遠程網絡實驗的管理和控制機制的研究與設計解析

施卓群

摘要：本文首先提出主干課程及其項目的設計，然后詳細闡述遠程開放實驗平臺的設計，主要包括實驗環境的總體構成、SSL VPN遠程接入與訪問控制、網絡實驗設備的管理，最后基于網絡平臺管理、設備管理、教師管理等，對遠程網絡實驗的管理和控制要點進行論述，通過不斷分析旨在進一步強化遠程網絡實驗的管理和控制水平，充分彰顯出遠程網絡實驗構建的應用價值，并確保最佳的設計效果，僅供參考。

關鍵詞：遠程網絡實驗;管理和控制機制;設計

一、主干課程及其項目的設計

以某一大學為例，網絡工程實驗室規劃建設主要基于整體知識觀，對網絡工程專業的不同工程技術主干課程進行教學改革，其中，主要涵蓋“組網技術”、“網絡安全”等技術。通常來說，知識之間的關系是緊密聯系、密不可分的，并且加強統一的知識體系的構建、整合也是至關重要的?；谡n程的知識體系，可以凸顯出實驗教學的獨立性，在工程實驗環境中，積極展示問題和概念。針對于各個實驗項目，不僅具有高度的獨立性，而且也可以拓展上一個實驗項目，防止實 驗內容交叉重復等現象的出現，不斷強化實驗內容與實際的緊密融合，并更加便利于綜合性實驗項目的構建，從而使工程教育氛圍變得愈發良好。

在實驗教學過程中，學生的主體性地位得到了充分體現，理論教學與實驗教學處于高度協調的狀態，而且在相關理論課程進行前，需要開展部分實驗教學，對學生基于需求的環境中學習做出正確引導，在實驗教學中，企業理念主要以客戶需求為主，實現產品和服務的市場意識的順利構建。由于實驗教學的小組成員數量為4名左右，在工程環境中，確保實驗項目的順利完成^【1】。在各個小組相互學習的帶動下，可以直觀展示出抽象化的計算機網絡理論知識，并可以對問題的答案進行挖掘與追溯，從而推動學生自主學習能力的提升，并給予團隊協作能力一定的支持。

通過實驗課程的優化整合作用，可以使網絡工程專業知識的本質聯系得到不斷強化，為實驗教學質量的提升奠定良好的基礎。同時在學生解決問題這一過程中，可以使動手能力得到不斷強化，深入理解理論知識，并使團隊協作、人際溝通能力得到提升。所以在網絡工程專業的教學計劃修訂中，主干實驗課程主要以“計算機網絡實驗”為主，其中，驗證性實驗、綜合性實驗分別為19項、5項。

二、遠程開放實驗平臺的設計

（一）實驗環境的總體構成

在網絡工程實驗室實驗環境中，其構成主要包括中心交換機柜、實驗計算機等。在實驗機柜和中心交換機柜之間的連接方面，預敷設非屏蔽雙絞線在5類以上，借助實驗計算機的IE瀏覽器，促進網絡實驗的順利進行。由于DMC的并發控制功能顯著，使每臺網絡實驗設備的用戶訪問數量僅僅為1個，最大程度地防止訪問沖突的出現。預敷設超5類非屏蔽雙絞線，在同組實驗計算機和實驗機柜之間也比較適用，以此來發揮出在驗證實驗結果方面的作用。為了將整個實驗室的統一管理水平提升上來，NEMS實驗室管理系統非常值得應用，預防實驗計算機等受到威脅。

（二）SSL VPN遠程接入與訪問控制

在遠程網絡實驗中，要想將開放管理水平提升到新的高度和深度，具體的劃分必須要與課余時間相聯系，特別對于諸多個遠程開放的時間段，這樣做，不僅可以便利于學生的自主化選擇，并促進預約環節的順利完成。其中，在實驗預約登記方面，應根據個人或小組來進行。在用戶機對實驗室內部網絡服務器的安全訪問方面^【2】，標準TCP/UDP協議的應用，可以使所有NAT設備或防火墻全面涉及，基于此，使得訪問控制功能得到完美呈現，并憑借良好用戶認證管理功能，防止實驗室內資源出現利用不合理、不充分等現象。

