IRIS軟件用于計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)的實(shí)踐探究論文
計算機軟件課的理論知識抽象難懂，使得實(shí)驗教學(xué)必須加以輔助。IRIS軟件是一款優(yōu)秀的嗅探工具，能夠很好地監控和分析數據包。本文主要探究IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中的應用，幫助學(xué)生自主利用軟件理解網(wǎng)絡(luò )體系結構、數據在網(wǎng)絡(luò )中的傳輸、IP協(xié)議分片等抽象復雜的概念，目的是增加學(xué)生對網(wǎng)絡(luò )學(xué)習的興趣，真正理解計算機網(wǎng)絡(luò )課程中重要的理論知識，并且能將所學(xué)知識運用到實(shí)踐當中，解決網(wǎng)絡(luò )故障問(wèn)題。
計算機網(wǎng)絡(luò )課程在高校計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)的整個(gè)課程中占有及其重要的地位，由于它的概念抽象難于理解，因此，必須輔助性的加以實(shí)驗課程教學(xué)，才能使學(xué)生較好地理解計算機網(wǎng)絡(luò )課程的難點(diǎn)重點(diǎn)內容。在實(shí)驗課程中，教師通過(guò)設計實(shí)驗操作，學(xué)生在教師的引領(lǐng)下自主操作練習，使學(xué)生能夠對計算機網(wǎng)絡(luò )理論知識有更進(jìn)一步的了解。IRIS軟件是一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )流量分析檢測工具，在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗課程教學(xué)中引入IRIS軟件能夠使學(xué)生直觀(guān)明了的掌握IRIS軟件工作的原理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，能夠將所學(xué)的理論知識應用于日后的工作實(shí)踐中去，對判斷和解決網(wǎng)絡(luò )故障能夠起到很大的幫助。
1 IRIS軟件簡(jiǎn)介
IRIS(Iris Network Traffic Analyzer)是由著(zhù)名的網(wǎng)絡(luò )安全公司Eeye Digital Security研發(fā)的一款被廣泛應用到網(wǎng)絡(luò )通訊分析和嗅探的工具。它主要用來(lái)幫助管理人員輕易地可以捕捉并且查看近處網(wǎng)絡(luò )的所有數據包，并且可以根據數據包來(lái)進(jìn)行分析和解碼，生產(chǎn)出多種多樣的統計圖表，進(jìn)而探測本機的端口位置和網(wǎng)絡(luò )的使用情況，從而有效地管理網(wǎng)絡(luò )通訊。
2 計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)
作為高校計算機相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，計算機網(wǎng)絡(luò )是必修的專(zhuān)業(yè)基礎課程，但是由于該門(mén)課程的應用性、實(shí)踐性、實(shí)用性遠遠超過(guò)其他一些專(zhuān)業(yè)的計算機選修課程，使得越來(lái)越多的非計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都選修計算機網(wǎng)絡(luò )，希望通過(guò)實(shí)驗課程的上機演練，能夠將所學(xué)知識應用到實(shí)踐生活工作中去，因而，計算機網(wǎng)絡(luò )課程能夠培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力。相對于其他偏文科類(lèi)課程，計算機網(wǎng)絡(luò )課程有些概念會(huì )比較抽象，難以理解，如果單靠教師課堂講授理論知識是難以達到預期的教學(xué)效果的，因此，需要通過(guò)實(shí)驗可能上機操作演練才能消化難以理解的抽象概念。通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)課程分為五個(gè)部分：熟悉網(wǎng)絡(luò )操作系統、制作網(wǎng)線(xiàn)、IP地址的規劃與配置、WEB/FTP服務(wù)器的安裝及簡(jiǎn)單配置、常用網(wǎng)絡(luò )工具的使用等[2]。
3 計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中引入IRIS軟件的必要性
