基于Packet Tracer的网络互连技术仿真的技术创新
《网络互连技术》是一门理论性和实践性都很强的课程，是计算机网络专业、通信专业学生必修的专业课程[1]。在课程教学中，由于网络原理的抽象、网络规模的庞大、网络业务的多样，让学生进行网络实验变得尤为重要。因此很多高校的计算机网络专业不惜花巨额资金建设自己的网络实验室。但硬件条件的具备并不意味着教学效果的提升，在实际的网络实验教学中发现还存在以下不尽人意的地方：（1） 设备的数量严重不足，难以保证教学效果；（2） 设备更新慢，难以适应新的实验内容；（3） 设备易损坏，维护费用昂贵。基于上述问题，提出了将Packet Tracer仿真软件应用到网络互连技术课程的实验教学的设计思想，以弥补了硬件网络实验室的不足。该文重点讨论了基于Packet Tracer的仿真实验开发方法和步骤。
1 网络互连技术实验教学的目标
《网络互连技术》课程是计算机网络技术专业的核心课程，是一门以培养学生技能为主的实践性课程，因此，实验教学是《网络互连技术》课程教学的重要组成部分，是培养（或提升）学生实践技能水平的重要手段和途径。实验学时约占总学时的3/4，主要目标是培养学生的网络设计能力、对网络设备的选型和调试能力、分析和解决问题能力，为将来管理和维护中小型企业网络提供技术保障和经验积累。
2 Packet Tracer网络仿真软件
Packet Tracer 是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，为学习思科网络课程的初学者去设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。用户可以在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。可以学习IOS的配置、锻炼故障排查能力。软件还附带多个已经建立好的演示环境、任务挑战，目前最新的版本是 Packet Tracer 6.0。它支持VPN，AAA认证等高级配置。其主要特点如下[2]：
2.1 具有真实的操作界面
比目前很多模拟器操作简单，易被初学者接受，模拟器能提高多种不同型号的路由交换设备以及各种类型的传输介质，并且能模拟多种类型的服务器供学生使用，学生可以根据实验需要设计拓扑结构图进行模拟实验。
2.2 提供升级的版本
每隔一段时间Cisco公司会研发出新的版本，扩充新的功能，可以模拟出的新的更多的实验。
2.3 提供的实验类型多
能模拟出目前很多仿真软件都无法实现的语音、无线、服务等类型的实验。
3 Packet Tracer仿真软件在网络互连技术实验中的应用
3.1 实验目的
1）了解VLAN的工作原理；2） 掌握VLAN的相关配置；3）了解NAT的工作原理；4） 掌握静态NAT的配置；5） 掌握ACL的配置。
3.2 实验任务描述
某IT公司下属三个部门：技术部、销售部、财务部。现公司要求内部PC实现资源共享并连上因特网，搭建了WEB服务器实现产品信息在因特网上的发布。
3.3 实验设计
3.3.1 实验拓扑结构设计
根据公司规模及其需求进行分析，整个工程项目可以设计如图2所示的网络拓扑结构，其中二层交换机SW1模拟为接入层交换，各部门PC都接入到此交换机上，三层交换机SW2模拟为公司核心层交换，WEB服务器连接在核心交换机上，路由器RA作为公司的出口路由，连接因特网；路由器RB模拟为因特网。
3.3.2 VLAN及IP地址规划设计
本公司主要有三个部门及一个WEB服务器，这样可以划分成四个VLAN，分别为VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40。由于公司的规模不是很大，考虑到地址的冗余，这样IP地址可以使用三类地址：192.168.X.X/24；WEB服务器外网地址为218.22.26.99。具体设计如表1所示：
3.4.1 VLAN配置
二层交换机S2126上VLAN配置：
SW1（config）#VLAN 10 //创建VLAN10
SW1（config-vlan）#vlan 20 //创建VLAN20
SW1（config-vlan）#vlan 30 //创建VLAN30
SW1（config-vlan）#vlan 40 //创建VLAN40
SW1（config-vlan）#exit
SW1（config）#int f0/5
SW1（config-if）#switchport access vlan 20 //将端口f0/5端口划入VLAN20
SW1（config-if）#int f0/10
SW1（config-if）#switchport access vlan 30 //将端口f0/10端口划入VLAN30
SW1（config-if）#int f0/15
SW1（config-if）#switchport access vlan 40 //将端口f0/15端口划入VLAN40
