基于Packettracer校園網(wǎng)的組建

計算機網(wǎng)絡 課程設計報生

口（2013—2014學年第二學期）題目基于Packettracer校園網(wǎng)的組建系別 電子與電氣工程系專業(yè) 班級 學號 姓名 指導教師田利平蔡育星完成時間 2014-6-19評定成績 一、設計的目的 二、設計的內容與要求 相關理論： 基本思路： 三、實驗原理及設計分析 3.1實驗原理 四、設計分析 五、調試過程的總結 交換機配置 “防火墻”路由器配置 訪問公網(wǎng)配置 服務器配置 配置無線網(wǎng)絡 六、設計總結 七、參考文獻 、設計的目的隨著計算機的普及，網(wǎng)絡的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡給人們到來了極大的便利，電腦成為辦公教學的重要組成部分，隨著學校擴建，規(guī)模擴大，設備更新，需要不斷健全自己的校園網(wǎng)絡來滿足日新月異的網(wǎng)絡環(huán)境，同時目前網(wǎng)絡安全越來越成為特別是學校關心的一項，一旦網(wǎng)絡癱瘓勢必對教學和辦公帶來不可估量的影響，由此決定擬組建一個校園局域網(wǎng)，并附上校園網(wǎng)的安全已經(jīng)維護服務。要規(guī)劃的學校是一個中等規(guī)模的大學，有師生 15000人左右，主要的建筑物是教學樓、教師宿舍、圖書館、實驗樓以及學生宿舍。要求建立一個覆蓋全校的校園網(wǎng)絡，包括局域網(wǎng)和接入網(wǎng)，能支持辦公自動化、信息管理、科研與教學工作，能接入CERNET，并與INTERNET相聯(lián)。主要為學校教職工和學生提供WWW、Email、網(wǎng)上多媒體教學，能提供視頻點播、校外圖書資料檢索、校內行政管理、撥號上網(wǎng)等服務。所有的服務器均放置在網(wǎng)絡中心。二、設計的內容與要求相關理論：虛擬局域網(wǎng)VLAN的劃分；網(wǎng)絡地址轉換NAT（靜態(tài)NAT配置、動態(tài)NAT配置及端口多路復用PAT）;路由表的配置（回址路由和默認路由）；網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP?；舅悸罚禾摂M局域網(wǎng)VLAN主要為了解決交換機在進行局域網(wǎng)互連時無法限制廣播的問題。這種技術可以把一個 LAN劃分成多個邏輯的LAN——VLAN，每個VLAN是一個廣播域，VLAN內的主機間通信就和在一個 LAN內一樣，而VLAN間則不能直接互通。所以通過虛擬局域網(wǎng)VLAN技術可以很好地達到把每個分校區(qū)的學生公寓子網(wǎng)和教師子網(wǎng)分在不同的廣播域。這樣，廣播報文被限制在一個VLAN內，使得學生公寓子網(wǎng)和教師子網(wǎng)不能直接通信。所以，虛擬局域網(wǎng)VLAN技術不但增強了局域網(wǎng)的安全性，同時也靈活于構建虛擬工作組，用VLANK以劃分不同的用戶到不同的工作組， 同一工作組的用戶也不必局限于某一固定的物理范圍，所以也很好解決了該高校有兩個地理位置分離的分校區(qū)的問題，使得網(wǎng)絡構建和維護更方便靈活。而且VLAN是在數(shù)據(jù)鏈路層的，劃分子網(wǎng)是在網(wǎng)絡層的，所以不同子網(wǎng)之間的VLAN?使是同名也不可以相互通信。網(wǎng)絡地址轉換（NetworkAddressTranslation或簡稱NAT）是一種在 IP數(shù)據(jù)包通過路由器或防火墻時重寫源 IP地址或目的IP地址的技術。借助于NAT，私有（保留）地址的“內部”網(wǎng)絡通過路由器發(fā)送數(shù)據(jù)包時，私有地址被轉換成合法的IP地址，一個局域網(wǎng)只需使用少量 IP地址（甚至是1個）即可實現(xiàn)私有地址網(wǎng)絡內所有計算機與Internet的通信需求。NAT將自動修改IP報文頭中的源IP地址和目的 IP地址，IP地址校驗則在 NAT處理過程中自動完成。NAT的實現(xiàn)方式有三種，即靜態(tài)轉換 StaticNat、動態(tài)轉換DynamicNat和端口多路復用 OverLoad。靜態(tài)轉換是指將內部網(wǎng)絡的私有IP地址轉換為公有 IP地址，IP地址對是一對一的，是一成不變的，某個私有 IP地址只轉換為某個公有 IP地址。借助于靜態(tài)轉換，可以實現(xiàn)外部網(wǎng)絡對內部網(wǎng)絡中某些特定設備 （如服務器）的訪問，所以，對于學校有若干臺應用服務器，要同時對內和對外提供 Web等網(wǎng)絡服務，就可以通過對路由器進行靜態(tài) NAT配置來實現(xiàn)。動態(tài)轉換是指將內部網(wǎng)絡的私有IP地址轉換為公用IP地址時，IP地址對是不確定的，而是隨機的，所有被授權訪問上Internet的私有IP地址可隨機轉換為任何指定的合法 IP地址。也就是說，只要指定哪些內部地址可以進行轉換，以及用哪些合法地址作為外部地址時，就可以進行動態(tài)轉換。動態(tài)轉換可以使用多個合法外部地址集。當ISP提供的合法IP地址略少于網(wǎng)絡內部的計算機數(shù)量時， 可以采用動態(tài)轉換的方式。