IRIS軟件是一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )流量分析監測工具，在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中引入IRIS軟件不僅可以增強教學(xué)效率同時(shí)也可以增強師生之間的交互性增加課堂趣味性，從而有利于學(xué)生理解和掌握抽象的理論知識。但是傳統的理論教學(xué)，重點(diǎn)難點(diǎn)理論知識學(xué)生難以理解掌握，因此達不到教學(xué)的效果，主要表現在以下兩個(gè)方面：
3.1 理論抽象難懂，缺乏必要的實(shí)踐操作能力
計算機網(wǎng)絡(luò )教學(xué)中存在很多抽象概念，例如：網(wǎng)絡(luò )體系結構，對于教師來(lái)講，很難用語(yǔ)言來(lái)描述這種網(wǎng)絡(luò )體系結構的具體的框架內容，一般是需要利用 TCP/IP或者OSI模型的層次結構來(lái)分層分析網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程，學(xué)生通過(guò)觀(guān)看，認識網(wǎng)絡(luò )傳輸數據如何分層進(jìn)行數據封裝、拆分以及傳輸的過(guò)程，但是這種觀(guān)看圖解的方式，不能使學(xué)生對整個(gè)傳輸過(guò)程有一個(gè)感性形象的認識，因此也更不可能真正理解網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程，更不可能理解更為抽象的數據在通信過(guò)程中的具體格式。因此，利用傳統的模型講解理論的方法，是不能達到理想的教學(xué)效果，但是IRIS軟件的引入，正好彌補了模型的不足，在實(shí)驗課程中，學(xué)生不再只是通過(guò)觀(guān)看，而是可以具體操作，模擬整個(gè)傳輸過(guò)程，從而能夠對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的內容有一個(gè)更為感性的認識[3]。
3.2 大多數的計算機網(wǎng)絡(luò )教材對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的應用缺乏系統性分析
目前市面上的主流的高校計算機網(wǎng)絡(luò )教材的內容體系，往往是按照計算機網(wǎng)絡(luò )體系的結構來(lái)進(jìn)行分層介紹的，每一層的具體協(xié)議只是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的介紹網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的基本原理以及功能，并沒(méi)有附加一定的實(shí)踐操作的具體案例，并且也沒(méi)有系統地將每層協(xié)議整合，因而缺乏系統性和實(shí)踐性。出現這一現象的原因就是，在計算機網(wǎng)絡(luò )教學(xué)沒(méi)有引入IRIS軟件之前，沒(méi)有搭建具體真實(shí)的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境平臺供學(xué)生演示，因此，在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中引入IRIS軟件的重要性不言而喻 [4]。
4 IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中的應用
學(xué)生第一次在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗課程中使用IRIS軟件時(shí)，首先需要他們自行安裝IRIS軟件，這是學(xué)會(huì )使用IRIS軟件的第一步。安裝完成以后，正常啟動(dòng)IRIS軟件，點(diǎn)擊軟件上方的捕獲按鈕，IRIS軟件后臺就自行開(kāi)始對網(wǎng)絡(luò )數據包進(jìn)行捕獲。在捕獲的過(guò)程中，教師要隨時(shí)講解可以存在的問(wèn)題，同時(shí)也要提示哪些操作可能會(huì )出現不能的情況。例如，教師要告訴學(xué)生，IRIS軟件在進(jìn)行捕獲數據包時(shí)，如果不對過(guò)濾器進(jìn)行設置，IRIS軟件將會(huì )對所有經(jīng)過(guò)本機的網(wǎng)絡(luò )數據包進(jìn)行捕獲，如果設置了過(guò)濾器，則只是對設置的特定數據包進(jìn)行捕獲。
4.1 IRIS軟件應用于計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中的案例分析
案例一：TCP建立連接的三次握手
