大型企业网络规划与设计毕业论文.docx

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大型企业网络规划与设计毕业论文

学士学位论文

论文题目:

大型企业网络规划与设计

院（部）名称:

学生姓名:

专业:

网络工程学号:

2007

指导教师姓名:

论文提交时间:

2011-5-20

论文答辩时间:

2011-5-28

学位授予时间:

教务处制

大型企业网络规划与设计

摘要

迅速发展的Internet正在对全世界的信息产业带来巨大的变革和深远的影响。

市场的全球化竞争已成为趋势。

对于大型企业来说，在调整发展战略时，必须考虑到市场的全球竞争战略，而这一切也将以信息化平台为基础，借助计算机网络原理及网络规划技术，以网络通畅为保证。

企业内部网（Intranet）是国际互连网（Internet）技术在企业内部或封闭的用户群内的应用。

Intranet是使用Internet技术,特别是TCP/IP协议而建成的企业内部网络。

这种技术允许不同计算机平台进行互通,且不用考虑其位置。

也就是所说的用户可以对任何一台进行访问或从任何一台计算机进行访问。

本文从企业网络需求开始分析，根据现阶段cisco公司主流网络设备进行选材,规划最适用于目标网络的拓扑结构,建设合理的网络设计方案。

本课题实施部分由GNS3模拟器来搭建网络拓扑结构，利用cisco设备操作系统unzip-c2691-advsecurityk9-mz.124-11.T2作为拓扑内所有设备核心IOS，然后用SecureCRT进行路由器交换机的相关配置，并测试其结果最终验证网络的规划与设计符合大型企业的需求。

关键词：

企业网络，拓扑结构，冗余，路由，交换

LargeEnterpriseNetworkPlanningandDesign

Abstract

TherapiddevelopmentoftheInternetisallovertheworldinformationindustryofenormouschangeandfar-reachingconsequences.Marketcompetitionhasbecomethetrendofglobalization.Forlargeenterprises,inadjustingthedevelopmentstrategy,musttakeintoaccountthemarket'sglobalcompetitivenessstrategy,andallthisinformationplatformwillalsobebasedontheprincipleoftheuseofcomputernetworksandnetworkplanningtechnologytothenetworkinordertoensurepatency.

IntranetisaninternationalInternettechnologyintheenterpriseorwithinaclosedusergroupapplications.IntranetistheuseofInternettechnologies,especiallyTCP/IPprotocolandthecompletionoftheenterpriseinternalnetwork.Thistechnologyallowsinteroperabilityofdifferentcomputerplatforms,anddonothavetoconsideritsposition.Thatiswhattheusercanvisitanyorfromanycomputeraccess.

Fromthestartthewholeenterpriseclassnetworkneedsanalysis,basedonthemainstreamstagecisconetworkequipmentcompanyselection,withthegoaltobuildthemostsuitablenetworktopology,designedwithnetworktechnology.AspartofthisimplementationtobuildthesimulatorGNS3networktopology,theuseofciscodeviceoperatingsystemsunzip-c2691-advsecurityk9-mz.124-11.T2forallequipmentwithinthecoretopologyIOS,routersandswitchesusingSecureCRTfortheconfiguration,andviewtheexperimentalresultstoverifythatthenetworkmeetsbusinessneeds.

Keywords：

Enterprisenetworks,Topology,Redundancy,Routing,Switching

第1章绪论

1.1研究背景

今天，迅速发展的Internet正在对全世界的信息产业带来巨大的变革和深远的影响。

市场的全球化竞争已成为趋势。

21世纪的中国正在向市场多元化、全球化的方向发展。

对于大型企业来说，在调整发展战略时，必须考虑到市场的全球竞争战略，而这一切也将以信息化平台为基础，借助计算机网络原理及网络规划技术，以网络通畅为保证。

国内越来越多的企业也已经或正在考虑使用Internet/Intranet技术,以建设企业规划化的信息处理系统。

因为现代企业的信息大多都来自于互连网，通过网络，企业可以更快速的接收到来自全球的市场信息；通过Internet与外部世界交换信息，企业规划者可以更快地对企业作出正确的宏观调控与决策，以适应市场趋势。

