計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計.doc

計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計 學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案設(shè)計和實現(xiàn)學(xué)院： 班級： 姓名： 學(xué)號： 小組成員： 指導(dǎo)教師： 背景 計算機網(wǎng)絡(luò)是指通過傳輸媒休連接的多部計算機組成的系統(tǒng)，使登錄其上的所有用戶能夠共享軟硬件資源。計算機網(wǎng)絡(luò)如按網(wǎng)絡(luò)的組建規(guī)模和延伸范圍來劃分的話，可分為局域網(wǎng)(Local Area Network,LAN)、城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network,MAN)、廣域網(wǎng)(Wide Area Network,WAN)。我們經(jīng)常用到的因特網(wǎng)(Internet)屬于廣域網(wǎng)，校園網(wǎng)屬局域網(wǎng)。未來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將向著使用簡單、高速快捷、多網(wǎng)合一、安全保密方向發(fā)展。局域網(wǎng)是各種類型網(wǎng)絡(luò)中一大分支，有著非常廣泛的應(yīng)用。隨著計算機的發(fā)展，人們越來越意識到網(wǎng)絡(luò)的重要性，通過網(wǎng)絡(luò)，人們拉近了彼此之間的距離。本來分散在各處的計算機被網(wǎng)絡(luò)緊緊的聯(lián)系在了一起。局域網(wǎng)做為網(wǎng)絡(luò)的組成部分，發(fā)揮了不可忽視的作用。我們可以用Windows OS把眾多的計算機聯(lián)系在一起，組成一個局域網(wǎng)，在這個局域網(wǎng)中，我們可以在它們之間共享程序、文檔等各種資源，而不必再來回傳遞軟盤；還可以通過網(wǎng)絡(luò)使多臺計算機共享同一硬件，如打印機、調(diào)制解調(diào)器等；同時我們也可以通過網(wǎng)絡(luò)使用計算機發(fā)送和接收傳真，方便快捷而且經(jīng)濟。一、宿舍局域網(wǎng)組建需求分析1、拓撲結(jié)構(gòu)需求分析局域網(wǎng)總有以下幾種拓撲：星形、總線型、樹形、環(huán)形、星型和總線型結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。我們采用了交換機用樹型（星型的一種特殊結(jié)構(gòu)）集連的拓撲結(jié)構(gòu)，這種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：1、沖突域小：即每個交換機分割開一個沖突域，數(shù)百個信息點分割成若干個小的沖突域，CSMA/CD機制能夠順利的工作。2、安全性強：只要保證核心層交換機的正常工作就能使整個網(wǎng)絡(luò)正常的運轉(zhuǎn)，如果接入層交換機出現(xiàn)問題，只會影響相應(yīng)區(qū)域的信息點，而不至于使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。部分區(qū)域的故障不會影響整個網(wǎng)吧的運營，最大程度的減小故障帶來的損失。 3、便于維護：采用樹型結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)故障將先以層為單位被定位在不同的交換層面上，隨后在被定位的層面上很快就可以找出發(fā)生故障的交換機或節(jié)點，這種方法把復(fù)雜的維護問題簡單化。 4、擴展性好：在擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時，只需要在有擴展要求的相應(yīng)層上加裝新的交換機即可，而不用改變整個的網(wǎng)絡(luò)拓撲，真正的實現(xiàn)了“邊營業(yè)，邊擴建”。2、數(shù)據(jù)傳輸需分析多媒體已經(jīng)成為局域網(wǎng)絡(luò)所必須支持的功能之一，學(xué)生經(jīng)常需要傳輸數(shù)據(jù)量較大的文件。基于這種大傳輸量的需求，以1000Mb/s光纖作為主干和垂直布線，以100Mb/s超五類雙絞線作為水平布線，從而實現(xiàn)100Mb/s交換到桌面的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為最普通的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。基于這種大傳輸量的需求，100Mb/s高性能交換機也已逐步從部門走向工作組。3、性能需求分析不同廠家乃至同一廠家不同型號的交換機在性能和功能上都有較大差異，有的安全性高、有的穩(wěn)定性好、有的轉(zhuǎn)發(fā)速率快、有的擁有特殊性能。因此，應(yīng)當慎重考察和分析本網(wǎng)絡(luò)對性能的根本需求，以便選擇相應(yīng)品牌和型號的交換機。由于公司規(guī)模相對較小，用戶端口數(shù)量不多且日常工作基于基本的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用就可以完成，設(shè)備采購方面首先考慮性價比。