計算機網(wǎng)絡課程設計-智能園區(qū)網(wǎng)的設計與實現(xiàn)

目錄第1章緒論 第1章緒論1.1課程設計目的綜合運用所學的基礎理論、實踐知識和解決際問題的能力，全面進行工程技術(shù)與科學研究的基本訓練[1]。更深入地了解路由器，交換機，PC機之間的配置與應用，熟練掌握簡單的的網(wǎng)絡應用及連接，熟練掌握路由器和交換機的基本配置；掌握配置DHCP、DNS、E-mail、FTP、VLAN以及相關的網(wǎng)絡協(xié)議和技術(shù)；提高對實際網(wǎng)絡問題的分析和解決能力[2]。能根據(jù)實際問題要求繪制出合理的拓撲結(jié)構(gòu)圖，拓撲結(jié)構(gòu)圖可以是樹形、星形、網(wǎng)狀形、環(huán)狀形或混合形結(jié)構(gòu)，清晰地描述接口，并能夠進行路由器和交換機的代碼配置及功能的實現(xiàn)。采用先進成熟的技術(shù)和設計思想，運用先進的集成技術(shù)路線，以先進、實用、開放、安全、使用方便和易于操作為原則，突出系統(tǒng)功能的實用性，能夠盡快投入使用，發(fā)揮較好的經(jīng)濟管理效能[3]。1.2課程設計的背景及意義隨著計算機技術(shù),現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化園區(qū)在發(fā)達國家應運而生。近年來，隨著電腦網(wǎng)絡的普及和國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的公開化，以及智能建筑技術(shù)的高速發(fā)展，分散智能建筑的聯(lián)網(wǎng)管理成為可能。加上人們對居住條件和環(huán)境要求的提高，“智能化”的概念和模式被引入園區(qū)及住宅的建設當中[4]。智能園區(qū)網(wǎng)給人們提供了一個高效、舒適、溫馨、便利以及安全的居住環(huán)境。智能園區(qū)是指以一套先進、可靠的網(wǎng)絡系統(tǒng)為基礎設施，將住戶和公共設施建成網(wǎng)絡并實現(xiàn)住戶、社區(qū)的生活設施、服務設施的計算機化管理的社區(qū)。智能化園區(qū)能夠為人們提供語音通信，文件共享，電子郵件和高速上網(wǎng)等網(wǎng)絡通信服務。

第2章需求分析2.1需求描述現(xiàn)有一個200個節(jié)點的小區(qū)需要進行網(wǎng)絡通訊，F(xiàn)TP文件共享服務，網(wǎng)絡IP電話，共享上網(wǎng)，打印機共享以及網(wǎng)內(nèi)E-mail服務。2.2需求分析以及設備選型首先要仔細分析要求，設計一個合理又經(jīng)濟的拓撲網(wǎng)絡系統(tǒng)，考慮該智能化小區(qū)局域網(wǎng)的所需，產(chǎn)品設備價格等一系列的因素，選用Cisco2811router作為配置的路由器，設計分布的子網(wǎng)區(qū)域有4個部分，所以選擇4臺路由器；并且選用了3臺CiscoCatalyst3560-24口的交換機作為接入層交換機；同時，為了使遠程局域網(wǎng)可以實現(xiàn)訪問小區(qū)局域網(wǎng)的功能，選擇一個網(wǎng)云作為Internet；再選用若干PC機和服務器作為單位的核心層，單位需要實現(xiàn)打印共享，還需要一些各種接口需要的連接線等等。為了提高交換網(wǎng)絡的冗余性、可擴展性、易管理性及易維護性等，小區(qū)的內(nèi)部局域網(wǎng)的部署是采用分層設計的[5]。接入層負責連接終端設備，如PC機、打印機等，以提供對網(wǎng)絡其它部分的訪問，接入層的主要目的是提供一種將設備連接到網(wǎng)絡并控制允許網(wǎng)絡上哪些設備可以通信的方法；分布層先匯聚接入層交換機的發(fā)送的數(shù)據(jù)流，將其傳輸?shù)胶诵膶?，最后發(fā)送到目的地，分布層使用策略控制網(wǎng)絡的通信流；核心層是網(wǎng)際網(wǎng)絡的高速主干，核心層匯聚所有分布層的設備發(fā)送的流量，因此必須能夠快速轉(zhuǎn)發(fā)大量的數(shù)據(jù)[6]。建立一個智能化小區(qū)局域網(wǎng)是一項中型網(wǎng)絡工程，各子網(wǎng)區(qū)域需要根據(jù)自身的實際情況來制定網(wǎng)絡設計原則，但網(wǎng)絡建設過程在總體上，都需要其遵循一下幾項網(wǎng)絡設計原則。2.3解決方案的設計現(xiàn)將整個小區(qū)可劃分為四個區(qū)域：（1）網(wǎng)絡中心區(qū)：以物業(yè)管理中心及監(jiān)控中心為主的核心交換設備和服務器群；（2）遠程接入?yún)^(qū)：包括外部網(wǎng)絡接入口的路由器設備和網(wǎng)絡安全設備；（3）園區(qū)網(wǎng)絡區(qū)：包括從網(wǎng)絡中心到社區(qū)服務設施的骨干交換設備；（4）家庭網(wǎng)絡區(qū)：包括從網(wǎng)絡中心到樓宇中的骨干交換設備，并為各住戶單元提供網(wǎng)絡接入端口，是整個小區(qū)網(wǎng)絡系統(tǒng)的最基本單元。2.3.1解決方案的內(nèi)容（1）網(wǎng)絡設備選型

