081302施磊磊 计082班 计算机网络课程设计报告.docx

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081302施磊磊计082班计算机网络课程设计报告

南通大学计算机科学与技术学院

《计算机网络》

课

程

设

计

专业计算机科学与技术专业

班级计082

学号0813022057

姓名施磊磊

同组实验者周新科、顾金磊、刘宇航、殷珂伟

日期2011.1.4-2011.1.7

南通大学

计算机网络课程设计报告书

计算机科学与技术　学　　院　　计算机科学与技术　专　　业　计082　班　　　

一、课程设计（论文）题目　　校园网网络构建方案设计与实现　　

二、课程设计（论文）工作2011年1月4日起至2011年1月7日止。

三、课程设计（论文）地点:

计算机楼508机房

四、课程设计（论文）内容要求：

1．本课程设计的目的

1、培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。

包括学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找解决方案。

2、初步掌握计算机网络分析和设计的基本方法。

通过分析具体设计任务，确定方案，画出具体的网络拓扑结构图，并写出具体配置步骤情况。

3、通过本课程设计，使学生在对计算机网络技术与发展整体了解基础上，掌握网络的主要种类和常用协议的概念及原理。

2、《计算机网络》课程设计进度表

第一天

确定设计题目，查阅并收集相关资料

第二天

方案设计

1、画出解决该问题的拓扑结构图

2、写出所需要做的主要配置步骤或命令

第三天

1、按照设计任务及解决该问题的拓扑结构图，利用网络设备组建网络环境

2、按照配置步骤配置相关系统参数。

详细观察设计结果及现象，分析其产生原因

第四天

配置相关系统参数，调整设计方案

第五天

整理课程设计资料，撰写课程设计报告，提交正式课程设计报告书

目　录

一、需求分析·······································4

二、网络系统设计原则········································7

三、子网设计方案···································9

四、详细设计·······································11

五、调试分析·······································12

六、测试分析·······································13

七、调试过程中出现的问题及相应解决办法·············24

八、课设心得·······································27

九、参考文献·······································28

需求分析

建设校园网的必要性

校园网建设势在必行。

信息时代的热潮扑面而来，计算机变的越来越强大，而应用软件使计算机变的越来越容易使用，它们正在迅速改变着人们的生活、学习、工作方式，人们能够明显感觉到这种变化，总之整个世界正进行着一次深刻的变革。

在这个变革的时代里，什么都在变，作为其它行业基础的教育当然也要变，而且应该变的更早变的更快。

在一个好的校园网里人们用计算机和网络进行工作、交流和学习，计算机改变了人的教学方式，同时也改变了人的学习方式。

这些只有校园网才能办到。

社会变的很快，我们必须跟上时代的步伐，因此在经济条件允许的情况下，尽快尽早的建设校园网好处将是显著的和长远的。

它们正在迅速改变着人们的生活、学习、工作方式，人们能够明显感觉到这种变化，总之整个世界正进行着一次深刻的变革。

在这个变革的时代里，什么都在变，作为其它行业基础的教育当然也要变，而且应该变的更早变的更快。

在一个好的校园网里人们用计算机和网络进行工作、交流和学习，计算机改变了人的教学方式，同时也改变了人的学习方式。

这些只有校园网才能办到。

社会变的很快，我们必须跟上时代的步伐，因此在经济条件允许的情况下，尽快尽早的建设校园网好处将是显著的和长远的。

园网里人们用计算机和网络进行工作、交流和学习，计算机改变了人的教学方式，同时也改变了人的学习方式。

校园网应用特点

校园网特点就是把分布在校园不同地点的多台电脑连接，按照网络协议相互通信，以共享软件、硬件和数据资源为目标的网络系统。

提供丰富的教育教学信息和资源是校园网的生命力。

校园网络具有距离短、延时少、相对成本低和传输速率高等优点；它的低层协议较简单，控制选择等问题大大简化，因而又具有组网简单、易于实现的特点。

校园网的功能作用主要体现在以下四个方面。

这是校园网络最基本的功能之一，用来实现电脑与电脑之间传递各种信息，使分散在校园内不同地点的电脑用户可以进行集中的控制管理。

在校务部门建立网络服务器，可以为整个校园网络提供各类教学资源，并对这些资源进行综合管理。

（2）资源共享。

①信息资源共享。

通过接入ddn或isdn，很容易将校园网连接到internet,这样，网络内的各电脑终端不但可以互通信息资源，而且可以享受网络服务器上的相关数据及internet网上取之不尽，用之不竭的巨大信息资源，校园网在教学活动中的作用也将成倍地增强。

②硬件资源共享。

网络中各台电脑可以彼此互为后备机，一旦某台电脑出现故障，它的任务就由网络中其他电脑代而为之，当网络中的某台电脑负担过重时，网络又可将新的任务转交给网络中较空闲的电脑完成。

