實(shí)驗(yàn)五：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室小型局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)五：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 掌握設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的技能與方法。（2） 掌握設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)方案的基本技能和方法。（3） 用visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為新建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)局域網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)需求分析（如80臺(tái)計(jì)算機(jī)，每40一個(gè)VLAN,每10臺(tái)pc連接到百兆交換機(jī)上，交換機(jī)之間互連。VLAN間通訊通過(guò)三層交換機(jī)，80臺(tái)計(jì)算機(jī)共享如下服務(wù)如ftp/代理/www服務(wù)等。通過(guò)三層交換機(jī)的上端千兆口連接到網(wǎng)絡(luò)中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中心實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)的連接）。給出設(shè)計(jì)方案和2層、3層交換機(jī)上的典型配置（如單臂路由、地址劃分）。3、 實(shí)驗(yàn)原理三層交換機(jī)：具有部分路由器功能的交換機(jī)，三層

2、交換機(jī)的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的，能夠做到一次路由，多次轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過(guò)程由硬件高速實(shí)現(xiàn)，而象路由信息更新、路由表維護(hù)、路由計(jì)算、路由確定等功能，由軟件實(shí)現(xiàn)。三層交換技術(shù)就是二層交換技術(shù)三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。傳統(tǒng)交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型第二層數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的高速轉(zhuǎn)發(fā)，既可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由功能，又可根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀況做到最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)性能。 代理服務(wù)器：在Internet上指Proxy Server，即代理服務(wù)器，它是一個(gè)軟件，運(yùn)行于某臺(tái)計(jì)算機(jī)上，使用代理服務(wù)器的計(jì)算機(jī)與Internet

3、交換信息時(shí)都先將信息發(fā)給代理服務(wù)器，由其轉(zhuǎn)發(fā)，并且將收到的應(yīng)答回送給該計(jì)算機(jī)。使用代理服務(wù)器的目的有：出于安全考慮或局域網(wǎng)的Internet出口有限等。 單臂路由：是將一個(gè)物理端口模擬成多個(gè)邏輯上的子接口，即在路由器上設(shè)置多個(gè)邏輯子接口，每個(gè)子接口對(duì)應(yīng)于一個(gè)VLAN。由于物理路由接口只有一個(gè)，各子接口的數(shù)據(jù)在物理鏈路上傳遞要進(jìn)行標(biāo)記封裝。Cisco設(shè)備支持ISL和802.1q協(xié)議。華為設(shè)備只支持802.1q。4、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣o出實(shí)驗(yàn)用到的設(shè)備、儀器、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境版本；給出實(shí)驗(yàn)用到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備清單。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：2臺(tái)服務(wù)器、2臺(tái)三層交換機(jī)、10臺(tái)

4、交換機(jī)、80臺(tái)PC機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：Windows Server 2003對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境版本:Cisco Pack Tracer設(shè)備清單：設(shè)備名稱傳輸速率應(yīng)用層級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)數(shù)量Cisco Catalyst 2960-24TT-L10/100/1000M二層、IEEE 802.3、IEEE 802.3u,IEEE 802.3x24個(gè)以太網(wǎng)10/100端口和2個(gè)固定以太網(wǎng)10/100/1000上行端口10CISCO WS-C3560G-24TS-S10Mbps/100Mbps/1000Mbp三層IEEE 802.3, 802.3u, 802.3z, 802.3ab241利用visio給出網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室

5、設(shè)計(jì)方案的拓?fù)鋱D如下：5、 實(shí)驗(yàn)步驟步驟1：需求分析一個(gè)具有80臺(tái)PC的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室仍然屬于一個(gè)小型LAN，但由于該網(wǎng)絡(luò)要滿足幾十名學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)（如5秒內(nèi)）打開(kāi)共享服務(wù)器上的信息的要求，因此需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求進(jìn)行分析，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)：1） 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要以每10臺(tái)pc為一組連接到交換機(jī)上。實(shí)驗(yàn)室組內(nèi)的流量可能很大，突發(fā)流量峰值可能達(dá)到百兆，而不同組間的流量通常很小。因此，在考慮造價(jià)的因素可考慮組內(nèi)使用一個(gè)16端口的百兆交換機(jī)。2） 這80臺(tái)PC需要共享服務(wù)器的信息，并且所有pc都可能同時(shí)訪問(wèn)服務(wù)器的信息，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)支持網(wǎng)站頁(yè)面（約30KB）、下載軟件實(shí)驗(yàn)工具（約3MB）和文檔（約80KB

