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关键词:计算机网络;课程建设;实例教学
在社会信息化浪潮推动下信息管理与信息系统专业发展迅速,信管专业的课程建设也引起了各高校的重视。计算机网络是信息系统开发和部署的基础平台,计算机网络课程是信管专业的核心课程之一。本文对计算机网络的课程建设进行分析和探讨,提出几点思考与探索。
1 教学目标定位分析
信管专业是一门跨经济管理和计算机科学技术的综合性学科,由于不同高校信管专业有不同的学科背景,使得该专业涉及的领域较为宽泛。其研究的范畴主要包括[1]:信息系统的开发方法和过程管理、信息系统的管理和维护、利用信息技术支持组织业务功能和研究信息系统对组织的影响和价值。对于信管专业的不同背景与研究范畴其课程教学目标也应是不同的。
这里以信息系统的设计开发、管理和维护为研究范畴的信管专业计算机网络课程为例分析课程教学目标定位。吴功宜教授指出,计算机网络课程教学发展趋势可从教学要求、能力要求和课程结构上来分析,如图1所示。
网络技术和相关学科结合产生网络工程专业和物联网工程专业,其基础还是计算机网络。信管专业的课程都是围绕“信息系统的开发与管理”这个目标进行设置,信管专业计算机课程在教学要求上应该和计算机与软件工程专业在同一层次;落实到计算机网络课程体系上,我们开设了计算机网络、网络管理与控制和网络安全课程。而信管专业区别于计算机专业,计算机是信息管理和信息系统开发运用的工具。计算机网络是信息系统开发和部署的平台,但信管专业从能力上不要求达到网络设备的软硬件开发水平。所以信管专业计算机网络课程教学目标从能力上要求掌握计算机网络基本原理,拥有初步规划组网的能力,为后续的网络管理和网络安全课程打下扎实的基础。
基金项目:上海市信息管理与信息系统教育高地建设项目(B-8515-10-0001);上海海洋大学重点建设课程项目(A-2600-10-0058)。
作者简介:王甘霖,男,讲师,研究方向为计算机网络,遥感技术与应用;袁红春,男,教授,研究方向为智能信息处理;张明华,女,讲师,研究方向为智能决策支持系统,海洋信息,移动计算。
2 课程教学引入实例教学法
计算机网络是计算机技术和通信技术的交叉学科,计算机网络课程的教材内容一般都以分层的网络体系结构及其协议来介绍,涉及大量抽象的概念与理论。现在的课堂教学方法大多以讲授PPT课件为主,并辅以多媒体动画或视频演示帮助学生学习。我们注意到计算机网络课程具有概念与理论抽象而实践性强的特点,计算机网络课程不应单纯分为理论课部分和实验课部分,而应把理论和实践相结合带到课堂上。在课堂教学过程中合理运用实例教学的方法,以有效地提高对理论知识的理解与学习。
下面以传输层TCP协议的连接和释放为例介绍这种方法。我们设计一个虚拟网络平台用来在课堂上进行实例教学。这个平台采用VMware软件虚拟了两台操作系统分别为Windows server 2003和Windows XP的计算机pc1和pc2,这样组成一个只有两台计算机的最小网络。它可在单机上运行以用于分析网络体系结构和基础的网络协议与服务,如ARP、TCP、UDP、HTTP、FTP和DNS等。
准备一个简单的面向连接的socket通讯程序,其功能是客户端向服务器端发送消息“Hello!”,服务器端回复消息“Nice to see you!”。服务器端和客户端程序分别在虚拟机pc2和虚拟机pc1上分别运行。在运行过程中启动pc2上的Wireshark软件进行抓包分析。如图2和图3所示。
图2 简单通信程序实例演示
图3 Wireshark协议分析TCP的连接与释放
在图3中,通过Wireshark捕获数据包,教师带领学生分析此次通信过程。分组1~3是TCP的三步握手过程,pc1与pc2建立了TCP连接;分组4~5为数据传递过程;分组6~9为TCP的4次握手连接释放的过程。教师在分析过程同步在黑板上画出此次TCP连接与释放的示意图。这个教学过程比教材上的图片展示和多媒体课件的动画演示更为生动和真实,在操作过程中以此为载体教师可以很好地与学生互动,学生也有一定的时间思考,下课后学生在复习时可重复此实例以继续研究,教和学的效果有明显提高。
3 网络新技术的学习引导
计算机网络技术的发展迅速,不断出现新的概念和技术,这样就产生了计算机网络教材跟不上新技术发展的矛盾。例如无线网络技术,现在国内2.5G、3G和4G网络并存,再加上无线局域网,现在正是无线网络发展的“春秋战国”时期。而传感器网络与物联网[2]技术的规模应用也正蓄势待发。这些新技术在计算机网络课程教材中都是一带而过或未提起,实际上这里孕育着网络技术的未来和机会。信管专业的学生应该对新的技术和信息敏感,教师可补充相关知识,介绍自己和学院相关的科研课题,然后让学生收集相关资料,撰写小论文或读书报告,作为期末考核成绩的5%~10%。这样可培养学生对计算机网络技术知识的收集、整理和学习的能力并可能进一步地创造知识。
