CN1645850B - 一种网络协议仿真教学方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络协议仿真教学方法及系统，由主控中心平台、数据采集器、仿真机、监控机组成，在主控中心平台中交换机、集线器的RJ45端口与服务器的网卡连接；数据采集器包括数据分流采集器和数据切换器，数据采集器的接口1同仿真机的网卡连接，接口4同数据采集器上的外网IN端口连接，接口2同主控中心平台的交换机连接，接口3同监控机的网卡1连接；数据切换器的OUT同监控机的网卡连接，内网IN同主控中心平台的集线器连接。可以通过对网络数据的捕获和模拟，使学生更加深入地了解网络内部情况，掌握高层应用和底层协议。

Description

一种网络协议仿真教学方法及系统

技术领域：

本发明涉及一种对数据网络进行协议模拟、仿真、信息采集、分析的方法，并且针对于网络知识教学应用的公开一种网络协议仿真教学系统，属于计算机信息应用技术领域。

背景技术：

从搜集到的资料和计算机查新检索结果再到高校的实际教学情况来看，到目前为止，高校的计算机网络知识教学仍以书本教学为主，少量的配合多媒体课件和规程分析仪，学生很难从书本上较好的领悟和学习原本就较为抽象、艰涩的计算机网络知识，多媒体课件虽然弥补了一些书本上的不足，但是它不能实时的反映出数据在网络中的真实传输过程和网络运行状态，并且针对不同的网络行为不能自动分析相应的网络协议。规程分析仪虽然实现了网络协议分析，但它并不是为教学而设计的专用教学设备，而且学生只是被动的观察，无法组件动手设计编辑网络协议数据包，所以，目前高校的计算机网络知识教学效果不理想，需要一种工具或者手段，能够使学生自定义的去编辑发送包含不同网络协议的数据包，能够对所编辑发送的数据包进行捕获和分析，来帮助学生更好的学习计算机网络知识。

发明内容：

本发明公开一种网络协议仿真教学方法，它能够仿真真实网络中的数据包，模拟各种网络协议的工作，并通过数据包的捕获，分析其中包含的各层协议，提供辅助教学，帮助学生更好的学习计算机网络基础知识，协助教师更好的完成教学任务。

本发明还提供了利用方法专门针对于高校的计算机网络基础知识课程教学的专用教学系统。

本发明网络协议仿真教学方法：通过主控中心平台、数据采集器、仿真机、监控机组成网络协议仿真教学系统。由一个数据采集器和1个仿真机及1个监控机构成一个工作单元，即为一个终端，若干工作单元可以同时与主控中心平台连接，实现多终端工作，仿真机安装网络协议分析器软件，监控机安装了网络协议分析器软件。系统单独构成一个局域网络，主控中心负责全网的数据通信及应用的提供，数据采集器同主控中心平台连接，仿真机和监控机同数据采集器连接，数据采集器负责对网络数据包进行捕获，同时承担着组内数据包是否可以通过数据采集器向全网发送或只能由组内的监控机接收。仿真机可以编辑发送自定义的数据包，模拟各种网络协议的工作机制，监控机负责数据包的解析，呈现数据流的传输过程和协议的工作机制。

一种网络协议仿真教学系统，由主控中心平台、数据采集器、仿真机、监控机组成，其中：在主控中心平台中交换机、集线器的RJ45端口与服务器的网卡连接；数据采集器包括数据分流采集器和数据切换器，数据采集板器设有4个以太网接口，其接口1同仿真机网卡连接，进行仿真机的数据传输，接口4同数据采集器上的外网IN端口连接，将主控中心平台中的交换机到仿真机的上行数据发送到监控机，接口2同主控中心平台的交换机连接，将仿真机发送的信息通过主控中心平台发送到指定地址，接口3同监控机的网卡1连接，实现主控中心平台中的交换机到仿真机的下行数据发送到监控机；数据切换器由内网IN，外网IN本机OUT三个端口组成，其本机OUT同监控机的网卡连接，内网IN同主控中心平台的集线器连接，将数据通信交互平台上的信息传送到监控机上，数据切换器上的切换开关实现监控机接收的数据是来自主控中心的全网信息还是来自组内的仿真机所发送的信息。

仿真机安装网络协议仿真编辑器软件，为学生提供了多种编辑发送方式，学生可以根据需要载入或编辑一个帧序列，并按照自己的设想修改某一单帧的各种属性，包括从MAC层到应用层的各个协议字段的属性，也可以手动修改十六进制码。在编辑的同时，会相应的显示整个协议树的层次结构，便于学生了解学习。发送的形式多种多样，可以单帧发送，也可以发送一个帧序列，包括发送的时间间隔也可以自行调节。