（2）綜合布線設計

（3）網(wǎng)絡拓撲圖（4）IP地址規(guī)劃

（5）子網(wǎng)劃分（6）路由器配置（7）交換機配置（8）服務器群的配置按照需求該設計需要劃分為四個子網(wǎng)層面的小區(qū)性的網(wǎng)絡通訊結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)全部采用一種網(wǎng)絡產(chǎn)品Cisco，可以更好的實現(xiàn)各種不同網(wǎng)絡設備互相配合與聯(lián)系，以達到最佳的局域網(wǎng)通訊效果。運用自己對局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的理解，設計智能化小區(qū)組網(wǎng)方案。2.4網(wǎng)絡設計遵循的原則[7]（1）實用性和經(jīng)濟性（2）先進性和成熟性（3）可靠性和穩(wěn)定性（4）安全性和保密性（5）可擴展性和易維護性在以上的設計原則的基礎上，再結(jié)合各自具體的需求，則就能構(gòu)建出一個完善的網(wǎng)絡系統(tǒng)了。

第3章詳細設計根據(jù)需求分析，設計的解決方案，該局域網(wǎng)內(nèi)是由4臺路由器、3臺交換機、5臺PC主機、多臺服務器、1臺打印機、多臺IP電話、1個遠程廣域網(wǎng)網(wǎng)云等組成。3.1網(wǎng)絡拓撲設計本局域網(wǎng)是智能化小區(qū)的組網(wǎng)，要使得一個具有200個以上住戶節(jié)點的智能化小區(qū)能夠進行語音通信，文件共享，電子郵件和高速上網(wǎng)等網(wǎng)絡通信服務?，F(xiàn)將整個小區(qū)劃分為四個區(qū)域的子網(wǎng)塊，構(gòu)成部分有：網(wǎng)絡中心區(qū)、遠程網(wǎng)絡接入去、園區(qū)網(wǎng)絡區(qū)、家庭網(wǎng)絡區(qū)。全網(wǎng)絡拓撲圖，如圖3-1：圖3-1小區(qū)的總拓撲圖3.2園區(qū)網(wǎng)的IP地址劃分IP地址分配是網(wǎng)絡設計的關鍵，根據(jù)實際規(guī)劃的網(wǎng)絡拓撲圖，還要考慮到未來網(wǎng)絡的可拓展性，現(xiàn)將劃分子網(wǎng)和部署適合網(wǎng)絡要求的IP地址，如下表3-1：表3-1IP地址分配表設備名稱接口ip地址子網(wǎng)掩碼所在網(wǎng)絡CenterRouterFa0/0Se0/0/0Se0/0/1Se0/1/0ZoonRouterFa0/0Se0/0/0InternetRouterFa0/0Se0/0/0HomeRouterFa0/0Se0/0/0FTP_E-mailServerf0/3DNS_Serverf0/53.3園區(qū)網(wǎng)的部分VlanVLAN（VirtualLocalAreaNetwork）的中文名為"虛擬局域網(wǎng)"。VLAN是一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。由于它是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個VLAN內(nèi)的各個工作站沒有限制在同一個物理范圍中，即這些工作站可以在不同物理LAN網(wǎng)段。由VLAN的特點可知，一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，從而有助于控制流量、減少設備投資、簡化網(wǎng)絡管理、提高網(wǎng)絡的安全性。根據(jù)實際需求本園區(qū)網(wǎng)絡需要劃分Vlan，如表3-2是本園區(qū)中劃分的部分Vlan。表3-2vlan的劃分表vlan號ip地址網(wǎng)關vlan3054vlan40543.4網(wǎng)絡設備之間的連線路由器之間用帶時鐘的串口線連接，交換機與路由器、主機、打印機、IP電話和服務器等設備之間用直通線連接。

