计算机网络课程设计报告校园网网络构建方案设计和实现.docx

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计算机网络课程设计报告校园网网络构建方案设计和实现

计算机网络课程设计

校园网网络构建方案设计和实现

学院：

班级：

姓名：

指导教师：

第一部分具体设计任务

（1）题目：

校园网网络构建方案设计与实现

（2）任务：

某高校现有两个地理位置分离的分校区，每个校区入网信息点有2000多个，现准备通过科教网接入因特网，但从科教网只申请到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广播域。

同时，学校有若干台应用服务器，同时对内和对外提供Web等网络服务。

（3）课程设计目的和意义：

通过对生产实习的学习，我们已经对网络配置和路由交换有一定程度的掌握，经过这一周的课程设计，让我们进一步地掌握网络配置方面的知识，正所谓学海无涯，同时温故而知新；课程设计就是学习过后的一个实践，光说不练也白搭，只有真正做出东西来了才算得上真正学到了东西，总之，课程设计就是为了温故知识，加以实践，更好地掌握网络配置相关的知识。

（4）设计原则：

1.拓扑设计

局域网采用星型网络拓朴结构，星型拓朴结构为现在较为流行的一种网络结构，它是以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。

由于所有节点的往外传输都必须经过中央节点来处理，因此，对中央节点的要求比较高。

优点是网络结构简单，易于维护，便于管理（集中式）；每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；入网主机故障不影响整个网络的正常工作。

对该网络支持的设备生产厂商有较好的技术支持。

局域网内的所有工作节点通过双绞线与交换机相连形成一个星型网络。

办公电脑建议采用品牌的商用机，商用机运行比较稳定，而且比较耐用，运算速度较快，较适于开发使用。

2.设计原则

网络系统的建设在实用的前提下，应当在投资保护及长远性方面做适当考虑，在技术上、系统能力上要保持五年左右的先进性。

并且从学校的利益出发，从技术上讲应该采用标准、开放、可扩充的、能与其它厂商产品配套使用的设计。

根据校园网的总体需求，结合对应用系统的考虑，本次网络建设的设计目标是：

高性能、高可靠性、高稳定性、高安全性、易管理的万兆骨干网络平台。

我们遵循以下的原则进行网络设计：

实用性和经济性

网络建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则，建设的万兆骨干网络平台，保护用户的投资。

先进性和成熟性

网络建设设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。

不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，保证贵校网络建设的领先地位，采用万兆以太网技术来构建网络主干线路。

可靠性和稳定性

在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及保修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间，锐捷网络做为国内知名品牌，网络领导厂商，其产品的可靠性和稳定性是一流的。

为了保证骨干网络平台的健壮性和链路冗余性，建议网络实施时在学校启用千兆备份线路。

在学校启用物理链路冗余机制，保证任何一条线路出现故障后骨干网络平台的可用性。

安全性和保密性

在网络设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括端口隔离、路由过滤、防DDoS拒绝服务攻击、防IP扫描、系统安全机制、多种数据访问权限控制等，锐捷网络充分考虑安全性，针对的各种应用，有多种的保护机制，如划分VLAN、IP/MAC地址绑定（过滤）、ACL、路由过滤、防DDoS拒绝服务攻击、防IP扫描、802.1x认证机制、SSH加密连接等具体技术提升整个网络的安全性。

可扩展性和可管理性

由于信息技术和人们对于新技术的需求发展都非常迅速，为了避免不必要的重复投资，我们必须选择具有一定扩展能力的设备，能够保证在网络规模逐渐扩大的时候，不需要增加新的设备，而只需要增加一定数量的模块就行。