（3）方便教学。

网络可以进行图、文、声并茂的多媒体教学，可以取代语言实验室进行更生动的语言教学，也可以利用大量现成的教学软件，提供一个良好的教学环境，这些都是以往任何教学手段所不能达到的。

校园网络不但可以在校内进行网络教学，还很容易同外界大型网络连结，形成更大范围的网络交互学习环境。

2.3校园网需求分析

随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普及，校园网信息系统的建设，是非常必要的，也是可行的。

主要表现在：

1、当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联、国际互联、静态资源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段，发展对学校教育现代化的建设提出了越来越高的要求。

2、教育信息量的不断增多,使各级各类学校、家庭和教育管理部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。

个人是否具有获得信息和处理信息的能力对于能否成功进入职业界和融入社会及文化环境都是个决定性的因素,因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力。

另一方面,信息技术在作为青少年教育工具的同时也向青少年提供了前所未有的机会。

新技术提供的机会以及它们在教学方面具有的优势都是很多的,特别是计算机和多媒体系统的使用有助于个人化的道路,每个学生在个人的学习道路上都可以按照自己的速度发展。

随着信息时代的到来，校园网已经成为现代教育背景下的必要基础设施，成为学校提高水平的重要途径。

校园网络的主干所承担的信息流量很大，校园网络的建设的目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播（VOD）等信息共享功能，能实现办公的自动化、无纸化。

能通过与Internet的互联，为全校师生提供国际互联网上的各种服务。

教师可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源，能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。

学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源，从而可以更好地进行学习，校园网能为学校的信息化建设打下基础。

根据本校园实际情况主要应用需求分析如下：

用户的应用需求：

所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源，通过WWW服务器、电子邮件服务器、文件服务器、远程登录等实现远程学习，此外为教务处提供教务管理、学籍管理、办公管理等。

通信需求：

通过E-mail及网上BBS以及其它网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求，提供文件数据共享、电子邮箱服务等。

信息点和用户需求：

按照要求本校园网内信息点总数为N个，

其中教学区为（XX个），生活区为（XX个），电子邮件服务器、文件服务服务器等为内部单位服务，WWW服务器、远程登录等实现远程学习，从外部网站获得资源。

性能需求：

此校园网络支持学校的日常办公和管理，包括：

办公自动化、图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等。

支持网络多媒体学习的信息传输要求。

安全与管理需求：

学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相集合的方法进行管理。

网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。

由于校园网与外部网进行互联特别是和Internet的互联，Internet是一个开放式网络系统，它的安全性是很差的。

因此安全问题更加重要。

应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。

当前主要的网络安全技术有，用户身份验证，VLAN划分，防火墙等技术。

网络系统还就具备高度的数据安全性和保密性。

实用与经济性：

校园网的特点决定了网络系统必需要有实用与经济性。

实用性使得网络便于管理、维护，以减少网络使用人员运用网络的难度，从而降低人为操作引起的网络故障，并使更多的人掌握网络的使用。

应根据学校的实际情况，由于学校的建设资金有限，所以一般都要求网络具有较高的性价比，所以在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备，以节约建设资金。

网络系统设计原则

由于计算机与网络技术的特殊性，网络建设需要考虑以下一些因素：

系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。

（一）、选择带宽高的网络设计

校园网应用的具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。

多媒体课件包含了大量的声音、图象和动画等信息，需要高带宽的网络通信能力的支持。

在构建校园网时，不能由于网络传输速率的不足，而影响整个网络的整体性能，使传输速率成为网络传输的瓶颈。

所以校园网尽可能地采用最新的高带宽网络技术。

（二）、选择可扩充的网络架构

校园网络的用户数量或服务功能是逐步提高的，网络技术也是日新月异的，新技术新产品不断地涌现。

一般情况下，校园网络的建设资金用量非常大，对于学校来说，办学资金是比较紧张的，所以在校园网构建是，宜采用当时最新的网络技术，结合学校财力，实行分步实施，循序渐进。

这就要求在网络构件时要选择具有良好可扩展性能的网络互连设备，有效地保护现有的投资。

（三）、充分共享络资源

组建计算机网络的主要目的是实现资源共享，这个资源包括硬件资源、软件资源。

网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现网络设备的共享，如打印机、存储设备的共享等。

（四）、网络可管理性，降低网络运行及维护成本

降低网络运营成本和维护成本是网络设计过程中必须考虑的一个环节。

只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网络设备，才能为将来降低网络运行及维护成本打下坚实的基础。

（五）、网络系统与应用系统的整和

校园网络构建了校园内部通畅的数据流通路了，为应用系统发挥更大的作用打下了基础。

网络系统与应系统要能够很好的融合，才能发挥校园网的效率和优势，构建校园网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。

