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1、计算机网络课程设计 题目 校园局域网设计 学号 20138380 姓名 班级 计算机2班 指导老师 2015 年 07 月 10 日一概述科学技术的发展日新月异，九十年代，在计算机技术和通信技术结合下，网络技术得到了飞速的发展。如今，不仅计算机已经和网络紧密结合，整个社会都不可能脱离网络而存在。网络技术已经成为现代信息技术的主流，人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普及而迅速改变。在不久的将来，网络必将成为和电话一样通用的工具，成为人们生活、工作、学习中必不可少的一部分。Internet，即国际互联网，是现在网络应用的主流，从它最初在美国诞生至今已经经历了三十多年。这个以TCP/IP协议为主体
2、的国际互联网络已经成为覆盖全世界一百五十多个国家和地区的大型数据通信网络。最初的Internet是由科研网络形成的，主要是由一些大学和研究所等科研教育单位连接而成，逐渐发展到今天的规模。而进入九十年代后，由于各种商业信息进入了Internet，使得Internet得到了极大地发展，其拥有的主机数，连接的网络数以及覆盖面一直呈指数形式上升。现在在Internet上可以提供或者获得各种各样的服务，比如通过电子邮件进行合同的起草和签订，或利用Internet直接挑选商品和购物。Internet是一个资源的网络，其中拥有的信息资源几乎覆盖所有的领域。Internet面向人类的社会，世界上数以亿计的人们
3、利用它进行通信和信息共享，通过发送和接收电子邮件，或和其他人的计算机建立连接、参加各种讨论组并免费使用各种信息资源实现信息共享。Internet也是一个服务的网络。在Internet上，许多单位、公司和组织提供了各种各样的服务。比如WWW（World Wide Web全球信息网）服务、信息查询服务等，向网络上的其他用户展示自己各方面的情况，并帮助这些用户找到需要的信息。将来的网络在Internet基础上进一步发展，其功能、速度、适用范围等必将全面超过现有的Internet。我国对计算机网络的建设投入了大量的人力和物力，在短短的几年中，已经从最初仅仅局限在教育科研单位的网络，迅速发展到今天遍及全
4、国的包括教育、科研、商业、民用各个方面的数个大型网络，如Chinanet（中国邮电网）、Cernet（中国教育网）、Gbnet（金桥网络）等等。目前在网络上提供有价值、有吸引力的信息，对一个单位或学校树立自己的形象，提高自己的知名度，以及开拓和国际上其他学校、组织的联系和往来能够起到很显著的作用。某学院是新成立的大学，以培养高层次人才为己任。当今世界随着计算机、网络通信等现代科学技术的发展，人类正迈入信息时代，在某学院建立覆盖全校，并可以与国内外著名网络互联的校园网已成为必然。某学院校园网对外将实现与教育科研网信息中心相连；对内实现与校内各部门进行通信。某学院校园网将为学校的科研、教学、管理提
5、供必要的技术手段，为研究开发和培养人才建立平台，借此加快学校的发展，以此加快学校的发展，成为一个具有示范性的学校。二设计目的通过一周的课程设计，培养进一步理解和掌握网络组网的过程及方案设计，为今后从事实际工作打下基础；熟练掌握子网划分及vlan配置，熟练掌握路由器和交换机的配置。三设计要求校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建设的当务之急。假设学院具有2栋教学楼，2栋实验楼，1栋办公楼，10栋学生宿舍。每栋实
6、验楼拥有PC数量500台，其它楼宇设有PC约100台。要求办公楼、教学楼和实验楼、学生宿舍之间不能直接互相通信，请规划各个部门，便于管理。进行校园网总体设计，首先要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的
7、标准和要求；第五，规划校园网建设的实施步骤。 校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面：（1）整体规划安排；（2）先进性、开放性和标准化相结合；（3）结构合理，便于维护；（4）高效实用；（5）支持宽带多媒体业务；（6）能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。四设计方案内容1.设计思路 进行校园网总体设计，首先要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第
8、三是确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划校园网建设的实施步骤。 校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面：（1）整体规划安排；（2）先进性、开放性和标准化相结合；（3）结构合理，便于维护；（4）高效实用；（5）支持宽带多媒体业务；（6）能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。2.设计原则 主干网技术的选择主要选择千兆（适合于高校）或百兆以太网技术来构建校园网络，对两层结点和桌面微机的接入也采用快速以太网，建立一个基于多
9、层、全交换的虚拟园区网。校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。2.1、高性能与技术先进性校园网网络系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽；并在主干网上提供较强的可扩展性。为了及时、迅速地处理网络上传送的数据，网络应有较高的网络主干速度。2.2、高可靠性网络要求具有高可靠性，高稳定性和足够的冗余，提供拓扑结构及设备的冗余和备份，为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，要避免网络出现单点失效。在网络骨干上要提供备份链路，提供冗余路由。在网络设备上要提供冗余配置，设备在发生故障时能以热插拔的方式在最短时间内进行恢复，把故障