6、）。按照要求，訪問(wèn)文件的時(shí)延不大于5秒。3） 為了便于管理和減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流量，將沒(méi)40臺(tái)pc劃分為一個(gè)vlan，VLAN間通訊通過(guò)三層交換機(jī)，通過(guò)三層交換機(jī)的上端千兆口連接到網(wǎng)絡(luò)中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中心實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)的連接。步驟2：技術(shù)目標(biāo)分析4） 增加已有因特網(wǎng)接入帶寬，以支持新的應(yīng)用和現(xiàn)有應(yīng)用的擴(kuò)展。1） 為學(xué)生提供一個(gè)安全私密的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于訪問(wèn)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)。2） 提高安全性，保護(hù)因特網(wǎng)連接和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，防止入侵。3） 使用網(wǎng)絡(luò)管理工具，提高IT部門的效率和效果。4） 網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴(kuò)展性，可以在將來(lái)支持多媒體應(yīng)用。步驟3：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析：應(yīng)用名稱應(yīng)用類型新應(yīng)用重要性備注電子郵件電子郵件否師生間傳輸數(shù)

7、據(jù)主頁(yè)Web瀏覽否對(duì)內(nèi)提供教學(xué)材料FTP文件共享否方便維護(hù)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)網(wǎng)上報(bào)修否防止侵入安全更新安全否未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是域名服務(wù)校內(nèi)代理代理服務(wù)是教師授課域名解析域名服務(wù)否管理方便步驟4：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位 置應(yīng) 用團(tuán) 體Web服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器集群Web站點(diǎn)主機(jī)所有E-mail服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器集群電子郵件所有FTP服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器集群文件下載所有DHCP服務(wù)器計(jì)算機(jī)中心服務(wù)群編址所有網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器計(jì)算機(jī)中心服務(wù)群網(wǎng)絡(luò)管理管理部門DNS服務(wù)器計(jì)算機(jī)中心服務(wù)群命名所有步驟5：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?1）每40臺(tái)pc共享一臺(tái)服務(wù)器，共需兩臺(tái)服務(wù)器。 2）每10臺(tái)pc組成一組，共有

8、8組，每組用一個(gè)16端口百兆交換機(jī)，共需8臺(tái)這樣的交換機(jī)。 3）由于目前專用的pc服務(wù)器通常都配置兩塊千兆網(wǎng)卡，服務(wù)器與交換機(jī)連接可采用兩個(gè)百兆鏈路聚合的措施，爭(zhēng)強(qiáng)訪問(wèn)服務(wù)器的能力。4）每4組用一個(gè)8端口的百兆交換機(jī)互聯(lián)，形成多星型結(jié)構(gòu)。步驟6：網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)技術(shù)目標(biāo)1）帶寬：從網(wǎng)絡(luò)中心到網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備間要鋪設(shè)多模光纖，帶寬可以達(dá)到千兆每秒，從設(shè)備間到實(shí)驗(yàn)室的各臺(tái)PC機(jī)要采用超5類雙絞線，使帶寬達(dá)到在百兆每秒左右。2）吞吐量：在網(wǎng)絡(luò)高峰期時(shí)，上網(wǎng)人數(shù)比較多，發(fā)生沖突的可能性達(dá)到10%，這樣吞吐量=90%*G（網(wǎng)絡(luò)負(fù)載），其他時(shí)間的吞吐量幾乎等于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。3）可用性：以邊界路由NE40為例計(jì)算設(shè)

9、備的可用性。平均故障間隔時(shí)間（h）平均修復(fù)時(shí)間（h）第一次故障50005第二次故障100008第三次故障60003平均時(shí)間70005.33 可用性 = 7000/（5.33 + 7000）= 99%。4) 可付性：可以承擔(dān)得起的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)在給定的財(cái)務(wù)成本下承載最大的流量。5）易用性：網(wǎng)絡(luò)用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的難易程度、步驟7：IP地址分配和VLAN設(shè)計(jì)1）IP地址分配和vlan設(shè)計(jì)Vlan ID網(wǎng)絡(luò)地址名 稱描 述1/24Vlan1本地vlan2/24Vlan2本地vlan 2）VTP 信息設(shè)備名稱DomainPrunningPasswordMod

10、eSW1wangluoEnable123ServerSW2wangluoEnable123ClientSW3wangluoEnable123Client Vlan配置SW1(config) # int vlan 1 .vlan1 SW1(config-if) # ip add SW1(config-if) # int vlan 2vlan2SW1(config-if) # ip add SW1（config）# vlan databaseSW1(vlan) # vtp domain wang

