infojournalИнформатика и образованиеInformatics and education0234-04532658-7769Publishing House Education and Informatics10.32517/0234-0453-2021-36-1-47-56infojournal-626Research ArticleИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯINFORMATIZATION OF EDUCATIONПрименение средств имитационного моделирования компьютерных сетей в учебном процессеApplying network simulation tools in learning processhttps://orcid.org/0000-0001-5145-7746ПодсадниковА. В.PodsadnikovA. V.

Подсадников Алексей Владимирович, старший преподаватель кафедры информационных систем и цифрового образования, 630126, Россия, г. Новосибирск, ул. Вилюйская, д. 28

Alexey V. Podsadnikov, Senior Lecturer at the Department of Information Systems and Digital Education, 630126, Russia, Novosibirsk, Vilyuiskaya ul., 28

cite2006@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5231-8035РозовК. В.RozovK. V.

Розов Константин Владимирович, аспирант кафедры педагогики и психологии Института физико-математического, информационного и технологического образования, ассистент кафедры информационных систем и цифрового образования, 630126, Россия, г. Новосибирск, ул. Вилюйская, д. 28

Konstantin V. Rozov, Postgraduate Student at the Department of Pedagogy and Psychology, Institute of Physics and Mathematics,Information and Technological Education, Assistant at the Department of Information Systems and Digital Education, 630126, Russia, Novosibirsk, Vilyuiskaya ul., 28

konstantin_dubrava@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9068-9267КратовС. В.KratovS. V.

Кратов Сергей Викторович, научный сотрудник, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, д. 6

Sergey V. Kratov, Researcher, 630090, Russia, Novosibirsk, prospect Akademika Lavrent'eva, 6

kratov@sscc.ruНовосибирский государственный педагогический университетРоссияNovosibirsk State Pedagogical UniversityRussian FederationИнститут вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения РАНРоссияInstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RASRussian Federation202121032021014756Copyright © Подсадников А.В., Розов К.В., Кратов С.В., 20212021Подсадников А.В., Розов К.В., Кратов С.В.Podsadnikov A.V., Rozov K.V., Kratov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://info.infojournal.ru/jour/article/view/626

Статья посвящена проблеме профессиональной подготовки студентов вуза в области компьютерных сетей в условиях отсутствия специализированных лабораторий. Решением данной проблемы является применение средств имитационного моделирования (симуляции) компьютерных сетей. Авторами представлен тематический план для изучения дисциплины ≪Компьютерные сети и интернет≫. Рассматривается отечественный и зарубежный опыт применения средств имитационного моделирования компьютерных сетей. На основе восьми выделенных авторами критериев был проведен анализ наиболее популярного в академической среде программного обеспечения для моделирования компьютерных сетей: Cisco Packet Tracer, GNS3, NS-3, EVE-NG, OMNeT++. В результате анализа и сравнения был сделан вывод, что программный продукт Cisco Packet Tracer является наиболее предпочтительной средой моделирования в условиях педагогического вуза. Приведен пример использования системы моделирования Cisco Packet Tracer в рамках учебного курса ≪Компьютерные сети и интернет≫, демонстрирующий решение практико-ориентированной задачи. В примере показаны возможность моделирования в среде Cisco Packet Tracer коммутационного, серверного, пользовательского оборудования; возможность работы с беспроводными сетями. Рассматриваются принципы настройки серверного оборудования и соответствующего программного обеспечения.

The article is devoted to the problem of professional training of university students in the field of computer networks in the absence of specialized laboratories. The solution to this problem is the use of computer networks simulation tools. The authors presented thematic plan for studying the discipline ≪Computer networks and the Internet≫. The article considers domestic and foreign experience of using computer networks simulation tools. Based on the eight criteria identified by the authors, the analysis was carried out of the most popular software in the academic environment for computer networks modeling: Cisco Packet Tracer, GNS3, NS-3, EVE-NG, OMNeT++. As a result of the analysis and comparison, it was concluded that the Cisco Packet Tracer software product is the most preferred modeling environment in the conditions of a pedagogical university. The example of using the Cisco Packet Tracer modeling system within the training course ≪Computer networks and the Internet≫ is given, demonstrating the solution of a practice-oriented problem. The example shows the possibility of simulating switching, server, user equipment in the Cisco Packet Tracer environment; the ability to work with wireless networks. The principles of setting up server hardware and related software are considered.

