校园网络课程设计

滁州学院课程设计报告课程名称： 计算机网络技术 设计题目： 简单的校园网设计与实现 系 别： 计算机信息与工程学院 专 业： 2011计算机科学与技术 组 别： 第九组 起止日期: 2011年 12月24日2012年1月8日 指导教师: 赵生慧 赵国柱 计算机与信息工程学院二0一 一制课程设计任务书课程设计题目简单的校园网设计与实现组长学号2011220112班级2班系别计算机信息与工程学院专业计算机科学与技术（2011专升本）组员 指导教师赵生慧 赵国柱课程设计目的为所在学校设计一个简单的基于三层交换技术的校园网课程设计所需环境安装Cisco Packet Tracer软件的计算机课程设计任务要求(1) 自行定义每个部门需要的IP地址数，每部门1个单独的子网，至少有4种不同的地址规模；(2) 分析校内IP地址总体需求，统计需要多少个C类的IP地址段，使用私有地址连接校内计算机，并从192.168.0.0/16中选择连续的地址使用；(3) 计算每个部门的网络地址、掩码，并指定网关地址；(4) 每个子网1个独立的VLAN，并使用三层交换机互连各VLAN。课程设计工作进度计划序号起止日期工 作 内 容分工情况12011.11.22011.12.2对课程设计要求进行分析，讨论出总体规划，然后各成员分别进行简单拓扑实现。 22011.12.32011.12.6对大家的各个拓扑设计进行整合，取优补差，讨论出出一个最佳校园网络规划。 32011.12.72012.1.8完善拓扑图，编写、修正，测试。 指导教师签字： 年 月 日教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日目 录1. 设计背景42. 需求分析43. 校园网系统设计53.1校园网规划53.2校园网络拓扑图64. 技术路线75. VLAN及IP地址的划分75.1 IP地址合理规划的意义75.2 IP地址规划75.3 VLAN划分方案76. 校园网具体配置实现86.1 信息中心三层交换机的配置86.2 二层交换机的配置96.2.1 教学楼交换机的配置96.2.2 实验楼交换机的配置106.2.3 图书馆交换机的配置106.2.4 逸夫楼交换机的配置106.2.5 1-8栋宿舍交换机的配置116.2.6 逸夫宿舍交换机的配置116.3 主机IP地址和网关的配置127. 测试与诊断127.1 查看配置信息127.2 查看VLAN信息137.3 查看路由表137.4 测试主机连通性147.4.1 处于同一网络内的主机间联通测试147.4.2 处于不同网络间的主机间联通测试15参考文献181设计背景随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多，对通过Internet网络进行信息交流的需求越来越迫切，为促进教学、方便管理和进一步发挥学生的创造力，校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。本校园网是学校发展的重要基础设施，是提高学校教学和科研水平不可缺少的支撑环境。校园网一方面它为学校提供各种本地网络应用，另一方面它是沟通学校校园网内外部网络的桥梁。通过实践和结合有关学校网络的实际情况进行了系统分析，我们就校园网的建设构建比较切实可行的设计方案。根据小组的实地调查，我校现占地1500余亩，现有在校生14000多名，教职员工800多名。学校主要建筑分布如下图11所示。 图1-1学校主要建筑分布图2.需求分析校园网是以学校的教学、管理、科研、信息交流和资源共享为目的，以一个学校的管辖区域为覆盖范围的局域网，是通过与Internet的互连实现信息交流和资源共享的系统。为了提高学校的管理效益和教学质量，开展学校现代化教育建设，建设具有规模的校园网络，整个校园网建设遵循“经济高效、领先实用” 原则，既要具有发展余地，又要比较实用，要集计算机技术、网络技术于一体，能够最大限度地调动学生对教学内容的积极性。依据我校的实际情况，考虑到本校园网为中小型规模的组网，但对通信量的要求较高，本校园网设计的需求目标是将学校的各种PC工作站，终端设备和局域网连接起来，在网上发布和获取教育资源，并在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需求的软、硬件环境，开发各类信息和应用系统，为学校中的各类人员提供充分的网络信息服务。主要提供以下几种功能：（1）Web服务：所有合法用户可以通过Web浏览的方式获得校园网络中的信息，学生可以通过Web浏览的方式在线学习；（2）FTP服务：主要是利用FTP服务来提供各种资料和技术文档的上传和下载。包括学校教所需要的资源、国家相关部门或学校内部的文件资料、学校之间的科研学术交流内容、学生或老师对学习资料的索取等；（3）邮件服务器：提供邮件收发服务；（4）电子邮件：主要为学校教学、科研、日常管理、老师学术交流、学校与外部的业务来往等提供邮件服务；为校园网内部用户与外界之间的邮件业务提供服务，还为学校师生交流提供相应的邮件服务。3.校园网系统设计3.1校园网规划结合本校园实际情况，根据学校主要信息点的分布情况，现将校园网规划如下：(1)列出需要组网的主要建筑：教学楼，实验楼，图书馆，逸夫楼，1-8栋宿舍，逸夫宿舍。(2)通过调查，考虑这些楼层的主要部门的职责，可以将它们划分成如下几个部门：教室，办公室，图书馆，男生宿舍，女生宿舍。每个部门设置一个单独的子网，每个子网搭建一个独立的vlan。