SW1（config-if）#int f0/24
SW1（config-if）#switchport mode trunk //将f0/24配置为中继端口
三层交换机S3550上VLAN配置：
SW2（config）#vlan 10 //创建VLAN10
SW2（config-vlan）#vlan 20 //创建VLAN20
SW2（config-vlan）#vlan 30 //创建VLAN30
SW2（config-vlan）#vlan 40 //创建VLAN40
SW2（config-vlan）#int f0/2
SW2（config-if）#switchport access vlan 10 //将端口f0/2端口划入VLAN10
SW2（config-if）#int f0/24
SW2（config-if）#switchport mode trunk //将f0/24配置为中继端口
3.4.2 IP地址配置
对VLAN虚拟接口、路由器RA、RB、交换机、PC机的端口进行IP地址配置，具体地址如表1所示。
3.4.3 路由配置
三层交换机S3550上的路由配置：
SW2（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.2 //配置默认路由
路由器RA上的路由配置：
RA（config）#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.1.1 //静态路由到WEB服务器
RA（config）#ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.1.1 //静态路由到技术部
RA（config）#ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.1.1 //静态路由到销售部
RA（config）#ip route 192.168.40.0 255.255.255.0 192.168.1.1 //静态路由到财务部
RA（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 218.22.26.97 //默认路由
3.4.4 静态NAT配置
RA（config）#ip nat inside source static 192.168.10.1 200.1.1.3 //将WEB服务器内部地址映射为外网地址
RA（config）#int f0/1
RA（config-if）#ip nat inside //定义为内部端口
RA（config-if）#int s0/0
RA（config-if）#ip nat outside //定义为外部端口
3.4.5
NAPT配置
RA（config）#access-list 10 permit 192.168.20.0 0.0.0.255 //定义待转换的技术部地址
RA（config）#access-list 10 permit 192.168.30.0 0.0.0.255 //定义待转换的销售部地址
RA（config）#access-list 10 permit 192.168.40.0 0.0.0.255 //定义待转换的财务部地址
RA（config）#ip nat inside source list 10 int s0/0 overload //将地址映射为外网地址
3.5 实验的运行与验证
下面从三个方面进行验证测试。
1） 公司内网之间通信结果如图3、图4所示，互相通信正常。
4 结论
应用Packet Tracer可以模拟出网络互连技术类课程中的路由、交换、安全、NAT等网络实验，具有面向对象、形象直观等特点，足以弥补真实环境下实验设备部不足、更新迟滞的缺陷，提高了实验教学质量。同时，基于Packet Tracer的网络仿真实验可为新网络的设计进行网络性能预测，评估网络设计方案，是一种新兴有效的网络规划和设计技术[7]。
参考文献：
[1] 刘利强，陈凯文.计算机网络实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理，2007（12）：118-120.
[2] 薛琴.基于Packet Tracer的计算机网络仿真实验教学[J].实验室研究与探索，2010，29（2）： 57-59.
[3] Todd 学习指南（640-802） 第7版[M].北京：人民邮电出版社，2012：427-440.
[4] 崔北亮.CCNA（640-802） 学习与实验指南[M].北京：电子工业出版社，2010：133-143.
[5] 蒋英华，唐振刚.网络互联与实现项目教程[M].北京：北京师范大学出版社，2010：219-228.
[6] 安淑海.网络互联与实现[M].北京：机械工业出版社，2006：153-157.