计算机网络教学中仿真软件应用

摘 要 ：该文就仿真软件工具内涵探讨了计算机网络教学中仿真软件应用策略.对优化计算机网络教学整体水平,激发仿真软件应用优势,达到事半功倍的教学效果,营造丰富性、真实性网络教学环境,有积极有效的促进作用.

关 键 词 ：计算机；网络教学；仿真软件

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0332-02

伴随互联网系统的快速发展,功能丰富、开放、自由的计算机网络变成现代信息社会重要的内容之一.高效、科学的计算机网络系统技术势必成为各学校计算机专业一项基础以及核心课程.课程教学的最终目标则应为明确数据通信以及计算机网络系统的有关基础概念与核心理论,同时学会必要的网络系统结构知识.还应有效掌握计算机网络系统的各类协议操作具体标准与有关操作原理,明确IEEE系统局域网相应标准,并掌握必要的应用技能,了解IP网络协议以及互联网络应用原理.在此基础上应锻炼引导学生科学应用并掌握各类现代化的网络系统管理工作方式与技能手段,进而为计算机互联网系统的开发应用以及局域网的科学组建设计夯实基础.当前,基于条件水平的影响限制,令学生较难对计算机网络系统中包含的丰富技术细节进行细化的理解与掌握,更无法实现透彻的明确并快速灵活的应用.为此,应有效的引入现代化网络软件工具,例如MATLAB以及NS2等,进而合理的突破这一瓶颈问题.可令模拟仿真流程以及具体结果在学生面前清晰生动的呈现出来,进而夯实学生认识基础,令他们掌握丰富的计算机网络应用技巧与知识,做到合理化的理解以及有效的应用.

1.仿真工具内涵

当前,较为常用的计算机网络系统仿真软件工具包括前面所述的MATLAB、Network Simulator version 2、以及OPNET等.通常前两类在易用性以及可扩充性层面显现出明显的优势,因而在网络系统仿真应用阶段中最为常见.可胜任较多网络仿真工作,并可对计算机网络课程实践教学产生明显的积极作用影响.MATLAB开创于美国,为主体面向科学计算应用程序进行开发的一类多功能计算应用环境.其可令分析数值、科学信息数据以及矩阵计算的可视化、各类非线性动态应用模式体系建模以及仿真应用等多重应用功能集于一身,形成庞大优质的开发环境,并可为系统化、科学化的研究分析,做好工程设计等较多领域,提供完善的辅助工具与系统平台.MATLAB即有的函数库可形成通信信号,并实现引入噪声、进行滤波器的规划设计,对信号进行调制解调,并进一步分析探究信道传输的总体特征,圆满的完成上述任务.再者,SIMULINK应用模块可令物理层较多特征通过可视化形式进行展现,基于模块化手段对通信整体流程进行仿真模拟,并绘制形成各个物理层系统节点频谱图、信号波形图以及星座或是眼图等.NS2为一类面向对象形式下,就离散事件进行驱动的网络系统开源仿真技术.可有效的胜任由数据链路层直至应用层系统的网络仿真模拟.该技术通过相应的语言编写,可模拟形成有线网络系统、无线网络系统、广域以及局域网系统.同时可满足多类数据网络层、应用传输层、链路层以及应用层的有关协议.例如TCP/IP协议、FTP传输协议、UDP协议等.该系统工具制定了多类路由器管控队列应用机制,并应用组播路由以及动态路由相关分析算法模式,创建了更为复杂性、多元化的仿真模拟场景,并呈现出细化详实的仿真处理结果.网络系统环境中通常多类协议一同并存.NS2技术手段可面向多个网络系统协议供给低廉、可靠优质的实验环境,并核查各类协议具体发生的行为,为应用研究新协议开创丰富多样的系统构件平台.还可通过各类应用方式比较分析明确各自存在的优势与缺陷,基于模拟演示以及曲线应用方式呈现协议的具体属性功能.基于MATLAB以及NS2核心特征我们明确,两者集成应用可对计算机应用网络系统物理层、网络系统层、应用传输层以及数据链路层实施仿真研究,并可面向学生进行生动丰富的呈现展示,进一步可深化对基础原理的分析理解.

2.计算机网络教学中MATLAB仿真软件应用

基于计算机网络系统分层模式组成,首层次为物理层,其主体包含物理结构与不同节点间进行传输过程中需要符合的相关操作规则.涵盖机械特征、功能属性,过程特征以及电气属性等层面内容.其中前三类特征可较为便利的理解,也可通过实物演示以及流程图绘制进一步明确.可令学生产生直观清晰的认识.当然,不可否认,电气特征较为抽象模糊,同时其为物理层之中最为关键的内容.第四类电气特性主要应对问题为比特表示与应用传输,最终借助信号模式予以呈现.信号可通过利用抽象的逻辑数学公式进行呈现,同时还可借助示波器等各类设施进行研究分析.当然基于数学公式的晦涩难懂,因此无法做到更好的清晰直观,同时后者则需要借助调制解调工具设施,并获取示波器的有效支持.因此在课堂教学实践阶段中实现起来面临一定难度.基于上述因素,计算机网络实践教学中引入MATLAB可为我们设置丰富多样的函数库,进而可令调制解调的具体阶段通过仿真呈现,并基于星座图模式进行清晰形象的展示.例如,相关通信网络体系之中形成并显现调制解调阶段中的具体信号,我们可借助MATLAB仿真软件之中的simulink内创建相应模块框图.而后可利用合理的释放手段以及信号连接,进而实现相应信号的应用调制.同时可与应用示波器模式下形成的星座图以及眼图极为相似.还可利用MATLAB软件之中的基础函数创建模拟化的数学模型,进而清晰显现出具体的星座图与眼图.

