ྻϡ Packet Tracer ೩̿ࢍზ፟შྮኝିጯјड़
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在計算機網路課程中，提供學生一人一套真實的網路設備及環境做網路技術的實習，實在是不容易，因此 採用網路模擬軟體，是一個很好的選擇。本人為 108 學年第 2 學期的計算機網路課程，執行「以 Packet Tracer （簡稱 PT）來開發了與課程目標相關的實作教材」之計畫，讓學生於課程中實際操作。該教材的研發理念是以 實作為導向、不增加學習負擔、提升出席上課意願（設置課中分數）等。這些教材，供學生課中、課後等學習 或練習使用。本計畫成果①錄製 26 支串流影片供學生在操作 PT 時參考用、②開發設計 94 個 PT 實作單元。本 計算機網路課程在 1082 學期所產生的課中分數共有 17 次，兩班學生數 72（=33+39）位、全勤有 40（=14+26） 位、其餘學生大都缺 1~2 次課有 21（=13+8）位。學生的學期成績獲得 90 分以上有 28（=12+16）位、不及格 有 2 位。顯見本計畫教材及其教材研發理念能有效提升學生出席率及學習成效。 ᙯᔣෟ：Packet Tracer、網路模擬程式、封包碰撞、課中分數݈֏
在傳統的網路課程都以介紹網路理論為主要內容，學生多只能片段記憶瑣碎的資料，較難以將所學綜合與 分析，之後轉化運用於解決實際所面臨到的網路問題。因此當網路情境改變時，學生容易產生混淆，且對之前 所學的也顯得印象模糊。本課程將『網路理論』與『實機模擬操作』做結合，增加學生學習興趣。 在計算機網路的教師教學或學生學習過程中，從小型辦公室網路到複雜的大型企業網路等，學生很難真正 了解書本所指的涵意，要應用到實際網路設備上也不知如何開始。所以，一位學生一套網路設備可以讓學生了 解網路觀念的實際應用。然而實際網路設備的建置需要建置時間及高成本。因此本課程採用網路模擬軟體 Packet Tracer 來輔助教學，這也是全國各大學普遍使用的網路模擬軟體。Packet Tracer 是一套功能強大的網路設備模擬軟體，由 Cisco 思科公司開發，提供給教師、學生來學習網路 技術。Packet Tracer 只能模擬路由器部份功能，並無法完全取代真實的路由器，但可用於簡單的計算機網絡模 擬。
運用 Packet Tracer 軟體讓學生練習了解網路設備運作及解決網路問題。它可以把網路裡的內部操作及資料 流動顯示在影像裡，增加學生了解網路設備運作。Dr. Gyula Feher 說：課程有了 Packet Tracer，學生就更容易明 白複雜操作的細節，有些網路單元很難用傳統的工具和方法把網路的相關細節給展示出來 [1]。學生有了
PacketTracer 就有很多種的網路設備來創建模擬網路環境。Packet Tracer 可讓學生免費練習、發掘網路知識、模 擬來解決網路問題。它可以把網路裡的內部操作及資料流程動顯示在影像裡，這樣學生能更快掌握網路的概念。
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質化目標：讓學生熟悉 Packet Tracer（簡稱 PT）使用環境、用 PT 來模擬各種網路環境、網路概念、網路 技術等共 94 個單元，依課程規劃表完成，如表 1 所示。 ܑ 1ĈĶࢍზ፟შྮķኝఢထܑ 109 年 亞東教材編纂與教具製作補助計畫（108-2 學期）＿課程規劃表 週次 時間 課程內容 運用工具 說明 是否為本計畫 申請教材單元 第 1 週 02 月 24 日-02 月 25 日 課程簡介及網路基本概念 PPT 教材、串流影音教 材、投影機、Zoomit、 HFS 軟體 是；□否 第 2 週 03 月 02 日-03 月 03 日 數據通訊與傳輸媒介 是；□否 第 3 週 03 月 09 日-03 月 10 日 有線區域網路觀察碰撞 是；□否 第 4 週 03 月 16 日-03 月 17 日 觀察瀏覽網頁的封包數 是；□否 第 5 週 03 月 23 日-03 月 24 日 無線區域網路 是；□否 第 6 週 03 月 30 