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计算机网络
1摘 要
BosonNetSim用来模拟路由器、交换机等各种网络设备搭建起来的实验环境。
用户可以在该软件上对虚拟网络设备进行配置、测试，也可以对运行的协议进行诊断。
基于 Boson Netsim 仿真软件构建计算机网络，能极力接近实际情况。
设计了小型计算机网络拓扑结构图，分析了 VLAN，路由协议 RIP 的配置命令，了解相关设备的参数。
对小型互联网和虚拟网络进行了仿真测试，实现了网络的通信。
结果表明所组建的网络是可行的。
关键词：
Boson Netsim；VLAN; RIP；
目录
一．课程设计目的1
二．课程设计要求1
三．软件介绍1
四．实验原理7
五．小型互联网的设计10
六．VLAN的设计18
七．结果分析20
八．结论25
九．参考文献26
一．课程设计目的
（1）用BOSON软件实现小型互连网的综合设计，实现不同局域网之间的互连以及局域网通过广域网的互连。
（2）熟练掌握BOSON软件的使用和操作，会使用BosonNetworkDesigner软件进行拓扑图的绘制和使用CISCO命令进行网络配置和调试。
（3）进一步加深和巩固计算机网络课本基础知识，学会运用已学的知识设计一个小型互连网络并对其进行分析，并且进一步理解互连网的基本组成、VLAN的基本原理及划分，RIP协议，静态路由设置等相关知识。
（4）锻炼和培养独立动手能力，实践操作的能力。
在设计过程中学会自己查找资料，自己分析解决问题。
并在适当的地方学会与同学探讨问题，交流经验的团队精神。
二．课程设计要求
（1）查阅资料，根据用户需求，掌握小型互连网的设计方法；
（2）熟练掌握CISCO路由器、交换机及PC机的基本配置命令；
（3）用掌握的CISCO基本配置命令调试调通整个网络。
（至少要有两个LAN
一个WAN，网间设备之间能互通）
（4）设计的VLAN。
三．软件介绍
3.1BosonNetworkDesigner介绍
BosonNetworkDesigner是用户用来绘制自己定制的实验网络拓扑图的工具。
它的主界面分为菜单栏、设备连接列表、设备连接信息和绘图区四个部分，如图所示。
下面介绍一下各个部分的主要功能。
图3.1操作界面
（1）菜单栏
“File”菜单主要完成拓扑图文件的新建、打开、保存、另存、打印等操作，拓扑图文件的扩展名为“.top”。
其中“LoadNetMapintotheSimulator”菜单项用来将拓扑图装入实验模拟器，如果此时BosonNetSim程序已经打开，则拓扑图自动装入，否则BosonNetSim启动时再装入。
“Wizard”菜单以向导的形式为添加新设备或者为设备布线等。
“Help”菜单包含帮助主题、图例、用户手册、版本信息等内容。
（2）设备连接列表
BosonNetworkDesigner包含的设备和连接有：
Cisco800、1000、1600、1700、2500、2600、3600、4500八个系列42种路由器；
CiscoCatalyst1900、2900、3500三个系列3三种交换机；
Ethernet、Serial、ISDN三种布线元件；
Win98、TACACS、TFTP三种PC机器。
再运用Boson进行实验时，不同型号路由器的功能和性能是完全相同的，其不同点在提供的接口数量和类型不同，有些接口是固定配置的，有些接口是模块化的。
例如，以太网接口的分为普通以太网（ethernet）和快速以太网（fastethernet）两种类型，固定配置的普通以太网接口使用ethernet0的形式引用，模块化的普通以太网接口使用ethernet0/0的形式引用。
因此，要按照“够用为度”的原则选择实验设备，即尽量选择一个简单的、接口数量较少的路由器进行实验。
（3）设备连接信息列表
在设备连接列表中选中一个具体型号的设备或连接后，设备连接信息列表区会显示出该设备的接口数量和类型，如图.2所示。
对于类型为可选的接口，在添加设备到绘图区时再确定是否使用。
图3.2设备连接信息列表
（4）绘图区
绘图区是BosonNetworkDesigner的主窗口，提供了各种设备连接的放置平台，可以在设备列表中选择设备添加，在该区域内直接修改。
在下文的实验中将详细说明它的使用方法。
3.2BosonNetSim
BosonNetSim用来模拟路由器、交换机等各种网络设备搭建起来的实验环境。
用户可以在该软件上对虚拟网络设备进行配置、测试，也可以对运行的协议进行诊断。
它的主界面分为菜单栏、工具栏、设备配置界面三个部分，如图.3所示。
下面介绍一下各个部分的主要功能。
图3.3BosonNetSim主界面
（1）菜单栏
菜单栏包括File、Modes、Devices、Tools、Ordering、Window、Help七个部分。
“File”菜单
第一部分对拓扑图进行操作
“NewNetMap”启动BosonNetworkDesigner绘制一个新拓扑图；
“LoadNetMap”装入一个已有的拓扑图文件。
第二部分批量的装载配置文件
“PasteRealRouterConfigs”将一个真实路由器的配置文件粘贴到虚拟设备中；
“LoadSingleDeviceConfig（Merge）”保留当前配置，装入已保存的单个设备配置文件；
“LoadSingleDeviceConfig（Overwrite）”覆盖当前配置，装入已保存的单个设备配置文件；
“LoadMultiDevicesConfigs”装入已保存的多个设备的配置文件。
第三部分保存当前单个设备或者所有设备的配置，生成扩展名为“.rtr”的配置文件。
第四部分打印当前拓扑图或者退出系统。
“Modes”菜单
“BeginnerModes（WiW）”启动模式为WindowinWindow，即打开主窗口显示eRouter1配置界面。
“AdvancedModes（Telnet）”高级Telnet模式，该模式可以隐藏主窗口，显示远程控制面板，如图.4所示。
面板上的前三个按钮可以用Telnet的方式分别登录到路由器、交换机或工作站，图.4也给出了单击的第一个按钮登录到路由器的界面。
接下来的两个按钮可以分别实验导航器和网络拓扑图。
单击“SwitchView”可以切换回“WiW”模式，“HideMainScreen”将主窗口隐藏到系统托盘上，“LoadNetMap”装入一个已有的拓扑图文件。
图3.4远程控制面板
