基于Packettracer设计校园网.docx
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基于Packettracer设计校园网
目录
一、课程设计内容及要求3
1.1设计内容3
1.2设计要求3
二、校园网原理介绍4
2.1 校园网4
2.2校园网的功能4
三、校园网设计分析5
3.1VLAN的划分5
3.2三层结构模型5
四、设计过程及模块分析7
4.1网络拓扑7
4.2交换机配置7
4.3路由配置……………………………………………………8
4.4外部网络接入（NAT）9
4.5ACL简单配置10
4.6STP生成树12
五、总结与体会13
一、课程设计内容及要求
1.1设计内容
校园网的核心是使用带路由功能的三层交换机，连接全校各部门、网络中心服务器和因特网出口路由器。
使得校内各主机互连互通。
并接入因特网。
在CiseoPacketTracer软件界面下方选择相应的设备画出校园网拓扑图。
学校的每个部门被划到一个VLAN（虚拟局域网）中，以减小广播冲突，提高通信效率。
各部门配置有汇聚层交换机，上联核心层交换机，下联各房间的接入层交换机，接入层交换机直接连接终端用户。
本文通过以下内容的实现设计了校园网
●配置Cisco交换机
●配置VLAN
●CiscoVTP
●STP生成树协议.
●WLAN
●配置单个的路由器
●配置静态路由
●配置动态路由RIP
●CiscoEIGRP路由协议
●配置单区域OSPF
●路由器实现Vlan间通信
●PPP
●帧中继FrameRelay
●PAT（基于端口的NAT）
●ACL的配置
●DHCP配置
●NAT
1.2设计要求
1）校园网应具有一定的规模，节点数量和各部门的子网数量可以参照我校的实际情况设置；
2）校园网内部结构采用接入层——汇聚层——核心层的多层交换结构。
即使用接入层交换机、汇聚层交换机、核心层交换机连接校园网内各节点，用VLAN划分各部门的子网，并通过核心层交换机实现与Internet和其它网络的通信；
3）校园网内设WWW服务器、DNS服务器、TFTP服务器。
使用内部IP地址，并通过NAT转换实现与外网之间的通信；
4）使用ACL访问控制列表为校园网提供防火墙；
5）其它附加功能（如：
拨号入网、热备份路由等）。
二、校园网原理介绍
2.1 校园网
计算机网络是计算机和通信技术相结合的必然产物，它对计算机系统的组织和工作方式产生了深远的影响。
脱离了网络的计算机已经不是一台完整的计算机了，难怪Sun公司提出“网络就是计算机”。
根据网络覆盖范围的大小，把网络分成局域网（LAN，LocalAreaNetwork）、城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）和广域网（WAN，WideAreaNetwork）。
校园网（CampusNetwork）介于局域网和城域网之间，一般覆盖几公里的范围。
校园网系统=布线系统+网络设备+计算机硬件设备+系统软件+应用软件
2.2校园网的功能
校园网必须具备教学、管理和通讯三大功能。
教师可以方便地浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作；学生可以方便地浏览和查询网上资源实现远程学习；通过网上学习学会信息处理能力。
学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标。
校园网的总体设计原则是：
开放性采用开放性的网络体系，以方便网络的升级、扩展和互联；同时在选择服务器、网络产品时，强调产品支持的网络协议的国际标准化；
校园网的组网技术一般有以下选择：
主干网技术的选择
校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。
1、高性能与技术先进性
2、高可靠性
3、安全性
4、可管理性
5、可扩充性
6、VLAN划分
7、多层交换技术
8、对多媒体应用的支持
三、校园网设计分析
图1
图1表现了学校网络的简单结构，本文将围绕这一基本结构进行校园网络的设计。
3.1VLAN的划分
根据学校的部门数量划分，将学校分为以下几个VLAN
VLAN号
VLAN名称
IP网段
默认网关
部门
VLAN10
图书馆
192.168.1.0/24
192.168.1.1
图书馆
VLAN20
学生宿舍
192.168.2.0/24
192.168.2.1
宿舍
VLAN30
教师宿舍
192.168.3.0/24
192.168.3.1
VLAN40
机房
192.168.4.0/24
192.168.4.1
教学区
VLAN41
办公室
192.168.5.0/24
192.168.5.1
VLAN42
教室
