IRIS軟件用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探究論文

　　計(jì)算機(jī)軟件課的理論知識(shí)抽象難懂，使得實(shí)驗(yàn)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(jiān)控和分析數(shù)據(jù)包。本文主要探究IRIS軟件在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，幫助學(xué)生自主利用軟件理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸、IP協(xié)議分片等抽象復(fù)雜的概念，目的是增加學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的興趣，真正理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中重要的理論知識(shí)，并且能將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，解決網(wǎng)絡(luò)故障問(wèn)題。

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程在高校計(jì)算機(jī)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(yàn)課程教學(xué)，才能使學(xué)生較好地理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的難點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)課程中，教師通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生在教師的引領(lǐng)下自主操作練習(xí)，使學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)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(cè)工具，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中引入IRIS軟件能夠使學(xué)生直觀明了的掌握IRIS軟件工作的原理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于日后的工作實(shí)踐中去，對(duì)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)是由著名的網(wǎng)絡(luò)安全公司Eeye Digital Security研發(fā)的一款被廣泛應(yīng)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(shù)據(jù)包，并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)包來(lái)進(jìn)行分析和解碼，生產(chǎn)出多種多樣的統(tǒng)計(jì)圖表，進(jìn)而探測(cè)本機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

　　作為高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，但是由于該門(mén)課程的應(yīng)用性、實(shí)踐性、實(shí)用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他一些專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)選修課程，使得越來(lái)越多的非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生都選修計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的上機(jī)演練，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐生活工作中去，因而，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。相對(duì)于其他偏文科類(lèi)課程，計(jì)算機(jī)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(shí)是難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果的，因此，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)可能上機(jī)操作演練才能消化難以理解的抽象概念。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程分為五個(gè)部分：熟悉網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、制作網(wǎng)線、IP地址的規(guī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(jiān)測(cè)工具，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中引入IRIS軟件不僅可以增強(qiáng)教學(xué)效率同時(shí)也可以增強(qiáng)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(shí)。但是傳統(tǒng)的理論教學(xué)，重點(diǎn)難點(diǎn)理論知識(shí)學(xué)生難以理解掌握，因此達(dá)不到教學(xué)的效果，主要表現(xiàn)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(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)，對(duì)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(jié)構(gòu)的具體的框架內(nèi)容，一般是需要利用 TCP/IP或者OSI模型的層次結(jié)構(gòu)來(lái)分層分析網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程，學(xué)生通過(guò)觀看，認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)如何分層進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝、拆分以及傳輸?shù)倪^(guò)程，但是這種觀看圖解的方式，不能使學(xué)生對(duì)整個(gè)傳輸過(guò)程有一個(gè)感性形象的認(rèn)識(shí)，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(shù)據(jù)在通信過(guò)程中的具體格式。因此，利用傳統(tǒng)的模型講解理論的方法，是不能達(dá)到理想的教學(xué)效果，但是IRIS軟件的引入，正好彌補(bǔ)了模型的不足，在實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生不再只是通過(guò)觀看，而是可以具體操作，模擬整個(gè)傳輸過(guò)程，從而能夠?qū)�網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)容有一個(gè)更為感性的認(rèn)識(shí)[3]。

　　3.2 大多數(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性分析

　　目前市面上的主流的高校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材的內(nèi)容體系，往往是按照計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系的結(jié)構(gòu)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(tǒng)地將每層協(xié)議整合，因而缺乏系統(tǒng)性和實(shí)踐性。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因就是，在計(jì)算機(jī)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(tái)供學(xué)生演示，因此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入IRIS軟件的重要性不言而喻 [4]。

　　4 IRIS軟件在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

　　學(xué)生第一次在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(tái)就自行開(kāi)始對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)包時(shí)，如果不對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行設(shè)置，IRIS軟件將會(huì)對(duì)所有經(jīng)過(guò)本機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行捕獲，如果設(shè)置了過(guò)濾器，則只是對(duì)設(shè)置的特定數(shù)據(jù)包進(jìn)行捕獲。