10、对网络系统的影响减少到最小，避免由于网络故障造成用户损失；2.3、安全性校园网作为一个支持众多用户、同时和INTERNET/CERNET存在连接的网络，网络安全性在整个网络中是个很重要的问题，应该采用一定手段控制网络的安全性，以保证网络正常运行。网络中应采取多种技术从内部和外部同时控制用户对网络资源的访问。网络系统还应具备高度的数据安全性和保密性，能够防止非法侵入和信息泄漏。2.4、可管理性强有力的网管软件是有效地进行网络管理的助手，网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理
11、；并且能够实现计费管理。2.5、可扩充性随着应用规模的不断扩大，要求网络可以方便地扩充容量，支持更多的用户及应用；随着网络技术的不断发展，网络必须能够平滑地过渡到新的技术和设备，保证现有的投资。2.6、VLAN划分根据校园网的实际需求，属于同一部门的工作人员可能在不同的建筑物中，但需要在一个逻辑子网内。网络站点的增减，人员的变动，无论从网络管理，还是用户的角度来讲，都需要虚拟网技术的支持。因此在网络主干中要支持三层交换及VLAN划分。在整个网络中使用虚拟网技术，以提高网络的安全性和灵活性。2.7、多层交换技术通过三层交换技术，特别是基于硬件的第三层交换，可以充分地利用交换机的包处理能力，实现真
12、正的线速交换。3. 网络三层结构设计校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。4.设备选型名称型号数
13、量路由器Router-PT1台核心层交换机36501台接入层交换机2950-247台直通线cancel23根多模光缆Serial DTE 1根 建筑物名称接入层交换机男生宿舍用1台24口交换机女生宿舍用一台24口交换机实验楼用一台24口交换机1教用1台24口交换机2教用一台24口交换机办公楼用1台24口交换机实验楼用1台24口交换机5. 综合布线的设计 综合布线同传统的布线相比较，有着许多优越性，是传统布线所无法比及的。其特点主要表现为它的实用性、功能性、先进性、灵活性、方便性、可靠性、扩展性、开放性、标准化、经济性和生命周期。而且在设计、施工和维护方面也给人们带来了许多方便。（1）实用性 实
14、施后的校园网控制系统，其所有的子系统，诸如综合布线系统，数据通讯，都满足国际标准，具有良好的用户使用界面。并且，网络管理功能完善且方便使用。 （2）功能性 为用户提供快捷、开放、易于管理的语音与数据信息基础传输平台。布线系统应能适应各种计算机网络体系结构的需要,并能支持语音或楼宇自控和保安监控等系统的应用。可为用户提供可视图文、电子信箱、中国公用分组交换数据网(CHINAPAC)接口,为用户提供电子数据交换(EDI)等各种服务的传输平台,为实现无纸办公创造条件。为用户及时传递可靠、准确的各类重要信息,最终实现办公自动化系统(OA)。（3）先进性 布线系统应适应综合布线技术发展的潮流,能为数据及
15、高清晰图像信息提供高速及宽带的传输能力,适应异步传输模式(ATM)。各性能指标满足支持高带宽的100 M、1000 M以太网和异步传输(ATM)应用,满足宽带综合业务数字网(B-ISDN)的要求，支持复杂的多任务的ISDN、DDN、xDSL、X.25 等分组交换接入应用,能实现大厦与Internet等全球信息高速公路接轨的需求。布线系统要既能满足现阶段技术水平应用的需要，也能满足未来多媒体大量的声音、图像、数据传输的需要。（4）灵活性 系统中的任一部分的联接都应是灵活的，即从物理接线到数据通讯，自动控制设备的联接都不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制。（5）方便性 设备变迁时要有高度的灵活
16、性、管理的方便性,能在设备布局和需要发生变化时实施灵活的线路管理,能够保证系统很容易扩充和升级而不必变动整体配线系统,能够提供有效的工具和手段，以简单、方便地进行线路的分析、检测和故障隔离，当故障发生时，可迅速找到故障点并加以排除。（6）可靠性 具有对环境的良好适应能力(如防尘、防火、防水)，对温度、湿度、电磁场以及建筑物的振动等的适应能力。系统可方便地设置雷电、异常电流和电压保护装置，使设备免受破坏。（7）扩展性 适应未来网络发展的需要，系统的扩充升级容易。系统不仅能支持现有常规的计算机网络、电脑终端、电话、传真、摄像机、控制设备等通信需要，而且能支持未来的语音、视频、数据多网融合的局域网技
17、术和接入网技术，具有适应未来需求，平稳过度到增强型分布技术的智能型布线系统。由于所有基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可以很方便地将这些设备联到系统中去。（8）开放性 结构化布线系统能满足任何特定建筑物及通信网络的布线要求,完全开放化,既支持集中式网络系统,又支持分布式网络系统,支持不同厂家、不同类别的网络产品；为用户提供统一的局域网和广域网接口,满足目前要求和未来发展的需要。（9）标准化 综合布线工程所有网络通道、信息端口系统应遵循统一的标准和规范,性能指标应保证达到建筑与建筑群综合布线工程设计、施工与验收规范标准(
18、CECS-2000)的要求,并高于ISO/IEC11801的CLASS D和OPTICAL CLASS的应用标准。（10）经济性 经济性即系统经济、使用简单、维护方便、管理成本低，布线出口方式美观、耐用、防尘。（11）生命周期 本项目系统设计能满足现在和未来的通信网络应用需要,具有20年使用生命周期。五实验拓扑图 六实验步骤1.需求分析 校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台