另外,还可在该基础之上持续的进行扩充延伸,倘若传输信号阶段中受到噪音影响干扰,那么相应的会令解调的具体结果产生一定差异.另外倘若需要进行噪音过滤去除,便会需要进行滤波器的规划设计.该类任务目标均可利用MATLAB模拟软件技术得以实现.

计算机网络教学实践中,借助MATLAB软件工具可良好的仿真模拟物理层,通过该教学模式,学生不但可加深教材知识内容的深层次理解,同时还可进一步明确物理层基础工作原理.具体涵盖数据信息的形成、处理编码、应用传输、操作滤波以及调制解调处理等工作.相应掌握程度则上升了一定层次,可良好的引导学生由书本的单一呆板知识向着丰富的实践仿真有效转变,契合当前学生信息化、高效性、综合化、生动化教育教学理念. 3 计算机网络教学中NS2仿真软件应用

计算机网络系统之中,分层结构在二层之上,主体涵盖数据链路、传输应用、网络系统层以及应用层部分.学生日常学习与实践应用阶段中,虽可在程序设计环节以及现实项目中涉及到该类层次,例如对C/S结构实施设计编程,进行B/S结构编辑操作等,然而针对协议底层的认识了解却较为片面有限.针对上层研究开发与应用,学生通常关注的为系列化的调用函数接口,尽可能的做完具体应用开发任务.然而倘若在从事网络系统实践应用阶段中,碰到诸如性能方面的问题,则经常会感到无从下手.为应对该类矛盾问题,可借助对具体应用网络协议实施仿真处理,进而实现科学的验证,并有效令问题迎刃而解.为实现该类目标,可引入NS2模拟仿真软件工具,进而实现各个数据链路、网络系统层、应用传输层的模拟仿真.可呈现更为细化的中间参数,进而为有效的应对具体问题,合理发掘问题,形成更为详尽科学的指导.例如可位于网络ADHOC系统环境之中,创建由客户节点直至怎么写作器节点相应的FTP应用连接.通常来讲具体的TCP流量数据并不会依据教材内容中的说明方式较为规则的从慢启动直至拥塞避免等流程,实现常规往复运行.基于节点相应的移动性会令链路出现中断现象,并且令传输无线信号的具体环境形成变化.而令两数据则会呈现出不规律的波动变化.针对该类实际测试结果,较多学生会难易应用以往所学的无线传播知识、属性特征、信道容量以及网络系统结构内容进行综合系统的阐释以及改进处理.为此,在计算机网络教学实践中,我们可借助NS2模拟仿真技术,借助模拟节点的各类丰富运动场景,进而研究总结明确同流量密切相连的具体影响成因,进而找出有效的更新处理技术方案.例如,可试着提升或者降低链路层之中具体的队列长度,或是令TCP应用协议中拥塞窗口具体的变化规律进行更新.还可调节定时器长短具体参数,分析流量形成改善的状态,进而制定科学的应对方案策略.还可借助NAM手段进行模拟仿真场景的具体展示,进而基于较多的蒙特卡洛验证实验操作之上分析相应改进处理方案策略.上述仅为就特定网络FTP应用协议进行的举例分析.当然NS2技术并不限定在单纯的FTP应用协议模拟仿真,较多数据链路层之中的协议均可实现模拟仿真.

基于NS2工具进行计算机网络系统网络层、数据传输应用层以及链路层的模拟仿真,可真正由协议原理直至最终的协议实现实现科学的发展转变.学生则可对协议具体的工作过程与属性特征进行主动的研究分析.在应对瓶颈问题的过程中,则可借助仿真模式探究成因,并设计出有效合理的优化整改方案,进而为学生后续的研究分析夯实基础,优化实践教学水平,达到事半功倍的教学效果.

4.计算机网络教学中OPNET软件应用

OPNET技术基于离散事件进行模型化体系操作属性与行为的模拟仿真研究,为当前应用较为广泛的网络建模系统工具.其机制包含三层,位于进程级完成对象仿真.利用链路令设备工具进行互联并构成网络级应用系统,可令多类网络场景汇总形成为工程.该技术手段可进行有效的环境调试与处理分析.仿真阶段以及履行仿真处理之后,均能够应用动画模拟形成模型具体的行为.我们可将仿真结果通过电子表格进行输出,进而可省略绘制图形以及分析时间序列的操作步骤,并可呈现出柱状图、详细的参数曲线,具体的概率函数以及置信区间等内容.

实践教学阶段中,可科学的引入OPNET,通过原理讲授、简单方式分析,令学生明确基础原理.同时还可利用第二课堂时间为学生设置有关更深层次的学习内容.例如,较多学生在研究排队过程中,由于掌握数学知识有限,因而无法更好的理解队列长度的平均时间以及具体的平均延时.为此,可利用队列仿真分析该结论,引入OPNET软件,令学生更形象的掌握所学知识,优化学习效果.

5.结束语

总之,信息时代,计算机网络教学应突破传统模式,实现有效的变革创新.应在理论与实验教学环节中作积极的改革尝试.基于实践教学过程中,一些知识难点、细节问题,学生较难清晰理解掌握的现状,应科学的引入模拟仿真系统工具,可科学应用MATLAB以及NS2等有效技术手段做好计算机网络系统各个协议层的知识讲授,引导学生通过仿真系统进一步夯实基础知识掌握.加深对有关计算机网络系统知识内容的应用理解,提升学生理论知识掌握以及实践动手的综合技能水平,并培养锻炼学生形成丰富的创新思维,实现可持续的全面发展.