4 实验教学建设
计算机网络课程的实验内容安排要结合计算机网络课程群的实验来统一考虑。计算机网络课程为必修课,网络管理与控制、网络安全课程为选修课。依近年来学生选课情况来看,学完计算机网络课程后有80%~90%的同学又选学了网络管理与控制,说明学生对网络理论和应用很感兴趣,而还有少部分同学选网络安全课程,他们已经考虑将网络管理方向作为自己的专业方向。依据这样的分析,我们把16课时的计算机网络实验内容设定为:
实验一 网络基本配置与网络命令;
实验二 网络报文捕获与网络协议分析;
实验三 交换机基本配置;
实验四 路由器基本配置;
实验五 VLAN基础配置;
实验六 路由协议配置;
实验七 WLAN连接及配置;
实验八 综合网络设计。
而把网络服务配置、网络操作系统管理和较复杂的交换机、路由器的配置放到网络管理与控制课程中,把较复杂的网络协议分析和网络安全防范内容放到网络安全课程的实验内容中。这样,计算机网络课程的实验教学内容与课程群中的其他课程的实验内容不会过于重复或完全割裂。同时,以此为内容编写适合于信管专业的计算机网络实验指导书,规范实验内容和环节,更好地指导学生实验。
在计算机网络课程实验的执行上,还存在一个困扰着大多数普通高校计算机网络专业实践教学的问题,就是实验环境。由于网络技术发展迅速,网络设备更新比较快,再加上网络设备价格不便宜,一般的学校难以配备完全满足学生实验需要的网络硬件设备。当多人一组进行实验时,每个学生的平均实际操作时间比较少,从而影响他们的学习效果和学习积极性。遇到这种情况时可利用现有的网络模拟仿真软件Dynamips、Boson NetSim等软件,先让学生在装在PC机上的虚拟平台上练习网络设备的配置,在熟练掌握配置方法后,再在实际网络设备上进行实验。利用虚拟平台学生有充分的时间独立地反复练习以掌握实验配置方法。而通过在实际设备上做实验,可帮助学生掌握如何配置和管理真实的网络。这样采用虚实相结合的办法可较好地解决这个问题。
5 结语
计算机网络课程作为信管专业的核心课程之一,其课程定位与教学方法应有别于计算机专业。面对着计算机学科和管理学科交叉的专业特点,从教学要求、能力要求和课程结构上分析了信管专业计算机网络课程教学目标定位,在课程教学过程中引入实例教学法,取得了较好的教学效果。但是当今计算机网络技术与应用的发展迅速,知识更新快,计算机网络课程的教学内容与方法都面临着不断调整更新的需求和挑战,计算机网络课程建设将是一个长期的、动态的过程。
参考文献:
[1] 万国华. “信息管理与信息系统”学科研究综述[J]. 深圳大学学报:人文社会科学版,2004,21(4):74-76.
[2] 孙其博,刘杰,黎,等. 物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.
Construction of Computer Network for the Specialty of Information Management and Information System
WANG Ganlin, YUAN Hongchun, ZHANG Minghua
(College of Information Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
关键词:计算机网络;安全漏洞;网络黑客;防范措施
中图分类号:TP393.08
当前计算机网络技术的高速发展对人们的日常动作生活产生了极大冲击,随着计算机网络技术应用范围的不断扩大,网络的重要性不容忽视。然而,网络技术的发展也随之产生的一些问题,网络黑客和网络病毒的肆意泛滥给我们的网络安全带来了巨大威胁,与此同时网络信息资源的开放性也使得信息安全问题很难从根本上得到保障,由于网络安全事故导致的各项损失正成倍增长,针对计算机网络安全漏洞的防范迫在眉睫。作为一项系统化工程,计算机网络的安全防护问题是长期性的,需要我们在实践中积累经验,切实做好网络安全的规划与落实。
1 计算机网络安全漏洞
所谓的网络安全侧重指网络信息方面的安全性,这就涉及到网络系统的数据流动与存储问题。网络系统遭遇外界环境攻击时,数据信息的破坏不可避免。当前网络技术高速发展背景下,网络攻击的方式和主体也逐渐趋于多元化,各种供给行为的结合更加强化了外部供给的组织性。除此之外,网络病毒和木马的肆意泛滥也导致网络安全防护工作的开展难上加难。现阶段掌上电脑和手机等无线终端的出现更加偏向于个人计算机,这些无线终端领域的网络攻击问题也正在扩大,网络安全的复杂化成为必然趋势。当前计算机网络安全漏洞集中表现在以下几方面:
(1)网络系统的脆弱性。由于计算机网络的开放性特征,错综复杂的网络体系中存在成千上万的计算机网络用户,而这一开放性特征也使得网络系统本身更加脆弱,在防范病毒及黑客入侵方面表现出明显的不足,这也导致计算机网络的安全隐患就此形成。TCP/IP协议本身就存在着数据篡改和欺骗性攻击等问题,加之网络配置的不合理自然导致网络漏洞问题频频发生。
(2)用户网络安全意识的缺乏。安全意识缺乏是当前计算机网络用户普遍存在的问题,失误性操作使得用户账号泄露问题常常发生。由于安全意识不够,不少计算机网络工作着并没有认识到网络安全防范的必要性,信息系统管理方面缺少对应的安全技术规范,无论是信息监测还是网络维护都显得不够到位。
(3)人为恶意攻击。人为恶意攻击是当前造成计算机网络安全漏洞的主要原因之一,通常网络系统中的人为恶意攻击被分为主动攻击和被动攻击两个方面。所谓的主动攻击主要是指对计算机信号的完整性进行破坏,而被动攻击则是对网络系统中重要机密信息的窃取。人为恶意攻击会导致数据信息的损坏或是泄露,其危害是极为巨大的。通过远程控制的方式极易导致黑客的恶意攻击,网络攻击的主要目标则在于计算机数据信息的窃取。此外,病毒泛滥也会对计算机硬件系统产生影响,这也是当前计算机安全防范的对象之一。
(4)网络软件漏洞。网络软件中存在的漏洞和缺陷为网络黑客的入侵提供了条件,甚至软件编程过程中编程人员会出于各种原因改变软件的设计模式,导致计算机系统遭遇恶意攻击。
2 计算机网络安全的防范对策
2.1 防火墙与防毒墙的应用
防火墙安全控制点的建立主要表现在网络系统的内外部及任意两个网络节点之间,借助重新定向的方式来对流经防火墙的数据流进行甄别,并对应作出允许和拒绝的操作,防火墙能够有效实施对网络服务及访问过程的监控,进而实现对内部网络系统的有效保护。防毒墙的建立主要位于网络入口位置,其主要功能在于过滤网络传输过程中局域网及互联网交接地存在的病毒。防毒墙通过对网关数据信息的全面扫描来清除其中的病毒。值得注意的是,防毒墙的应用有效实现了对内部网络的保护,然而与此同时网络连接速度也会或多或少受到影响。防火墙的运用更像是一扇门,表现为关闭与开启两种模式,然而却很难做到网络系统的即时检测,防毒墙则有效改善了这一存在的问题,现阶段不少杀毒软件研究也将重点置于防毒墙的研究开发方面,防毒墙正成为全新的计算机网络防毒装备。
2.2 网络漏洞特征信息库的构建
对于计算机网络安全检测工作而言,安全防护的高效性还体现在网络漏洞特征信息库的建设方面,借助网络漏洞信息库来提升安全漏洞验证的准确性。因此,每一个网络漏洞都应对应特征码,通过对网络数据包的实践检测来保证数据包测试的效率。网络漏洞本身千差万别,漏洞种类极其繁多,这就更加突出特征码提取的重要性,准确的特征码是对安全漏洞进行分析的必要前提。从漏洞扫描方式分析,科学扫描代码分离技术在漏洞特征信息库中的应用能够更好地实现对网络信息系统的安全维护。
2.3 有效的访问控制措施
计算机网络访问控制措施主要表现为两个方面,即认证系统与访问控制网关。控制网关或是防火墙通常设置在网络资源的边界位置,通过在资源网络内部构建认证服务系统的方式来达到网络信息的安全防范目的。针对内部网络系统的访问控制措施能够及时过滤存在的安全隐含,更好地实现授权控制,通过对访问者的身份验证来合理鉴别个人信息的真实性。除此之外,有效的访问控制措施还表现出卓越的时段连接ACL功能,对网络资源的使用区间进行合理规划。
2.4 数据加密与备份
计算机网络数据保密的最常见方法表现为数据加密,其中加密算法是加密技术的核心要点,它主要包括不可逆加密算法、对称加密算法以及不对称加密算法三种形式。数据加密能够有效保障计算机网络的数据信息安全。然而一些潜在的因素,比如人为破坏、系统故障或是自然灾害等也会对网络系统造成威胁,因此数据存储备份技术的应用也不可忽视。通常数据备份包括存储备份策略、存储硬件备份以及存储软件备份等方面,产品选择过程应当考虑其自动化存储性能,降低人工参与度。
综上所述,全球化信息时代的到来使得计算机网络技术逐渐得到普及,人们对于网络安全的关注度也不断提高。随着网络安全事故的频繁发生,网络系统破坏、网络黑客入侵、网络病毒蔓延等问题对于计算机网络安全造成了重大威胁。由于计算机网络覆盖率全球几乎所有的生活与工作领域,因此网络安全威胁所造成的后果自然是不可想象的,网络安全是当前计算机网络技术研究的核心与根源问题。除了必要的安全策略与防护措施之外,关于高素质网络管理人才的培养也不容忽视,只有切实贯彻落实计算机网络安全防范制度,才能从根本上保障计算机网络系统的安全与稳定,这对于网络信息安全而言至关重要。
参考文献:
[1]杜林,李世运.计算机网络安全及防护策略[J].电脑知识与技术,2009(21).
[2]乌小茜,王千龙,马星.浅析计算机网络安全[J].网络与信息,2009(05).
[3]赵丽.计算机网络安全与防火墙技术[J].新疆农业职业技术学院学报,2007(01).
[4]朱咆玲.计算机安全漏洞研究[J].通信市场,2009(07).