企业与全世界联系起来,极大地提高了信息收集的能力和效率。

随着Intranet技术的不断发展,计算机已经逐渐应用到企业中的各个关键部分,极大的提高了企业的工作效率。

对于规模较大的企业来说，这一点尤为重要。

而有些大型企业根据其自身性质等对于网络有着更多的需求。

比如中国电信、中国网通、中国银行，它们对网络有一点十分重要的需求，那就是网路通路，流量不可断。

因为全中国大部分的金融和通信都经过这些企业，他们的网络的稳定性直接关系到国家的政治经济基础等各个方面。

所以对于这些大型企业的网络设计必须考虑到流量等细节问题。

当今中国网络的另一个重大问题就是安全。

由于中国的网络发展较晚，网络的安全没有作到非常完善。

而且很多早期起用的网络无论从结构还是技术上都有很多设计不合理的问题，这也导致了网络的安全性差。

在企业的某些关键部门（如财务科等），如果有不法分子利用网络中的漏洞修改或者窃取商业机密文件，也会对企业自身造成不可挽回的甚至是毁灭性的危害。

当然，企业也会对一些细节问题提出要求。

比如市场部门可以上网查阅资料而技术部门不可；或者从周一上午九点到周五下午五点可以上网，而其他时间段网络无流量；再或者高层领导组可以监控财务部门的档案文件而其

他部门则没有这样的权限。

这些都是网络设计者需要考虑的问题。

1.2目的和意义

企业内部网（Intranet）是国际互连网（Internet）技术在企业内部或封闭的用户群内的应用。

简单地说,Intranet是使用Internet技术,特别是TCP/IP协议而建成的企业内部网络。

这种技术允许不同计算机平台进行互通,且不用考虑其位置。

也就是所说的用户可以对任何一台进行访问或从任何一台计算机进行访问[1]。

基于这种种的现实问题，企业必须从企业局域网的概念及相关计算机网络技术入手，详细地设计企业网建设的实施方案及建设规划,以达到先进、安全、实用、可靠的目标.对该企业的组网需求进行分析，比较各种组网技术，从实用角度论述局域网主干网选择，综合布线，各种设备选择，网络安全，网络管理等方面。

我们的网络要具有一定的灵活性。

当企业发展到一定规模,企业在外地设有许多分支机构。

这时,为加快企业内部的信息流通,企业需要将总部和各分支机构连接起来。

远程企业对网络的需求是：

通过internet接入,在整个公司实现数据快速传输、办公自动化,最终实现企业无纸化办公；企业拥有自己的ip地址和域名,在公司主机上建立网站,向外界宣传企业形象、公司各项业务、活动及最新成果等；以ip电话方式节省企业大部分的长途话费,亦可通过ip网络来实现视频会议；整个公司需要一个运行可靠、费用合理的通信系统；实现telnet等网络服务；建立一个功能全面、使用方便的管理信息系统,使总公司与各地分支机构之间的业务审批电子化,各项工作能够协同完成。

实现结构化布线、网络的设计与规划、资源共享、专线接入Internet、WWW服务器、软硬件配置、划分企业子网等技术实施。

第2章关键的网络技术原理

2.1大型企业网络的定位

企业网是指覆盖企业和企业与分公司之间的网络，为企业的多种通信协议提供综合传送平台的网络。

企业网应以多业务光传输网络为基础，实现语音、数据、图像、多媒体等的接入。

企业网是企业内各部门的桥接区，主要完成接入网中的子公司和工作人员与企业骨干业务网络之间全方位的互通。

因此电子商务公司企业网的定位应是为企业网应用提供多业务传送的综合解决方案。

2.2关键技术研究

本设计方案采用的是全部Cisco的网络设备，全网使用统一厂家得设备以实现各种不同网络设备功能的互相配合和补充。

还有就是一些网络协议都是一些厂家私有的，如EIGRP、HDLC等。

因为每个厂家都有属于自己的EIGRP、HDLC所以不同厂家的设备就不能使用这些网络协议。

2.2.1路由技术

路由协议工作在OSI参考模型的第3层，因此它的作用主要是在通信子网间路由数据包。

路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径的能力。

除了可以完成主要的路由任务，利用访问控制列表，路由器还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。