11、luoSW1(vlan) # vtp server服務(wù)器模式SW1(vlan) # vtp password 123 SW1(vlan) # vtp pruningSW1(vlan) # vlan 1 name v1. vlan1SW1（vlan) # vlan 2 name v2. vlan2-SW2(vlan) #vtp domain wangluo SW2(vlan) #vtp tran透明模式SW2(vlan) #vtp client 客戶模式SW2(vlan) #vtp password 123SW3(vlan) #vtp domain wangluoSW3(vlan) #vtp t

12、ran透明模式SW3(vlan) #vtp client 客戶模式SW3(vlan) #vtp password 123DHCP配置10.0的子網(wǎng)：SW1(config)#ip dhcp excluded-address 連接vlan1的接口SW1 (config)#ip dhcp pool POOL-1SW1 (dhcp-config)#network SW1（dhcp-config)#default-router 20.0的子網(wǎng)：SW1(config)#ip dhcp excluded-a

13、ddress 連接vlan2的接口SW1(config)#ip dhcp pool POOL-2SW1(dhcp-config)#network SW1(dhcp-config)#default-router SW2和SW3交換機(jī)之間接口配置TrunkSW2 (config)#int f6/1SW2(config-if)#switchport mode trunkSW2 (config-if)#exitSW3(config)#int f6/1SW3(config-if)#switchport

14、mode trunkSW2 (config-if)#exit步驟8：接入層設(shè)備選擇接入層網(wǎng)絡(luò)作為二層交換機(jī)，提供工作站等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入。接入層在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中接入交換機(jī)的數(shù)量最多，具有即插即用的特性。對(duì)此類交換機(jī)的要求，一是價(jià)格合理，二是可管理性好，易于使用和維護(hù)；三是有足夠的吞吐量；四是穩(wěn)定性好，能夠在比較惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定的工作。步驟9：.匯聚層設(shè)備選擇 匯聚層主要負(fù)責(zé)接入層節(jié)點(diǎn)和核心層中心，匯聚分散的接入點(diǎn)，擴(kuò)大核心層設(shè)備的端口密度和種類，匯聚各區(qū)域數(shù)據(jù)流量，實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)化傳輸。匯聚交換機(jī)還負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，匯聚交換機(jī)一般與核心層交換機(jī)同類型，仍需要較高的性能和比較豐富的功能，但

15、吞吐量較低。 工作在這一層的交換機(jī)最重要的要求就是支持安全策略和冗余組件。前者并不一定很有用，因?yàn)橹饕趨R聚層上做這塊功能，而后者就比較關(guān)鍵，一旦正常工作的鏈路物理層斷開(kāi)，就要重新選擇可用線路。步驟10：核心層設(shè)備的選擇 網(wǎng)絡(luò)主干部分稱為核心層，核心層的主要目的在于通過(guò)高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的主干傳輸結(jié)構(gòu)，因此核心交換機(jī)應(yīng)擁有更高的可靠性能和吞吐量。 工作在這一層的交換機(jī)要具備高速轉(zhuǎn)發(fā)、路由以及吞吐量較大等功能，同時(shí)性能也要有保證。為了提高網(wǎng)絡(luò)可靠性和可用性，可選擇同系列設(shè)備作為冗余設(shè)備步驟11：NAT、OSPF配置借助于NAT，私有(保留)地址的“內(nèi)部”網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，私有

16、地址被轉(zhuǎn)換成合法的IP地址，一個(gè)局域網(wǎng)只需要使用少量的IP地址(甚至是1個(gè))即可實(shí)現(xiàn)私有地址網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)與Internet的通信需求。OSPF路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，一般用于同一個(gè)路由域內(nèi)。在這里，路由域是指一組通過(guò)統(tǒng)一的路由政策或路由協(xié)議相互交換路由信息的網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)AS中，所有的OSPF路由器都維護(hù)一個(gè)相同的描述這個(gè)AS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)存放的是路由域中相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息，OSPF路由器正是通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算出其OSPF路由表的。作為一種鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSPF將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器，這一點(diǎn)與距離矢量路由協(xié)議不同。運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議的路由器是將部分或全部的路由表傳遞給與其相鄰的路由器6、 實(shí)驗(yàn)排錯(cuò)與調(diào)試實(shí)驗(yàn)配置組建過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，有些問(wèn)題現(xiàn)象十分常見(jiàn)的，并且必須考慮的。例如，在配置VLAN過(guò)程中，我們首先要按照條件需求進(jìn)行對(duì)交換機(jī)劃分VLAN，只有這樣你才能進(jìn)行下一步VLAN的劃分。