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计算机网络论文 篇一一、前言
计算机网络的设计存在一定的问题，计算机设计系统是由大量的微电子共同运行才会有效的，但是这些微电子共同作用的同时也会形成回合电路。从而引导雷电的微波进入到系统内部，从而造成电脑系统的末端和接口的破坏，导致很大的经济损失。我们就雷电的防护措施展开了如下探讨：
二、雷电进入计算机网络的方式
1.电源部分。计算机网络系统电源部分遭受雷击的风险主要有以下几种：雷电直接击中厂区外的架空高压线路，导致过电压串入厂区内的低压配电系统；厂区周边发生雷击时，电磁感应和静电感应导致部分能量耦合到低压配电系统；雷电直接击中厂区内的建筑，导致建筑物基础地电位升高对低压配电系统反击放电。
2.计算机网络部分
雷电能量侵入计算机终端的途径如右图1所示。
雷电直接击中厂区外的通信线路，导致过电压串入厂区内的计算机网络布线系统，将终端设备损坏；雷电直接击中厂区内的建筑物，雷电流沿柱内钢筋下泄时产生的LEMP(雷击电磁脉冲)在机房内信号回路上感应产生的过电压击坏网络设备，厂区周边发生雷击时，电磁感应和静电感应导致部分能量耦合到计算机网络布线系统，雷电直接击中厂区内的建筑，导致建筑物基础地电位升高对计算机网络布线系统反击放电，将计算机终端设备和交换设备击坏。
三、雷电对计算机网络系统的侵害
1.雷电损害计算机网络系统的原因分析。现代的社会已经是网络化、信息化、全球化的时代，网络的发展渗透到世界各个角落。高科技的计算机器件、高精度的仪器被应用计算机网络系统之中去，计算机的芯片越小，其自身具有的功能和作用就越强。但是它本身的耐压性就越弱。当受到雷电的袭击时，造成的损害就更大。这也是造成计算机网络系统瘫痪的主要原因之一。
2.雷电对计算机网络的侵害形式。雷电对计算机网络系统的侵害主要有两种不同的形式：一种是直击雷，另一种是雷击电磁脉冲，前者指的是雷电等直接冲击建筑物或是地面上的各种设备机器等，造成计算机硬件和软件的损害。外部的防护措施主要是为了保护建筑不受自然雷击或者火灾的影响而发生的人身事故。内部的雷电系统指的是雷电和其他外界发生感应电流的泄露产生的人身事故。由于计算机是处在建筑物之内，是室内操作的，因此受到雷电直接的侵害小，主要是受到雷的冲击。因此计算机的雷电防护主要是击电磁脉防护。
3.雷电对计算机网络系统侵害的主要途径。雷电对计算机网络系统的侵害主要有三种途径：一种是雷电通过电源路线侵入到计算机系统，由于计算机的电源通过电力路线送到室内，如果电力路线遭到了雷电的袭击就会产生电力线路的中断，直接导致计算机系统的崩溃。如果建筑物体受到雷电的袭击这时候在计算机的电源线路上会产生大量的雷击电磁脉冲，对计算机网络系统造成毁灭性的打击。第二种途径是通过计算机的通信线路进行侵害，其中一种情况是静电感应，雷电的作用，计算机系统附近的线路会感应相反电荷；另一种情况是电磁感应。
四、计算机网络系统的雷电防护
1.电源系统的防护。
以电子计算机为基础的系统的电压流相对较少。在这种情况下，防御电源线线路的过电压就会少于电力设备。此时，要想通过电源对其进行相应的防护，就应该采取相应的抑制瞬间过电压、过电流措施，以保证计算机系统安全状态值。一旦雷电产生较大的电压、电流，在短时间内想对相应的电压进行限制或是泄流是比较困难的。要想更好的解决这一问题，就应该根据相应防雷保护区原理对每个分区的交界处进行相应的防雷保护，可以在高压变压器后端到二次设备电缆内芯两端适当的加装避雷器，以保证二次电压设备安全。也可以在精密仪器设备及UPS的前端适当的加装避雷器或是保护器，将其作为三级防护。只有通过多级防护，才能最大限度的对相应的雷电流进行限压或是泄流，以避免雷电对计算机系统造成重大危害。
2.屏蔽措施和合理布线
