一、可重構計算機現代通信網絡實驗系統

可重構計算機網絡實驗系統用于構建數據網絡通信，而多業務光傳輸系統可用于構建骨干傳送網通信系統，二者共同構成現代數據通信網絡實驗平臺的主體，如圖1所示。

圖１　計算機網絡創新實驗平臺架構框圖

1.可重構網絡設備主要功能和特點

    每臺可重構網絡設備可以在開機時通過面板選擇被配置成不同類型的網絡設備，主要包括以下類別：

1) 中繼器

2) 集線器

3) 以太網交換機

4) 路由器

5) 帶防火墻功能的路由器

同時，設備類型可以根據需要進一步升級增加。

2.可重構網絡設備的教學應用方式

1）對于每一種設備類型，可以有針對性的開展演示性和驗證性實驗，使學生通過實際測試切實掌握每種類型設備的關鍵工作原理和關鍵基礎知識；

2）可以通過自主研發的軟件，跟蹤設備內部的關鍵處理和轉發操作功能，深度掌握不同設備的工作機制和工作原理；

3）在一個機架上，將可重構網絡設備配置為實現不同功能的網絡設備，開展具有一定復雜度的異構組網實驗：

4）將可重構網絡設備當做一個二次開發平臺，使用系統提供的算法接口、硬件接口，開展算法設計實驗、網絡編程實驗等具有一定復雜度的綜合網絡實驗；

3.教學型多功能網絡協議測試系統

圖4是教學型多功能網絡協議測試系統的基本結構。

圖4   教學型多功能網絡協議測試系統

教學型多功能網絡協議測試系統基本功能如下所示：

1) 具有4個快速以太網端口； 

2) 每個端口可以模擬16個以上獨立用戶產生測試業務流，每條業務流的帶寬可以配置，發送幀長可以進行配置，用戶可以根據需要定制發送內容；

3) 可以分析接收的每條業務流的交換抖動、交換延遲、丟包率；

4) 支持用戶自定義報文的生成； 

5) 支持RIP、OSPF報文的生成與解析； 

二、可開設實驗項目

1．演示和驗證性實驗介紹

此類實驗主要按照特定的網絡拓撲連接關系，通過計算機終端之間的互聯互通，通過跟蹤終端和交換機的數據包交互，觀測不同終端和網絡設備在網絡通信過程中是如何接收、處理和轉發網絡數據包的，達到網絡協議演示和驗證的目的。

1) 中繼器與集線器功能演示

a) 將可重構網絡設備配置為以太網中繼器，跟蹤演示中繼器的數據包轉發功能；

b) 將可重構網絡設備配置為以太網集線器，跟蹤演示集線器的數據包轉發功能；

2) 以太網交換機功能演示

將可重構網絡設備配置為以太網交換機，完成以下4個實驗：

a) 組建局域網

b) 以太網轉發表的逆向學習和地址表老化跟蹤演示驗證

c) 虛擬局域網功能演示驗證

d) 以太網交換機生成樹網橋（STP）功能演示驗證

3) 路由器基本功能演示驗證

將可重構網絡設備配置為路由器，學習路由器的相關知識。

a) 靜態路由配置

b) RIP協議配置與協議跟蹤

c) OSPF協議配置與協議跟蹤

d) 配置路由器的區分服務屬性，通過優先級轉發實驗，學習路由器對不同優先級IP業務的轉發機制和網絡QoS技術原理

4) 防火墻功能演示驗證

可將設備配置為帶防火墻功能的路由器，學習高性能網絡設備具有的常規安全功能：

a) 學習ACL配置技術，學習路由器防火墻技術

b) 學習業務流識別與分類處理技術，學習網絡設備對業務的分類處理和轉發機制

2. 網絡程序設計與協議開發實驗介紹

將可重構網絡設備配置為多網卡模式，該類實驗主要在給定的實驗平臺和開發環境下，遵照實驗指南由學生動手開發計算機網絡TCP/IP協議棧中的部分重要協議，使得學生對計算機網絡的認識由課堂走向實踐，同時鍛煉學生的編程和動手能力，為就業積累實踐經驗。

3. 綜合性實驗介紹

將可重構網絡設備配置為多網卡模式，通過開放的軟硬件接口，學生可以通過編寫程序，學習基礎的計算機網絡協議設計方法。

1) 學習協議開發平臺建立

2) 以太網MAC幀的接收和處理

3) ARP協議設計

4) ICMP協議設計編程

5) IPv4報文封裝設計編程

6) IPv6報文封裝設計編程

7) UDP協議設計編程

8) TCP協議設計編程

4. 創新性實驗介紹

    將可重構網絡設備配置為多網卡模式，通過開放的軟硬件接口，可以開展以下創新性實驗：

1) MAC地址老化算法設計

2) IP報文校驗和計算

3) 分類地址路由查找算法設計

4) 最長前綴匹配路由查找算法設計

5) 將可重構網絡設備配置為以太網交換機二次開發模式，學生可以自己編寫STP生成樹算法并進行聯網實驗

6) 將可重構網絡設備配置為路由器二次開發模式，通過開放的軟硬件接口，學生可以編寫程序設計自己的路由協議和算法，并進行聯網實驗

5. 實驗列表

實驗1、將可重構網絡設備配置為以太網中繼器，跟蹤演示中繼器數據包轉發功能實驗

實驗2、將可重構網絡設備配置為以太網集線器，跟蹤演示集線器的數據包轉發功能實驗

實驗3、組建局域網演示實驗

實驗4、以太網轉發表的逆向和地址表老化跟蹤演示實驗

實驗5、虛擬局域網功能演示實驗

實驗6、以太網交換機生成樹網橋（STP）功能演示實驗

實驗7、靜態路由配置演示實驗

實驗8、RIP協議配置與協議跟蹤演示實驗

實驗9、OSPF協議配置與協議跟蹤演示實驗

實驗10、路由器對不同優先級IP業務的轉發機制和網絡QoS技術原理演示實驗

實驗11、ACL配置技術與路由器防火墻演示實驗

實驗12、業務流識別、分類處理及轉發機制演示實驗

實驗13、協議開發平臺建立綜合實驗

實驗14、以太網MAC幀的接收和處理綜合實驗

實驗15、ARP協議設計綜合實驗

實驗16、ICMP協議設計編程綜合實驗

實驗17、IPv4報文封裝設計編程綜合實驗

實驗18、IPv6報文封裝設計編程綜合實驗

實驗19、UDP協議設計編程綜合實驗

   實驗20、TCP協議設計編程綜合實驗

實驗21、MAC地址老化算法設計創新實驗

實驗22、IP報文校驗和計算創新實驗

實驗23、分類地址路由查找算法設計創新實驗

實驗24、最長前綴匹配路由查找算法設計創新實驗

實驗25、將可重構網絡設備配置為以太網交換機二次開發模式，學生可以自己編寫STP生成樹算法并進行聯網實驗綜合創新實驗

實驗26、將可重構網絡設備配置為路由器二次開發模式，通過開放的軟硬件接口，學生可以編寫程序設計自己的路由協議和算法，并進行聯網綜合創新實驗