192.168.6.0/24
192.168.6.1
VLAN43
实验室
192.168.7.0/24
192.168.7.1
VLAN50
服务器群
192.168.13.0/24
192.168.13.1
服务器群
VLAN60
办公
192.168.8.0/24
192.168.8.1
办公区
VLAN61
教务
192.168.9.0/24
192.168.9.1
3.2三层结构模型
校园网的组网主要采用了三层交换机的模型，以下简要介绍接入层，分布层，核心层的设计要点。
接入层
网络的接入层是最终用户被许可接入网络的点。
该层能通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制，不过，该分层的主要功能是为最终用户提供网络接入。
在局域网环境中"接入层主要功能如下：
提供交换的带宽和第二层服务，如基于MAC地址的VLAN成员资格和数据流过滤。
当然，在这7层也可以提供安全特性。
接入层主要关注通过低成本，高端口密度的设备提供这些功能。
分布层
网络的分布层是网络接入层和核心层之间的分界点。
分布层也帮助定义和区分网络核心层。
该分层提供了边界定义，并在该处对潜在费力的数据包操作进行处理。
在局域网环境中，分布层执行最多的功能：
●VLAN的聚合；
●部门级或工作组接入；
●广播域多点厂播域定义；
●VLAN间路由；
●介质转换及安全等；
核心层
核心层是局域网的主干,其主要目的是尽可能快地交换数据。
网络的这个分层不应该被牵扯到费力的数据包操作或者任何减慢数据交换的处理。
应该避免在核心层使用像访问控制列表和数据包过滤这类的功能。
核心层主要负责以下的工作：
●提供交换区块间的连接；
●提供到其他区块（如服务器区块）的访问；
●尽可能快地交换数据帧或数据包；
四、设计过程及模块分析
4.1网络拓扑
图2
图2是整个网络设计的拓扑图，可以看出，由中心交换机为核心，星型结构网络。
4.2交换机配置
接入层交换机：
接入层交换机的端口要配置两种协议，与主机相连的端口配置access协议并把对应的vlan划入端口，与分布层交换机相连的端口配置trunk协议。
分布层交换机：
分布层交换机的端口配置trunk协议。
包含本段的vlan。
核心层交换机：
核心层交换机的端口配置trunk协议，包含所有的vlan。
配置trunk协议：
4.3路由配置
路由重分发表
R3：
R4：
4.4外部网络接入（NAT）
外部网络的访问需要在路由器上配置WIC-2T端口。
注意：
1.配置路由器需要将网络地址添加到rip协议中去，这样才能联通。
2.两个路由器的时钟频率要设置成同步的。
即时钟频率相同。
PC11访问校园网内部：
NAT:
网络地址转换（NAT,NetworkAddressTranslation）被广泛应用于各种类型Internet接入方式和备种类型的网络中。
原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
NAT的实现方式有三种，即静态转换StaticNat、动态转换DynamicNat和端口多路复用OverLoad。
端口多路复用是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT，PortAddressTranslation）.采用端口多路复用方式。
内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。
同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自internet的攻击。
因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。
Nat配置：
把内网ip为192.168.13.2的80端口与202.251.123.1的80端口映射。
Ping成功：
4.5ACL简单配置
ACL（AccessControlList，访问控制列表），简单说就是包过滤，根据数据包的报头中的ip地址、协议端口号等信息进行过滤。
利用ACL可以实现安全控制。
编号：
1-99or1300-1999（standardIP），100-199or2000-2699（ExtendedIP）。
ACL并不复杂，但在实际应用中的，要想恰当地应用ACL，必需要制定合理的策略。
在本校园网设计中，通过ACL禁止主机192.168.3.2访问，对路由器的配置如下：
Router#conft
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#ipaccess-listextendedACL1＼＼创建基于名称的扩展ACL