第4章路由器和交換機及服務器配置4.1路由器的基本配置4.1.1CenterRouter路由器的基本配置CenterRouter路由器是為網(wǎng)絡中心區(qū)提供路由服務的，現(xiàn)在端口FastEthernet0/0、Serial0/0/1、Serial0/0/1配置IP地址，并在路由器中啟用RIP協(xié)議，把子網(wǎng)、、、、、、加入RIP更新子網(wǎng)中。在路由器中為網(wǎng)絡中心配置配置DHCP，為IPPhone及其他主機動態(tài)分配地址。為網(wǎng)絡中心區(qū)配置路由器的電話服務功能，并配置IP電話號碼。詳細的配置命令見附錄CenterRouter路由器的配置部分。4.1.2ZoonRouter路由器的基本配置ZoonRouter路由器是為園區(qū)中的網(wǎng)絡提供路由服務的，其的配置與CenterRouter路由器的配置相同，詳細的配置命令見附錄ZoonRouter路由器的配置部分。4.1.3HomeRouter路由器的基本配置HomeRouter路由器是為家庭網(wǎng)絡區(qū)提供路由服務的，其配置與CenterRouter路由器的配置相同，詳細的配置命令見附錄HomeRouter路由器的配置部分。4.1.4InternetRouter路由器的基本配置InternetRouter路由器是在遠程接入網(wǎng)提供路由服務的，是整個園區(qū)網(wǎng)絡的接入邊界，其部分配置與CenterRouter路由器的配置相同。另外，還需要在InternetRouter路由器中為該園區(qū)網(wǎng)絡配置缺省路由到ISP的Internet。在InternetRouter中定義NAT內(nèi)部、外部接口以及內(nèi)部IP地址范圍，為服務器定義靜態(tài)地址轉(zhuǎn)換，為其他服務器定義復用地址轉(zhuǎn)換。在InternetRouter中啟用ACL功能，對外屏蔽簡單網(wǎng)管協(xié)議Snmp，對外屏蔽遠程登陸協(xié)議Telnet[8]。詳細的配置命令見附錄InternetRouter路由器的配置部分。4.2交換機的基本配置4.2.1NetCenterSwitch配置Switch#conftSwitch#hostnameNetCenterSwitch

NetCenterSwitch(config)#interfacerangef0/1–3

NetCenterSwitch(config-if-range)#switchportvoicevlan1//將交換機所連接的接口都加入語音VLAN中4.2.2交換機ZoonSwitch和HomeSwitch的配置在ZoonSwitch、HomeSwitch上的做相似的配置。4.3服務器的配置4.3.1DNS服務器的配置DNS服務器是(DomainNameSystem或者DomainNameService)域名系統(tǒng)或者域名服務,域名系統(tǒng)為Internet上的主機分配域名地址和IP地址。用戶使用域名地址，該系統(tǒng)就會自動把域名地址轉(zhuǎn)為IP地址。域名服務是運行域名系統(tǒng)的Internet工具。執(zhí)行域名服務的服務器稱之為DNS服務器，通過DNS服務器來應答域名服務的查詢[9]。這個DNS服務器就是為全小區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡提供域名解析服務，詳細配置，如下圖4-1：圖4-1DNS服務器配置4.3.2E-mail服務器的配置E-mail服務器將為全小區(qū)用戶提供電子郵件服務[10]，方便用戶之間的溝通，其詳細配置，如圖4-2：圖4-2E-mail服務器詳細配置4.3.3FTP服務器的配置FTP服務器詳細配置，如圖4-3：圖4-3FTP服務器詳細配置4.4IP-Phone配置為IP電話連接上電源線，三個IP電話都連接好電源[11]。如圖4-4所示：圖4-4IP電話連接上電源線配置完成后兩個IP-Phone的狀態(tài)顯示，如圖4-5：圖4-5IP-Phone詳細配置