在本工程案例设计中，内网用户不仅通过路由器接入因特网、内网用户之间也通过3层交换机上的路由功能进行数据包交换。

路由器是外网进入企业网内网的第一道关卡，是网络防御的前沿阵地。

路由器上的访问控制列表（AccessControlList，ACL）是保护内网安全的有效手段。

一个设计良好的访问控制列表不仅可以起到控制网络流量、流向的作用，还可以在不增加网络系统软、硬件投资的情况下完成一般软、硬件防火墙产品的功能。

由于路由器介于企业内网和外网之间，是外网与内网进行通信时的第一道屏障，所以即使在网络系统安装了防火墙产品后，仍然有必要对路由器的访问控制列表进行缜密的设计，来对企业内网包括防火墙本身实施保护[2]。

2.2.2交换技术

传统意义上的数据交换发生在OSI模型的第2层。

现代交换技术还实现了第3层交换和多层交换。

高层交换技术的引入不但提高了园区网数据交换的效率，更大大增强了企业网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。

现代交换网络还引入了虚拟局域网（VirtualLAN，VLAN）的概念。

VLAN将广播域限制在单个VLAN内部，减小了各VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。

在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现。

当网络管理人员需要管理的交换机数量众多时，可以使用VLAN中继协议（VlanTrunkingProtocol，VTP）简化管理，它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN。

然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中的所有交换机上。

这样，大大减轻了网络管理人员的工作负担和工作强度。

为了简化交换网络设计、提高交换网络的可扩展性，在企业网内部数据交换的部署是分层进行的。

企业网数据交换设备可以划分为三个层次：

接入层、分布层、核心层。

接入层为所有的终端用户提供一个接入点；分布层除了负责将访问层交换机进行汇集外，还为整个交换网络提供VLAN间的路由选择功能；核心层将各分布层交换机互连起来进行穿越企业网骨干的高速数据交换。

在本工程案例设计中，也将采用这三层进行分开设计、配置[3]。

2.2.3远程访问技术

远程访问也是企业网络必须提供的服务之一。

它可以为家庭办公用户和出差在外的员工提供移动接入服务。

远程访问有三种可选的服务类型：

专线连接、电路交换和包交换。

不同的广域网连接类型提供的服务质量不同，花费也不相同。

企业用户可以根据所需带宽、本地服务可用性、花费等因素综合考虑，选择一种适合企业自身需要的广域网接入方案。

在本工程案例设计中，分别采用专线连接的VPN和PBR两种方式实现远程访问需求[4]。

2.2.4VLAN

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。

IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。

VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。

但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。

一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLANID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。

虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。

既然VLAN隔离了广播风暴，同时也隔离了各个不同的VLAN之间的通讯，所以不同的VLAN之间的通讯是需要有路由来完成的[5]。

2.2.5DHCP

DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol（动态主机分配协议）缩写。

它分为两个部份：

一个是服务器端，而另一个是客户端。

所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。

比较起BOOTP，DHCP透过"租约"的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定，而且，作为兼容考虑，DHCP的分配形式首先，必须至少有一台DHCP工作在网络上面，它会监听网络的DHCP请求，并与客户端磋商TCP/IP的设定环境。

DHCP是BOOTP的扩展，是基于C/S模式的，它提供了一种动态指定IP地址和配置参数的机制。

这主要用于大型网络环境和配置比较困难的地方。

DHCP服务器自动为客户机指定IP地址，指定的配置参数有些和IP协议并不相关，但这必没有关系，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现了。