校园网平台要能够为学校的图书资料管理、网络考试、课件制作、教师档案管理、校长办公系统、多媒体教学等提出技术的支持和帮助。

应用系统应能够在网络平台上，与硬件平台很好的结合，发挥出网络的优势。

（六）、建设成本

考虑校园网工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，在设备选型等方面选用性价比高的网络产品。

（七）、高可靠性

网络要求具有高可靠性、高稳定性和足够设备冗余和备份，防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络出现单点失效的情况。

在网络干线上要提供备份链路。

在网络设备上要提供适当的冗余配置。

采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。

安全包括4个层面-网络安全，操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。

由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。

同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。

各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接，构成校园网千兆位以太网的主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。

子网设计方案

IP地址合理规划

在网络规划中，IP地址方案的设计至关重要，好的IP地址方案不仅可以减少网络负荷，还能为以后的网络扩展打下良好的基础。

IP地址的合理是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。

校区IP地址的分配应该尽可能地利用申请到的地址空间，充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。

具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义：

1、减少对各种资源（内存、CPU的处理能力以及网络带宽等）的需求——IP地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚，因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少，同时更新所占用的网络带宽也降低了；

2、有利于IP地址空间的合理使用；

3、优化业务流量的分布；

4、有利于故障诊断。

IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由政策有非常密切的关系，将对校区网的可用性、可靠性与有效性产生显著影响，应充分考虑本地网对IP地址的需求，以满足未来业务发展对IP地址的需求。

IP地址规划

根据互联网络技术发展的趋势，结合学校网络目前真实IP地址的现实情况，我们建议IP地址规划遵循如下原则来设计：

1、服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；

2、与internet互联设备IP地址采用真实IP地址；

3、部分内部互连采用私有IP地址；

4、面向用户的私有IP地址，由统一出口的边缘设备（路由器、防火墙）进行地址翻译。

即出口路由器（防火墙）互联采用合法IP地址；公共服务器如WWW/FTP/DNS/资源服务器等均采用合法地址（或从安全角度考虑采用私有IP）；部分接入用户采用私有保留IP地址相连。

这样设计，既可以充分利用已有的公网IP地址，解决了IP地址空间不足的，既可以方便的实现互通互连，而且将地址翻译（NAT）这种耗费设备资源的工作由网络边缘设备分担，提高网络数据传输整体性能。

一设计内容

1、题目：

校园网网络构建方案设计和实现

2、情况：

某高校现有三个地理位置分离的分校区，每个校区入网信息点有2000多个，现准备通过教科网接入因特网。

而从教科网只申请到4个c类网络（222.191.1.0~222.191.4.0），为了安全，要求每个分校区的学生公寓子网和教师子网不在同一个广播域。

同时，学校有若干台应用（FTP，WEB，MAIL等）服务器，同时对内和对外提供web等网络服务。

3要求：

1）分析以上情况，结合实验室条件，完成需求分析；

2）列出实验所需设备，完成网络拓扑结构图；

3）利用packettracer软件仿真，模拟实验环境下完成设备的具体配置

4）调试验证

二设计思路

由于每个校区入网信息点有2000多个，而实验中只提供4个c类网络（222.191.1.0~222.191.4.0），每个c类最多只有254个IP地址，显然IP地址不够分给那么多的入网信息点，为了解决这个问题，可以先通过设置VLAN（虚拟局域网），再通过NAT转换将专用地址转换为合法地址，从而接入因特网。

实验中，将一台主机绑定为服务器，从而模拟实现客户服务器模式的通信。

设计过程中主要运用的理论知识有：

1.划分子网

2.划分VLAN，将每个分校区的学生公寓子网和教师子网划分到不同的VLAN中

3.网络地址转换NAT。

这种方法需要在专用网连接到因特网的路由器上安装NAT软件，装有NAT软件的路由器叫NAT路由器，它至少有一个有效的全球IP地址。

所有本地地址的主机和外界通信时，都要在NAT路由器上将其转换为全球IP地址，才能和因特网连接。

本实验中通过对普通路由器进行配置，给路由器设置一个pool池，其中存放了一些全球IP地址，当本地地址的主机和外界通信时，路由器从池中寻找一个全球IP地址，将本地地址转换为这个全球IP地址，从而实现和因特网连接。

4.路由配置

三方案设计

1、网络设备

DCR-5600路由器三台

DCRS-5526S三层交换机六台

PC机九台

交错线和直通线若干

2、网络拓扑结构图

（二）详细结果验证Ping测试：

（1）校区A学生子网（VLAN100）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通。

校区A学生子网（VLAN100）Ping服务器的结果如下：

结果是Ping192.168.1.110通。

（2）校区A教师子网（VLAN200）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通。

校区A教师子网（VLAN200）Ping服务器的结果如下：

结果是Ping192.168.1.110通。

（3）校区B入网信息点Ping各个网段的结果如下：

分别是、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1通、Ping192.168.1.1不通。

（4）校区A应用服务器（VLAN1）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通、Ping校区A内的学生子网上的PC192.168.2.3通。