[关键词]网络实验室总体设计PC机设计
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210076-02
一、引言
随着网络技术的发展,国内各行各业都处于全面的网络化进程中,对网络应用全方位人才的需求也与日俱增,以前校园网络课程的设置不能使学生具备适应各行业网络实施和维护的能力。同时国内许多高校为了解决技术类专业的应届毕业生普遍存在的“理论强、实践弱”现象,提高他们对工作岗位的适应能力,在就业竞争中处于优势,纷纷建成了锐捷网络实验室。2006年底,根据我校计算机本、专科专业培养目标,结合新增的网络工程专业,学校克服资金紧张的压力,投资90多万元在江宁新校区建起了基于锐捷网络设备的网络综合实验室。该实验室使用2年多来,除承担正常的教学工作外,还成为任课教师专业发展及科研工作的重要基地。
二、建设目标
网络实验室的建设要有一定的前瞻性,应在有限的资金条件下建立一个适应计算机网络技术发展,集教学、科研、培训和社会服务于一体的综合性实验室。网络综合实验室建设的主要目标是:
1.建立多样化的实验环境。让参与网络技术学习的学生能够一边学习理论知识,一边认识了解和掌握网络设备的结构、功能和使用方法,并动手进行必要的网络设计、网络组建、网络管理、网络安全和网络应用的实验,真正做到理论与实践相结合的办学环境。同时通过一系列的实验积极地调动学生的学习兴趣,使学生掌握计算机网络技术的实验技能,强化对所学知识的理解,以培养学生的动手能力、工程实践能力、创新能力和团队协作精神。
2.满足专业教师学习网络、从事网络技术研究和应用系统开发的需要。网络实验室应涵盖目前主流的网络技术和设备,具有良好的可扩展性。要求系统能够模拟先进的网络技术环境,搭建网络工程;实验设备和实验内容应能非常灵活地进行扩展,从而为专业教师研究当前网络最前沿的技术动态和发展(例如网络安全、IPv6等)提供完善的实验平台,并能在此平台之上从事网络应用系统与技术的研发,提高学校整体网络科研与教学应用水平。
3.满足技能培训基地建设的需要。网络综合实验室的建设要面向社会,为社会尽可能多地培养紧缺的IT人才。但今天的IT人才市场,越来越关注技术人员的实际经验和动手操作能力。因此,网络综合实验室可以构建多种类型的局域网和广域网,可以让学生亲自搭建网络、亲自动手调试和配置网络,通过在网络实验室中的实验和操作,真正提高他们的网络技能和实战能力。目前,该网络实验室已开设了多期网络管理员职业技能培训、微软网络管理及网络架构培训、CCNA网络管理员培训等课程,同时也为学生兴趣小组提供网络工程训练与实践的场所。
三、设计原则
网络综合实验室建设在系统设计时需考虑以下几个问题:
1.网络系统要具有很好的开放性,以保证网络上使用的各种软件、各种类型的互连设备和技术具有良好的兼容性和可扩展性,预留空间符合当前和以后的信息需要和足够的升级空间。
2.网络平台要具有灵活的虚拟划分功能,以满足实验的各种模拟环境和网络系统站点数、应用软件的增多。
3.网络系统易于管理与维护,实验的网络设备全部采用可管理,以减少运行、维护、管理成本。
4.网络实验系统的软件和硬件使用最优质的产品,以保证整个网络实验平台具有良好的售后服务、投资保护,特别是保证网络系统持久的先进性,满足学生学习技术的领先性,能独立组建、调试、配置网络。
5.网络设备系统具备较高的安全性、容错能力,并且能防止内部网络受到外部攻击和感染病毒,保证网络设备以及终端计算机的安全。
四、网络综合实验室的设计与建设
(一)实验内容设计
由于各高校网络实验室设备不同,配置的软件不同,师资力量不同,学科研究方向不同,使得各高校所开设的网络实验也不尽相同。针对我校计算机本、专科专业培养目标,结合新增的网络工程专业,在新建网络实验室时,将实验内容划分为以下几方面:
1.基础性实验。包括网络设备基本操作实验(如硬件安装、网络互连、交换机和路由器配置等)、局域网实验、广域网实验和网络管理与应用等。
2.中高级实验。包括网络协议分析与设计实验、网络交换与路由安全策略实验、使用防火墙实现URL过滤及安全的访问控制实验等。
3.面向研究型的实验。包括二层协议研究、路由协议研究、VPN技术研究、隧道技术研究、安全技术研究、网管研究和流量工程技术研究等实验。
(二)网络实验室总体设计
我校网络实验室设计方案为分组设计,设备选用锐捷网络公司生产的网络产品,由于网络设备配置比较灵活,可根据实际需要,灵活组合成多种实验规划分组,实验环境设计特点是易教、易学、易练,如下图3.1。
图3.1网络实验室设计图
实验区域以工作组方式组成网络,实验室建设共分为6个实验小组,每组可容纳8个实验学员,每组对应1个机柜,1个机柜是1个RACK,每个RACK由机架管理控制服务器RCMS(锐捷)进行管理,下管4个路由器和4个交换机,1个RACK安装在1个机柜中(即RACK机柜),每个机柜基本实验功能相同,都能完成学生实验和实训。
每个实验小组都能在该组提供的网络设备上单独完成大部分实验内容,也可以在组与组之间通过核心路由交换机进行跨组的路由交换实验。整个实验环境都是模拟当前最新的网络技术应用环境设计,不但能满足目前网络技术实验室需要,而且可以后期进行平滑升级,通过添加部分网络设备和模块来组建更为复杂的网络技术实验室,为学生提供更多的实验内容,实现更复杂的网络实验。