компьютерные сетимоделирование компьютерных сетейCisco Packet Tracerвиртуальная лабораторияпрофессиональная подготовкаcomputer networkscomputer network modelingCisco Packet Tracervirtual laboratoryprofessional trainingОбзор программных средств моделирования сетей выполнялся при поддержке бюджетного проекта ИВМиМГ СО РАН № 0315-2019-0006.The overview of network modelling software was supported by the budget project of the ICM&MG SB RAS No. 0315-2019-0006.ReferencesТитовский С. Н. Организация полигона для изучения компьютерных сетей // Проблемы современной аграрной науки. Материалы международной заочной научной конференции. Красноярск: КГАУ, 2017. С. 143–146. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30697109Titovsky S. N. Organizatsiya poligona dlya izucheniya komp’yuternykh setej [The organization of the site for computer networks studying]. Problemy sovremennoj agrarnoj nauki. Materialy mezhdunarodnoj zaochnoj nauchnoj konferentsii [Problems of modern agrarian science. Materials of the international correspondence scientific conference]. Krasnoyarsk, KSAU, 2017, p. 143–146. (In Russian.)Yang S.-K., Liu C.-G. Promoting the efficiency of learning Computer network course with the use of Cisco network devices // IEEE International Conference on Architecture, Construction, Environment and Hydraulics (ICACEH). IEEE, 2019. P. 82–85. DOI: 10.1109/ICACEH48424.2019.9042140Yang S.-K., Liu C.-G. Promoting the efficiency of learning Computer network course with the use of Cisco network devices. IEEE International Conference on Architecture, Construction, Environment and Hydraulics (ICACEH). IEEE, 2019, p. 82–85. DOI: 10.1109/ICACEH48424.2019.9042140Стащук П. В. Использование программного симулятора при изучении компьютерных сетей студентами нетехнических специальностей // Новые информационные технологии в образовании и науке. Материалы X международной научно-практической конференции. Екатеринбург: РГППУ, 2017. С. 543–546. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29255882Stashuk P. V. Ispol’zovanie programmnogo simulyatora pri izuchenii komp’yuternykh setej studentami netekhnicheskikh spetsial’nostej [Use of the program simulator when studying computer networks by students of nontechnical specialties of higher education institutions]. Novye informatsionnye tekhnologii v obrazovanii i nauke. Materialy X mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii [New information technologies in education and science. Proc. 10th Int. Scientific and Practical Conf.]. Ekaterinburg, RSVPU, 2017, p. 543–546. (In Russian.)Груздева Л. М., Дмитриев А. И., Лобачев С. Л., Малыгин О. А. Компьютерные сети, интернет и мультимедиа технологии. М.: Юридический институт МИИТа, 2018. 171 с. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36437039Gruzdeva L. M., Dmitriev A. I., Lobachev S. L., Malygin O. A. Komp’yuternye seti, internet i mul’timedia tekhnologii [Computer networks, Internet and multimedia technologies]. Moscow, Yuridicheskij institut MIITa, 2018. 171 p. (In Russian.)Никитин П. В., Мельникова А. И., Горохова Р. И. Методические особенности обучения будущих учителей информатики на дисциплине «Компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии» // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. С. 58. https://scienceeducation.ru/ru/article/view?id=14054Nikitin P. V., Melnikova A. I., Gorokhova R. I. Metodicheskie osobennosti obucheniya budushchih uchitelej informatiki na discipline “Komp’yuternye seti, Internet i mul’timedia tekhnologii” [Methodological features of training future teachers of computer science on discipline “Computer networks, Internet and multimedia technologies”]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya — Modern Problems of Science and Education, 2014, no. 4, p. 58. (In Russian.) Available at: https://science-education.ru/ru/article/view?id=14054Табачук Н. П., Мельникова В. В. Развитие информационной компетенции студентов средствами интерактивного модульного курса «Компьютерные сети» // Вестник Омского государственного педагогического университета. Гуманитарные исследования. 2017. № 3. С. 169–171. https://omsk.edu/volume/download/3_(16)_2017.pdfTabachuk N. P., Melnikova V. V. Razvitie informatsionnoj kompetentsii studentov sredstvami interaktivnogo modul’nogo kursa “Komp’yuternye seti” [Development of information competence of students by means of interactive modular course “Computer networks”]. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. Gumanitarnye issledovaniya — Review Omsk State Pedagogical University. Humanitarian research, 2017, no. 3, p. 169–171. (In Russian.) Available at: https://omsk.edu/volume/download/3_(16)_2017.pdfКручинин С. В. Особенности разработки методических материалов по курсам «Стек TCP/IP» и «Основы построения компьютерных сетей» // Научные дискуссии. 2017. № 1. С. 17–31. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29761263Kruchinin S. V. Osobennosti razrabotki metodicheskikh materialov po kursam “Stek TCP/IP” i “Osnovy postroeniya komp’yuternykh setej” [Features of the development of methodological materials for courses “TCP/IP stack” and “Fundamentals of building computer networks”]. Nauchnye diskussii — Scientific Discussions, 2017, no. 1, p. 17–31. (In Russian.)Стащук П. В. Визуальное моделирование организации и функционирования компьютерных сетей // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2017. Т. 1. С. 228–231. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29929901Stashuk P. V. Vizual’noe modelirovanie organizatsii i funktsionirovaniya komp’yuternykh setej [Visual modeling of the organization and functioning of computer networks]. Аktual’nye problemy sovremennoj nauki, tekhniki i obrazovaniya — Actual Problems of Modern Science, Technology and Education, 2017, vol. 1, p. 228–231. (In Russian.)Хрулева О. Д., Яковенко Л. В. Сетевые симуляторы как инструмент моделирования компьютерных сетей // Стратегия предприятия в контексте повышения его конкурентоспособности. 2016. № 5-2. С. 90–93. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26290854Khruleva O. D., Yakovenko L. V. Setevye simulyatory kak instrument modelirovaniya komp’yuternykh setej [Network simulators as a tool for modeling computer networks]. Strategiya predpriyatiya v kontekste povysheniya ego konkurentosposobnosti — Enterprise strategy in the context of increasing its competitiveness, 2016, no. 5-2, p. 90–93. (In Russian.)Золотухин М. С., Симонова Е. С. Сетевые симуляторы и эмуляторы оборудования Cisco // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 7. С. 57–61. https://toptechnologies.ru/ru/article/view?id=38134Zolotukhin M. S., Simonova E. S. Setevye simulyatory i ehmulyatory oborudovaniya Cisco [Network simulators and emulators of Cisco hardware]. Sovremennye naukoemkie tekhnologii — Modern High Technologies, 2020, no. 7, p. 57–61. (In Russian.) Available at: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38134Порохненко Ю. С., Полежаев П. Н. Сравнительный анализ эмуляторов компьютерных сетей // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Материалы Всероссийской научно-методической конференции. Оренбург: ОГУ, 2017. С. 3194–3199. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28977477Porokhnenko Yu. S., Polezhaev P. N. Sravnitel’nyj analiz ehmulyatorov komp’yuternykh setej [Comparative analysis of computer network emulators]. Universitetskij kompleks kak regional’nyj tsentr obrazovaniya, nauki i kul’tury. Materialy Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferentsii [The university complex as a regional center for education, science and culture. Proc. All-Russ. Scientific and Methodological Conf.]. Orenburg, OSU, 2017, p. 3194–3199. (In Russian.)Суслин А. В. Опыт использования эмулятора компьютерных сетей Cisco Packet Tracer при подготовке специалистов по направлению администрирование вычислительных систем // Информационные технологии в современном инженерном образовании. Материалы межвузовской научно-практической конференции. СПб.: Военный институт (ЖДВ и ВОСО), 2020. С. 224–230. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42967869Suslin A. V. Opyt ispol’zovaniya ehmulyatora komp’yuternykh setej Cisco Packet Tracer pri podgotovke spetsialistov po napravleniyu administrirovanie vychislitel’nykh sistem [Experience of using the emulator of computer networks Cisco Packet Tracer in training specialists in the direction of administration of computer systems]. Informatsionnye tekhnologii v sovremennom inzhenernom obrazovanii. Materialy mezhvuzovskoj nauchno-prakticheskoj konferentsii [Information technology in modern engineering education. Materials of the interuniversity scientific-practical conference]. Saint Petersburg, Voennyj institut (ZHDV i VOSO), 2020, p. 224–230. (In Russian.)Purnama I. B. I. Role of packet tracer in simulating server services on the client-server computer network // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1511. DOI: 10.1088/1742-6596/1511/1/012007Purnama I. B. I. Role of packet tracer in simulating server services on the client-server computer network. Journal of Physics: Conference Series, 2020, vol. 1511. DOI: 10.1088/1742-6596/1511/1/012007Muniasamy V., Ejlani I. M., Anadhavalli M. Student’s performance assessment and learning skill towards wireless network simulation tool — Cisco Packet Tracer // International Journal of Emerging Technologies in Learning. 