計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì).doc

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì) 學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)學(xué)院： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 小組成員： 指導(dǎo)教師： 背景 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指通過(guò)傳輸媒休連接的多部計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)，使登錄其上的所有用戶(hù)能夠共享軟硬件資源。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如按網(wǎng)絡(luò)的組建規(guī)模和延伸范圍來(lái)劃分的話(huà)，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(lái)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將向著使用簡(jiǎn)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(lèi)型網(wǎng)絡(luò)中一大分支，有著非常廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)的重要性，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，人們拉近了彼此之間的距離。本來(lái)分散在各處的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)聯(lián)系在一起，組成一個(gè)局域網(wǎng)，在這個(gè)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(lái)回傳遞軟盤(pán)；還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享同一硬件，如打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等；同時(shí)我們也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使用計(jì)算機(jī)發(fā)送和接收傳真，方便快捷而且經(jīng)濟(jì)。一、宿舍局域網(wǎng)組建需求分析1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需求分析局域網(wǎng)總有以下幾種拓?fù)洌盒切?、總線(xiàn)型、樹(shù)形、環(huán)形、星型和總線(xiàn)型結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)。我們采用了交換機(jī)用樹(shù)型（星型的一種特殊結(jié)構(gòu)）集連的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：1、沖突域?。杭疵總€(gè)交換機(jī)分割開(kāi)一個(gè)沖突域，數(shù)百個(gè)信息點(diǎn)分割成若干個(gè)小的沖突域，CSMA/CD機(jī)制能夠順利的工作。2、安全性強(qiáng)：只要保證核心層交換機(jī)的正常工作就能使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，如果接入層交換機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，只會(huì)影響相應(yīng)區(qū)域的信息點(diǎn)，而不至于使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。部分區(qū)域的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)吧的運(yùn)營(yíng)，最大程度的減小故障帶來(lái)的損失。 3、便于維護(hù)：采用樹(shù)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(jī)或節(jié)點(diǎn)，這種方法把復(fù)雜的維護(hù)問(wèn)題簡(jiǎn)單化。 4、擴(kuò)展性好：在擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時(shí)，只需要在有擴(kuò)展要求的相應(yīng)層上加裝新的交換機(jī)即可，而不用改變整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌嬲膶?shí)現(xiàn)了“邊營(yíng)業(yè)，邊擴(kuò)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(xiàn)，以100Mb/s超五類(lèi)雙絞線(xiàn)作為水平布線(xiàn)，從而實(shí)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)?；谶@種大傳輸量的需求，100Mb/s高性能交換機(jī)也已逐步從部門(mén)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(hào)的交換機(jī)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(dāng)慎重考察和分析本網(wǎng)絡(luò)對(duì)性能的根本需求，以便選擇相應(yīng)品牌和型號(hào)的交換機(jī)。由于公司規(guī)模相對(duì)較小，用戶(hù)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(gòu)方面首先考慮性?xún)r(jià)比。二、局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)需求1、什么是局域網(wǎng)局域網(wǎng)（Local Area Network），簡(jiǎn)稱(chēng)LAN，是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)成的計(jì)算機(jī)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?xún)?nèi)。局域網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)文件管理、應(yīng)用軟件共享、打印機(jī)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(tái)計(jì)算機(jī)組成，也可以由一個(gè)公司內(nèi)的上千臺(tái)計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)是一個(gè)通信系統(tǒng)，它允許數(shù)臺(tái)彼此獨(dú)立的計(jì)算機(jī)在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)， 以適當(dāng)?shù)膫鬏斔俾手苯舆M(jìn)行溝通。由上述定義可知，局域網(wǎng)與計(jì)算機(jī)的種類(lèi)沒(méi)有關(guān)系，局域網(wǎng)的主要概念是“在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域、以適當(dāng)?shù)膫鬏斔俾手苯舆M(jìn)行溝通”，也就是說(shuō)局域網(wǎng)上任何兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間應(yīng)該都是沒(méi)有界限、可以直接互通信息的。2、設(shè)計(jì)原則宿舍司需求為前提原則堅(jiān)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(jì)的根本和前提，同時(shí)，也要注重源于需求又高于需求的原則，注意用專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)思想來(lái)幫助宿舍進(jìn)行小型局域網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，確保局域網(wǎng)的實(shí)用性、先進(jìn)性和便于擴(kuò)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(gè)不容忽視的問(wèn)題，只有將品質(zhì)與成本實(shí)現(xiàn)最佳匹配，才是一個(gè)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(shí)用性、先進(jìn)性、開(kāi)放性、可擴(kuò)充性、可靠性、安全保密性及友好性。堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)原則：一切局域網(wǎng)設(shè)計(jì)和布線(xiàn)，均要遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn).三、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃 1、局域網(wǎng)組網(wǎng)拓?fù)鋱D根據(jù)上述需求分析，可設(shè)計(jì)出如下實(shí)驗(yàn)拓?fù)鋱D，圖中每個(gè)宿舍 以1臺(tái)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(duì)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(gè)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(jìn)一步說(shuō)明的是，如果讓內(nèi)部計(jì)算機(jī)直接通過(guò)路由器訪(fǎng)問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，必須做NAT轉(zhuǎn)換，當(dāng)并發(fā)連接較大時(shí)，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(mén)的NAT設(shè)備。