如果平臺對同一個實驗機柜進行申請、使用，遠程實驗的單個學生應在實驗小組中保持較高的參與積極性、主動性，而且基于實驗小組對實驗機柜設備資源種類進行合理區分，如Web接入資源、IP接入資源等，在VPN網關中，Web業務配置、TCP業務配置等應落實下去，并對不同的訪問權限進行設置。學生-實驗組-實驗機柜-實驗資源關系示意圖如圖1所示。在一個實驗機柜被配置給某個實驗小組后，該小組的所有學生用戶均可以對所有設備資源進行訪問，從而為教師進行高細粒度的訪問控制創造有利條件，防止實驗室網絡環境中不安全隱患問題的出現。

（三）網絡實驗設備的管理

在遠程網絡實驗的性質特點中，不間斷特點這一要素不容忽視，實驗室教師既要為學生對網絡實驗設備的遠程訪問提供便捷，也要對其配置“痕跡”予以及時清除，以免對后續的遠程實驗的學生造成影響。此外，因為網絡實驗設備的不準確配置，還可以防止故障的出現，為實驗機柜的遠程化管理創造有利條件，使網絡實驗設備向初始工作狀態的迅速恢復。為了迅速恢復網絡實驗設備，自動重啟恢復等方式得到了廣泛應用，借助網絡NEMS，有助于網絡實驗設備的自動重啟等功能的恢復。

對自動重啟與恢復方式的工作原理進行分析，首先，對每臺網絡實驗設備的啟動配置文件進行編輯，在實驗室管理服務器上進行保存。其次，在預約實驗時間結束后，TFTP方式的應用為一大關鍵要點，使啟動配置文件向所有的網絡實驗設備上進行發送，最終為與初始配置狀態達成高度的一致性與統一性，確保良好的恢復效果。

三、遠程網絡實驗的管理和控制要點

（一）網絡平臺管理

針對于網絡遠程控制實驗，由于需要傳輸的實時數據較多，所以強化網絡平臺的高效化運行不容忽視。對于網絡平臺管理員來說，在每次遠程實驗開始的前期階段，應嚴格測試網絡連接的效果，不斷提高網絡傳輸的有效性，在學生實驗過程中，管理人員也可以及時排除各種網絡平臺連接方面的故障問題。由于技術和實驗要求的差異性較大，網絡平臺管理人員還要從實際需要出發，不斷升級和改造網絡遠程控制實驗平臺。

（二）設備管理

由于網絡遠程控制實驗的設備損耗現象比較嚴重，所以加強設備的高效化管理至關重要。在網絡遠程控制實驗過程中，面對設備故障的出現，設備管理員應第一時間展開維修，必要時更換設備，然后在學生實驗結束后，如果實驗設備損壞嚴重，設備管理員應對更換實驗設備的請求予以說明，確保實驗管理單位了解其具體情況。

（三）教師管理

對于教師而言，不僅需要提供學習資料，而且也要給予學生網絡遠程控制實驗過程予以一定的幫助。在上傳相關學習資料時，教師應借助網絡進行上傳，并對實驗的具體時間段進行預約，在這一過程中，可以為師生在同一實驗平臺上的溝通創造有利條件，實現及時發現問題并解決問題。此外，在網絡實驗平臺的作用下，可以為學生交流分享經驗提供極大的便捷，同時根據學生提交的實驗報告、具體表現，也可以為教師合理、公正的評價助益。

（四）學習者管理

分析網絡遠程控制實驗的最終目標，離不開促進學習者相關實驗的學習這一層面，但是教與學的相互分離，極容易使學習者的狀態出現弱化現象，對此應對網絡遠程控制實驗的特點進行分析，如學習者和成績應密切融合最終的學分，教師也要與學生保持密切聯系，將學生的學習動機調動出來。

四、結束語

結合以上敘述內容，在遠程開放實驗平臺的構建方面，SSL VPN技術的應用，可以將教學的靈活性發揮出來，穩步推進教學過程，同時也是優化、創新教育技術手段的重要舉措，確保實驗教學效率的穩步提升，使實驗教學的時間、空間愈發龐大化。而且基于真實化的情境，可以使學生的實驗項目實現順利完成。此外，實驗室具有全天候的功能作用，即使處于無人值守的地步，仍然可以提供持續化的服務，旨在更好地利用實驗室網絡設備。

參考文獻：

[1] 仝夢豪、丁學文、普靖雯、黃健、朱鑫沖、李俊杰. 基于Arduino的智能小車遠程監控系統設計[J]. 計算機與網絡， 2020， 46（20）：4.

[2] 于貴瑞， 張雷明， 張揚建，等. 大尺度陸地生態系統狀態變化及其資源環境效應的立體化協同聯網觀測[J]. 應用生態學報， 2021， 32（6）：16.