将真实的网络实验室部署到互联网上

实验过程的网络化、在线化、智能化

“云”网络实验室

将由路由器、交换机和网络实验专用教学软件所组成的网络实验系统部署到了互联网上,实验体验与实验室几乎一样。

学生远程异地协同完成实验,教师远程在线同步指导。

实验平台的方便实用和可维护性

实验设备的预约、多用户角色管理,24小时运行

虚拟机自动还原,路由器和交换机的自动清空。虚拟机可灵活选择linux、WinxP、Win7系统。

支持自主型实验、创新型实验

自主设计开发网络协议或算法,并利用平台设备,进行远程开发与验证。突破传统的时间和场地的限制。

良好的可扩展性

支持网络设备与网络模拟器的虚实结合实验。创造条件开设先进技术和更大规模的网络实验。

多层次本研一体化的网络实验

针对本科生和研究生网络实验教学的要求,构建了分层设计的网络实验内容,并实现了本研贯通的一体化教学模式。

基础知识点

对应网络基本原理实验,包括实验入门、数据链路层、网络层、传输层、应用层、RIP路由协议和网络管理等;重点培养学生的网络技术的核心知识理解与应用能力和网络工程实践能力。

进阶知识点

对应研究型实验,包括比较复杂或有较大难度的网络新技术实验。如OSPF协议、BGP协议、IPv6技术、组播技术、MPLS技术、无线传感器网络技术、网络综合设计实验和复杂网络工程设计实验等;重点培养网络协议的理解与应用能力和网络工程实践能力。

高阶知识点

包含创新型实验和创新实践基金项目两个层次,重点培养少数拔尖学生的网络协议设计与开发能力。创新型实验由教师提出多个研究方向,指导学生设计并实现新的网络协议、算法或系统。

在线实验使用流程

基于共享虚拟化技术,对每组多台虚拟机的远程共享,能够完成大部分原先只能在网络实验室才能够完成的实验,实现了多名学生远程、异地在线联合实验,教师远程同步在线指导与考查。

计算机机网络实验资源

实验资源覆盖本科生与研究生课程,每门课程包括8个大的实验单元,每个实验单元又由5-7个不同类型的小实验模块组成,这些小实验模块即相互独立又紧密联系,分别对应验证型、分析型、设计型、综合型和创新型。按照由易到难、循序渐进的方式设计。 计算机网络实验体系图
以视频化方式组织的实验前讲解和实验预习。 本科生实验视频截图 研究生实验视频截图
推荐实验教材:《计算机网络实验教程(第二版)》,钱德沛、张力军等编著,高等教育出版社,2017年9月。北京市精品教材。 教材截图