19、汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。2.划分Vlan及分配IP地址VLAN技术在在网络领域等到了广泛应用， 尤其在网络管理和网络安全上方面起到了不可忽视的作用。采用VLAN技术对整个网络进行集中管理，能够更容易地实现网络的管理性。例如，在添加、删除和移动网络用户时，不用重新布线，也不用直接对成员进行配置。VLAN提供的安全机制，可以限制用户对安全设备的
20、访问，例如，限制普通用户对计费服务器，安全交换机等的访问。Vlan控制广播组的大小和位置，甚至锁定网络成员的MAC地址，这样，就限制了未经安全许可的用户和网络成员对网络的使用增强网络管理。3. Vlan号(ID)的分配规划VLAN划分原则：便于管理。VLAN划分理念：将几个VLAN详细划分：男生宿舍为Vlan10，女生宿舍为Vlan11实验楼为Vlan 20, 1教为vlan 30，2教为vlan 31办公楼为vlan 40，实验楼为 vlan 50，web服务器为vlan 60建筑物名称VLANIP网段男生宿舍10192.168.1.0/24女生宿舍11192.168.2.0/24实验楼20
21、192.168.3.0/241教30192.168.4.0/242教31192.168.5.0/24办公楼40192.168.6.0/24实验楼50192.168.7.0/24Web服务器60192.168.8.0/24 4. 物理/链路层配置原则物理/链路层配置遵循下面的原则：1. 网络设备互连的物理端口都应该绑定端口的速率和全双工模式；2. 建议所有的Vlan都不要穿透核心层，所有的Vlan都将在汇聚层交换机上终结；3. 本实施方案建议不要启用STP生成树协议，由于所有的Vlan都已在汇聚层交换机终结，在二层上并没有环路存在，故无必要启用；如果开启基于每个Vlan的生成树协议，广播报文将会
22、很多，影响核心交换机性能和网络收敛时间；4. 所有核心层和汇聚层交换机之间的互连端口均设置为Trunk模式，但目前只容许互连Vlan通过，以应付将来有Vlan穿越核心层这种情况；5. 汇聚层交换机和接入交换机之间的互连端口设置为Trunk模式。 5. 配置单臂路由器1、设置每个PC的IP地址。 2、创建VLAN，设置trunk口，接线。 3、设置路由器，在1/0端口下划分八个子接口，并配置IP地址。 4、设置PC的网关，测试结果。 5、配置交换机。在核心交换机上划分vlan10，11,20,30,31,40,50,60，分别把1-5口，6-10口，11-15口放入vlan10，20，30中；在
23、SW2上划分vlan10，20，40，分别把1-5口，6-10口，11-15口放入vlan10，20，40中，在SW3上划分vlan30，40，分别把1-5口，6-10口放入vlan30，40中。分别设置SW1,SW2,SW3的0/22，0/23和0/24为trunk。把PC接到交换机，接口如图。将SW1,SW2,SW3接好，启用生成树。调高SW1的优先级设置SW1为根交换机。配置路由器。进入路由器的0/0接口，在0/0接口上划分四个子接口分别为0/0.1，0/0.2，0/0.3和0/0.4，进行封装dot1Q协议，设置子接口的IP地址分别为192.168.1.254，192.168.2.25
24、4，192.168.3.254，192.168.4.254，192.168.5.254,192.168.6.254,192.168.7.254,192.168.8.254子网掩码为255.255.255.0。6. 网络设备选型校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设
25、备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。7.测试各vlan间是否能通信七部分实验代码其他路由器类似进行命令配置各个交换机的配置命令：Switch0配置如下：l Switch0(config)#interface FastEthernet0/1 l Switch0(config)#switchport access vlan 30 l Switch0(config)#interface FastEthernet0/2 l Switch0(config)# switchp
26、ort access vlan 30 l Switch0(config)#interface FastEthernet0/3 l Switch0(config)# switchport access vlan 30 l Switch0(config)#interface FastEthernet0/4 l Switch0(config)# switchport access vlan 30 Switch1配置命令如下：l Switch1(config)#interface FastEthernet0/1 l Switch1(config)#switchport access vlan 40l
27、Switch1(config)#interface FastEthernet0/2 l Switch1(config)# switchport access vlan 40 Switch2配置命令如下： l Switch2(config)#interface FastEthernet0/1 l Switch2(config)#switchport access vlan 50 l Switch2(config)#interface FastEthernet0/2 l Switch2(config)# switchport access vlan 50 l Switch2(config)#int