1.小组实验环境:每个实验小组配置一台千兆三层交换机,作为每个小组的三层路由设备;配置两台千兆智能堆叠交换机,作为每个小组的二层接入交换机;配置四台模块化多业务路由器,作为每个小组的路由实验环境。
2.核心部分实验环境:网络技术实验室配置一台核心路由交换机,通过双绞线分别连接每个小组的PC接入二层交换机,并连接每个实验小组的分组控制管理服务器,在这种网络架构环境下,可模拟实际网络中很多种实验环境。
出口与校园网网络连接,采用千兆端口直接与网络中心核心设备相连,在实验室配置一台防火墙,来做部分的网络安全实验。在以后增加远程访问计费系统后,用户可以在校园网里通过校园网访问实验平台,利用课余时间可以做实验。服务器区可以建立多种应用服务,如Web、Ftp、Email、视频服务等,专门进行网络应用服务实验。
实验区中每实验组均配备规格尺寸相同的专用实验桌和机柜RACK,网络设备放置于专用机柜中。每实验组分别配置一个有足够端口的配线架,所有重要设备的局域网口均通过双绞线引至双绞线配线架上,学生可通过连接配线架来实现对设备的访问。这样可以有效防止重要设备的端口因过度插拔端口损坏。另外,为方便识别和维护,所有端口和线缆上均设置有明显的标识。
(三)实验PC机设计
在装有windows操作系统的PC机上安装VMware Workstation系统软件,可以在一台PC上安装windows系列软件、LINUX系统、NOVELL及Solaris系统。学生可以方便的使用VMware系统,在几个操作系统之间切换(跟实际的操作系统没有什么区别),不需要重新启动计算机,非常方便,节约大量的时间,同时又可以学习到各种操作系统的操作。
虚拟机软件VMware可以在一台电脑上模拟出来若干台PC,每台PC可以运行单独的操作系统而互不干扰,可以实现一台电脑“同时”运行几个操作系统,还可以将这几个操作系统连成一个网络。可在一台电脑上安装了Win2000 server,再在Win2000 Server上安装虚拟机软件VMWare,利用VMWare模拟出来3台PC,在这3台PC上分别运行Win XP、Win98、Win2000 Profession等操作系统。包括Win2000 Server在内,这4个操作系统同时在一台电脑上运行,互不干扰,并且同在一个局域网内。
(四)系统特点
该实验室采用锐捷网络产品构建,按RACK网络技术实验室设计理念进行设计。锐捷网络实验室机架控制和管理服务器RG-RCMS系列产品,是锐捷网络公司专门针对现代网络实验室开发的统一管理控制服务器,实验室中使用者可以通过RG-RCMS同时管理和控制8-16台的网络设备,不需要进行控制线的拔插,采用图形界面管理,简单方便,还可以在学生做完网络实验后,利用RG-RCMS提供的一键清除配置功能,把连接在RG-RCMS上的网络设备的配置进行统一清除,方便下一次的网络实验。
网络实验设备采用业界主流的标准命令行配置界面。便于学生完成实验课程后轻松调试其它主流网络产品,增强学生就业的通用性要求。
五、对网络实验室存在问题的分析
在众多的网络故障中,最令人头痛的是网络是通的,但网速变慢。当面对这类“软”故障时可以从以下方面进行检测分析。
(一)网线问题
在实验室大多使用的传输介质是双绞线。双绞线是由4对线严格而合理地紧密绞和在一起,减少串扰的影响。在T568A标准和T568B标准中仅使用了双绞线的1、2和3、6四条线。1、2用于发送,3、6用于接收,而且1、2必须是一个绕对,3、6必须是一个绕对。只有这样才能最大限度的避免串扰,保证数据传输。笔者在实践教学中发现少数学生不按正确标准制作网线,虽然不影响网络的连通性,但这样制作的网线存在很大的隐患。有的开始一段时间使用正常,但过一段时间后,性能下降,网速变慢。因此,我们在实践中应按T568A、T568B标准来压制网线。
(二)回路问题
在一些比较复杂的网络中,由于一些原因经常有多余的备用线路,则会构成回路,数据包会不断发送和校验数据,从而影响整体网速,这种问题查找起来比较困难。为避免这种情况发生,要求我们在铺设网线时一定要在每一根网线打上明显的标签,有备用线路的地方要做好标记。
(三)端口瓶颈
实际上路由器的广域网端口和局域网端口、交换机端口、集线器端口和服务器网卡等都有可能成为网络瓶颈。我们可在网络使用高峰时段,利用网管软件查看路由器、交换机、服务器端口的数据流量(用Netstat命令),确认网络数据流通瓶颈的位置,设法增加其带宽。如更换服务器网卡为100M或1000M、安装多个网卡、通过改变路由器上配置来增加带宽等方法都可以有效的缓解网络瓶颈,最大限度地提高数据传输速度。
六、结束语
我校信息技术学院的网络综合实验室的建设,对改善教学条件、提高教学科研质量、培养复合型及创新型网络技术人才具有重要意义。但网络实验室的建设是一个长期的过程,必须坚持先进性和实用性原则,走标准化、通用化的道路。
参考文献:
[1]徐建东、王海燕,计算机网络技术实验教学设计[J].宁波大学学报(教育科学版),2004,26(1):107-110.