二、局域網(wǎng)的設(shè)計需求1、什么是局域網(wǎng)局域網(wǎng)（Local Area Network），簡稱LAN，是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺計算機互聯(lián)成的計算機組。“某一區(qū)域”指的是同一辦公室、同一建筑物、同一公司和同一學(xué)校等，一般是方圓幾千米以內(nèi)。局域網(wǎng)可以實現(xiàn)文件管理、應(yīng)用軟件共享、打印機共享、掃描儀共享、工作組內(nèi)的日程安排、電子郵件和傳真通信服務(wù)等功能。局域網(wǎng)是封閉型的，可以由辦公室內(nèi)的兩臺計算機組成，也可以由一個公司內(nèi)的上千臺計算機組成局域網(wǎng)是一個通信系統(tǒng)，它允許數(shù)臺彼此獨立的計算機在適當?shù)膮^(qū)域內(nèi)， 以適當?shù)膫鬏斔俾手苯舆M行溝通。由上述定義可知，局域網(wǎng)與計算機的種類沒有關(guān)系，局域網(wǎng)的主要概念是“在適當?shù)膮^(qū)域、以適當?shù)膫鬏斔俾手苯舆M行溝通”，也就是說局域網(wǎng)上任何兩臺計算機間應(yīng)該都是沒有界限、可以直接互通信息的。2、設(shè)計原則宿舍司需求為前提原則堅持以宿舍具體需求為小型局域網(wǎng)信息系統(tǒng)方案設(shè)計的根本和前提，同時，也要注重源于需求又高于需求的原則，注意用專業(yè)化的技術(shù)思想來幫助宿舍進行小型局域網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計，確保局域網(wǎng)的實用性、先進性和便于擴展性。3、品質(zhì)與成本匹配原則選擇品質(zhì)最好的設(shè)備不一定是最佳方案，成本因素也是一個不容忽視的問題，只有將品質(zhì)與成本實現(xiàn)最佳匹配，才是一個最優(yōu)秀的方案。技術(shù)應(yīng)用全面原則：在技術(shù)應(yīng)用方面，我們?nèi)婵紤]其實用性、先進性、開放性、可擴充性、可靠性、安全保密性及友好性。堅持標準原則：一切局域網(wǎng)設(shè)計和布線，均要遵循國際標準.三、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)劃 1、局域網(wǎng)組網(wǎng)拓撲圖根據(jù)上述需求分析，可設(shè)計出如下實驗拓撲圖，圖中每個宿舍 以1臺PC為代表。2、設(shè)備選擇1）路由器的選擇就宿舍局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)而言，由于大量的數(shù)據(jù)都發(fā)生在局域網(wǎng)內(nèi)部，對路由器的性能要求不高，因此，可以選用中低端路由器。低端路由器主要適用中小辦公網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，考慮的一個主要因素是端口數(shù)量，另外還要看包交換能力和NAT轉(zhuǎn)換能力。中端路由器適用大中型辦公網(wǎng)絡(luò)，選用的原則也是考慮端口支持能力、包交換能力和NAT轉(zhuǎn)換能力。 在這里值得進一步說明的是，如果讓內(nèi)部計算機直接通過路由器訪問外部網(wǎng)絡(luò)，必須做NAT轉(zhuǎn)換，當并發(fā)連接較大時，做NAT轉(zhuǎn)換非常占資源，最好考慮有帶NAT模塊的路由器或?qū)ｉT的NAT設(shè)備。2) 交換機選擇工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。3、 子網(wǎng)設(shè)計方案A、網(wǎng)絡(luò)VLAN設(shè)計在校園網(wǎng)絡(luò)的整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃當中，VLAN 的劃分是非常重要的部分，很好的利用VLAN技術(shù)的功能，能起到事半功倍的效果，對整個網(wǎng)絡(luò)的性能也是事關(guān)重要的。主要突出為以下幾點：VLAN 劃分，可以避免廣播風(fēng)暴，在骨干網(wǎng)絡(luò)中尤為突出，在多媒體、視頻點播等很容易引起廣播信息；劃分之后，VLAN 是廣播只在子網(wǎng)中進行，不會做無意義的廣播，消除了廣播風(fēng)暴產(chǎn)生的條件。VLAN 劃分，可以增加網(wǎng)絡(luò)的安全性，在不同的VLAN之間不能隨意通訊，只限與本子網(wǎng)間通訊，不會對其他的子網(wǎng)產(chǎn)生干擾。要進行訪問，需要通過三層交換，這樣信息流就得到相當好的控制。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用完全獨立的IP子網(wǎng)和VLAN，實現(xiàn)更加安全的對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行管理。建立VLAN 和IP 子網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系。