使用仿真机，可以仿真真实网络的运行状况，主要通过三种方式：网络应用程序的真实运行、仿真系统发送仿真数据帧触发网络行为和完全的仿真。其中第一种方式是利用真实的网络行为，与仿真软件无关，而后两种功能是通过仿真机上运行仿真软件来实现的。发包模块可以将编辑好的数据帧序列以一定模式发送到网络上去。在发送过程中，可以指定各数据包之间的时间间隔以及重复次数等参数。

监控机安装网络协议分析器软件，采用旁路捕获的方式捕捉流经接收机网卡的网络数据，属被动捕捉数据包，自身不发送数据包，因此监控机机本身可以不配置IP地址。捕获的数据包缓存于监控机的内存中，实时更新内容，为协议分析提供原始的数据。网络协议分析器对捕获的网络数据帧进行协议分析，详细解析出各种常见协议，将协议内容全部展开，按各个首部、首部中的各个字段，以及协议数据帧的内容显示出来。

本发明的的积极效果在于：本系统可以通过对网络数据的捕获和模拟，使学生更加深入地了解网络内部情况，掌握高层应用和底层协议。可以用来研究当前网络最前沿的技术动态和发展方向，将理论和实践有机结合。该系统为计算机网络教学提供了新的教学方法和手段，对深化教学模式改革将起到积极的推动作用。

附图说明：

图1是本专利的系统结构图

图2是网络协议仿真编辑器软件流程图

图3是网络协议分析器软件流程图

具体实施方式：

如图1所示，由主控中心平台、数据采集器、仿真机、监控机构成本实用新型；其中，在主控中心平台中在主控中心平台中交换机、集线器的数据线与服务器的网卡连接，负责全网的数据通信，并且承担着许多网络应用和网络服务。

数据采集器的数据分流采集器为Finisar TAP1001-010型号，数据切换器的型号为成都攀达PA200，用于完成监控机、仿真机与主控中心平台通讯过程的数据采集及数据流走向的切换工作。数据采集板器上设有4个以太网接口，数据切换器设有内网IN，外网IN本机OUT三个端口。其中，数据分流采集器上接口1同仿真机网卡连接，接口4同数据采集器上的外网IN端口连接，接口2同主控中心平台的交换机连接，接口3同监控机的网卡1连接，数据切换器上的本机OUT同监控机的网卡连接，内网IN同主控中心平台的集线器连接，这样就可以将数据通信交互平台上的信息传送到监控机上。并且数据切换器上的切换开关可以实现监控机接收的数据是来自主控中心的全网信息还是来自组内的仿真机所发送的信息。

如图2所示，网络协议仿真编辑器软件主要的模块分为：NT驱动程序，NT驱动服务程序，通信接口DLL库，实时过虑统计分析程序，流量发送程序，协议仿真程序，用户界面显示程序。它们之间的结构关系大致如图所示。

如图3所示，协议分析器软件具有自动化接口，向上层的应用程序提供简单、高效的访问机制，并屏蔽网络底层的一些技术细节问题。主要功能模块包括用户界面，板卡处理控制，数据接收线程，自动化接口，应用访问DLL接口，驱动服务程序，以及配置管理数据和数据缓冲区。分为2个线程的结构，主线程通过网卡设备驱动程序收集当前监控机的网卡及其接口类型，收集网卡的状态信息，另一个线程接网卡采集的数据帧。管理程序的用户界面提供逻辑链路的配置管理功能。应用程序通过另外提供的DLL库访问当前各种链路配置信息，DLL库通过管理程序的自动化接口实现对管理程序内部维护的配置信息的访问。最终实现协议解码、主机状况、会话状况、协议统计、性能状况等功能。

Claims (1)

1.一种网络协议仿真教学系统，其特征在于由主控中心平台、数据采集器、仿真机、监控机组成，其中：主控中心平台包括服务器，交换机和集线器；其中，交换机、集线器的RJ45端口分别与服务器的网卡连接；数据采集器包括数据分流采集器和数据切换器，数据采集器设有4个以太网接口，其接口1同仿真机网卡连接，进行仿真机的数据传输，接口4同数据采集器上的外网IN端口连接，将主控中心平台中的交换机到仿真机的上行数据发送到监控机，接口2同主控中心平台的交换机连接，将仿真机发送的信息通过主控中心平台发送到指定地址，接口3同监控机的网卡1连接，将主控中心平台中的交换机到仿真机的下行数据发送到监控机；数据切换器由内网IN，外网IN，本机OUT三个端口组成，其本机OUT同监控机的网卡连接，内网IN同主控中心平台的集线器连接，将主控中心平台上的信息传送到监控机上，数据切换器上的切换开关使监控机接收的数据来自主控中心平台的全网信息或来自组内的仿真机所发送的信息。

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