[2]常小燕,计算机网络实验室的规划与设计[J].实验室科学,2007(4):113-115.
【关键词】开发主体;机制建设;岗位流程;教学流程
Investigate Job Flow for Enterprise Curriculum Development Methodology
――To “Computer Network Technology” for Example
LI Ya-fang ZHANG Xue-jun
(Chien-shiung Institute of Technology, Taicang Jiangsu 215411, China)
【Abstract】In this paper, for example vocational professional computer network technology, in-depth study of the development of the main vocational curriculum resource definition, interaction, and the construction of safeguard mechanisms, development of ideas, corporate job teaching process to the conversion process and practice of other aspects.
【Key words】Development of the main;Mechanism building;Positions process;Teaching process
0 引言
2006年教育部16号文件《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》提出工学结合的高职人才培养模式,并强调高等职业院校要积极与行业及企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,增强学生的职业能力。根据企业的岗位与工作流程来设置课程,通过对企业典型工作任务的分析,抽取出胜任相关岗位所需要具备的技能和素质,并且在此基础上构建胜任模型和设计教学情境,以此为参考来设计课程和开发资源,最大限度地保证学生在接受过相关的学习后,能迅速融入企业。
1 课程开发的角色定位
我国高职院校过多地采用学科型课程开发范式来解决高职院校的课程开发问题,其主要原因是课程开发的工作完全由课程专家与教学专家来承担。他们很容易按照自己的知识结构进行课程开发,没有考虑到职业教育的特征与职业院校学生的特点,最终导致学生的学习结果与企业或行业的实际要求相脱节。但是学校课程完全依照某个企业的要求进行设置,过度听从企业的意见,也会导致课程设置的杂乱无章,缺乏科学的逻辑体系,同时还存在不能充分培养学生的可持续发展能力及造成就业面过窄等问题。所以必须先确立学校、企业在课程资源开发中的角色,才能深度合作。
1.1 教师应该是课程开发的主体
教师是课程的研究者、设计者与评价者,更是课程的实施者,学生的兴趣、需求及学习能力在课程开发中必须得到体现,因为有教师的参与,课程才可能会更清晰、更易懂。
1.2 企业应该是深度参与者
企业专家处于生产建设的第一线,对生产技术变化情况最为了解,并能把握岗位现在与未来的能力要求与变化,充分发挥他们的作用是解决课程内容脱离工作实践的有效措施。作为课程内容的知识、技能的选择要以工作任务与职业能力分析为基础,因此要确保课程开发内容定位的准确性,必须有企业专家的深度参与。
2 课程资源开发的机制建设
企业以赢利为目的,看重的是效益,偏重的是技术。学校以教育为目的,高职的教育功能体现在除了就业问题还必须要考虑到学生的综合素质、发展潜力和创新思维的培养。教师和企业在课程开发的合作中存在着利益取向不同、目标追求不一致、合作双方拥有的资源不对等、合作信息的不对称等问题,所以如果课程开发成果与企业要求脱节,不能适应企业的实际需求,不能给企业创造过多的利益,就会造成合作不畅,导致合作虎头蛇尾。因此应当深入探索一种适合我国国情的课程开发机制。
2.1 要激发企业参与课程开发的动力学校必须作为主动方,与企业建立多种形式的合作
学校要深入了解企业的实际需求,为他们提供多样化的服务,让企业在获得自身利益的基础上,积极参与课程开发工作。目前学校与企业合作的形式包括为学生提供实习机会、实习基地,为教师提供实践机会,与学校联合实施订单培养,为学校提供兼职教师,为学校提供先进设施和设备,与学校联合解决技术难题,企业在校内建立生产型实训车间等。大部分参与课程开发的企业都与学校保持着多种形式的合作关系,积极参与课程开发也就成了他们与学校合作共赢的方式。
2.2 建立管理组织机构