(3)选择使用C类私有地址连接校内所有的计算机，并从192.168.0.0/24中选择连续的地址块使用。根据以上对校园网规划的考虑，我们设计出了下面的整体设计思路流程： 信息中心设置在教学楼，为核心三层交换机，三层交换机可通过路由器连接外网进行通信，内网连接服务器群。校园内，主要建筑为5座，教学楼、实验楼、图书馆、逸夫楼、学生宿舍，每座建筑分别使用一个二层交换机，下面连接各台主机，每台主机代表一个部门。学生宿舍划分为两处，一处为逸夫楼宿舍，一处为1-8栋宿舍。两处宿舍分别再用两个普通交换机，下面连接不同的主机代表男生宿舍和女生宿舍。然后，同一类部门划分一个独立的子网，给这个子网划分为一个独立的vlan，具体规划如下图3-1所示。服务器群教学楼实验楼图书馆逸夫楼学生宿舍1-8栋宿舍逸夫宿舍多媒体教室办公室机房办公室借阅室办公室多媒体教室办公室BoyGirlBoyGirl信息中心V1V2V1V2V3V2V1V2V4V5V4V5外网图3-1 校园网络设计规划图3.2校园网络拓扑图参考上述设计方案，通过Tracket Packer仿真软件实现方案的具体规划，使用相应的网络配置命令，模拟真实的校园网网络环境，使用了一个三层交换机，一个服务器，六个普通交换机，十二台主机，交换机与主机之间使用直通线相连，交换机与交换机之间使用交叉线相连。具体的校园网模拟环境如下图3-2所示。图3-2 校园网络拓扑图4.技术路线 本校园网将采用三层交换技术，三层交换机技术与传统的路由技术不同，传统的路由技术是通过一定的路由算法来选择到达各个子网的最佳路径，实现路由选择和网络的互连；而三层交换机技术是利用第三层（网络层）中的IP数据的包头信息来加强二层交换，以便解决路由技术中转发效率较低的技术“瓶颈”。本校园网的组建中，中心（核心）交换机选择支持三层交换技术的交换机，同一VLAN之间的数据包传输直接由内网普通交换机来实现，不需要经过核心交换机，不同VLAN之间的数据包传输则经过三层交换机实现交换技术，可以减轻核心交换机的负担，提高网络利用效率。 在搭建网络环境时，使用了服务器连接核心交换机，三层交换机也可通过路由器连接外网进行通信，在局域网内二层交换机使用六个普通交换机分给不同的建筑，每个建筑内使用一台主机代表一个部门，同一个部门划分为一个独立的子网，一个子网使用一个vlan，交换机之间采用交叉线通过trunk链路进行网内、网间数据传输，交换机与主机之间采用直通线相连。5.VLAN及IP地址的划分5.1 IP地址合理规划的意义在网络规划中，IP地址方案的设计至关重要，好的IP地址方案不仅可以减少网络负荷，还能为以后的网络扩展打下良好的基础。 IP地址的合理是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。校区IP地址的分配应该尽可能地利用申请到的地址空间，充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义：（1）减少对各种资源（内存、CPU的处理能力以及网络带宽等）的需求IP地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚，因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少，同时更新所占用的网络带宽也降低了；（2）有利于IP地址空间的合理使用；（3）优化业务流量的分布；（4）有利于故障诊断。5.2 IP地址规划根据互联网络技术发展的趋势，结合学校网络目前真实IP地址的现实情况， 将IP地址规划遵循如下原则来设计：（1）服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；（2）与internet 互联设备IP地址采用真实IP地址；（3）部分内部互连采用私有IP地址；5.3 VLAN划分方案（1）将不同建筑内的多媒体教室和机房划为同一个VLAN，方便于日常课程的学习和资料的共享。 （2）将不同建筑内的办公室划为同一个VLAN，有利于教师，工作人员之间的沟通与交流，以及教学资料的共享。（3）将图书馆内的借阅室单独划分为一个VLAN，借阅室使用的是独立的借阅系统，需要有独立的子网来规划，仅限于图书管理人员内部使用，方便图书的管理。（4）将宿舍划为男生宿舍和女生宿舍，各两个VLAN。高校学生的流动性大，例如换寝室，毕业等，而导致的学生的人数和班级的变动。所以将宿舍单独分出来。而男生与女生对网络的需求不一样，男生偏爱于玩游戏，比较占用带宽，所以将男女生分别划分VLAN。 根据上述内容现将各部门划分为以下5个VLAN，即：VLAN1、VLAN2、VLAN3、VLAN4、VLAN5.具体划分如下表所示：表5-1 VLAN及IP地址规划VLAN号IP网段部门IP地址具体划分VLAN1192.168.0.1/24多媒体教室、机房192.168.0.2192.168.0.4VLAN2192.168.1.1/24办公室192.168.1.2192.168.1.5VLAN3192.168.2.1/24借阅室192.168.2.2VLAN4192.168.3.1/24男生宿舍192.168.3.2192.168.3.3VLAN5192.168.4.1/24女生宿舍192.168.4.2192.168.4.3 6.