日-03 月 31 日 IP 基礎與定址 是；□否 第 7 週 04 月 06 日-04 月 07 日 是；□否 第 8 週 04 月 13 日-04 月 14 日 是；□否 第 9 週 04 月 20 日-04 月 21 日 期中考 是；□否 第 10 週 04 月 27 日-04 月 28 日 ARP PPT 教材、串流影音教 材、投影機、Zoomit、 HFS 軟體 是；□否 第 11 週 05 月 04 日-05 月 05 日 ICMP 是；□否 第 12 週 05 月 11 日-05 月 12 日 IP 路由 是；□否 第 13 週 05 月 18 日-05 月 19 日 是；□否 第 14 週 05 月 25 日-05 月 26 日 IPv6 的發展 是；□否 第 15 週 06 月 01 日-06 月 02 日 UDP 與 TCP 是；□否 第 16 週 06 月 08 日-06 月 09 日 DNS 是；□否 第 17 週 06 月 15 日-06 月 16 日 DHCP 是；□否 第 18 週 06 月 22 日-06 月 23 日 期末考 是；□否 量化目標：設計開發 94 個 packet tracer 檔案供「計算機網路」課程使用。內容大綱分網路基本概念、數據 通訊與傳輸媒介、有線區域網路－碰撞及廣播、觀察瀏覽網頁，需用的封包數、無線區域網路、IP 基礎與定址、 ARP 與 ICMP、IP routing、IPv6、UDP_TCP、傳輸層、DNS、DHCP 等。各週次上課的模擬檔案如表 2 所示。ିՄࡁ൴நه
本「計算機網路」課程的教材研發理念以實作為導向、不增加學習負擔、提升出席上課意願（設置課中分 數）等。 一、以實作為導向：本“計算機網路”課程是以實作為導向，應給學生依教學目標多操作，來提升相關領域 的技能，所以研發很多實習單元供學生於課堂中實作，進而學習到重要觀念及技能。如果這些技能均能融會貫 通，將可以啟發其他技能的學習，包括引用到“專題研究”課程中，進而也能作為就業技能，於畢業之後能在電 子、資訊領域發揮所學。 二、提升出席上課意願（設置課中分數）：如何鼓勵學生出席上課？本課程只要學生出席課堂都會有出席分 數，課中完成網路模擬檔案均會給予實作成績，因此本課程的學生出席率頗高，也要記錄學生課中分數，如下 圖 1 所示，本學期有 17 次的課中分數 (含期中及期末)，1082 學期電子系 3A_計算機網路_學期成績最前 10 位 學生成績表，雖有 3 位缺 1 次課，但成績仍保持相當好。 三、不增加學習負擔：強調自然、愉快的語言學習環境，維持學生學習動機，在以吸收力為前提，不增加 學習負擔下，培養學生的學習興趣和基本邏輯概念。教材內容及活動設計除力求生活化、實用化及專業化外； 也透過實作程式撰寫及測試方式，讓學生實地應用程式邏輯為主，老師傳授電腦程式語言結構為輔。ጯϠጯ௫јड़
˘ăТጯጯഇјᒻ 圖 1 及圖 2 呈現 1082 學期電子系 3A 班、3B 班，計算機網路課程最前 10 位學生成績表，3A 班有 3 人缺課 1 週、3B 班沒人缺課，有 3 位遲到，成績維持很好，如下圖所示。圖 3 及圖 4 呈現 1082 學期電子系 3A 及 3B 在 計算機網路課程最後 10 名學生成績表。ဦ 1Ĉ1082 ጯഇ̄ր 3A_ࢍზ፟შྮ_ጯഇјᒻ݈ 10 ҜጯϠјᒻܑ
ဦ 2Ĉ1082 ጯഇ̄ր 3B_ࢍზ፟შྮ_ጯഇјᒻ݈ 10 ҜጯϠјᒻܑ
ဦ 3Ĉ1082 ጯഇ̄ր 3A_ࢍზ፟შྮ_ޢ 10 ЩጯϠјᒻܑ
ဦ 4Ĉ1082 ጯഇ̄ր 3B_ࢍზ፟შྮ_ޢ 10 ЩጯϠјᒻܑ ˟ăጯϠ၆ώኝа㒝 電子系 3A（左邊）及 3B（右邊）學生對本課程回饋，總分分別為 88.37 及 87.01 分，各題平均分別為 4.42 及 4.35，總分雖成績未達 90 分，但有高於系平均（4.31）及校平均（3.99）。可見學生在計算機網路課程上的學 習成果，應是符合學生的期待。
ဦ 5Ĉ1082 ጯഇ̄ր 3Aă3B ࢍზ፟შྮኝጯϠ၆ώኝа㒝
從上面呈現的學生成績及學生對本課程回饋評量，圖 5 中教學方法「能激發學生學習興趣」及「運用多元 交」方法均呈現在 4 分以上，顯示使用研發教材將有助提升學生學習興趣及成效。