学校与企业分属两个不同的体系,教师和企业专家的思维习惯和行为方式也会有很大差异。校企双方能为课程开发提供的时间和精力也是有限的,他们之间很容易产生分歧,对课程开发中的问题难以达成共识。如果没有科学的组织管理机制,合作就会变得短暂、甚至充满变故。这就需要学校成立专门的管理组织机构,吸收一批有先进课程开发理念及管理经验的人员。这个管理组织机构的主要职能是制定严密的课程开发组织方案,选择合适的企业专家,协调企业专家、教师及课程专家之间的利益和矛盾,以及解决好企业专家参与课程开发可能碰到的每一个细节问题。
2.3 充分发挥政府的激励、监督和协调作用
要建立长期、稳定、有效的合作必须充分发挥各方的优势和功能,充分发挥政府的管理与协调能力。在企业一方,采取多种途径调动企业参与课程开发的积极性,让他们在获得现实利益的同时,在政策层面、管理层面强化他们参与课程开发的动机和责任感,保证课程开发工作能够顺利、成功的实施。对于教师,应给予他们充分的课程权利、精神激励和物质激励,并以科学的评价机制和培训机制对他们参与课程开发的条件予以保障。
2.4 院校创造务件,营造良好氛围
充分调动广大教师、能工巧匠、行业人士、课程专家的积极性和主动性,增强他们的责任感和使命感,使他们能全身心地投入到课程开发工作中去。
3 课程开发思路
3.1 以“学生”为中心
要从以教师如何“教”为中心向以学生如何“学”为中心转变。在开发的内容设计、表现形式、教法配套等方面均要充分融入“学生”为主线的理念,构建以“学生”技能训练为中心的整体设计思路。
3.2 体现工学结合,校企共赢
开发团队由行业、企业专家与本校教师共同组成,共同探讨、研究,校企资源共享,充分发挥企业资源优势。做好校企双方面的需求分析至关重要,了解行业、企业用人需求标准、深入到一线岗位对其整体和具体工作调查研究,了解工作模块、工作流程和所需知识、技能、态度,对岗位能力进行分析,由此归纳出培养对象所需的理论知识、实操技能及各岗位所需关键能力。从框架构思到具体内容的编排均以真实环境中的工作模块和工作任务为依据,引领知识、技能和态度,发展学生的综合职业能力。使得开发出来的课程既可以用来教学也可以作为企业的员工培训。
4 从企业岗位流程到教学流程的转化与实践―以“计算机网络技术”专业为例
4.1 课程设计链路
市场需求定专业、岗位需求定课程。那么具体的课程的设计链路应该是:社会需求分析确定专业岗位分析典型工作任务学习领域子学习领域教学场景设计教学组织效果测试。
4.2 企业岗位流程分析
一个真实的企业局域网建设项目,其工作流程与岗位分析如下:项目调查方案决策计划制定组织分工项目实施结果评测文档提交项目评价。其对应的典型工作任务如图1所示。
图1 企业网络工程项目岗位流程与对应的典型工作任务
4.3 从企业岗位流程到教学流程的转化
学习领域的组织原则是“以工作过程为主线”,遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,科学设计学习性工作任务,教、学、做结合,理论与实践一体化,实训、实习等教学环节设计合理。以“网络设备配置与维护”课程为例说明:
通过企业岗位流程与学习领域分析确定子学习领域(学习情境)形成教学流程:网络的规划与设计网络的硬件安装交换机的安装与配置Vlan的配置路由器的安装与配置网络服务的安装与配置网络的安全管理网络的测试与验收。
图2 以企业岗位工作流程为主线的教学组织流程图
在教学内容开发中,先通过工作分析获得工作化的“学习任务”,然后通过组建工作任务或项目(行动化的学习项目)将工作化的学习任务转换成课程教学内容。而这些项目以真实工程项目为载体。
课程开发及课程实施,都要落实理论与实践知识的综合,职业技能与职业态度、情感的综合。“综合”的载体就是工作“项目”或“任务”(行动化的学习内容)。每个项目、任务或模块都是一项具体的行动化学习任务,所有内容的安排都要围绕学习任务的完成来展开。
5 结束语
总之,在课程开发过程中,企业的深度参与、教师的精致提炼是“全面贴近企业需要,打造专业使用人才”的有力保障。采用真实的案例教学方法,使学生虽然身在课堂,却能感觉到置身于企业的实际项目环境中,了解一个项目完整的开发流程,培养出较强的团队精神和协作能力。遵循实际的岗位流程,按照创设情境,提出任务;任务分解,实施任务;解决任务,建构知识;巩固练习,考核评价的思路是课程开发的有效方法。
【参考文献】
[1]崔红.高职校企合作开发课程的探讨与研究[J].长三角,2010,04(05).
[2]王东,刘心美.高职院校计算机网络专业课程开发与实践:以网络工程课程为例[J].黑龙江科技信息,2008,36.
[3]金彩侠.校企合作开发高职立体化教材的探索与尝试:以编写“对日服务外包”教材为例[J].课程教育研究,2012(30).
[4]李闽.高职校企合作课程开发机制研究[D].华东师范大学,2009.
