2021-4-9 | 计算机网络管理论文
作者：杨茂云 谢俊 张慰 王华 单位：徐州师范大学 徐州师范大学
计算机网络管理是网络工程专业的重要课程，但是许多高校把教学重点放在网络技术和网络工程上，并未独立开设计算机网络管理这门课程，而是把这部分内容放在计算机网络技术或计算机网络工程这两门课中，相关内容授课课时少，深度也不够，有时由于课时紧张和实验条件的限制，往往忽略这部分内容，让学生自学，学习效果不是很好。现在，计算机网络的规模越来越大，应用也越来越广泛，网络管理的重要性和迫切性日益凸显，社会对网络管理的开发及应用人才的需求也日益增多，因此需要独立开设计算机网络管理这门课程，文献[1-4]对计算机网络实践教学进行了探讨，文献[5]研究了实践考核的办法，笔者根据自身教学实践从理论和实践两个方面对计算机网络管理课程教学进行探讨。
1以问题为导向组织教学
现在的教材大多采用平铺直叙的方式介绍网络管理的内容，有的基本上是直接复制RFC(请求评论)文档，这样的教材内容死板枯燥，教师讲课时如果照本宣科，学生听起来会相当枯燥没有学习兴趣。以问题为导向组织教学就是教师用一个个问题贯穿整个教学内容，在教学时提出问题，教师或学生提出若干解决问题的办法，再通过比较选择一个最佳的办法，这样的教学方式容易激发学生的好奇心，培养学生发现问题和解决问题的规律。比如，在讲授网络管理的概论时，提出问题：目前计算机网络的现状是什么？计算机网络技术多样化，既有以太网也有帧中继，网络设备厂家众多，不同厂家的设备差异较大，数据表示、数据存储采用的系统各不相同，如何进行网络管理？要进行网络管理，管理者必须从被管理的网络获取数据并进行分析，然后向被管网络发送控制数据，并进行相应的设置。但是由于网络技术以及网络设备的多样性、数据表示的差异比较大以及数据结构与变量命名的不同，必须要对数据表示进行规范，对数据结构与变量命名进行规范，采用统一的数据结构，制定规范的变量命名规则。
通过一系列问题的提出与解答，学生很容易就明白SMI(管理信息结构)、MIB(管理信息库)、SNMP(简单网络管理协议)通信协议的含义与作用。在讲ASN1(抽象语法表示1)的BER(基本编码规则)编码时，提出问题：数据的接收方接收数据后如何知道数据的作用范围？如何知道数据的类型？如何知道数据的存储长度？如何知道数据的值？用标签名指示数据的作用范围，用标签号表示数据类型，用长度值表示数据的存储长度，即采用TLV(标签长度值域)方式编码，学生可以很容易明白为什么采用TLV方式进行编码。编码后的数据是串行的，接收方如何解析数据呢？首先获得T的信息，可以容易获得标签类型信息，但是标签号比较麻烦，如果用一个字节表示T的信息，只能有5个比特表示标签号，可以表示的最大标签号为31，如何表示大于31的标签号呢？这时候需要增加若干个字节用来表示大于31的标签号，如何知道增加了几个字节呢？一种办法是在第一个字节后面添加一个字节，其值表示后面有几个字节用来表示标签号，如图1所示，表示用一个字节表示标签号，标签号是64，即所谓的长度值法。
另一种办法是采用标志位指示有几个字节表示标签号，如图2所示最高位是1时表示后面还有字节，最高位是0是表示是最后一个字节，其标签号是192，即所谓的标志位法。这两种办法都需要用五个连续的1表示T多于一个字节，所以当用一个字节表示T时，标签号最大为30。如果表示标签号需要m比特，那么采用长度值法需要ceil(m/8)+1个字节，采用标志位法需要ceil(m/7)个字节，如图3所示，当50≤m≤56时，两种办法的字节数相同，当m≤49时标志位法需要的字节数比长度值法少，一般标签号不会很大，所以采用标志位法比较好。L的编码有定长编码和非定长编码两种方式，定长编码就是采用长度值法，非定长编码就是采用标志位法，IP包的分段和重组采用标志位法，IP包的长度采用长度值法，链路层的帧采用标志位法。通过这样分析和比较，学生很容易就掌握确定在网络上传送信息的长度的办法。如果教师照着文档那样平铺直叙，学生只知其然而不知其所以然，学习效果肯定大打折扣。
