局域网组建课程设计.docx

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局域网组建课程设计

局域网组建与互联

摘要：

随着网络的逐步普及，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。

而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本毕业设计课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导。

关键字：

局域网；组建；互联

课程设计目的：

利用所掌握的计算机网络的知识，以小组为单位独立设计局域网，并加深对计算机网络的认识。

巩固和加深对计算机局域网的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。

培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。

通过实际分析设计、调试，掌握计算机局域网的基本规程，以及协议的利用方法。

通过课程设计，培养学生严谨的科学态度，严肃认真的工作作风，和团队协作精神。

局域网简介：

局域网（LocalAreaNetwork），简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。

“某一区域”指的是同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等，一般是方圆几千米以内。

局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、扫描仪共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。

局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

美国电气和电子工程师协会（IEEE）局域网标准委员会员会曾提出局域网的一些具体特征：

A、局域网在通信距离有一定的限制，一般在1~2Km的地域范围内。

比如在一个办公楼内、一个学校等。

B、较高传输率的物理通信信道也是局域网的一个主要特征，在广域网中用电话线连接的计算机一般也只有20~40Kpbs的速率。

C、因为连接线路都比较短，中间几乎不会爱任何干扰，所以局域网还具有始终一致的低误码率。

D、局域网一般是一个单位或部门专用的，所以管理起很方便。

E、另外局域网的拓扑结构比较简单，所支持连接的计算机数量也是有限的。

组网时也就相对很容易连接。

路由器简介：

路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。

当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。

因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。

路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆、双绞线；远程路由器是用来连接远程传输介质，并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机、发射机。

工作原理：

（1）工作站A将工作站B的地址的12.0.0.5连同数据信息以数据包的形式发送给路由器1。

（2）路由器1收到工作站A的数据包后，先从包头中取出地址12.0.0.5，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：

R1->R2->R5->B；并将数据包发往路由器2。

（3）路由器2重复路由器1的工作，并将数据包转发给路由器5。

（4）路由器5同样取出目的地址，发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据包直接交给工作站B。

（5）工作站B收到工作站A的数据包，一次通信过程宣告结束。

交换机简介：

交换机（Switch）是一种用于电信号转发的网络设备。

它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。

根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。

广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

在计算机网络系统中，交换概念的提出改进了共享工作模式。

我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。

也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。

这种方式就是共享网络带宽。

工作原理：

工作在数据链路层。

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。

以太网交换机简介：

以太网交换机工作在数据链路层，基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。

以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。

交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。

以太网交换机应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。

以太网交换机通常都有几个到几十个端口。

实质上就是一个多端口的网桥。

另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。

以太网交换机厂商根据市场需求，推出了三层甚至四层交换机。

但无论如何，其核心功能仍是二层的以太网数据包交换，只是带有了一定的处理IP层甚至更高层数据包的能力。

局域网组建与互联的原则：

先进性，先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；

实用性，建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；

灵活性，采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足用户对网络要求的目的为原则，使网络具有强大的可扩展性；

可靠性，具有容错功能，管理、维护方便。

对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析，确保系统运行可靠，经济性，投资合理，有良

局域网组建与互联设计：

通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网，但是当机器的数量达到一定数目时，问题也就来了：

对于用集线器构成的局域网而言，由于采用“广播”工作模式，当网络规模较大时，信息在传输过程中出现碰撞、堵塞的情况越来越严重，即使是交换机，这种情况也同样存在。

其次，这种局域网不安全，也不利于管理。

为了解决这些问题，我们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLAN（即虚拟局域网），在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。

采用VLAN划分网络后，可有效地抑制网络上的广播风暴，增加网络的安全性，使管理控制集中。

这时候就得通过路由器来帮忙了。

路由器可以将处于不同子网、网段、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。

另外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。

当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。

路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。

局域网的建设思路：

局域网的建设是一项非常复杂的系统工程，在选择局域网的网络技术时要体现开放式、分布式、安全可靠，维护简单的原则。

一个完整的局域网建设在实施过程中可以分成两个环节：

网络集成方案设计和信息系统集成。

其中信息系统集成是目的，网络集成是手段。

　　网络集成方案主要包括两个方面：

结构化布线与设备选择、网络技术及设备选型。

它的设计思想有两个，一个是网络方案采用模块化的设计，各个模块完成各自的功能。

在实施的过程中，可以根据需要将相应的模块添加到网络中，也可以不使用某些模块，在需要时候再添加。

同时，模块化设计容易维护，某个模块出现故障，不会影响到整个网络的安全。

　　另一个设计思想是采用层次体系，整个网络通过主干网连接起来，各个子网通过接口与主干网连接，实现各自的功能，在子网内部及与主干网进行数据通信。

局域网实现的功能：

将交换机和路由器的端口添加到虚拟局域网后，交换机和路由器可以互相通信。

局域网络架构设计：

本次课设局域网的拓补结构基本上是树型的，其中还有对网络整体结构的设计，如vlan的划分，各不同区域的细划分都需要根据实际情况来定。

目前的局域网大多数是纯三层的交换网络。

由于交换机都具有三层功能，汇聚层一般已经可以与接入层归纳为一个层次。

每个区域之间的交换设备都直接上连到核心设备上。

局域网的基本拓扑结构：

交换机和路由器的配置：

【1】路由器1的配置：

Router#config

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

Router（config）#intf0/0

Router（config-if）#ipadd192.168.100.0255.255.255.0

Router（config-if）#noshutdown

【2】交换机1的配置：

Switch#config

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

Switch（config）#intf0/1

Switch（config-if）#switchportaccessvlan10

%AccessVLANdoesnotexist.Creatingvlan10

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#intf0/2

Switch（config-if）#switchportaccessvlan10

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#intvlan10

%LINK-5-CHANGED:

InterfaceVlan10,changedstatetoup

%LINEPROTO-5-UPDOWN:

LineprotocolonInterfaceVlan10,changedstatetoup

Switch（config-if）#ipadd192.168.100.2255.255.255.0

Switch（config-if）#noshutdown

Switch（config-if）#

【3】交换机2的配置：

Switch#config

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

Switch（config）#intf0/1

Switch（config-if）#switchportaccessvlan10

%AccessVLANdoesnotexist.Creatingvlan10

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#intf0/2

Switch（config-if）#switchportaccessvlan10

Switch（config-if）#exit

Switch（config）#intvlan10

%LINK-5-CHANGED:

InterfaceVlan10,changedstate