第5章項目測試5.1網(wǎng)絡連通性測試Home_PC1和打印機之間的通信，如圖5-1：圖5-1Home_PC1和打印機之間的通信5.1.1同一子網(wǎng)內(nèi)主機間的相互通信測試如下圖5-2：圖5-2同子網(wǎng)內(nèi)主機之間通信測試5.1.2不同子網(wǎng)間的PC機與PC機之間的通信測試不同網(wǎng)絡間連通性測試，如圖5-3：圖5-3不同網(wǎng)絡間連通性測試5.1.3PC和服務器之間的通信測試主機與服務器之間的通信測試，如圖5-4：圖5-4主機與服務器之間的通信測試打印機與服務器之間的相互通信情況，如圖5-5：圖5-5打印機與服務器之間的相互通信情況5.2園區(qū)網(wǎng)絡區(qū)的DHCP配置測試PC機已成功獲取IP地址，如圖5-6：圖5-6測試主機能否自動獲得IP地址不同子網(wǎng)的PC機與打印機之間的相互通信情況：打印機自動獲得的IP地址如圖5-7：圖5-7打印機自動獲得的IP地址5.3FTP配置測試5.3.1登陸FTP測試同一子網(wǎng)NetCenter_PC成功登陸FTP，如圖5-8：圖5-8PC成功登陸ftp5.3.2上傳文件到FTP服務器測試同一子網(wǎng)內(nèi)NetCenter_PC上傳文件成功，如圖5-9：圖5-9同一子網(wǎng)內(nèi)的PC上傳文件到FTP服務器5.3.3外網(wǎng)測試FTP下載測試外網(wǎng)Home_PC2下載文件測試成功，如圖5-10：圖5-10外網(wǎng)Home_PC2下載文件測試成功5.4E-mail服務器測試如下圖5-11，兩臺主機能夠進行發(fā)送和接收郵件：圖5-11主機間E-mail的測試5.5IP-Phone呼叫接通測試家庭網(wǎng)絡區(qū)呼叫網(wǎng)絡中心區(qū)的IP-Phone的通信，如圖5-12：圖5-12IP電話呼叫情況IP-Phone接通情況，如圖5-13所示：圖5-13IP電話接通情況

結(jié)束語經(jīng)過在課程設計中的學習和實踐，使我對大學學習的理論知識有了更系統(tǒng)更全面的掌握，對計算機網(wǎng)絡知識有了更進一步的認識，特別是在實際網(wǎng)絡設備的操作方面有很大的提高。對于網(wǎng)絡建設中VLAN規(guī)劃有著進一步的認識，讓我了解到理論聯(lián)系實際的重要性。通過對小區(qū)網(wǎng)絡的IP地址的分配、VLAN規(guī)劃、服務器配置和語音功能的配置，使我深刻地認識到，在計算機網(wǎng)絡建設中，一定要依據(jù)原理來進行規(guī)劃，還需要認真研究實際情況，考慮網(wǎng)絡設備性能、網(wǎng)絡規(guī)模、網(wǎng)絡運行、管理、安全和升級等諸方面因素，形成一套合理、適當?shù)牡刂贩峙浜蚔LAN規(guī)劃及配置方案，這將會大大提高網(wǎng)絡的整體性能，給網(wǎng)絡管理帶來許多方便。通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，運用學習成果，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應用于實際設計工作，并從理論的高度對設計工作的提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內(nèi)容與方法提供實踐依據(jù)。運用學習成果，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識。參考文獻[1]張建輝，尹光成．基于工作過程的中小企業(yè)網(wǎng)絡組建[M]．北京:清華大學出版社，2010-9．[2]高愛國，張世民，劉祥陽等．計算機網(wǎng)絡構(gòu)建技術(shù)[M].北京:清華大學出版社，2010-2．[3]劉昭斌，曹鈞堯，譚方勇等．網(wǎng)絡工程設計實用教程[M]．北京:清華大學出版社，2010-3．[4]王濤，智能化小區(qū)網(wǎng)絡建設[EB/OL]．/viewElite.m?catalogId=35034&eliteId=35034_100ea6378b2002f2001-08-16．[5]陳強，程昌品，鄧九英等．校園網(wǎng)建設與管理的現(xiàn)狀及思考[J]．計算機教育，2004．[6]伍培．局域網(wǎng)實戰(zhàn)作答．計算機應用文摘[N]，1994（4）．[7]于鵬，丁喜綱，萬曉燕等．計算機網(wǎng)絡技術(shù)項目教程[M]．北京:清華大學出版社，2008-08．[8]張保通．某（中小型）校園網(wǎng)設計方案[EB/OL]．/data/167331．[9](美)JustinMenga，李莉，高雪等．CCNP實戰(zhàn)指南：交換第１版[M]．北京:人民郵電出版社，2005-1．[10]5IJSJ．PacketTracer5.3模擬搭建郵件服務器[EB/OL]．/5ijsj/blog/item/a11cf33f316feefc54e723f4.html．[11]sky．PT5.3實現(xiàn)ipphone[EB/OL]．/x/forum.php?mod=viewthread&tid=20744．