　　4.1 IRIS軟件應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(yàn)設(shè)備是局域網(wǎng)內(nèi)的兩臺(tái)主機(jī)，從第一行的數(shù)據(jù)我們可以看到一臺(tái)主機(jī)192.168.1.102向另一臺(tái)主機(jī)58.61.33.32正在發(fā)起 TCP連接請(qǐng)求，此時(shí)，參數(shù)SYN=1，SEQ=2137685470，這是TCP連接過(guò)程中的第一次握手。從第二行數(shù)據(jù)我們可以看出，一臺(tái)主機(jī) 58.61.33.32正在對(duì)另一臺(tái)主機(jī)192.168.1.102的連接請(qǐng)求做出應(yīng)答，此時(shí)參數(shù)ACK=1，SYN=1，這是TCP連接過(guò)程中的第二次握手。從第三行數(shù)據(jù)中我們可以看出，一臺(tái)主機(jī)192.168.1.102正在對(duì)另一臺(tái)主機(jī)58.61.33.32進(jìn)行同步確認(rèn)，此時(shí)，參數(shù) 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(tái)主機(jī)之間TCP連接建立起來(lái)。通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的演練加上教師對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的講解分析，能夠使學(xué)生直觀清晰形象地理解TCP的連接過(guò)程[5]。

　　案例二：IP數(shù)據(jù)包的格式與分片

　　IP數(shù)據(jù)包的格式也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的一個(gè)重要內(nèi)容，其理論抽象難懂，因此，該實(shí)驗(yàn)課程重在讓學(xué)生理解IP協(xié)議的作用以及IP數(shù)據(jù)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(zhí)行PING 192.168.1.22-1 4000命令捕獲數(shù)據(jù)包，如圖2所示。

　　對(duì)于在發(fā)送終端的每一份數(shù)據(jù)報(bào)來(lái)講，標(biāo)識(shí)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(shù)據(jù)報(bào)的分片的同時(shí)應(yīng)該被復(fù)制到每一個(gè)片中。并且標(biāo)識(shí)的字段可以采用其中的一個(gè)數(shù)位來(lái)展示更多的片。出去最后一個(gè)，其他的每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的組成部分都應(yīng)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(shù)據(jù)開(kāi)始的地方。此外，數(shù)據(jù)報(bào)被分片了之后，每個(gè)片的長(zhǎng)度都應(yīng)該變成該片的長(zhǎng)度值。最后，在該標(biāo)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(shè)為1，那么將會(huì)出現(xiàn)IP不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分片的情況。相反的，如果我們把數(shù)據(jù)丟棄掉并且發(fā)送一個(gè)ICMP差錯(cuò)報(bào)交給其實(shí)端。那么我們當(dāng)IP數(shù)據(jù)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(xiàn)在選擇路由的時(shí)候與其他的分組獨(dú)立的情況。所以，數(shù)據(jù)報(bào)的這些片到達(dá)了目的端就可能會(huì)出現(xiàn)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(shù)據(jù)報(bào)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(bào)文攜帶了4000個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，加上ICMP首部和IP的首部已經(jīng)超過(guò)了數(shù)據(jù)連接層協(xié)議的最大傳送單元，因此，必須將過(guò)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片才能繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)上傳送。根據(jù)圖3可以看出，該IP數(shù)據(jù)包被分成了三片。

　　4.2 IRIS軟件應(yīng)用與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)成果

　　在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的親自上機(jī)演練，自己安裝并配置使用IRIS軟件，捕獲了很多數(shù)據(jù)包。然后根據(jù)理論課中老師講的知識(shí)，同學(xué)們可以對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)包進(jìn)行深入的分析研究，從而對(duì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程也有一個(gè)感性的直觀地認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的興趣，不再因?yàn)槔碚摰某橄箅y懂而逃避學(xué)習(xí)。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)IRIS軟件在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)包，對(duì)學(xué)生使一種挑戰(zhàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，也對(duì)IRIS軟件有了更深入的了解。同時(shí)，IRIS軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用很廣泛靈活，形式多樣，教師應(yīng)該充分利用該軟件，將計(jì)算機(jī)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(qiáng)對(duì)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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