所以，針對學校只申請到4個C類網(wǎng)絡——，而該高校的每個校區(qū)入網(wǎng)信息點就達到2000多個的情況，可以利用動態(tài) NAT配置解決這個IP地址不足的問題。路由器在網(wǎng)絡中實現(xiàn)內外網(wǎng)轉換，即校園網(wǎng)內所有主機要訪問外網(wǎng)必須要經(jīng)過所有地址轉換。路由器一個端口采用s端口，一個是快速以太網(wǎng)鏈路。路由器通過靜態(tài)鏈路與外網(wǎng)相連，通過快速以太網(wǎng)鏈路與內網(wǎng)相連。三、實驗原理及設計分析3.1實驗原理校園網(wǎng)必須具備教學、管理和通訊三大功能。教師可以方便地瀏覽和查詢網(wǎng)上資源，進行教學和科研工作；學生可以方便地瀏覽和查詢網(wǎng)上資源實現(xiàn)遠程學習；通過網(wǎng)上學習學會信息處理能力。學校的管理人員可方便地對教務、行政事務、學生學籍、財務、資產(chǎn)等進行綜合管理，同時可以實現(xiàn)各級管理層之間的信息數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)網(wǎng)上信息采集和處理的自動化，實現(xiàn)信息和設備資源的共享，因此，校園網(wǎng)的建設必須有明確的建設目標。校園網(wǎng)的總體設計原則是：開放性采用開放性的網(wǎng)絡體系，以方便網(wǎng)絡的升級、擴展和互聯(lián)；同時在選擇服務器、網(wǎng)絡產(chǎn)品時，強調產(chǎn)品支持的網(wǎng)絡協(xié)議的國際標準化；可擴充性從主干網(wǎng)絡設備的選型及其模塊、插槽個數(shù)、管理軟件和網(wǎng)絡整體結構，以及技術的開放性和對相關協(xié)議的支持等方面，來保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的可擴充性；可管理性利用圖形化的管理界面和簡潔的操作方式，合理地網(wǎng)絡規(guī)劃策略，提供強大的網(wǎng)絡管理功能；使日常的維護和操作變得直觀，便捷和高效；安全性內部網(wǎng)絡之間、內部網(wǎng)絡與外部公共網(wǎng)之間的互聯(lián)，利用VLAN/ELAN、防火墻等對訪問進行控制，確保網(wǎng)絡的安全；投資保護選用性能價格比高的網(wǎng)絡設備和服務器；采用的網(wǎng)絡架構和設備充分考慮到易升級換代，并且在升級時可以最大限度地保護原有的硬件設備和軟件投資；易用性應用軟件系統(tǒng)必須強調易用性，用戶界友好，帶有幫助和查詢功能，用戶可以通過Web查詢。校園網(wǎng)的組網(wǎng)技術一般有以下選擇：主干網(wǎng)技術的選擇主要選擇千兆（適合于高校）或百兆以太網(wǎng)技術來構建校園網(wǎng)絡，對兩層結點和桌面微機的接入也采用快速以太網(wǎng)，建立一個基于多層、全交換的虛擬園區(qū)網(wǎng)。校園網(wǎng)在設計上應具備以下特性才能夠滿足需求，并保證建成后的網(wǎng)絡在一個較長的時間內具有較強的可用性和一定的先進性。1、高性能與技術先進性校園網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)要求具有較高的數(shù)據(jù)通信能力和較大的帶寬；并在主干網(wǎng)上提供較強的可擴展性。為了及時、迅速地處理網(wǎng)絡上傳送的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡應有較高的網(wǎng)絡主干速度。2、高可靠性網(wǎng)絡要求具有高可靠性，高穩(wěn)定性和足夠的冗余，提供拓撲結構及設備的冗余和備份，為了防止局部故障引起整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的癱瘓，要避免網(wǎng)絡出現(xiàn)單點失效。在網(wǎng)絡骨干上要提供備份鏈路，提供冗余路由。在網(wǎng)絡設備上要提供冗余配置，設備在發(fā)生故障時能以熱插拔的方式在最短時間內進行恢復，把故障對網(wǎng)絡系統(tǒng)的影響減少到最小，避免由于網(wǎng)絡故障造成用戶損失；3、安全性校園網(wǎng)作為一個支持眾多用戶、同時和INTERNET/CERNET存在連接的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡安全性在整個網(wǎng)絡中是個很重要的問題，應該采用一定手段控制網(wǎng)絡的安全性，以保證網(wǎng)絡正常運行。網(wǎng)絡中應采取多種技術從內部和外部同時控制用戶對網(wǎng)絡資源的訪問。網(wǎng)絡系統(tǒng)還應具備高度的數(shù)據(jù)安全性和保密性，能夠防止非法侵入和信息泄漏。 4、可管理性強有力的網(wǎng)管軟件是有效地進行網(wǎng)絡管理的助手，網(wǎng)管軟件應能夠支持對網(wǎng)絡進行設備級和系統(tǒng)級的管理，并能支持通用瀏覽器進行網(wǎng)絡設備的管理及配置。靈活的設置每個用戶對Internet訪問功能，能夠對每個用戶實行管理；并且能夠實現(xiàn)計費管理。