2) 交換機(jī)選擇工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線(xiàn)和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無(wú)須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。3、 子網(wǎng)設(shè)計(jì)方案A、網(wǎng)絡(luò)VLAN設(shè)計(jì)在校園網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃當(dāng)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(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能也是事關(guān)重要的。主要突出為以下幾點(diǎn)：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(diǎn)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(jìn)行，不會(huì)做無(wú)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(huì)對(duì)其他的子網(wǎng)產(chǎn)生干擾。要進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，需要通過(guò)三層交換，這樣信息流就得到相當(dāng)好的控制。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用完全獨(dú)立的IP子網(wǎng)和VLAN，實(shí)現(xiàn)更加安全的對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理。建立VLAN 和IP 子網(wǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。提高管理效率，實(shí)現(xiàn)虛擬的工作組，減少站點(diǎn)的移動(dòng)和改變的開(kāi)銷(xiāo)。VLAN 間的子網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)，可以在三層交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)，子網(wǎng)間的通訊也可以在匯聚設(shè)備上實(shí)行，分流核心交換機(jī)的三層交換，優(yōu)化了組網(wǎng)。VLAN及IP編址方案如下：VLAN號(hào)VLAN名稱(chēng)起始IP子網(wǎng)掩碼說(shuō)明VLAN 1JHJ10.1.1.1255.255.255.0交換機(jī)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(jì)分析4.1工作原理局域網(wǎng)概述局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）是指?jìng)鬏斁嚯x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(gè)網(wǎng)絡(luò)限制在物理上較小的區(qū)域之內(nèi)，可以減少?gòu)木W(wǎng)絡(luò)上一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到最遠(yuǎn)處計(jì)算機(jī)的時(shí)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(jì)算機(jī)都連接到共享的傳輸介質(zhì)上，任何計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包都會(huì)被其他計(jì)算機(jī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)決定了各種局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)傳輸速率、通信效率等特點(diǎn)，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(gè)工作組（Workgroup）是在同一個(gè)網(wǎng)段上，每個(gè)網(wǎng)段可以是一個(gè)邏輯工作組或子網(wǎng)。多個(gè)邏輯工作組之間通過(guò)實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)橋或路由器來(lái)交換數(shù)據(jù)。因此，邏輯工作組的組成要受節(jié)點(diǎn)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(gè)VLAN組成一個(gè)邏輯子網(wǎng)，即一個(gè)邏輯廣播域，它可以覆蓋多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，允許處于不同地理位置的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)加入到一個(gè)邏輯子網(wǎng)中。同時(shí)，在同一臺(tái)交換機(jī)上也可以劃分多個(gè)VLAN。IEEE于1999年頒布用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的IEEE 802.1q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)VLAN。這里要指出，虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶(hù)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(hù)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(hù)從不同的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)中存取所需的資源。VLAN在網(wǎng)絡(luò)管理中具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：控制廣播風(fēng)暴：采用VLAN技術(shù)，可將交換機(jī)的某個(gè)交換端口劃分到某個(gè)VLAN中，一個(gè)VLAN的廣播風(fēng)暴不會(huì)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(hù)只要連接到一個(gè)集線(xiàn)器的端口，就能訪(fǎng)問(wèn)集線(xiàn)器所連接網(wǎng)段上的所有其他用戶(hù)，因而很難保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。而VLAN能限制個(gè)別用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)以及控制廣播組的大小和位置，甚至鎖定某臺(tái)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(gè)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(gè)VLAN，并將分布在不同地方的用戶(hù)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(dòng)態(tài)VLAN。靜態(tài)VLAN靜態(tài)VLAN是基于端口的VLAN，它是將端口強(qiáng)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(shí)現(xiàn)和監(jiān)控，而且比較安全。這是一種最簡(jiǎn)單的VLAN。劃分靜態(tài)VLAN時(shí)，既可以把同一交換機(jī)的不同端口劃分為同一VLAN；也可以把不同交換機(jī)的端口劃分為同一VLAN?？梢园盐挥诓煌锢砦恢?、連接在不同交換機(jī)上的用戶(hù)按照一定的邏輯功能和安全策略進(jìn)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(lái)配置和維護(hù)端口。若需要改變端口的屬性，必須手動(dòng)重新配置，所以具有很號(hào)的安全性。同一交換機(jī)、不同交換機(jī)劃分VLAN動(dòng)態(tài)VLAN動(dòng)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(gè)主機(jī)的MAC地址來(lái)劃分?；贗P地址的VLAN，新站點(diǎn)在入網(wǎng)時(shí)無(wú)需進(jìn)行太多配置，交換機(jī)則根據(jù)各站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址自動(dòng)將其劃分成不同的虛擬局域網(wǎng)。在靜態(tài)VLAN和動(dòng)態(tài)VLAN的實(shí)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(shí)現(xiàn)起來(lái)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(gè)宿舍為例)主機(jī)ip地址默認(rèn)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(hào)VLAN名稱(chēng)網(wǎng)段默認(rèn)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(jī)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(gè)樓層的交換機(jī)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