DHCP使IP地址的可以租用，对于许多拥有许多台计算机的大型网络来说，每台计算机拥有一个IP地址有时候可能是不必要的。

租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的机器使用。

客户也可以请求使用自己喜欢的网络地址及相应的配置参数[6]。

2.2.6GRE

　　通用路由封装（GRE:

GenericRoutingEncapsulation）定义了在任意一种网络层协议上封装任意一个其它网络层协议的协议。

在大多数常规情况下，系统拥有一个有效载荷（或负载）包，需要将它封装并发送至某个目的地。

首先将有效载荷封装在一个GRE包中，然后将此GRE包封装在其它某协议中并进行转发。

此外发协议即为发送协议。

当IPv4被作为GRE有效载荷传输时，协议类型字段必须被设置为0x800。

当一个隧道终点拆封此含有IPv4包作为有效载荷的GRE包时，IPv4包头中的目的地址必须用来转发包，并且需要减少有效载荷包的TTL。

值得注意的是，在转发这样一个包时，如果有效载荷包的目的地址就是包的封装器（也就是隧道另一端），就会出现回路现象。

在此情形下，必须丢弃该包。

当GRE包被封装在IPv4中时，需要使用IPv4协议47。

GRE下的网络安全与常规的IPv4网络安全是较为相似的，GRE下的路由采用IPv4原本使用的路由，但路由过滤保持不变。

包过滤要求防火墙检查GRE包，或者在GRE隧道终点完成过滤过程。

在那些这被看作是安全问题的环境下，可以在防火墙上终止隧道[4]。

2.2.7VPN

VPN的英文全称是“VirtualPrivateNetwork”，翻译过来就是“虚拟专用网络”。

顾名思义，虚拟专用网络我们可以把它理解成是虚拟出来的企业内部专线。

它可以通过特殊的加密的通讯协议在连接在Internet上的位于不同地方的两个或多个企业内部网之间建立一条专有的通讯线路，就好比是架设了一条专线一样，但是它并不需要真正的去铺设光缆之类的物理线路。

这就好比去电信局申请专线，但是不用给铺设线路的费用，也不用购买路由器等硬件设备。

VPN技术原是路由器具有的重要技术之一，目前在交换机，防火墙设备或WINDOWS2000等软件里也都支持VPN功能，一句话，VPN的核心就是在利用公共网络建立虚拟私有网。

虚拟专用网（VPN）被定义为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。

虚拟专用网是对企业内部网的扩展。

虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。

虚拟专用网可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入，以实现安全连接；可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路，用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网[4]。

2.2.8PVST

PVST:

Per-VLANSpanningTree（每VLAN生成树）

PVST是解决在虚拟局域网上处理生成树的CISCO特有解决方案．PVST为每个虚拟局域网运行单独的生成树实例．一般情况下PVST要求在交换机之间的中继链路上运行CISCO的ISL。

每VLAN生成树（PVST）为每个在网络中配置的VLAN维护一个生成树实例。

它使用ISL中继和允许一个VLAN中继当被其它VLANs的阻塞时将一些VLANs转发。

尽管PVST对待每个VLAN作为一个单独的网络，它有能力（在第2层）通过一些在主干和其它在另一个主干中的不引起生成树循环的Vlans中的一些VLANs来负载平衡通信[7]。

2.2.9HSRP

HSRP：

热备份路由器协议（HSRP：

HotStandbyRouterProtocol）

热备份路由器协议（HSRP）的设计目标是支持特定情况下IP流量失败转移不会引起混乱、并允许主机使用单路由器，以及即使在实际第一跳路由器使用失败的情形下仍能维护路由器间的连通性。