5、可擴充性隨著應用規(guī)模的不斷擴大，要求網(wǎng)絡可以方便地擴充容量，支持更多的用戶及應用；隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡必須能夠平滑地過渡到新的技術和設備，保證現(xiàn)有的投資。6、VLAN劃分根據(jù)校園網(wǎng)的實際需求，屬于同一部門的工作人員可能在不同的建筑物中，但需要在一個邏輯子網(wǎng)內。網(wǎng)絡站點的增減，人員的變動，無論從網(wǎng)絡管理，還是用戶的角度來講，都需要虛擬網(wǎng)技術的支持。因此在網(wǎng)絡主干中要支持三層交換及 VLAN劃分。在整個網(wǎng)絡中使用虛擬網(wǎng)技術，以提高網(wǎng)絡的安全性和靈活性。7、多層交換技術通過三層交換技術，特別是基于硬件的第三層交換，可以充分地利用交換機的包處理能力，實現(xiàn)真正的線速交換。8、對多媒體應用的支持校園網(wǎng)要求具有數(shù)據(jù)、圖像、語音等多媒體實時通訊能力；并在主干網(wǎng)上提供足夠的帶寬和可保證的服務質量，滿足大量用戶對帶寬的基本需要，并保留一定的余量供突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸使用，最大可能地降低網(wǎng)絡傳輸?shù)难舆t。整個網(wǎng)絡在服務質量、預留寬帶設置、合理進行帶寬管理方面應提供優(yōu)良的品質。四、設計分析'網(wǎng)絡中心飛教學樓［，圖書館】「學生宿舍、「實驗樓〕 r教師宿舍、Z A教學,教務< >廣機房、< ；教室< J工作室< J實驗室L, >，教師宿舍11 j教師宿舍2< )VLAN#VLAN名稱IP網(wǎng)段默認網(wǎng)關說明交換機對應端口VLAN2Servers服務器群VLANFa0/2VLAN3teacher教師宿舍VLANFa0/3VLAN4student學生宿舍VLANFa0/4VLAN5laboratory實驗室VLANFa0/5VLAN6teaching教學樓VLANFa0/6VLAN7library圖書館VLANFa0/7校園網(wǎng)的組網(wǎng)主要采用了三層交換機的模型，以下簡要介紹接入層，分布層，核心層的設計要點。接入層網(wǎng)絡的接入層是最終用戶被許可接入網(wǎng)絡的點。 該層能通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制，不過，該分層的主要功能是為最終用戶提供網(wǎng)絡接入。在局域網(wǎng)環(huán)境中"接入層主要功能如下：提供交換的帶寬和第二層服務，如基于MAC地址的VLAN成員資格和數(shù)據(jù)流過濾。當然，在這7層也可以提供安全特性。接入層主要關注通過低成本，高端口密度的設備提供這些功能。分布層網(wǎng)絡的分布層是網(wǎng)絡接入層和核心層之間的分界點。 分布層也幫助定義和區(qū)分網(wǎng)絡核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在費力的數(shù)據(jù)包操作進行處理。在局域網(wǎng)環(huán)境中，分布層執(zhí)行最多的功能：VLAN的聚合；部門級或工作組接入；廣播域多點廠播域定義；VLAN問路由；

介質轉換及安全等；核心層核心層是局域網(wǎng)的主干，其主要目的是盡可能快地交換數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡的這個分層不應該被牽扯到費力的數(shù)據(jù)包操作或者任何減慢數(shù)據(jù)交換的處理。 應該避免在核心層使用像訪問控制列表和數(shù)據(jù)包過濾這類的功能。 核心層主要負責以下的工作：提供交換區(qū)塊間的連接；提供到其他區(qū)塊（如服務器區(qū)塊）的訪問；盡可能快地交換數(shù)據(jù)幀或數(shù)據(jù)包；五、調試過程的總結5.1交換機配置核心交才^機為核心交才^機為Cisco3560,將其配置為vtpServer,vtpdomain為senya。將圖書館、教學樓和實驗樓等交換機vtpdomain為senya。這里以"中心交換機"和"服務器匯聚”交換機為例，講解交換機的配配置為vtpClient置，其他交換機的配置可以參考“服務器匯聚”交換機。第一步：中心交換機配置 VTPServerSwitch>enSwitch#Switch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vtpdomainsenyaSwitch(vlan)#vtpserverSwitch(vlan)#exitSwitch#conftSwitch(config)#intfa0/1Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/2Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/3Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/4Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/5Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/6Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/7Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#intfa0/8Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#注意：此處端口要處于開啟狀態(tài)，可通過圖形界面手動設置，也可以輸入命令行： noshuto第二步：配置“服務器匯聚”交換機trunk鏈路,允許vlan標記的以太網(wǎng)幀通過該鏈路Switch>enSwitch#conftSwitch(config)#vtpdomainsenyaSwitch(config)#vtpmodeclientSwitch(config)#intfa0/1Switch(config-if)#switchportmodetrunkSwitch(config-if)#第三步：“中心交換機”創(chuàng)建 vlan及端口劃分Switch>enSwitch#vlandatabaseSwitch(vlan)#vlan1Switch(vlan)#vlan2Switch(vlan)#vlan3Switch(vlan)#vlan4Switch(vlan)#vlan5Switch(vlan)#vlan6Switch(vlan)#vlan7Switch(vlan)#vlan8VLAN8added:Name:VLAN0008Switch(vlan)#exit第四步：在“服務器匯聚“交換機上查看 vlanSwitch#showvlan從顯示結果可知體現(xiàn)了學習功能！第五步：“服務器匯聚”交換機端口配置Switch#conftSwitch(config)#intfa0/2Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan2Switch(config-if)#intfa0/3Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan2Switch(config-if)#intfa0/4Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan2Switch(config-if)#intfa0/5第七步：配置pc機，測試vlan在www服務器上ping網(wǎng)關和dhcp服務器，均能第八步：配置“教師宿舍”交換機其他交換機均按照此方式配置好后， 也可以用ping命令試試不同網(wǎng)段的連通性。Switch>enSwitch#conftSwitch(config)#vtpdomainsenyaSwitch(config)#vtpmodeclientSwitch(config)#intfa0/1Switch(config-if)#switchporttrunkencapsulationdot1qSwitch(config-if)#switchportmodetrunk給連接“教師宿舍1”其他交換機參照此操作設置?！胺阑饓Α甭酚善髋渲?1)基本ip設置Router(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceSerial2/0(2)添加NAT協(xié)議Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan2Switch(config-if)#第六步：設置中心交換機，為vlan配置IP地址Switch>enSwitch#conftSwitch(config)#intvlan1Switch(config-if)#noshutSwitch(config)#intvlan2Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#intvlan3Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#intvlan4Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#intvlan5Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#intvlan6Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#intvlan7Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#ping通，如下圖所示：Switch(config-if)#exitSwitch(config)#exitSwitch#showvlanSwitch#Switch#conftSwitch(config)#intfa0/2Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan3Switch(config-if)#exitSwitch(config)#Router(config-if)#ints2/0Router(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#exitRouter(config)#intfa0/0Router(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#exitRouter(config)#routerripRouter(config-router)#version2Router(config-router)#noau訪問公網(wǎng)配置(i)在中心交換機開啟路由功能Switch>enSwitch#conftSwitch(config)#intfa0/1Switch(config-if)#noswitchport (關閉二層端口，配置IP地址)Switch(config-if)#ipadd(三層端口,配置IP)Switch(config-if)#noshutSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#iprouting(開啟路由功能)Switch(config)#routerrip(運行rip協(xié)議)Switch(config-router)#ver2Switch(config-router)#noauSwitch(config-router)#exit(2)防火墻路由器配置Router>enRouter#conftRouter(config)#intfa0/0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config)#ints2/0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config)#routerripRouter(config-router)#ver2Router(config-router)#noauRouter(config-router)#default-informationoriginateRouter(config-router)#exitRouter(config)#exit允許各網(wǎng)段通過路由出去：(4)與ISP連接的服務器具體配置(5)連通測試在“DHCP”訪問外網(wǎng)服務器：現(xiàn)在能夠正常訪問ISP端的WWW服務器了。

Router(config-router)#default-informationoriginateRouter(config-router)#exit(配置靜態(tài)NAT映射)Router(config)#exitRouter#conft55555555Router(config)#ints2/0Router(config-if)#ipnatoutsideRouter(config-if)#exitRouter(config)#intfa0/0Router(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#endRouter#Router#conftRouter(config)#iproute0.0.0Router(config)#(3)ISP路由器配置Router>enRouter#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#hostISPISP(config)#ints2/0ISP(config-if)#noshutISP(config-if)#clockrate64000ISP(config-if)#exitISP(config)#intfa0/0ISP(config-if)#noshutISP(config-if)#exitISP(config)#服務器配置1）DHCP服務器配置DHCP服務器的IP配置如下圖所示：配置DHCP服務器，關閉在此服務器上的DNS、FTP、MAIL、HTTP服務，其他服務不變，操作過程如下：單擊左側DHCP，具體配置如下圖：設置好后，單擊Save（保存）。2）WWW服務器配置www服務器的IP配置如下圖：開啟HTTP服務，同時關閉在此服務器上的DNS、FTP、MAIL和DHCP服務，即單擊左側MAIL，SMTPService、POP3Service設置為off，其他服務保持不變。3）DNS服務器配置配置DNS服務器，關閉在此服務器上的DHCP、FTP、MAIL、WEB服務（Service），其他服務不變，操作過程類似于 DHCP配置過程，在此只針對DNS配置：DNSService（服務狀態(tài)）：On（開），分別添加5個ResourceRecordsName（資源記錄名）和Address（地址），每次添加最后要點擊 Add（添加）到文本區(qū)域里，添加完后點擊 Save（保存）。4）FTP服務器配置配置FTP服務器，關閉在此服務器上的 DHCP、DNS、MAIL、WEB服務（Service）,其他服務不變，操作過程類似于 DHCP配置過程，在此只針對FTP配置：Service（服務狀態(tài)）：On（開），分別添加 2個UserName（用戶名）和 Password（密碼），每個用戶都勾選上Write（可寫）、Read（可讀）、Delete（刪除）、Rename（重命名）、List（列表），每次添加最后要點擊 +（添加）到滾動文本區(qū)域里。5）E-MAIL服務器配置配置MAIL服務器，關閉在此服務器上的 DHCP、DNS、FTP、WEB服務（Service）,其他服務不變，操作過程類似于 DHCP配置過程，在此只針對EMAIL配置：