28、erface FastEthernet0/3 l Switch2(config)# switchport access vlan 50 l Switch2(config)#interface FastEthernet0/4 l Switch2(config)# switchport access vlan 50 l Switch2(config)#interface FastEthernet0/5l Switch2(config)# switchport access vlan 60l Switch2(config)#interface FastEthernet0/6-配置核心交换机代码 en
29、 vlan database vlan 10 name nsss1 vlan 11 name nsss2 vlan 20 name syl vlan 30 name yj vlan 31 name ej vlan 40 name xzl vlan 50 name tsg vlan 60 name webfwq exit config t int f 0/1 switchport access vlan 10 int f 0/2 switchport access vlan 11 int f 0/3 switchport access vlan 20 int f 0/4 switchport a
30、ccess vlan 30 int f 0/5 switchport access vlan 31 int f 0/6 switchport access vlan 40 int f 0/7 switchport access vlan 50 int f 0/8 switchport access vlan 60 switchport mode trunk switchport trunk encapsulation dot1q - 配置配置单臂路由器 en config t int f0/0 no shut int f 0/0.1 encapsulation dot1q 10 ip addr
31、ess 192.168.1.254 255.255.255.0 int f 0/0.2 encapsulation dot1q 11 ip address 192.168.2.254 255.255.255.0 int f 0/0.3 encapsulation dot1q 20 ip address 192.168.3.254 255.255.255.0 int f 0/0.4 encapsulation dot1q 30 ip address 192.168.4.254 255.255.255.0 int f 0/0.5 encapsulation dot1q 31 ip address
32、192.168.5.254 255.255.255.0 int f 0/0.6 encapsulation dot1q 40 ip address 192.168.6.254 255.255.255.0 int f 0/0.7 encapsulation dot1q 50 ip address 192.168.7.254 255.255.255.0 int f 0/0.8 encapsulation dot1q 60 ip address 192.168.8.254 255.255.255.0 end copy run start 路由器的路由表配置： Router(config)#route
33、r rip Router(config-router)#network 192.168.0.0 Router(config-router)#network 192.168.1.0 Router(config-router)#network 192.168.2.0 Router(config-router)#network 192.168.3.0 Router(config-router)#network 192.168.4.0 Router(config-router)#network 192.168.5.0 Router(config-router)#network 192.168.6.0
34、Router(config-router)#end 八实验结果 在配置单臂路由器后，不仅同一vlan可以互相通信，共享资源，vlan间也可以互相访问，如男生宿舍不可以和女生宿舍进行直接通信，也和行政楼不能进行直接通信，可以和1教2教进行通信，和实验楼不能进行直接通信，总而言之，办公楼、教学楼和实验楼、学生宿舍之间不能直接互相通信。九实验总结这整个课程设计的功能还不完善，对于acl的设置没有实现，没有进行安全处理。通过一个学期的计算机网络的学习，掌握程序各功能模块的工作原理，相互联系和来龙去脉，完整地建立系统的概念。在设计过程中，查询了不少相关资料，不断的发现问题、提出问题、解决问题。在对自己所
35、编写的源程序段的纠错的过程中，使我更好的理解了计算机网络的理论知识，同时在编程时用到了模块化的设计思想，这种编程方法可以使我们的编程变的更简单，可以使我们的查错与纠错变的更方便。 在程序的编写过程中，也出现了很多错误，发现有些还是么有连通。经过我认真修改，查阅资料，向同学们请教，终于把那些错误都改正过来，最终使课程设计能够正确的运行。在做了课程设计之后，对于单臂路由的设置有了很大的了解，链接划分vlan的重要性。我觉得虽然在做课程设计的过程中比较烦恼，但当程序能够正确运行的时候，我很欣慰，努力没有白费啊！我想在以后的学习生活中，不会再害怕这些看起来比较复杂的工作，只要一步一步努力，相信成功就在眼前。可是要凭自己写的话，还是有一定的难度，在此还借助于网络了，但是觉得不是自己亲手写出来的，没有太大的成就感在里面，说明自己在编程方面还有一定的欠缺。总的来说，这次的课程设计，充分锻炼了自己的动手能力及学到一些课程内其他没有学到过知识，感觉收获是颇多的！通过了这次的实践，相信以后学起来会更加的得心应手了！