最好能够做到在网络技术进一步发展，现有模块不支持新技术的情况下，只需要更换相应模块，而不需要更换整个设备。

为了适应网络结构变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资，实现系统的扩展和维护。

为了便于扩展，对于核心设备必须采用模块化高密度端口的设备，便于将来升级和扩展。

先进的设备必须配合先进的管理和维护方法，才能够发挥最大的作用。

全线采用基于SNMP标准的可网管产品，达到全程网管，降低了人力资源的费用，提高网络的易用性、可管理性，同时又具有很好的可扩充性。

第二部分所涉及的相关理论

●TCP/IP协议

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。

定义

　　TCP/IP是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。

　　TCP/IP指传输控制协议/网际协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）。

　　TCP/IP定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

　　TCP/IP（传输控制协议/网际协议）是互联网中的基本通信语言或协议。

在私网中，它也被用作通信协议。

当你直接网络连接时，你的计算机应提供一个TCP/IP程序的副本，此时接收你所发送的信息的计算机也应有一个TCP/IP程序的副本。

　　TCP/IP是一个两层的程序。

高层为传输控制协议，它负责聚集信息或把文件拆分成更小的包。

这些包通过网络传送到接收端的TCP层，接收端的TCP层把包还原为原始文件。

低层是网际协议，它处理每个包的地址部分，使这些包正确的到达目的地。

网络上的网关计算机根据信息的地址来进行路由选择。

即使来自同一文件的分包路由也有可能不同，但最后会在目的地汇合。

TCP/IP使用客户端/服务器模式进行通信。

TCP/IP通信是点对点的，意思是通信是网络中的一台主机与另一台主机之间的。

TCP/IP与上层应用程序之间可以说是“没有国籍的”，因为每个客户请求都被看做是与上一个请求无关的。

正是它们之间的“无国籍的”释放了网络路径，才是每个人都可以连续不断的使用网络。

许多用户熟悉使用TCP/IP协议的高层应用协议。

包括万维网的超文本传输协议（HTTP），文件传输协议（FTP），远程网络访问协议（Telnet）和简单邮件传输协议（SMTP）。

这些协议通常和TCP/IP协议打包在一起。

使用模拟电话调制解调器连接网络的个人电脑通常是使用串行线路接口协议（SLIP）和点对点协议（P2P）。

这些协议压缩IP包后通过拨号电话线发送到对方的调制解调器中。

与TCP/IP协议相关的协议还包括用户数据报协议（UDP），它代替TCP/IP协议来达到特殊的目的。

其他协议是网络主机用来交换路由信息的，包括Internet控制信息协议（ICMP），内部网关协议（IGP），外部网关协议（EGP），边界网关协议（BGP）。

产生背景

　　众所周知，如今电脑上因特网都要作TCP/IP协议设置，显然该协议成了当今地球村“人与人”之间的“牵手协议”。

　　1997年，为了褒奖对因特网发展作出突出贡献的科学家，并对TCP/IP协议作出充分肯定，美国授予为因特网发明和定义TCP/IP协议的文顿·瑟夫和卡恩“国家技术金奖”。

这无疑使人们认识到TCP/IP协议的重要性。

在阿帕网（ARPR）产生运作之初，通过接口信号处理机实现互联的电脑并不多，大部分电脑相互之间不兼容，在一台电脑上完成的工作，很难拿到另一台电脑上去用，想让硬件和软件都不一样的电脑联网，也有很多困难。

当时美国的状况是，陆军用的电脑是DEC系列产品，海军用的电脑是Honeywell中标机器，空军用的是IBM公司中标的电脑，每一个军种的电脑在各自的系里都运行良好，但却有一个大弊病：

不能共享资源。

　　当时科学家们提出这样一个理念：

“所有电脑生来都是平等的。

”为了让这些“生来平等”的电脑能够实现“资源共享”就得在这些系统的标准之上，建立一种大家共同都必须遵守的标准，这样才能让不同的电脑按照一定的规则进行“谈判”，并且在谈判之后能“握手”。

　　在确定今天因特网各个电脑之间“谈判规则”过程中，最重要的人物当数瑟夫（VintonG.Cerf）。

正是他的努力，才使今天各种不同的电脑能按照协议上网互联。

瑟夫也因此获得了与克莱因罗克（“因特网之父”）一样的美称“互联网之父”。

　　瑟夫从小喜欢标新立异，坚强而又热情。

中学读书时，就被允许使用加州大学洛杉矶分校的电脑，他认为“为电脑编程序是个非常激动人心的事，…只要把程序编好，就可以让电脑做任何事情。

”1965年，瑟夫从斯坦福大学毕业到IBM的一家公司当系统工程师，工作没多久，瑟夫就觉得知识不够用，于是到加州大学洛杉矶分校攻读博士，那时，正逢阿帕网的建立，“接口信号处理机”（IMP）的研试及网络测评中心的建立，瑟夫也成了著名科学家克莱因罗克手下的一位学生。

瑟夫与另外三位年轻人（温菲尔德、克罗克、布雷登）参与了阿帕网的第一个节点的联接。

此后不久，BBN公司对工作中各种情况发展有很强判断能力、被公认阿帕网建成作出巨大贡献的鲍伯·卡恩（BobKahn）也来到了加州大学洛杉矶分校。

在那段日子里，往往是卡恩提出需要什么软件，而瑟夫则通宵达旦地把符合要求的软件给编出来，然后他们一起测试这些软件，直至能正常运行。

当时的主要格局是这样的，罗伯茨提出网络思想设计网络布局，卡恩设计阿帕网总体结构，克莱因罗克负责网络测评系统，还有众多的科学家、研究生参与研究、试验。

69年9月阿帕网诞生、运行后，才发现各个IMP连接的时候，需要考虑用各种电脑都认可的信号来打开通信管道，数据通过后还要关闭通道。

否则这些IMP不会知道什么时候应该接收信号，什么时候该结束，这就是我们现在所说的通信“协议”的概念。

70年12月制定出来了最初的通信协议由卡恩开发、瑟夫参与的“网络控制协议”（NCP），但要真正建立一个共同的标准很不容易，72年10月国际电脑通信大会结束后，科学家们都在为此而努力。

“包切换”理论为网络之间的联接方式提供了理论基础。

卡恩在自己研究的基础上，认识到只有深入理解各种操作系统的细节才能建立一种对各种操作系统普适的协议，73年卡恩请瑟夫一起考虑这个协议的各个细节，他们这次合作的结果产生了目前在开放系统下的所有网民和网管人员都在使用的“传输控制协议”（TCP，Transsmission-ControlProtocol）和“因特网协议”（IP，InternetProtocol）即TCP/IP协议。

　　通俗而言：

TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。

而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

1974年12月，卡恩、瑟夫的第一份TCP协议详细说明正式发表。

当时美国国防部与三个科学家小组签定了完成TCP/IP的协议，结果由瑟夫领衔的小组捷足先登，首先制定出了通过详细定义的TCP/IP协议标准。

当时作了一个试验，将信息包通过点对点的卫星网络，再通过陆地电缆，再通过卫星网络，再由地面传输，贯串欧洲和美国，经过各种电脑系统，全程9.4万公里竟然没有丢失一个数据位，远距离的可靠数据传输证明了TCP/IP协议的成功。

　　1983年1月1日，运行较长时期曾被人们习惯了的NCP被停