摘要：随着教育的发展和进步，在中职阶段的教育教学当中，不仅教育资源获得了很大的扩展，相应的教学现代化设施等也更是得到了具体应用。实际关于中职阶段网络与计算机等专业的教学，离不开建设相应的场景，因而实训平台以及仿真环境就显得尤为重要，这是当前阶段中职教育教学做好引导学生实践工作的基础和关键所在。这当中尤其GNS3软件能够较好的实现一定的仿真教学需求，所以本文也重点研究GNS3仿真平台在中职网络设备安装与调试的应用。
关键词：GNS3仿真平台；中职教学；网络设备安装与调试
引言
很多高校机房的PC机上安装一些网络模拟器软件来进行网络工程的实验教学，不仅解决了网络硬件设备不足的问题，而且也能保证每个学生都能使用一台电脑进行实验，反复练习，在一定程度上锻炼了学生的实际操作能力。网络模拟器软件的目的就是模拟真实设备，如路由器、交换机、PC机等，搭建真实的网络拓扑，然后进行网络配置，实现一定的网络功能。其操作方法与在真实设备上相比基本一样，在虚拟软件上配置测试成功后，再在真实设备上进行部署，可以有效避免在真实设备上的误操作。目前GNS3提供的虚拟环境比较接近于真实的思科路由交换等网络设备，其仿真程度比BosonNetSim和PacketTracer更接近于现实环境，命令也更加齐全，基本能够操作Cisco的CCNA、CCNP、CCIE认证考试的所有实验。而GNS3是图形界面的模拟器，在搭建网络拓扑的方便性上要强于小凡模拟器，同时GNS3又有PacketTracer的注释和画图工具，基于以上原因，应用GNS3软件来进行网络工程的实验教学。
1 GNS3简介
GNS3是一款具有图形化界面可以运行在多平台的网络虚拟软件。GNS3整合了以下软件：Dynamips(核心，一款可以让用户直接运行Cisco操作系统IOS的模拟器)、Dynagen(Dynamips的文字显示前端)、Pemu(Cisco的PIX防火墙设备模拟器)、Winpcap(Windows平台下一个免费，公共的网络访问系统，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)。GNS3安装方便，只要有相应型号路由器的IOS就能模拟出真实的环境，完成实验操作。
2 GNS3仿真实验应用实例
本文使用GNS3软件来进行OSPF虚链路实验的模拟，通过在路由器上进行模拟仿真的过程，详细说明了GNS3在网络工程教学中的具体应用。
2.1任务描述
两家运行OSPF的公司合并了，但是没有将它们的骨干区域连接起来的链路，从而导致了区域0不是连续的，合并了的两家公司网络之间不能正常访问，如何解决？
2.2搭建网络拓扑
根据任务描述在GNS3中搭建出模拟的网络拓扑结构图，OSPF区域和各个网段的网络地址在图中都已标识，
2.3路由器的配置
2.3.1路由器IP地址的配置
以R2为例，配置如下：R2(config)#interfaceserial0/1R2(config-if)#ipaddress172.16.230.2255.255.255.252R2(config-if)#noshutdownR2(config)#interfaceserial0/0R2(config-if)#ipaddress172.16.230.5255.255.255.252
R2(config-if)#noshutdown同理，配置R3的s0/1接口的IP地址为172.16.230.6，子网掩码为255.255.255.252；s0/0接口的IP地址为172.16.230.9，子网掩码为255.255.255.252
2.3.2OSPF的配置
以路由器R3为例，OSPF的配置如下：R3(config)#routerospf1R3(config-router)#network172.16.230.40.0.0.3area1R3(config-router)#network172.16.230.80.0.0.3area0配置完所有路由器的OSPF之后，可以查看路由器的路由表，发现任何一台路由器都无法学习到完整的网络路由。
产生此问题的主要原因是：骨干0的区域被area1分割，造成整个网络变成两个OSPF的自治系统，所以相互之间都无法学习完整的路由。在这种情况下，可以通过配置虚链路来解决骨干区域被分割的问题。
2.3.3虚链路的配置
在R2与R3的路由器上实施如下配置：R2(config)#routerospf1R2(config-router)#area1virtual-link172.16.230.9R2(config-router)#exit命令中的area1指出有一条虚链路存在于区域1中。virtual-link172.16.230.9指出创建虚链路的对端R3路由器的routerid。R3(config)#routerospf1R3(config-router)#area1virtual-link172.16.230.5R3(config-router)#exit此命令的作用是配置到R2路由器虚链路。应该注意的是，要使用路由器的routerid，而不是接口ip地址。最后，再查看任意一台路由器的路由表，确认路由学习情况，可以发现路由器已经学习到完整的网络路由。
3仿真实验
GNS3可以仿真各种不同类型的网络实验，如路由选择协议的配置，访问控制列表ACL配置、网络地址转换NAT功能配置、快速生成树协议的配置、虚拟局域网VLAN划分等等。下面以在核心交换机上实现热备份路由HSRP技术为例进行说明。
3.1热备份路由协议HSRP介绍
HSl的英文全称是HotStandbyRouterProto—col，是思科推出的用于建立容错默认网关的专有冗余协议，它为ip网络提供容错和增强路由选择功能，增加网络的冗余，提高企业网络的整体稳定性。实现热备份路由协议HSRP的条件是系统中有多台路由器，它们组成一个“热备份组”，这个组形成一个虚拟路由器。在任一时刻，一个组内只有一个路由器是活动的，并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，将选择一个备份路由器来替代活动路内器，但是在本网络内的主机看来，虚拟路由器没有改变。所以主机仍然保持连接，没有受到故障的影响。这样就较好地解决了路由器切换的问题。为了减少网络的数据流量，在设置完活动路由器和备份路由器之后，只有活动路由器和备份路由器定时发送HSRP报文。如果活动路由器失效，备份路由器将接管成为活动路由器。如果备份路由器失效或者变成了活动路由器，将有另外的路由器被选为备份路由器。在实际的一个特定的局域网中，可能有多个热备份组并存或重叠。每个热备份组模仿一个虚拟路由器工作，它包括一个Well—known．MAC地址和一个IP地址。该IP地址、组内路由器的接口IP地址和主机在同一个子网内的IP地址都不能一样。当在一个局域网上有多个热备份组同时存在时，把主机分布到不同的热备份组中，可以使路由器负载得到分担。
3.2热备份路由协议HSRP实验网络拓扑结构的设计
首选在GNS3的工作区域绘制网络拓扑结构图，绘制的网络实验拓扑结构如图1所示，在本拓扑结构图中选用了两台三层交换机，在这两台三层交换机之间采用热备份路由协议HSRP，来保证两台路由器中的任意一台down掉，或路由器的广域网口down，都会迅速切换到另外一台。根据设备选择原则，设备的选择够用即可，另外选择了9台24端口的二层交换机，并在核心交换机和二层交换机上划分了6个(vlanl0、vlanll、vlan20、vlan21、vlan30、vlan31)虚拟局域网，其中vlanl0、vlanll、vlan20和vlan21在CoreSWl上的HSRP的优先级较高，vlan30和vlardl在CoreSW2上的HSRP的优先级较高。
结论
对于中职院校的计算机有关专业的教学，需要具有一定可操作性的实训平台和仿真平台，至此才会更加稳定地带动学生参与学习和锻炼，这当中借助GNS3所带有的模拟环境，能够有效引导学生从中进行网络设备的安装与调试，也可以借助其构建网络拓扑以及模拟各类网络设备的运行，从而达到较好的教学效果。
参考文献：
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