ދΒ༥ᇠ៍هϡ Packet Tracer ିՄֽӔன
本單元藉由 Cisco Packet Tracer，來協助學生了解在網路運作的基本原理。關於網路互連基礎會有幾個重要 的觀念需要建立給學生。因為網路不斷擴充，因此，必須將一個大型的網路透過路由器、交換器、橋接器分割 為數個較小的網路，這就是網路分割（network segmentation）。而每個由路由器所分割出來的網域就是廣播網域 （broadcast domain），所謂的廣播網域，指的是位於相同的網段上，能夠接收到該網段上傳送全部廣播的所有裝 置。 然而在理想的情況之下，所有分享著共同媒體的設備，都有機會取得傳送的機會，但在同一個網路媒體上， 同一時間只能允許一個訊號在傳送。如果同一媒體在同一時間中有兩個以上的訊號在流動，同時做傳送的動作， 而且又同時探測到媒體上沒有資料在傳輸，那在這種情形之下，這兩個設備可能會同時對目的地傳送信號，這 就是碰撞（Collision）。 我們可以利用交換器的特性來分割碰撞網域，假設情況，當一個裝置在網路進行封包的傳送時，位於相同 的網段上的其他裝置都必須注意。因為如有不同的裝置也想要進行傳送資料時，就會造成碰撞，而造成碰撞的 後果就是傳送資料的兩者皆必須重新傳送，且一次只能有一台進行。這種情況會在具有集線器設備的環境中出 現。因為每個主機網段都代表同一個碰撞網域和廣播網域，但交換器的每個埠就各自代表一個碰撞網域，交換 器具有切割 LAN 上的碰撞網域功能，也就是說，交換器上的每個埠都會切割出一個獨立的碰撞網域，因為如此， 交換器可以避免碰撞的問題。 但若是發生碰撞的次數過多，那就表示這個網路處於異常忙碌的狀態，而網路上每一個乙太網卡發送出去 的資料都在撞來撞去，這樣會導致傳輸效率變的非常差，為了減少碰撞發生的比例，所以才特別制定了載波感 應多重存取/碰撞偵測（Carrie Sense Multiple Access with Collision Detection; CSMA/CD），將它運用在有線網路
（LAN），在傳輸資料前會先傾聽傳輸通道上是否有其他資料再進行傳輸，若無資料傳送時，就將自己的資料傳
送出去。傳送後觀察是否有碰撞的情形產生。若有碰撞就必須再傳送一次，沒碰撞產生則表示資料傳送成功。
˘ăϡ Hub ӔனދΒ༥ᇠ̝៍ه
因為 Hub 無法同時處理兩件事情，所以不管 PC 傳送之目的地是否相同，在 hub 上只要兩台 PC 同時傳送就 會發生碰撞。
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ՎូᄲځĈ
1.步驟一：如圖 6 所示，點選 Cisco Packet Tracer 的 simulation 的模式，且使用 Add simple PDU 的將 PC0 傳送封包至 PC1、PC2 傳送封包至 PC1。而後點選 Capture/ Forward 來逐步使封包開始傳遞並觀察封包傳 送的情形。
2.步驟二：如圖 6 所示，點選 Capture/ Forward 使 PC0 與 PC2 同時傳送封包至 Hub0 集線器並在此發生碰撞， Cisco Packet Tracer 以火燒圖示來呈現。
一般而言，Hub 有兩大廣播及半雙工兩大特性。廣播是指，當 A 電腦要透過集線器傳送資料給 B 電腦時， A 送出來的資料會廣播給所有連接在這台集線器的電腦，意思就是所有電腦都會收到資料，但是只有 B 電腦（資 料的目的地端）會將資料收起來，而其他電腦就會將資料丟掉。半雙工是指，無法同時接收資料或傳送資料， 所以 Hub（集線器）一次只能處理一件事情。因為這種特性，所以當資料同時進行傳輸時就會發生碰撞。 ˟ăϡ Switch ΞᔖҺދΒ༥ᇠ Switch 會分割碰撞網域，因此不管封包不論是否傳送到相同目的地，Switch 都不會發生碰撞。藉由兩台不 同電腦同時傳送封包透過交換器至相同的目的地。
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ՎូᄲځĈ
1. 步驟一：如圖 7A：所示，點選 Cisco Packet Tracer 的 simulation 的模式，且使用 Add simple PDU 的將 PC0 傳送封包至 PC1 、PC2 傳送封包至 PC1。而後點選 Capture/ Forward 來逐步使封包開始傳遞並觀察 封包傳送的情形。
2. 步驟二：如圖 7B：所示，點選 Capture/ Forward 使 PC0 與 PC2 同時傳送封包至 Switch0 交換器。 3. 步驟三：如圖 7C：點選 Capture/ Forward 使 PC0 所發送的封包先抵達 PC1，PC2 所傳送的封包接著抵達 PC1。Pc0、Pc2 封包抵達目的地之後，會再回傳至 switch，而 PC0 和 pc1 所傳送的封包的過程到抵達目 的地後傳送回 Switch0，都未發生碰撞。 4. 步驟四：如圖 7D：點選 Capture/ Forward 使 PC0 所發送的封包分別最後又抵達 pc0 發送端，而 PC2 所 傳送的封包最後也抵達一開始發送的 pc2，而封包傳送過程從發送到送回抵達目的地都未發生碰撞問題。 A. PC0, PC2 同時傳送封包至 PC1 B. PC0, PC2 封包同時抵達 Switch0. C. PC0, PC2 封包同時抵達 D. PC0, PC2 抵達傳送端
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ՎូᄲځĈ
1. 步驟一：如圖 8A 所示，點選 Cisco Packet Tracer 的 simulation 的模式，且使用 Add simple PDU 的將 PC0 傳送封包至 PC1 、PC2 傳送封包至 PC3。而後點選 Capture/ Forward 來逐步觀察封包傳送的情形。 2. 步驟二：如圖 8B 所示， 點選 Capture/ Forward 觀察 PC0 和 PC2 所傳送的封包會同時抵達 Switch0，且
未發生碰撞。
3. 步驟三：如圖 8C 所示，點選 Capture/ Forward 觀察 PC0 所傳送的封包透過 Switch0 傳送至目的地 PC1， PC2 所傳送的封包透過 Switch0 傳送至目的地 pc4，而 PC1 的封包所抵達的目的地 pc1 後，PC2 的封包所 抵達的目的地 pc4 後，兩者封包又順利的傳送回 Switch0。 A.由 PC0 傳送封包至 PC1 PC2 傳送封包至 PC2 B. PC0, PC2 封包同時抵達 Switch0 C. 封包同時抵達目的地，並傳送回 Switch0 D. 封包順利抵達傳送端
傳送資料給 PC1，PC2 傳送資料給 PC4，其他電腦並不會收到資料，而 switch 在傳送的過程中已也未發 生碰撞。 ˙交換器和集線器的差異點是，交換器並不是一直是廣播而且全雙工的。由於一般集線器對於訊號的傳播 採用的是廣播的方式進行，也因為這樣，當資料同時在進行處理時，就會發生碰撞，而導致系統重新對 資料進行傳送工作，並影響到全雙工的運作。而交換器，因為各連結埠的訊號是互相獨立的，因此就不 會發生碰撞的情形，就能夠順利達到所謂的全雙工的傳輸目的。 ˙交換器的網域分割特性這並不表示一定會比集線器來得好，因為交換器上的每個埠都會切割出一個碰撞 網域，但事實上，仍然是位在同一個廣播網域中，也因為這樣所以當資料要進行傳輸時，而交換器會記 錄封包中的 MAC 位址，因此這時候別的電腦也可以同時互相傳送資料，但因為所要傳送的資料封包每 一個都必須經過 SWITCH 判斷決定要送往的目的地位址，就會有產生延遲的情況。
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從電腦瀏覽網頁有去程封包也有回程封包，一般回程封包數遠多於去程封包數。有關這方面的網路觀念， 若有實作的練習，學生們更容易了解。因此設計了幾個 packet tracer 的檔案，讓同學實際操作以瞭解封包數的觀 念。在 packet tracer 中的 Simulation mode，設定成只顯示 http 封包，就能看去程封包及回程封包，如圖 9「04w_7. 瀏覽 454Bytes 網頁，需用 1 個封包傳回.pkt」所示。在任一台 PC（如 PC0）進行網頁瀏覽，就有一個封包在 PC0 上出現，學生按 Capture/Forward 按鈕，去程封包經過 switch0 到達 Server0。