校园网具体配置实现6.1 信息中心三层交换机的配置Switchen /进入特权模式Switch#conf t /进入全局模式Switch(config)#hostname Center /设置主机名为CenterCenter(config)#ip routing/设置路由选择Center(config)#vtp mode server/设置VTP Server 模式Center(config)#vtp domain test /设置VTP域名为testCenter(config)#int f0/24 /进入Fastethernet 0/24子接口模式Center(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q/封装IEEE802.1Q端口Center(config-if)# switchport mode trunk /端口配置为Trunk模式Center(config-if)#int f0/20 /进入Fastethernet 0/20子接口模式Center(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q/封装IEEE802.1Q端口Center(config-if)# switchport mode trunk /端口配置为Trunk模式Center(config)#int f0/1 /进入Fastethernet 0/1子接口模式Center(config-if)# ip add 192.168.8.1 255.255.255.0 /配置fa0/1接口的IP地址Center(config-if)#no shut /激活fa 0/1接口%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to downCenter(config-if)#%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to upCenter(config-if)#exit /退出子接口模式，返回全局模式Center(config)#vlan 1 /建立vlan 1Center(config)#vlan 2 /建立vlan 2Center(config)#vlan 3 /建立vlan 3Center(config)#vlan 4 /建立vlan 4 Center(config)#vlan 5 /建立vlan 5Center(config)#int vlan 1 /进入vlan 1Center(config-vlan)#ip add 192.168.0.1 255.255.255.0 /为vlan 1配置IP地址Center(config-vlan)#no shut /激活vlan 1Center(config-vlan)#int vlan 2/进入vlan 2Center(config-vlan)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0 /为vlan 2配置IP地址Center(config-vlan)#no shut /激活vlan 2Center(config-vlan)#int vlan 3/进入vlan 3Center(config-vlan)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 /为vlan 3配置IP地址Center(config-vlan)#no shut /激活vlan 3Center(config-vlan)#int vlan 4/进入vlan 4Center(config-vlan)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0 /为vlan 4配置IP地址Center(config-vlan)#no shut /激活vlan 4Center(config-vlan)#int vlan 5/进入vlan 5Center(config-vlan)#ip add 192.168.4.1 255.255.255.0 /为vlan 5配置IP地址Center(config-vlan)#no shut /激活vlan 5Center(config-vlan)#exit/退出子接口模式，返回全局模式Center(config)#Z /即Ctrl+Z的组合键，可直接返回特权模式6.2 二层交换机的配置6.2.1教学楼交换机的配置Switchen /进入特权模式Switch#conf t /进入全局模式Switch(config)#hostname Teach /设置主机名为TeachTeach(config)#vtp mode client /设置VTP Client 模式Teach(config)#vtp domain test /设置VTP域名为testTeach(config)#int f0/24/进入Fastethernet 0/24子接口模式Teach(config-if)#switchport mode trunk/端口配置为Trunk模式Teach(config-if)#int f0/23/进入Fastethernet 0/23子接口模式Teach(config-if)#switchport mode trunk/端口配置为Trunk模式Teach(config-if)#int f0/1 /进入Fastethernet 0/1子接口模式Teach(config-if)#switchport access