附錄1、CenterRouter路由器詳細配置：router>enrouter>conftrouter>hostnameCenterRouterCenterRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0CenterRouter(config-if)#ipaddressCenterRouter(config-if)#noshutdownCenterRouter(config)#interfaceSerial0/0/1CenterRouter(config-if)#ipaddressCenterRouter(config-if)#CenterRouter#configureterminalCenterRouter(config)#interfaceSerial0/0/1CenterRouter(config-if)#exitCenterRouter(config)#routerripCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#networkCenterRouter(config-router)#exit//在路由器中為網(wǎng)絡中心配置配置DHCP，為IPPhone及其他主機動態(tài)分配地址CenterRouter(config)#ipdhcppoolCenterRouterCenterRouter(dhcp-config)#networkCenterRouter(dhcp-config)#default-routerCenterRouter(dhcp-config)#option150ipCenterRouter(dhcp-config)#exit//為網(wǎng)絡中心區(qū).配置路由器的電話服務功能，并配置一些參CenterRouter(config)#telephony-serviceCenterRouter(config-telephony)#autoassign1to10CenterRouter(config-telephony)#max-ephones10CenterRouter(config-telephony)#max-dn10CenterRouter(config-telephony)#ipsource-addressport2000CenterRouter(config-telephony)#exit//配置IP電話號碼CenterRouter(config)#ephone-dn1CenterRouter(config-ephone-dn)#number4201314CenterRouter(config-ephone-dn)#exitCenterRouter(config-ephone-dn)#exitCenterRouter(config)#exitCenterRouter#wr2、ZoonRouter路由器的詳細配置：ZoonRouter>enableZoonRouter#configureterminalZoonRouter(config)#routerripZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config-router)#networkZoonRouter(config)#ipdhcppoolzoonrouter//啟用路由器上的DHCP服務ZoonRouter(dhcp-config)#networkZoonRouter(dhcp-config)#default-routerZoonRouter(dhcp-config)#networkZoonRouter(dhcp-config)#option150ipZoonRouter(dhcp-config)#exitZoonRouter(config)#telephony-service//啟用路由器上的電話功能ZoonRouter(config-telephony)#autoassign1to10ZoonRouter(config-telephony)#max-ephones10ZoonRouter(config-telephony)#max-dn10ZoonRouter(config-telephony)#ipsource-addressport2000ZoonRouter(config-telephony)#exitZoonRouter(config)#ephone-dn1ZoonRouter(config-ephone-dn)#number62013143、HomeRouter路由器的詳細配置：HomeRouter>enHomeRouter#conftHomeRouter(config)#routerripHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config-router)#networkHomeRouter(config)#ipdhcppoolhomerouterHomeRouter(dhcp-config)#networkHomeRouter(dhcp-config)#default-routerHomeRouter(dhcp-config)#option150ipHomeRouter(config)#telephony-serviceHomeRouter(config-telephony)#autoassign1to10HomeRouter(config-telephony)#max-ephones10HomeRouter(config-telephony)#max-dn10HomeRouter(config-telephony)#ipsource-addressport2000HomeRouter(config)#ephone-dn1HomeRouter(config-ephone-dn)#number5201314HomeRouter#wr4、InternetRouter路由器的詳細配置：Router>enableRouter#configureterminalRouter(config)#hostnameInternetRouterInternetRouter(config)#interfaceserial0/0/0InternetRouter(config-if)#noshutdownInternetRouter(config-if)#ipaddressInternetRouter>enableInternetRouter#configureterminalInternetRouter(config)#interfaceFastEthernet0/0InternetRouter(config-if)#noshutdownInternetRouter(config-if)#ipaddressInternetRouter(config)#routerripInternetRouter(config-router)#networkInternetRouter(config-router)#networkInternetRouter(config-router)#networkInternetRouter(config-router)#networkInternetR