2以实践为导向组织教学
纸上得来终觉浅，在讲授MIB的标量对象标识符命名和表对象标识符命名以及MIB字典循序时，学生总是弄不明白表对象标识符命名办法，以及为什么需要字典顺序。通过在实验室搭建简单的网络环境，利用MIBBrowser工具中的get操作和getNext操作，学生很快就领会这方面的内容。在讲授性能管理、安全管理以及计费管理时，由于实验室的网络规模比较小，数据也不全面，实验室实验已经不能反映问题本质，只有在真实的网络环境中对这部分内容进行实践，学生才会真正掌握。现在，校园网的规模一般都比较大，运行时间较长，所涉及的网络管理问题也较多，网络管理人员的管理经验丰富，学生在网络中心实训能取得很好的效果。笔者与校网络中心合作反复研究制定了下列实训计划。
实训一：了解徐州师范大学校园网的基本情况。实训目的：通过实训，帮助学生了解徐州师范大学校园网的基本情况，了解CERNET(中国教育和科研计算机网)与其他三大电信运营商之间的关系。实训内容：1)CERNET与其他三大电信运营商之间的关系；2)徐州师范大学校园网发展历程、现实情况和未来发展。3)徐州师范大学信息网络中心的组织架构与管理措施。
实训二：参观实际运行的网络中心机房。实训目的：通过实训，帮助学生了解中心机房的主要基础设施，了解校园核心网络的实际拓扑及其相应的主要网络设备，了解服务器与存储设备，了解网络传输的情况及网络交换机的内部结构。实训内容：1)了解中心机房的主要基础设施。(1)机房内部环境：防静电地板，中央空调。(2)电力保障系统：两路一类市电采用380V三相线路，互为主备用；双路冗余大功率智能UPS系统，保证持续供电；交流电220V50HZ(16A或25A)，每台机柜采用双路UPS电源直接供电，UPS系统的建设容量为断电后可满足机房用电3～4小时，采用N+1并联冗余备份。缺乏柴油发电机组作为后备电源，当无市电时无法保证100%持续电力供应。(3)空调系统：采用大型恒温、恒湿机房专用空调2台，可保证机房通风，温度常年保持在22～26度，湿度保持在50%左右，大楼中央空调作备份。(4)消防系统：机房安装智能型温感、烟感探测器，能迅速响应提前预报警；机房防火措施采用中央二氧化碳灭火器系统；应急照明措施，采用日光灯应急照明配置。(5)防雷接地系统：防静电地板胶，接地电板极可靠连接大地。(6)机柜、配线：机柜为进口德国威图机柜，入室光缆采用上走线接入配线架，机柜与机柜之间在地板下面走线。2)了解校园核心网络的实际拓扑及其相应的主要网络设备。(1)拓扑图：全校网络拓扑、边界出口拓扑。(2)核心交换机：CISCO6509的模块化结构、各种网络接口。(3)边界设备：防火墙、链路负载均衡器、专用连接设备等。(4)其他关键设备(流量控制设备等)。3)了解服务器与存储设备。(1)塔式、机架式、刀片式服务器。(2)DAS(直连方式存储)、NAS(网络附属存储)、SAN(存储区域网络)等不同的网络存储方式及相应设备。(3)核心应用服务器，如DNS、E-mail等。(4)服务器的桌面管理技术，如KVM(多电脑切换器)、远程管理。4)网络传输的情况。(1)光纤链路(单模、多模)。(2)光纤连接方式，如SC(方形卡口)、ST(圆形卡口)、FC(圆形螺口)、LC(小型方形卡口)。5)网络交换机内部结构展示。