ဦ 9Ĉд PT ̚Ăᕱᜓ 454 Bytes შࢱᅮ 1 ࣎็аދΒᇴ̝៍ه
學生按 Capture/Forward 按鈕，回程封包會回到 PC0，只有一個回程封包。在 packet tracer 中，網頁大小在 454 Bytes 內，只用一個回程封包來傳送。若網頁大小變成 455 Bytes，則須用兩個回程封包來傳送該網頁，如執 行「04w_8.瀏覽 455Bytes 網頁，需用 2 個封包傳回.pkt」檔案，如圖 10 所示，有 2 個紅色框所框住的回程封包 是由 Server0 所送出。
ဦ 10Ĉд PT ̚Ăᕱᜓ 455 Bytes შࢱᅮ 1 ࣎็аދΒᇴ̝៍ه
編製教學單元
為了讓學生了解各教學單元的教學目標，部分的模擬檔案，有編制教學單元來說明該網路模擬檔案的教學 目標。如圖 11 中呈現教學單元「瀏覽 192.168.1.250 網頁」的封包。ဦ 11Ĉᕱᜓ 192.168.1.250 შࢱ
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本論文呈現 1082 學期開發「計算機網路」課程用的網路模擬教材之計畫成果，本計畫成果①錄製 26 支串 流影片（1:30:35）供學生在操作 PT 時參考用、②開發 94 個實作教學單元。此課程在 1082 學期課中分數一共 有 17 次，兩班學生數 72（=33+39）位、全勤有 40（=14+26）位、其餘學生大都缺 1~2 次課有 21（=18+3）位。 學生的學期成績獲得 90 分以上有 28（=12+16）位、不及格有 2 位。顯見本計畫教材及其教材研發理念能提升 學生出席率及學習成效。ણ҂͛ᚥ
[1] 思科網路學院推出創新內容，2007/06/26，http://tech.sina.com.cn/roll/2007-06-26/1824347476.shtml。 [2] Lammle 著，CCNA 認證教戰手冊（6 版），林慶德、陳宇芬譯，旗標，臺北市 ，民國 96 年。 [3] 何天行，「IEEE 802.11 防碰撞型載波偵測多重存取介質控制協定的效能分析」，國立清華大學電機工程研究所碩士，民國 86 年。 [4] 李育陞，「IEEE1451.3 網路媒體存取控制之設計與實現」，國立清華大學電機工程學系碩士，民國 94 年。 [5] 范聖緯，「透過網路封包分析實現主機識別」，南台科技大學資訊管理系碩士，民國 99 年。 [6] 免費螢幕錄影軟體 oCam，https://blog.xuite.net/yh96301/blog/115166234-免費螢幕錄影軟體 oCam。Using Packet Tracer to improve the Teaching Effect for the
“Computer Network” course
Chiung-San Lee
1, *Abstract
The paper develops some network simulation teaching materials for the “Computer Network” course offered in the 1082 semester for students to learn network technology. Those teaching materials can be run at in-class and after-class. The project results include ①Recorded 26 streaming videos (1:30:35)、②Developed 94 practical teaching units.
Keywords: packet tracer、network simulation program、collision、score in class