vlan 1 / access模式下，允许VLAN 1通过Teach(config-if)#int f0/2 /进入Fastethernet 0/2子接口模式Teach(config-if)#switchport access vlan 2 / access模式下，允许VLAN 2通过Teach(config-if)#exit/退出子接口模式，返回全局模式Teach(config)#Z /即Ctrl+Z的组合键，可直接返回特权模式6.2.2 实验楼交换机的配置SwitchenSwitch#conf tSwitch(config)#hostname LabLab(config)#vtp mode client Lab(config)#vtp domain testLab(config)#int f0/22Lab(config-if)#switchport mode trunkLab(config-if)#int f0/23Lab(config-if)#switchport mode trunkLab(config-if)#int f0/1Lab(config-if)#switchport access vlan 1 Lab(config-if)#int f0/2Lab(config-if)#switchport access vlan 2Lab(config-if)#exitLab(config)#Z6.2.3 图书馆交换机的配置SwitchenSwitch#conf tSwitch(config)#hostname LibrLibr(config)#vtp mode client Libr(config)#vtp domain testLibr(config)#int f0/22Libr(config-if)#switchport mode trunkLibr(config-if)#int f0/23Libr(config-if)#switchport mode trunkLibr(config-if)#int f0/1Libr(config-if)#switchport access vlan 3 Libr(config-if)#int f0/2Libr(config-if)#switchport access vlan 2Libr(config-if)#exitLibr(config)#Z6.2.4逸夫楼交换机的配置SwitchenSwitch#conf tSwitch(config)#hostname YifuYifu(config)#vtp mode client Yifu(config)#vtp domain testYifu(config)#int f0/23Yifu(config-if)#switchport mode trunkYifu(config-if)#int f0/1Yifu(config-if)#switchport access vlan 1 Yifu(config-if)#int f0/2Yifu(config-if)#switchport access vlan 2Yifu(config-if)#exitYifu(config)#Z6.2.5 1-8栋宿舍交换机的配置SwitchenSwitch#conf tSwitch(config)#hostname EdormEdorm(config)#vtp mode client Edorm(config)#vtp domain testEdorm(config)#int f0/24Edorm(config-if)#switchport mode trunkEdorm(config-if)#int f0/23Edorm(config-if)#switchport mode trunkEdorm(config-if)#int f0/1Edorm(config-if)#switchport access vlan 4 Edorm(config-if)#int f0/2Edorm(config-if)#switchport access vlan 5Edorm(config-if)#exitEdorm(config)#Z6.2.6 逸夫宿舍交换机的配置SwitchenSwitch#conf tSwitch(config)#hostname YdormYdorm(config)#vtp mode client Ydorm(config)#vtp domain testYdorm(config)#int f0/23Ydorm(config-if)#switchport mode trunkYdorm(config-if)#int f0/24Ydorm(config-if)#switchport mode trunkYdorm(config-if)#int f0/1Ydorm(config-if)#switchport access vlan 4 Ydorm(config-if)#int f0/2Ydorm(config-if)#switchport access vlan 5Ydorm(config-if)#exitYdorm(config)#Z6.3 主机IP地址和网关的配置校园网共设置了12台主机，1台服务器，为其分配为C类私有地址，从192.168.0.0/16地址段中选择连续的地址进行分配，以下是各主机和服务器的IP地址及默认网关的详细分配表：表6-1 PI地址和网关配置表主机号IP地址默认网关PC0192.168.0.2192.168.0.1PC1192.168.1.2192.168.1.1PC2192.168.0.3192.168.0.1PC3192.168.1.3192.168.1.1PC4192.168.2.2192.168.2.1PC5192.168.1.4192.168.1.1PC6192.168.0.4192.168.0.1PC7192.168.1.5192.168.1.1PC8192.168.3.2192.168.3.1PC9192.168.4.2192.168.4.1PC10192.168.3.3192.168.3.1PC11192.168.4.3192.168.4.1 Server0192.168.8.8192.168.8.17.