金属导体，电缆屏蔽层及金属线槽进入机房时应做等电位连接，电缆连接器要进行屏蔽处理。如使用非屏蔽电缆入户前应穿金属管并埋入地中，入户前埋地水平距离不小于10m，架空入户的屏蔽金属两端及穿过雷电防护区交界处时必须进行等电位连接。采用含金属部件的光缆进行通信或数据传输时应在出入机房光缆终端处将金属部件进行等电位连接。屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，为了减少电磁干扰的感应效应，线路的屏蔽措施与选择合适的路径敷设线路及机房的设计都显得十分重要。
3.机房位置选择
在高层或多层建筑物中，计算机房应选择在建筑物低层中心部位。其设备应远离外墙结构柱，设在雷电防护区的高级别区域内。电位连接和接地系统金属导体、电缆屏蔽层及金属线槽进入机房时应做等电位连接，电缆连接器要进行屏蔽处理。当机房设备较少时可采用S型、星型结构连接，此时设备所有金属部件除在接地基准点ERP连接，设备金属部件之间相对绝缘。若采用M型网型结构等电位环型连接，则每隔5m设备与建筑物的主筋连接。设备的保护地、静电接地、交流接地、电缆的金属外层和电涌保护器的接地端均应以最短的距离分别接到等电位连接带上。
4.直接雷防护。
为了更好的保护计算机系统，屋顶也应该安装相应的避雷针、避雷器，并用相应的材质将避雷带个接地网进行连接，以保证机房内不同的金属外壳、工作连接及光线架等以最小的距离连接在一起。保证接地网和电源系统接地网等相互连接，以达到电压均衡的目的。直击雷的防护仍以避雷针、避雷带（网）或由其混合组成的接闪器为主要防护方法。对其他防直击雷的装置应使用经省部级鉴定的产，楼房越高遭雷击的几率越大。《建筑物防雷设计规范》中规定：一类防雷建筑物超过30m；二类防雷建筑物超过45m；三类防雷建筑物超过60m时，还应采取防侧击雷措施和等电位防护措施。
5.安装SPD，目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一种非线性元件。当雷电浪涌侵入计算机网络系统时，信号SPD动作，此时对地阻抗趋近于零，雷电流向大地中泄放。信号SPD可以将雷电过电压箝制在计算机终湍或者交换机接口能承受的范围内，从而对它们形成保护。
6.信号系统的防护
计算机实现网络通信是通过相应介质来实现的，不仅通过普通电话线实现互联，也可能通过非屏蔽双绞线实现互联的。因此，在计算机网络系统设计的过程中，应该根据计算机网络信号的不同，采取相应的措施，以对计算机网络系统进行防护。在应用计算机系统的时候，尽量避免将通信电缆暴露地面，最好是将相应的电缆埋在地底下或是用屏蔽管槽将两端接地，也可以在入户前，安装相应的避雷器。在考虑信号传输宽带或是衰减的过程中，尽量与网络性能指标标准相一致。
五、结束语
综上所述，虽然现今的网络计算机系统遭受到了电 ……此处隐藏16110个字……束的复杂问题解决方案并进行评价，应该通过交叉融合提高创新能力、应该具有沟通、协作、组织能力，应该具有自主学习能力[6，7]。赵继等从当前工程教育实践出发，提出了新工科的内在特质并探讨了推进工程教育创新需要解决的当前和长远问题[8]。基于企业视角，杨毅刚等提出了工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系[9]。戴亚虹等提出了依托政府产业学科优势开展创新创业工程人才培养的多层次、模块化、研究性实践教学体系[10]。吕小艳分析和总结了地方高校工科学生实践能力培养的现状和影响因素，提出了培养工科学生实践能力的对策[11]。陈万通基于新工科建设理念，探索了移动通信实验教学和实践教学模式[12]。结合工程认证和新工科建设，我们进行了计算网络实验教学模式探索，提出了全天候、体系化、交叉融合的实验教学模式，并进行了教学实践，取得一定成效。
2实验教学存在的问题
实验教学在培养工科学生工程实践能力方面发挥着关键的作用，虽然高等学校重视实验实践教学，但是我国高校的工程教育仍然没有采用工程范式，导致实验教学存在很多问题，远远没有到达工程认证的标准，也不符合新工科建设的目标和要求。