基金项目:江苏省现代教育技术研究2012年度重点课题“基于现代信息技术的高职网络技术专业校本课程开发”(2012-R-21902)。
【关键词】J2EE技术 物联网 网络架构
1 J2EE平台技术
J2EE 作为一种应用规范,包含了 Javascript、Jsp、Ajax、JavaBean、Servlet、EJB、Jdbc、JMS、SOA、JTA、远程调用RMI、事务、安全、容器、中间件、数据库以及开源的组件。J2EE在架构网络框架中被广泛应用,其中J2EE技术内部解决框架技术丰富,组要包括Ajax框架、展现层框架Struts、业务逻辑框架Spring、对象关系映像框架Hibernate、Ibatis、消息驱动Bean的异步消息处理框架等,SOA规范的轻量级如Hessian组件,重量级Websevice组件;另外J2EE技术包含了异常错误、日志处理Log4j组件、Applet客户端组件等等,J2EE技术作为网络应用技术,得到广泛应用,尤其在架构物联网中间层的应用更为突出,J2EE的三层架构如图1所示。
2 物联网技术的概述
物联网(Internet ofThings)最早是有美国麻省理工学院一些研究人员提出的,这种技术也被称作射频识别(RFID)技术的延伸和拓展应用。物联网通过互联网技术,结合通信协议,对物品详细信息进行智能标识,并且利用互联网技术,可以实现这种智能识别在线实时共享、数据传输,物品交易等。2011年,我国开始对物联网技术进行规范,从而实现物品信息的交换、交易等,促进了网络贸易的繁荣。
物联网的网络架构随着计算机网络技术的不断发展,应用越来越广泛,物联网基本架构包括物品信息的物理型智能识别、数据信息的采集和处理、应用层实现三层网络构成。物联网的物理层主要物品的物理特性进行一定的智能化识别,然后对识别信息进行集中采集,数字化处理,并应用计算机网络将这些实体信息传送到计算机系统的网络和应用层;所谓计算机网络层可以通过网络接入点、路由器、数据库、处理中心对物理信息进行数据传递、存储和交换。应用层可以实现网络互联,各种应用服务的对接,信息调用,及基础物资信息的多领域应用。物联网网络应用层多以J2EE技术进行架构,应用层事件(Application Level Even,简称ALE)中间件通过J2EE的事务管理特性组件架构,通过EPC系统的发展不仅能够对货品进行实时跟踪,而且能够优化整个供应链。
3 物联网中间件的架构设计
基于企业信息交互的物联网中间件的架构设计实际上是物联网应用层的设计,这也是物联网技术的核心。物联网中间层构件的关键性技术采用J2EE技术,基于CORBAR和RMI技术的J2EE网络结构设计,通过远程调用对象的方法,实现面下消息的对象和事务管理。这种架构的设计最大限度的满足分布式软件体系结构的实现,软件系统通过Java消息服务(JMS)实现面向消息的重要功能,CORBAR技术和SOA设计理念都涉及到了对象和服务总线的优势,这种设计更利于后期物联网络系统集成和整合。
在物联网应用层软件开发的结尾,将会以面向服务的架构规范(SOA)的形式通过Web Service在企业服务总线上,方便客户端的调用。SOA包括服务提贡者(服务端)和服务的调用者(客户端),主要是异构系统间进行小量信息交换时使用。SOA更适用于异构系统、远程信息交换、少量信息交换,它包含有重量级的现实组件Web services组件:如Xfire等,轻量级的现实组件Hessian等。还可以用远程调用RMI及EJB实现。SOA返回给客户端的数据有XML格式和二进制数据两种, Web services是XML格式,这种格式量大传输效率较低,但通过相关API很好解析,Hessian返回二进制数据量少,效率较高。Web service协议为SOAP,Web service是 SOA规范的一种具体实现。它中间的wsdl.xml定义了要调用服务的接口方法,参数,返回类型等信息。调用WEB服务时真正业务处理在服务端,然后把返回信息通过网络返回给客户端。Web services返回的数据是XML格式的。所以数据量大,效率低。J2EE架构技术当中的EJB技术具体细化和规范出事务操作和事务管理,通过相应的J2EE容器实现对中间件当中的事务进行管理。
4 部分软件实现
Spring是一个完整的J2EE框架和解决方案,完整并且模块化,Spring 包含 IoC, AOP, 事务处理,ORM, 也包括一个简单的MVC框架。系统整体架构的设计综合了系统应用的可维护性、可扩展性、安全性、可移值性、可重用性、日志、接口等方面内容。spring中的jms,spring把jms进行了简单的封装,用Spring的JmsTemplate组件可以很方便的发送和接收消息,并且资源的管理都由template来管理。在架构设计过程与其他系统的接口进行安全性、高效率对接时, 需要用到WebService、远程调用、异步消息处理JMS技术,这些技术更有效的对传输的数据进行加密与解密工作,并由专门机构进行安全认证。
在web.xml文件中配置一个spring用的上下文文件:
span style="font-family:Microsoft YaHei;"> contextConfigLocation
/WEB-INF/jmsconfig.xml
jmsconfig.xml用来装配jms,内容如下:
jms/Ntelagent/RequestQCF
jms/Ntelagent/RequestQ
其中:
jmsTemplate:jmsTemplateForReceive负责接收消息,jmsTemplate负责发发送消息.
发送消息的代码:
jmsTemplate.convertAndSend(request);
接收消息:
Object obj = jmsTemplate.receiveAndConvert();
要实现一个消息转换器,需要实现MessageConverter接口:
public Object fromMessage(Message msg){}
public Message toMessage(Object obj, Session session) throws JMSException{}
5 结论
本文通过J2EE技术的介绍和物联网应用J2EE技术的网络架构,J2EE技术应用越来越广泛,通过Spring统一接口,面向服务的架构规范SOA形式通过Web Service,实现了世界各地的企业间通过各自的物联网系统进行交互,实现信息和资源的共享和整合。这种物联网技术的成熟和推广,有力与促进世界经济的荣,更有利于促进社会生产力的大发展。
参考文献
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[2]乔亲旺.物联网应用层关键技术研究[D]. 2011年信息通信网络技术委员会年会论坛,2011:1448-1452.
[3]柳平增.基于物联网的蔬菜安全溯源技术的集成与推广[J].中国科技成果,2014(7):16-17.
[4]黎立,朱清新,王芳.EPC系统中的中间件研究[J].计算机工程与设计,2006,27(18):21-23.
作者简介
胡玉娟(1976-),女,河南省南阳市人。硕士学位。现为南阳理工学院教育学院讲师。主要研究方向为计算机应用。