实验规划 序号 实验/Project项目名称 实验简要描述
本科生
1 网络实验入门 熟悉网络实验环境,了解网络实验室的布线,网络实验柜的使用;了解路由器和交换机的基本原理,掌握路由器、交换机的基本配置;网线的制作与测试;应用网络设备组建简单局域网络;应用地址转换技术的组网实验,了解地址转换(NAT)的原理和配置,能够组建简单的内部局域网,并通过地址转换访问因特网。
2 数据链路层实验 掌握以太网协议的基本原理和数据帧格式,掌握交换机数据交换的基本工作原理,掌握虚拟局域网的基本概念和VLAN的划分,掌握Trunk配置和VLAN tag标记的分析,理解VLAN tag标记的作用和应用,掌握广域网协议PPP的基本配置和基本原理,掌握Pap和Chap的认证配置,及其状态转换分析。
3 网络层实验 掌握网络层IP、ARP、ICMP协议的基本原理,包括报文格式、报文交互的过程和机制等;掌握PING、tracert命令的执行过程,掌握IP数据包的转发流程,并结合工程案例,完成组网设计实验。最后,通过VLAN间路由的网络层和链路层综合型实验,进一步深入理解数据链路层和网络层协议,及其之间的协同关系。
4 传输层实验 掌握TCP和UDP协议的报文格式,TCP连接的建立和释放过程;通过TCP的流量控制和拥塞控制实验,重点掌握滑动窗口机制、慢启动和拥塞避免机制和糊涂窗口综合症的避免方法。并对照TCP协议,分析UDP协议的特点。
5 应用层实验 掌握DNS报文格式和DNS协议工作过程,理解Http报文格式和Http协议工作过程,掌握POP3和SMTP协议的工作过程,掌握ftp协议的工作过程,了解DHCP协议的工作过程。
6 RIP路由协议实验 掌握静态路由和RIP协议的基本配置,掌握RIP协议的基本原理和DV算法,理解RIP协议的触发更新、水平分割等算法;掌握RIP2协议的配置和分析;掌握应用静态路由和RIP协议进行网络组建。
7 OSPF路由协议实验 掌握OSPF协议的基本配置,掌握OSPF的邻居建立及报文交换过程,包括报文种类、邻居状态机、DR选举、DD报文、报文交互过程;掌握OSPF的LSA和LSDB结构,包括链路状态的描述方法和LSA的种类及其作用;掌握OSPF区域内的SPF路由计算过程,了解区域间和区域外的路由计算方法;掌握OSPF组网设计方法。
8 网络工程综合实验 本实验以北航沙河校区信息平台7号实验楼网络工程项目的应用需求为背景,规划一个中等规模的计算机实验教学网络。并利用计算机网络实验室的路由交换设备,应用网络设计规划、地址分配、VLAN划分、路由协议、网络管理、组播协议、地址转换、访问控制等技术,模拟实现该网络的设计。通过这个综合设计型实验,希望学生能够将所学的网络知识进行综合和应用。
研究生
1 链路层和网络层综合实验 掌握虚拟局域网的基本概念和VLAN的划分;掌握Trunk配置和VLAN tag标记的分析;理解VLAN tag标记的作用和应用;掌握广域网协议PPP的基本配置和基本原理;掌握Pap和Chap的认证配置,及其状态转换分析;通过VLAN间路由综合实验,掌握在网络传输中MAC地址表、VLAN、ARP协议、IP协议、ICMP协议、IP路由之间的相互关系与协作过程。通过子网划分设计实验,掌握IP地址分配、子网掩码的作用、网关的配置、VLAN划分。
2 OSPF路由协议实验 掌握OSPF协议的基本配置,掌握OSPF的邻居建立及报文交换过程,包括报文种类、邻居状态机、DR选举、DD报文、报文交互过程;掌握OSPF的LSA和LSDB结构,包括链路状态的描述方法和LSA的种类及其作用;掌握OSPF区域内的SPF路由计算过程,了解区域间和区域外的路由计算方法;掌握OSPF组网设计方法。
3 BGP路由协议实验 掌握BGP协议的基本配置和分析,掌握BGP协议的状态机原理,掌握BGP协议的路由聚合的原理和应用,掌握BGP协议的路由属性的原理和应用,掌握BGP协议的路由策略及应用,完成BGP路由策略设计实验,完成应用Local-preference和Med属性路由发布设计实验。
4 TCP拥塞控制实验 通过TCP的流量控制和拥塞控制实验,重点掌握滑动窗口机制、慢启动和拥塞避免算法、快重传和快恢复算法、超时重传机制、零窗口探查机制和TCP的糊涂窗口综合症避免与Nagle算法。
5 网络管理实验 掌握网络管理软件基本功能的使用,掌握SNMP协议的基本原理和应用,掌握简单网络管理协议的工作过程,掌握管理信息库(MIB)的结构和SNMP协议数据单元的格式,掌握管理信息结构(SMI)及其抽象语法记法1(ASN.1)。掌握网络拓扑发现的原理和过程。
6 IPv6技术实验 熟悉IPV6各种地址,掌握IPV6主机的初始化过程,了解IPV6的扩展报头等相关信息。理解ICMPv6报文格式和应用。理解IPV6地址结构,掌握路由器IPV6地址、静态路由配置方法。理解IPV6 Address Resolution的过程。通过OSPF协议的IPv6版本实验,掌握OSPFv3协议的原理和应用。
7 组播技术实验 掌握IP组播基本概念和组播报文结构,掌握组播MAC地址与IP组播地址的映射关系,掌握组播报文的转发过程。掌握IGMP协议的基本原理,理解IGMP报文格式和协议的工作过程。掌握PIM-DM协议的基本原理和实现机制,掌握PIM-SM协议的共享树创建过程,掌握PIM-SM协议的SPT建立与RPT失效分析,以及PIM-SM协议的SPT失效分析。