2.1教学模式僵化
（1）项目固定：很多高校存在“唯课程”“唯大纲”的传统观念，教师必须严格按照计划进行教学活动，学生只能在教学计划指定的时间、到规定的实验室做指定的实验；学生不能自主进行探索性实验，不能根据学习中碰到的问题设计实验；实验项目之间关联性不强，实验教学不能形成体系，不能训练学生的创新能力、自主学习能力和解决复杂工程问题的能力。
（2）过程固化：教师为了提高教学效率，避免在实验教学中忙中出错，经常编写实验指导手册，在指导手册上详细列出所有的实验步骤以及每一步实验出现的结果，学生对照实验指导手册按图索骥进行实验，不能培养学生观察实验现象、进行实验分析的能力。多数学生认为看指导手册就已经知道实验的过程和结果，再进行实验操作，没有任何意义，经常有学生在实验室干与实验无关的事情。
（3）考核重结果轻过程：一方面学生只是照葫芦画瓢做实验，过程考核已经没有意义，所以教师往往只关注实验报告的完整性、公正性、整洁程度；另一方面，实验成功才认为完成实验，实验失败就认为没有完成实验，忽视学生的实验操作过程扼杀了学生的创新意识和动力。（4）脱离工程背景：实验项目多是理论结果的验证，没有结合工程场景的实验项目，不能训练学生的观察能力和分析能力，不能激发学生的探索兴趣和意识，不能培养学生的工程思维。
2.2理论教学与实验教学隔阂高校的绩效评价体系使得教师把主要精力放在科研上，教师不重视工程知识的学习和积累。理论授课时喜欢用于语言、动画、板书阐述复杂的理论，说一千，道一万，无论语言多么翔实、动画多么生动也不如做一个实验。上实验课时，只关注学生是否在做与实验无关的事情，只要求学生按照指导手册完成实验任务，一般考核学生分析出现某种实验现象的原因。
3新实验教学模式
针对实验教学的问题，对照工程认证的“华盛顿协议”和新工科建设的目标，在计算机网络的实验教学中进行了以学生为中心新模式的探索。
（1）全天候实验教学：除了网络设备相关实验，其他实验全部基于网络仿真软件，在教学时间段内，学生可以在任何时间、任何地点进行实验；每个实验设置若干考核点，实施过程考核。
（2）个性化实验教学：培养学生有疑问不仅问老师、问网络，还要问实验的意识，鼓励学生针对学习中碰到的问题，设计实验并进行验证分析，如果自己不能设计完成实验，学还可以发起实验众筹，组成实验小组，设计实验并进行验证分析。
（3）理论与实验交叉融合教学：理论课上用仿真实验取代动画进行演示，实验课上，基于理论分析实验现象。
（4）实验体系化：基于计算机网络的层次化特点，设计了以太网组网，互联网搭建与配置，在搭建的互联网上部署Web服务器、DHCP服务器、DNS服务器。这些实验涉及从链路层、网络层、传输层直到应用层的内容，使学生能够深入领会解决复杂问题的层次化策略。
（5）融合工程背景通过工程背景的叙述引出实验的要求和目的，利用协议分析软件抓取不同应用的数据，进行数据分析，基于应用背景，设计通信协议，并通过Socket编程实现。
4结束语
在我校计算机科学与技术专业的两个班进行了新实验教学模式的实践，学生反映比较热烈，手机不离手的现象没了，如果在实验室没有完成实验，在课余仍然持续进行，有问题首先设计实验验证，也不问网络了。在实施过程中也出现一些问题，如教师进行过程考核费时、费心、费力；学生看重考试分数，自选实验往往比较简单，不能到达课程培养要求。新实验模式的实施要学生、教师、学校多方联动综合考虑，学生的评优评先不能只看分数、学校的绩效考核要做到分类分型，增加实验教学的考核比重。我们正在探索把人工智能技术引入到实验教学，基于机器进行自动过程考核来减少教师的教学压力，基于机器鉴别实验难度，以实验难度做实验考核的权重来增加实验考核的合理性。
参考文献：
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