校园网络课程设计.doc

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 1 2011 11 2 2011 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 2 2011 12 3 2011 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 3 2011 12 7 2012 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 4 2 需求分析 4 3 校园网系统设计 5 3 1 校园网规划 5 3 2 校园网络拓扑图 6 4 技术路线 7 5 VLAN 及 IP 地址的划分 7 5 1 IP 地址合理规划的意义 7 5 2 IP 地址规划 7 5 3 VLAN 划分方案 7 6 校园网具体配置实现 8 6 1 信息中心三层交换机的配置 8 6 2 二层交换机的配置 9 6 2 1 教学楼交换机的配置 9 6 2 2 实验楼交换机的配置 10 6 2 3 图书馆交换机的配置 10 6 2 4 逸夫楼交换机的配置 10 6 2 5 1 8 栋宿舍交换机的配置 11 6 2 6 逸夫宿舍交换机的配置 11 6 3 主机 IP 地址和网关的配置 12 7 测试与诊断 12 7 1 查看配置信息 12 7 2 查看 VLAN 信息 13 7 3 查看路由表 13 7 4 测试主机连通性 14 1 3 女生宿舍 6 8 男生宿舍 实验楼 2 4 男生宿舍 教学楼 食堂 体育馆 图书馆 5 7 女生宿舍 逸夫楼 1 号 逸夫楼 2 号 逸夫楼 3 号 逸夫楼 4 号 食 堂 男生宿舍 女生宿舍 7 4 1 处于同一网络内的主机间联通测试 14 7 4 2 处于不同网络间的主机间联通测试 15 参考文献 18 1 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 1 1 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 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 Boy Girl Boy Girl 信息中心 V1 V2 V1 V2 V3 V2 V1 V2 V4 V5 V4 V5 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 服务器群 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 VLAN1 192 168 0 1 24 多媒体教室 机房 192 168 0 2 192 168 0 4 VLAN2 192 168 1 1 24 办公室 192 168 1 2 192 168 1 5 VLAN3 192 168 2 1 24 借阅室 192 168 2 2 VLAN4 192 168 3 1 24 男生宿舍 192 168 3 2 192 168 3 3 VLAN5 192 168 4 1 24 女生宿舍 192 168 4 2 192 168 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 Switch en 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 Center Center 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 test Center 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 down Center config if LINEPROTO 5 UPDOWN Line protocol on Interface FastEthernet0 1 changed state to up Center config if exit 退出子接口模式 返回全局模式 Center config vlan 1 建立 vlan 1 Center config vlan 2 建立 vlan 2 Center config vlan 3 建立 vlan 3 Center config vlan 4 建立 vlan 4 Center config vlan 5 建立 vlan 5 Center config int vlan 1 进入 vlan 1 Center 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 1 Center config vlan int vlan 2 进入 vlan 2 Center 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 2 Center config vlan int vlan 3 进入 vlan 3 Center 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 3 Center config vlan int vlan 4 进入 vlan 4 Center 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 4 Center config vlan int vlan 5 进入 vlan 5 Center 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 5 Center 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 Switch en 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 Teach Teach config vtp mode client 设置 VTP Client 模式 Teach config vtp domain test 设置 VTP 域名为 test Teach 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 Switch en Switch conf t Switch config hostname Lab Lab config vtp mode client Lab config vtp domain test Lab config int f0 22 Lab config if switchport mode trunk Lab config if int f0 23 Lab config if switchport mode trunk Lab config if int f0 1 Lab config if switchport access vlan 1 Lab config if int f0 2 Lab config if switchport access vlan 2 Lab config if exit Lab config Z 6 2 3 图书馆交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Libr Libr config vtp mode client Libr config vtp domain test Libr config int f0 22 Libr config if switchport mode trunk Libr config if int f0 23 Libr config if switchport mode trunk Libr config if int f0 1 Libr config if switchport access vlan 3 Libr config if int f0 2 Libr config if switchport access vlan 2 Libr config if exit Libr config Z 6 2 4 逸夫楼交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Yifu Yifu config vtp mode client Yifu config vtp domain test Yifu config int f0 23 Yifu config if switchport mode trunk Yifu config if int f0 1 Yifu config if switchport access vlan 1 Yifu config if int f0 2 Yifu config if switchport access vlan 2 Yifu config if exit Yifu config Z 6 2 5 1 8 栋宿舍交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Edorm Edorm config vtp mode client Edorm config vtp domain test Edorm config int f0 24 Edorm config if switchport mode trunk Edorm config if int f0 23 Edorm config if switchport mode trunk Edorm config if int f0 1 Edorm config if switchport access vlan 4 Edorm config if int f0 2 Edorm config if switchport access vlan 5 Edorm config if exit Edorm config Z 6 2 6 逸夫宿舍交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Ydorm Ydorm config vtp mode client Ydorm config vtp domain test Ydorm config int f0 23 Ydorm config if switchport mode trunk Ydorm config if int f0 24 Ydorm config if switchport mode trunk Ydorm config if int f0 1 Ydorm config if switchport access vlan 4 Ydorm config if int f0 2 Ydorm config if switchport access vlan 5 Ydorm config if exit Ydorm config Z 6 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 PC0 192 168 0 2 192 168 0 1 PC1 192 168 1 2 192 168 1 1 PC2 192 168 0 3 192 168 0 1 PC3 192 168 1 3 192 168 1 1 PC4 192 168 2 2 192 168 2 1 PC5 192 168 1 4 192 168 1 1 PC6 192 168 0 4 192 168 0 1 PC7 192 168 1 5 192 168 1 1 PC8 192 168 3 2 192 168 3 1 PC9 192 168 4 2 192 168 4 1 PC10 192 168 3 3 192 168 3 1 PC11 192 168 4 3 192 168 4 1 Server0 192 168 8 8 192 168 8 1 7 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