2019. Vol. 14. No. 7. P. 196–208. DOI: 10.3991/ijet.v14i07.10351Muniasamy V., Ejlani I. M., Anadhavalli M. Student’s performance assessment and learning skill towards wireless network simulation tool — Cisco Packet Tracer. International Journal of Emerging Technologies in Learning, 2019, vol. 14, no. 7, p. 196–208. DOI: 10.3991/ijet.v14i07.10351Catal C., Tcholtchev N., Höfig E., Hoffmann A. Visualization of traffic flows in a Simulated Network Environment to investigate abnormal Network Behavior in complex Network Infrastructures // Procedia Computer Science. 2019. Vol. 151. P. 279–286. DOI: 10.1016/j.procs.2019.04.040Catal C., Tcholtchev N., Höfig E., Hoffmann A. Visualization of traffic flows in a Simulated Network Environment to investigate abnormal Network Behavior in complex Network Infrastructures. Procedia Computer Science, 2019, vol. 151, p. 279–286. DOI: 10.1016/j.procs.2019.04.040Castillo-Velazquez J.-I., Muñoz-Martínez I., Díaz-Ramírez J.-A., Ordoñez-Morales E. F. Management emulation for GEANT advanced network: 2020 topology under IPv6 // IEEE ANDESCON. IEEE, 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/ANDESCON50619.2020.9271972Castillo-Velazquez J.-I., Muñoz-Martínez I., Díaz-Ramírez J.-A., Ordoñez-Morales E. F. Management emulation for GEANT advanced network: 2020 topology under IPv6. IEEE ANDESCON. IEEE, 2020, p. 1–6. DOI: 10.1109/ANDESCON50619.2020.9271972Шипицин С. П., Кавалеров М. В. Особенности моделирования городской среды в сетевом симуляторе NS-3 // Автоматизированные системы управления и информационные технологии. Материалы всероссийской научно-технической конференции. Пермь: ПНИПУ, 2018. С. 265–269. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36859026Shipitsin S. P., Kavalerov M. V. Osobennosti modelirovaniya gorodskoj sredy v setevom simulyatore NS-3 [Features of urban environment simulating in network simulator NS-3]. Аvtomatizirovannye sistemy upravleniya i informatsionnye tekhnologii. Materialy vserossijskoj nauchno-tekhnicheskoj konferentsii [Automated control systems and information technology. Proc. All-Russ. Scientific and Technical Conf.]. Permian, PNRPU, 2018, p. 265–269. (In Russian.)Kodali R. K., Kirti B. NS-3 Model of an IoT network // IEEE 5th Int. Conf. on Computing Communication and Automation (ICCCA). IEEE, 2020. P. 699–702. DOI: 10.1109/ICCCA49541.2020.9250808Kodali R. K., Kirti B. NS-3 Model of an IoT network. IEEE 5th Int. Conf. on Computing Communication and Automation (ICCCA). IEEE, 2020, p. 699–702. DOI: 10.1109/ICCCA49541.2020.9250808Стешковой А. С., Туровский А. В. Особенности моделирования мобильных клиентов Wi-Fi сетей в среде OMNeT++ // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2017. № 2. С. 97–100. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29737010Steshkovoy A. S., Turovsky A. V. Osobennosti modelirovaniya mobil’nykh klientov Wi-Fi setej v srede OMNeT++ [Features of modeling mobile clients of Wi-Fi networks in the OMNeT ++ environment]. Vestnik Voronezhskogo instituta vysokikh tekhnologij — Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies, 2017, no. 2, p. 97–100. (In Russian.)Думов М. И., Хабаров С. П. Использование OMNeT++ для моделирования беспроводных Wi-Fi сетей // Информационные системы и технологии: теория и практика. Сборник научных трудов. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. С. 44–53. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35324461Dumov M. I., Habarov S. P. Ispol’zovanie OMNeT++ dlya modelirovaniya besprovodnykh Wi-Fi setej [Using OMNeT ++ to simulate wireless Wi-Fi networks]. Informatsionnye sistemy i tekhnologii: teoriya i praktika. Sbornik nauchnykh trudov [Information systems and technologies: Theory and practice. Collection of scientific papers]. Saint Petersburg, SPSFU, 2018, p. 44–53. (In Russian.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.