实验设计。最后一部分对本文进行了总结。<br><br>2实验平台介绍<br><br>复杂网络协议的实验设计依托于具体的实验平台,下面对已有实验平台和本文所研究的复杂网络协议实验设计所依托的实验平台进行介绍。<br>2.1已有实验平台介绍<br>目前,国内外已经有多个可用于网络实验和仿真的相关系统,下面进行简要介绍。<br>(1)中软吉大网络协议仿真教学系统<br>中软吉大网络协议仿真教学系统主要为高等院校计算机相关专业的网络教学而设计的网络实验系统,使用的对象是高等院校的高年级的本科生或者研究生,该系统主要分为主控设备、数据采集器、网络协议仿真编辑器和网络协议分析器。主控设备是为网络实验提供给中服务及局域网内的数据处理,性能状况分析。数据采集器主要功能是以旁路的方式采集线路数据信息,可通过切换开关实现单机监控和全网络监控。网络协议仿真编辑器实现对网络报文的编辑、发送和对报文进行TCP封装。<br>(2)清华E_compass网络实验室<br>清华E-Compass网络实验室解决方案首创实验台的概念。整个实验室由多个实验台构成。每个实验台就是一个教学模块,可依据学科课程自由组合,完成制定的实验内容,达到理想的教学目标。学生可以通过每个实验台内的管理控制器登陆到试验设备上做各种实验。网络实验室提供了进行各种前沿网络实验的必要条件。采用先进的网络实验技术,提供包括业界领先的万兆、三层交换、多路由、多交换、以及防火墙等模块化实验环境,硬件模块和实验软件自由组合,可实现各种复杂的网络科研实验和现实环境。通过这套网络实验室平台,教师可以指导学生真实构建校园网、城域网、政府网络平台、电信网络平台、银行网络平台、保险网络平台等复杂网络环境。并针对IPv4、IPv6、VPN、VOIP、WLAN等技术专题开展多种在线真实实验。<br>(3)NetGuru<br>NetGuru的...