测试与诊断7.1查看配置信息（1）在核心三层交换机里配置show run命令, 查得内容如下：（2）在宿舍楼二层交换机里配置show run命令, 查得内容如下：（3）在教学楼二层交换机里配置show run命令, 查得内容如下：注：在其他交换机查看配置同上。7.2查看VLAN信息在核心三层交换机里配置show vlan命令，查得内容如下： 注：其他交换机查看配置同上。7.3 查看路由表在核心三层交换机里配置show ip route命令，查得内容如下：7.4 测试主机连通性7.4.1处于同一网络内的主机间联通测试（1）测试同一vlan同一网段之间的连通性，选vlan5中的主机PC9与vlan5中的主机PC11使用ping命令相ping，PC9所发送的4份数据已全部被PC4收到，各份数据报的最长传输时间为203ms，最短传输时间为93ms，平均传输时间为121ms。ping得的结果如下图7-1所示：图7-1同一vlan同一网段主机间联通测试（2）使用Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性，选择测试教学楼的多媒体教室与实验楼的机房是否连通。PC0是多媒体教室里的一台主机，它的IP地址是：192.168.0.2 ，PC2是机房里的一台主机，它的IP地址是192.168.0.3。现在从主机PC0端开始向主机PC2发送数据包，通过直通线到达switch0，具体传输路线如下图7-2所示：图7-2 PC0与PC2通信经过switch0接着，主机PC0通过switch0和switch1之间的trunk链路到达switch1，实现网间通信，通过switch1与主机间的直通线将数据传输到主机PC2，具体传输路线如下图7-3所示：图7-3 PC0与PC2通信经过网间trunk链路最后，PC0向PC2发送ICMP报文，显示通信测试成功, 测试最后状态如下图7-4所示：图7-4网内通信ICMP报文测试最后状态7.4.2处于不同网络间的主机间联通测试（1）测试不同vlan不同网段之间的连通性， vlan3中的主机PC4与vlan2中的主机PC3使用ping命令相ping，主机PC4所发送的4份数据有3个被主机PC3收到，数据丢包了一个，各份数据报的最长传输时间为203ms，最短传输时间为172ms，平均传输时间为183ms。ping得的结果如下图7-5所示。图7-5 不同VLAN不同网段的主机间联通测试（2）使用Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性，选择测试图书馆的借阅室与实验楼的办公室是否连通。主机PC4图书馆借阅室的一台主机，IP地址是192.168.2.2。主机PC3是实验楼办公室的一台主机，IP是192.168.1.1。从主机PC4端开始向主机PC3发送数据包，通过直通线到达switch2，具体传输路线如下图7-6所示。图7-6 PC4与PC3通信经过switch2接着，主机PC4通过switch2和switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch1，具体传输路线如下图7-7所示。图7-7 PC4与PC3通信经过switch1接着，主机PC4通过switch0和switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch0，具体传输路线如下图7-8所示。图7-8 PC4与PC3通信经过switch0接着，主机PC4通过switch0和三层交换机之间的trunk链路到达核心三层交换机，实现网间通信，数据包经过三层交换机存储转发，具体传输路线如下图7-9所示。图7-9 PC4与PC3通信经过三层交换机存储转发接着，主机PC4通过三层交换机实现数据包存储转发后回到二层交换机上，到达switch0，具体传输路线如下图7-10所示。图7-10 PC4与PC3通信经过三层交换机转发回到二层交换机接着，主机PC4的数据包再次通过switch0和switch1之间的trunk链路到达switch1，具体传输路线如下图7-11所示。图7-11 p4与p3通信回到二层交换机继续传送接着，主机PC4的数据包通过switch1与主机PC3之间的直通线，将数据最终传送给主机PC3，具体传输路线如下图7-12所示。图7-12 PC4与PC3通过trunk链路通信成功最后，通过使用ICMP报文传输测试成功，查看测试最后状态如下图7-13所示。图7-13 PC4与PC3通信最终状态参考文献1 谢希仁.计算机网络（第5版）北京：电子工业出版社.2008年1月出版2 网络第三次实验交换机的基本配置与原理 评语： 评阅教师签名： 年 月 日成 绩