Router（config-ext-nacl）#denytcphost192.168.3.2192.168.13.20.0.0.0eq80
Router（config-ext-nacl）#permitipanyany
Router（config-ext-nacl）#exit
Router（config）#intfa0/0.3
Router（config-if）#ipaccess-groupACL1in
Router（config-if）#exit
对照结果如下：
192.168.3.2访问失败
192.168.3.3访问成功
检验、查看ACL的命令（举例）：
Router#shaccess-list
StandardIPaccesslist1
permithost192.168.2.2（4match（es））
ExtendedIPaccesslistACL1
denyudphost192.168.2.3192.168.1.00.0.0.255eqdomain
denytcphost192.168.2.2192.168.1.00.0.0.255eqwww
permitipanyany
Router#showaccess-list
StandardIPaccesslist1
permithost192.168.2.2（4match（es））
ExtendedIPaccesslistACL1
denyudphost192.168.2.3192.168.1.00.0.0.255eqdomain（15match（es））
denytcphost192.168.2.2192.168.1.00.0.0.255eqwww（60match（es））
permitipanyany（34match（es））
Router#showaccess-listACL1
ExtendedIPaccesslistACL1
denyudphost192.168.2.3192.168.1.00.0.0.255eqdomain（15match（es））
denytcphost192.168.2.2192.168.1.00.0.0.255eqwww（60match（es））
permitipanyany（34match（es））
Router#showaccess-list1
StandardIPaccesslist1
permithost192.168.2.2（4match（es））
4.6STP生成树
STP的全称是spanning-treeprotocol,STP协议是一个二层的链路管理协议，它在提供链路冗余的同时防止网络产生环路，与VLAN配合可以提供链路负载均衡。
生成树协议现已经发展为多生成树协议和快速生成树协议（RSTP,RapidSpanningTreeProtocol,IEEE802.1W）。
配置如下：
conft
（config）#intf0/9
（config-if）#switchporttrunkallowedvlan60
（config-if）#intf0/8
（config-if）#switchporttrunkallowedvlan61
（config-if）#end
五、总结与体会
这次实验课程给予了我一次锻炼的机会，由于校园网的规划与设计设计层面很多，而我的水平也比较有限，所以在论述中不可能面面具到，文中的不足和错误在所难免，整个的组网过程是我们收集各种资料以及摸索出来的。
该方案存在许多不足之处。
该组网离实际还是有相当的距离，需要进行不断地补充和完善。
通过本次课程设计我们学到了不少新的东西，也发现了大量的问题，有些在设计过程中已经解决，有些还有待今后慢慢学习只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。
课程的主要目的是熟悉使用packettracer软件进行网络设计，其中最重要的便是Vlan的划分。
通过自己的努力，我基本上完成了这次的任务，但是由于识的欠缺及时间的限制，还有很多的网络技术没有提到，如VPN等等，希望有机会能再次通过实验课程锻炼自己。
建设校园网是一件困难的工作，需要大量的前期工作及周密的论证、谨慎的决策、紧张的施工和科学的管理。
学校的网络化建设必然会对学校的信息化建设起到巨大的推动作用，为学校的办公提供简单、有效、便捷的理想环境，为学校的教育教学改革提供有效的数据信息。
由于建立了校园网，一方面缩短了学校与外界的距离，利用电子邮件和Internet网站等服务，扩大了学与外界的交流；另一方面，构建了以Intranet为基础的管理信息系统，推动了学校的信息化建设，为学校今后的发展准备了条件。
随着学校的校园网建设的普及化，学校将会进入一个科学管理和科学教学的新时代。
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