换句话说，当源主机不能动态知道第一跳路由器的IP地址时，HSRP协议能够保护第一跳路由器不出故障。

该协议中含有多种路由器，对应一个虚拟路由器。

HSRP协议只支持一个路由器代表虚拟路由器实现数据包转发过程。

终端主机将它们各自的数据包转发到该虚拟路由器上。

负责转发数据包的路由器称之为主动路由器（ActiveRouter）。

一旦主动路由器出现故障，HSRP将激活备份路由器（StandbyRouters）取代主动路由器。

HSRP协议提供了一种决定使用主动路由器还是备份路由器的机制，并指定一个虚拟的IP地址作为网络系统的缺省网关地址。

如果主动路由器出现故障，备份路由器（StandbyRouters）承接主动路由器的所有任务，并且不会导致主机连通中断现象。

HSRP运行在UDP上，采用端口号1985。

路由器转发协议数据包的源地址使用的是实际IP地址，而并非虚拟地址，正是基于这一点，HSRP路由器间能相互识别[10]。

2.2.10AAA认证

AAA-----身份验证（Authentication）、授权（Authorization）和统计（Accounting）Cisco开发的一个提供网络安全的系统。

AAA，认证（Authentication）：

验证用户的身份与可使用的网络服务;授权（Authorization）：

依据认证结果开放网络服务给用户;计帐（Accounting）：

记录用户对各种网络服务的用量，并提供给计费系统。

整个系统在网络管理与安全问题中十分有效。

　首先，认证部分提供了对用户的认证。

整个认证通常是采用用户输入用户名与密码来进行权限审核。

认证的原理是每个用户都有一个唯一的权限获得标准。

由AAA服务器将用户的标准同数据库中每个用户的标准一一核对。

如果符合，那么对用户认证通过。

如果不符合，则拒绝提供网络连接。

接下来，用户还要通过授权来获得操作相应任务的权限。

比如，登陆系统后，用户可能会执行一些命令来进行操作，这时，授权过程会检测用户是否拥有执行这些命令的权限。

简单而言，授权过程是一系列强迫策略的组合，包括：

确定活动的种类或质量、资源或者用户被允许的服务有哪些。

授权过程发生在认证上下文中。

一旦用户通过了认证，他们也就被授予了相应的权限。

　最后一步是帐户，这一过程将会计算用户在连接过程中消耗的资源数目。

这些资源包括连接时间或者用户在连接过程中的收发流量等等。

可以根据连接过程的统计日志以及用户信息，还有授权控制、账单、趋势分析、资源利用以及容量计划活动来执行帐户过程。

验证授权和帐户由AAA服务器来提供。

AAA服务器是一个能够提供这三项服务的程序。

当前同AAA服务器协作的网络连接服务器接口是“远程身份验证拨入用户服务（RADIUS）”[10]。

第3章大型企业网络需求分析

3.1案例分析

Cisco公司已经成功地在中国实践了前述的教育网络设计思想，特别是河南省教育科研宽带IP骨干网络全部采用了先进的高速宽带光传输网络技术，已经成为这类新型教育网络的典范。

河南省教育科研宽带IP网络全面采用Cisco公司的AVVID网络体系结构，一期工程总共采用了10台CiscoGSR12016和GSR12012，近20台CiscoOSR6509，其他各类交换机和路由器数百台。

该网络集成了远程教学等多种多媒体应用，特别是采用了550部Cisco的新型7940IP电话和4套CallManager组建了我国第一个省级IPTelephony网络，并结合Cisco视频产品IPTV系列建立了许多新的教育模式。

这一网络基于分层设计分为三层：

骨干传输网、城域网、接入网，采用三级管理模式：

省网络中心、地市网络中心、校园网，连接省内各大中专院校、各中小学校、各级教育主管部门和其他教育科研单位，未来更将延伸到每一个需要教育培训的公众面前。

骨干网络由分布在17个地市的核心节点组成，与河南省广电合作利用其光纤资源，全省形成环网状冗余拓扑结构。

在各个核心节点分别配置Cisco公司在国际上多次获奖的千兆位路由交换机GSR12000系列中的12016