（5）校区C入网信息点Ping各个网段的结果如下：

分别是、Ping222.191.2.1通、Ping222.191.5.1通、Ping192.168.3.1通、Ping192.168.2.1通、Ping222.191.6.1通、、Ping222.191.6.2通

七调试过程中出现的问题及相应解决办法

1、无法上传和下载配置文件PC机网关没有和所配置设备的网络相一致。

后来重新设置网关后就成功了

2、将主机连接在VLAN2时，无法ping通路由器在NAT转换时，没有将每个虚网都设置都设置成允许转换状态。

没改之前：

ipaccess-liststandard1

permit192.168.1.0255.255.255.0

改正后：

ipaccess-liststandard1

permit192.168.1.0255.255.255.0

permit192.168.2.0255.255.255.0

permit192.168.3.0255.255.255.0

3、“主机掩码”问题：

在做路由器的动态NAT配置中，当要定义内部网络中允许访问Internet的访问列表时，即有关命令如下：

access-listl标号permit源地址通配符（其中，标号为1~99之间的整数）

据此，本实验中应该这样配置：

permit192.168.0.00.0.255.255！

定义允许转换的源地址范围

但是在实验系统所给出的一些帮助文档时，是这样配置的：

permit192.168.0.0255.255.255.0！

定义允许转换的源地址范围

而刚开始时，我们就是这样配置的。

后来经上网查阅[3]，得知这后面的一个掩码是一种主机掩码，而不是子网掩码。

具体描述如下：

“需要注意的是，在这里采用的是主机掩码，而非子网掩码。

子网掩码与主机掩码的关系为：

主机掩码+子网掩码=255.255.255.255。

例如，子网掩码为255.255.0.0，则主机掩码为0.0.255.255；子网掩码为255.0.0.0,则主机掩码为0.255.255.255;子网掩码为255.252.0.0,则主机掩码为0.3.255.255;子网掩码为255.255.255.192，刚主机掩码为0.0.0.63。

”

4、路由器接入时出现的问题：

不仅在实验中，还是在课程设计中，凡是有用到路由器接入时通常会出现PC与PC之间Ping不通，而各PC只能Ping通到对方PC所接的交换机端口或路由器端口。

然而这从理论上说既然一台PC能Ping通到对方PC所接的交换机端口或路由器端口，那么就应该可以Ping通对方PC的。

但好几次实验都出现这种情况，可能由于机器设备的缘故，该问题还有待于解决。

5、不同VLAN要进行通信：

不同VLAN要进行通信，则需要通过路由器或三层交换机等三层设备。

所以本次实验中，两个子网里的学生机器和教师机器由于利用了三层交换机从而导致了在一定条件下是可以Ping通的。

八个人体会及建议

在这次网络课程设计中，通过实践，对子网划分、虚网划分、NAT转换和路由配置等有了更深一层的认识，而不是仅局限在书本。

对局域网的概念更加清楚了，基本上学会了对路由器和交换机的配置。

在实验过程中，起初遇到了问题，我就一直问老师和同学，自己没有去思考哪里出问题了。

后来通过自己的不断尝试，基本知道了如何去找到错误，而且自己会独立解决问题了。

实验过程中，和组员的配合也是设计成功的关键，大家一起探讨，一起研究，共同完成任务。

通过这次课程设计，使我接触到了很多没有接触过的新知识,同时也学到了很多，增长了见识，也认识到自己对相关知识的匮乏，以后还需要更多的努力，学习更多的专业知识。

虽然我尽了最大的努力，但是由于经验不足，及学习过程中的疏忽，错漏之处在所难免，建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情，都要经过周密的论证、谨慎的决策、紧张的施工和科学的管理。

2000多台入网信息点的接入通过更多的交换机和路由器来实现2000多台入网信息点的接入。

比如在顶层交换机的不同端口中，配置不同的路由器和交换机在接出来以后，建议其IP地址的分配按不同的VLAN的使用情况从192.168.1.0网段开始节约分配，在不同使用IP范围内，把路由器的端口配置成相应网段使用的开始IP地址就可以实现。

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。

九参考资料

1、计算机网络（第五版）谢希仁

2、计算机网络原理与实践史创明

3、杨卫东.网络系统集成与工程设计.科学出版社出版2002.4

4、JamesTrulove沈鑫剡.局域网布线（第二版）.人民邮电出版社出版2002.2

5、刘长明郭明桥.局域网组建入门与提高.航空工业出版社出版2001.12

6、刘晓辉.网络管理标准教程.人民邮电出版社出版2002.10

7、BehrouzA.Forouzan&SophiaChuangFegan谢希仁.TCP/IP协议簇.2001.