提高管理效率，實現(xiàn)虛擬的工作組，減少站點的移動和改變的開銷。VLAN 間的子網(wǎng)訪問，可以在三層交換機上實現(xiàn)，子網(wǎng)間的通訊也可以在匯聚設(shè)備上實行，分流核心交換機的三層交換，優(yōu)化了組網(wǎng)。VLAN及IP編址方案如下：VLAN號VLAN名稱起始IP子網(wǎng)掩碼說明VLAN 1JHJ10.1.1.1255.255.255.0交換機管理IPVLAN 10F1172.16.10.1255.255.255.01樓層VLAN 20F2172.16.20.1255.255.255.02樓層VLAN 30F3172.16.30.1255.255.255.03樓層4、課程設(shè)計分析4.1工作原理局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是指傳輸距離有限，傳輸速率較高，以共享網(wǎng)絡(luò)資源為主要目的的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它僅包括OSI參考模型的底部3層協(xié)議。將一個網(wǎng)絡(luò)限制在物理上較小的區(qū)域之內(nèi)，可以減少從網(wǎng)絡(luò)上一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)到最遠處計算機的時延。局域網(wǎng)是共享介質(zhì)的廣播式分組交換網(wǎng)。在局域網(wǎng)中，所有的計算機都連接到共享的傳輸介質(zhì)上，任何計算機發(fā)出的數(shù)據(jù)包都會被其他計算機接收到。由于局域網(wǎng)是共享介質(zhì)的通信系統(tǒng)，所以共享介質(zhì)的信道分配技術(shù)是局域網(wǎng)的核心技術(shù)。拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)決定了各種局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)傳輸速率、通信效率等特點，也決定了局域網(wǎng)的應(yīng)用。VLAN概述 傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，通常一個工作組（Workgroup）是在同一個網(wǎng)段上，每個網(wǎng)段可以是一個邏輯工作組或子網(wǎng)。多個邏輯工作組之間通過實現(xiàn)互連的網(wǎng)橋或路由器來交換數(shù)據(jù)。因此，邏輯工作組的組成要受節(jié)點所在網(wǎng)段的物理位置限制。虛擬局域網(wǎng)功能：VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬局域網(wǎng)）是指在交換式局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)絡(luò)管理軟件構(gòu)建的可跨越不同網(wǎng)段、不同網(wǎng)絡(luò)的端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)。一個VLAN組成一個邏輯子網(wǎng)，即一個邏輯廣播域，它可以覆蓋多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，允許處于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)用戶加入到一個邏輯子網(wǎng)中。同時，在同一臺交換機上也可以劃分多個VLAN。IEEE于1999年頒布用以標準化VLAN實現(xiàn)方案的IEEE 802.1q協(xié)議標準草案。利用以太網(wǎng)交換機可以很方便地實現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN。這里要指出，虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。由于虛擬局域網(wǎng)是用戶和網(wǎng)絡(luò)資源的邏輯組合，因此可按照需要將有關(guān)設(shè)備和資源非常方便地重新組合，使用戶從不同的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫中存取所需的資源。VLAN在網(wǎng)絡(luò)管理中具有以下三個優(yōu)點：控制廣播風(fēng)暴：采用VLAN技術(shù)，可將交換機的某個交換端口劃分到某個VLAN中，一個VLAN的廣播風(fēng)暴不會影響到其他VLAN的性能。提高網(wǎng)絡(luò)整體安全性：共享式局域網(wǎng)中的用戶只要連接到一個集線器的端口，就能訪問集線器所連接網(wǎng)段上的所有其他用戶，因而很難保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。而VLAN能限制個別用戶的訪問以及控制廣播組的大小和位置，甚至鎖定某臺設(shè)備的MAC地址。方便的網(wǎng)絡(luò)管理：網(wǎng)絡(luò)管理員能借助VLAN技術(shù)輕松地管理整個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)管理員只需設(shè)置幾條命令就能很快地建立一個VLAN，并將分布在不同地方的用戶設(shè)置到VLAN中。