實(shí)驗設備是局域網(wǎng)內的兩臺主機，從第一行的數據我們可以看到一臺主機192.168.1.102向另一臺主機58.61.33.32正在發(fā)起 TCP連接請求，此時(shí)，參數SYN=1，SEQ=2137685470，這是TCP連接過(guò)程中的第一次握手。從第二行數據我們可以看出，一臺主機 58.61.33.32正在對另一臺主機192.168.1.102的連接請求做出應答，此時(shí)參數ACK=1，SYN=1，這是TCP連接過(guò)程中的第二次握手。從第三行數據中我們可以看出，一臺主機192.168.1.102正在對另一臺主機58.61.33.32進(jìn)行同步確認，此時(shí)，參數 ACK=1，SEQ=2319632053，這是TCP連接過(guò)程中的第三次握手。通過(guò)這三次握手的方式使兩臺主機之間TCP連接建立起來(lái)。通過(guò)學(xué)生實(shí)驗課程的演練加上教師對數據結果的講解分析，能夠使學(xué)生直觀(guān)清晰形象地理解TCP的連接過(guò)程[5]。
案例二：IP數據包的格式與分片
IP數據包的格式也是計算機網(wǎng)絡(luò )課程的一個(gè)重要內容，其理論抽象難懂，因此，該實(shí)驗課程重在讓學(xué)生理解IP協(xié)議的作用以及IP數據包分片的過(guò)程。同樣，先啟動(dòng)IRIS軟件，按下IRIS工具欄中的開(kāi)始捕獲按鈕，執行PING 192.168.1.22-1 4000命令捕獲數據包，如圖2所示。
對于在發(fā)送終端的每一份數據報來(lái)講，標識的字段都且僅僅包含唯一的一個(gè)值。這個(gè)值在進(jìn)行數據報的分片的同時(shí)應該被復制到每一個(gè)片中。并且標識的字段可以采用其中的一個(gè)數位來(lái)展示更多的片。出去最后一個(gè)，其他的每一個(gè)數據報的組成部分都應該把比特放置于位置1。片偏移指的就是該片字段偏移到原始數據開(kāi)始的地方。此外，數據報被分片了之后，每個(gè)片的長(cháng)度都應該變成該片的長(cháng)度值。最后，在該標志的字段中有一個(gè)“不分片”的位置。如果我們將這個(gè)比特的位置設為1，那么將會(huì )出現IP不對數據進(jìn)行分片的情況。相反的，如果我們把數據丟棄掉并且發(fā)送一個(gè)ICMP差錯報交給其實(shí)端。那么我們當IP數據被分片了之后，每一片都將成為一個(gè)新的分組，并且具有自己的IP首，并且會(huì )出現在選擇路由的時(shí)候與其他的分組獨立的情況。所以，數據報的這些片到達了目的端就可能會(huì )出現失序的情況，但是在IP首部則會(huì )有足夠的信息讓接收端可以正確的將這些數據報片進(jìn)行組裝。
在該案例中，由于IRIS軟件使用了PINK 192.168.1.22-1 4000指令，ICMP報文攜帶了4000個(gè)字節的數據，加上ICMP首部和IP的首部已經(jīng)超過(guò)了數據連接層協(xié)議的最大傳送單元，因此，必須將過(guò)長(cháng)的數據包進(jìn)行分片才能繼續在網(wǎng)絡(luò )上傳送。根據圖3可以看出，該IP數據包被分成了三片。
4.2 IRIS軟件應用與計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)的教學(xué)成果
在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中，同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗課程的親自上機演練，自己安裝并配置使用IRIS軟件，捕獲了很多數據包。然后根據理論課中老師講的知識，同學(xué)們可以對捕獲的數據包進(jìn)行深入的分析研究，從而對網(wǎng)絡(luò )協(xié)議以及各種指令有一個(gè)深入的了解，并且對網(wǎng)絡(luò )通信過(guò)程也有一個(gè)感性的直觀(guān)地認識，從而激發(fā)了學(xué)生對學(xué)習計算機網(wǎng)絡(luò )課程的興趣，不再因為理論的抽象難懂而逃避學(xué)習。
5 結語(yǔ)
通過(guò)對IRIS軟件在計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗教學(xué)中的案例研究分析，同學(xué)們親自安裝操作軟件，捕獲數據包，對學(xué)生使一種挑戰，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習欲望，也對IRIS軟件有了更深入的了解。同時(shí)，IRIS軟件在實(shí)驗教學(xué)中的應用很廣泛靈活，形式多樣，教師應該充分利用該軟件，將計算機軟件網(wǎng)絡(luò )的抽象理論教學(xué)變成一種生動(dòng)形象的實(shí)踐演練。因此，加強對網(wǎng)絡(luò )管理和實(shí)踐的教學(xué)仍然是一件值得探討的課題。
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