VLAN的劃分方式VLAN劃分的方式分為靜態(tài)VLAN和動態(tài)VLAN。靜態(tài)VLAN靜態(tài)VLAN是基于端口的VLAN，它是將端口強制性地分配給VLAN。這是一種最經(jīng)常使用的配置方式。靜態(tài)VLAN容易實現(xiàn)和監(jiān)控，而且比較安全。這是一種最簡單的VLAN。劃分靜態(tài)VLAN時，既可以把同一交換機的不同端口劃分為同一VLAN；也可以把不同交換機的端口劃分為同一VLAN。可以把位于不同物理位置、連接在不同交換機上的用戶按照一定的邏輯功能和安全策略進行分組，根據(jù)需要將其劃分為同一或不同的VLAN。靜態(tài)VLAN通常使用網(wǎng)絡(luò)管理軟件來配置和維護端口。若需要改變端口的屬性，必須手動重新配置，所以具有很號的安全性。同一交換機、不同交換機劃分VLAN動態(tài)VLAN動態(tài)VLAN是一種較為復(fù)雜的劃分方法。它可以分為：基于MAC地址的VLAN劃分，根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分。基于IP地址的VLAN，新站點在入網(wǎng)時無需進行太多配置，交換機則根據(jù)各站點網(wǎng)絡(luò)地址自動將其劃分成不同的虛擬局域網(wǎng)。在靜態(tài)VLAN和動態(tài)VLAN的實現(xiàn)技術(shù)中，基于IP地址的虛擬局域網(wǎng)智能化程度最高，實現(xiàn)起來也最復(fù)雜。一般采用基于端口和基于MAC地址配合使用。4.2劃分IP地址與VLAN劃分IP地址(以其中一樓層的一個宿舍為例)主機ip地址默認網(wǎng)關(guān)PC1172.16.1.2255.255.255.0PC2172.16.1.3255.255.255.0PC3172.16.1.4255.255.255.0PC4172.16.1.5255.255.255.0PC5172.16.1.6255.255.255.0劃分VLANVLAN號VLAN名稱網(wǎng)段默認網(wǎng)關(guān)10VLAN10172.16.10.2-80255.255.255.020VLAN20172.16.20.2-80255.255.255.030VLAN30172.16.30.2-80255.255.255.0在核心交換機上創(chuàng)建vlan10、 vlan20 、vlan30 并依次將端口0/1，0/2，0/,3，劃分到vlan中去，在0/7端口配置trunk，保持配置 圖2：各端口的VLAN劃分表Switch(vlan)#vlan 10 name VLAN10 Switch(config)#int Fa0/1Switch(config-if)#switchport access vlan 10Switch(vlan)#vlan 20 name VLAN20 Switch(config)#int Fa0/2Switch(config-if)#switchport access vlan 20Switch(vlan)#vlan 30 name VLAN30Switch(config)#int Fa0/3Switch(config-if)#switchport access vlan 30Switch(vlan)#vlan 40 name VLAN40Switch(config)#int Fa0/7Switch(config-if)#switchport mode access4.分別在每個樓層的交換機上劃分vlan，以1樓為例，其他樓層均相同Switch(config)#vlan 10Switch(config-vlan)#name VLAN10Switch(config)#int fa0/1Switch(config-if)#switchport access vlan 10Switch(config)#int fa0/2Switch(config-if)#switchport access vlan 105.配置路由子端口，并激活路由協(xié)議，保存路由配置Router(config)#int fa0/0.1Router(config-subif)#encapsulation dot1q 10Router(config-subif)#ip addr 192.168.10.1 255.255.255.0Router(config)#int fa0/0.2Router(config-subif)#encapsulation dot1q 20Router(config-subif)#ip addr 192.168.20.1 255.255.255.0Router(config)#int fa0/0.3Router(config-subif)#encapsulation dot1q 30Router(config-subif)#ip addr 192.168.30.1 255.255.255.0Router(config)#int fa0/0.4Router(config-subif)#encapsulation dot1q 40Router(config-subif)#ip addr 192.168.40.1 255.255.255.0Router(config)#int fa0/0.5Router(config-subif)#encapsulation dot1q 50Router(con