“Toolbars”—>“RemoteControl”用来显示/隐藏“远程控制面板”。
“Devices”菜单
用来快速切换正在配置的路由器、交换机、PC机。
“Tools”菜单
前两项分别用来检查更新或启动浏览器查询BosonNetSim的最新版本；
“AvailableCommands”用来显示当前版本的路由器和交换机在各种模式下的可用命令；
“Changedefaulttelnet”允许用户将默认的telnet更改为自定义程序，并添加命令参数。
“Ordering”菜单
用来对BosonNetSim软件进行注册。
“Window”菜单
“LabNavigator”打开实验导航器窗口。
“LabNavigator”是BosonNetSim定制的一些现成的软件实验包软件，内置CCNA，CCNP共123个实验的拓扑图以及部分正确的配置文件，与Cisco的培训课程与教材密切联系。
界面包含实验包列表、实验列表、功能按钮三个部分，如图.5所示。
实验包列表将提供的实验分为两类，图.5中前三个按钮打开的是CCNA类实验，后四个打开的是CCNP类实验。
在实验列表区选中一个实验双击，可以打开该实验的描述，如图.5所示。
点击“ViewLab”按钮打开关于本实验PDF格式的说明书，其主要内容包括：
实验要求、实验拓扑图、实验命令总结、实验任务、实验过程、最终的实验配置文件等。
点击“LoadLab”按钮可以将当前实验所需要的拓扑图和预先配置装入到BosonNetSim中。
功能按钮可以添加、删除、装入实验。
“GradeLab”按钮对当前正在进行的实验进行评估，显示出实验者还没有输入的命令与评估结果等。
图3.5LabNavigator
“RemoteControl”用来显示“远程控制面板”；
后三项用来对当前的窗口进行布局重排。
“Help”菜单
提供到帮助主题、帮助文档的链接，还提供一些解决无法使用“高级配置模式”的向导工具。
（2）工具栏
工具栏的前3个按钮用来快速切换正在配置的路由器、交换机、PC机，与“Devices”菜单的功能相同。
第4个按钮用来打开实验导航器，与“LabNavigator”菜单的功能相同。
第5个按钮用来显示当前实验的网络拓扑图。
第6个按钮用来显示“远程控制面板”，“RemoteControl”菜单功能相同。
（3）设备配置界面
设备配置界面是用户输入路由器、交换机、PC机配置命令的地方，也是用户观察路由器、交换机、PC机信息输出的地方。
路由器和交换机的配置方法与“超级终端”相同，PC机的配置方法与Windows状态下cmd命令行方式相似。
四．实验原理
4.1各种网络技术的比较
以太网技术：
以太网技术是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。
以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。
直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。
以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。
冲突的产生是限制以太网性能的重要因素，早期的以太网设备如集线器是物理层设备，不能隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。
而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突的二层网络设备，极大的提高了以太网的性能。
正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。
然而交换机（网桥）对网络中的广播数据流量则不做任何限制，这也影响了网络的性能。
通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备－路由器解决了这一问题。
快速以太网技术：
快速以太网（FastEthernet）也就是我们常说的百兆以太网，它在保持格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10Base－T的以太网增加了10倍。
二者之间的相似性使得10Base－T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。
快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。
千兆以太网技术：
千兆位以太网是一种新型高速局域网，它可以提供1Gbps的通信带宽，采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长，因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级。
只用于PointtoPoint，连接介质以光纤为主，最大传输距离已达到70km，可用于MAN的建设。
由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容的技术规范，因此千兆以太网除了继承传统以太局域网的优点外，还具有升级平滑、实施容易、性价比高和易管理等优点。
千兆以太网技术适用于大中规模（几百至上千台电脑的网络）的园区网主干，从而实现千兆主干、百兆交换（或共享）到桌面的主流网络应用模式。
本网络选择的网络技术
通过以上三种网络技术的比较，并结合实际需求，本着“够用为度”的原则，本课程设计选用快速以太网技术。
才用二层交换，三层路由的综合方案。
4.2网络拓扑结构的设计
（1）通过需求分析，本网络可以采用星型网络拓扑结构，用一台交换机把同一个局域网的所有主机连接在一起。
（2）星型网络的原理：
每个端点（客户机）必须通过点到点链路连接到中心结点上,任何两个端结点之间的通信都要通过中心结点来进行。
在基于集中式访问控制策略的星型网络:
中心节点有很强的数据交换能力和网络控制功能在基于分布式访问控制（3）策略的星型网络（主流技术）：
中心结点主要是网络交换设备，采用存储-转发机制为网络结点提供传输路径和转发服务。
实现“广播式”传输。
图4.1星型网络
4.3网络技术分析
4.3.1路由信息协议RIP技术
RIP是以跳数作为度量的距离向量协议，广泛用于因特网，是一种内部网关协议IGP,在自治系统AS内部执行路由功能。
RIP规定，路由器每30s向外广播一个路由更新报文,接到广播的路由器将收到的信息添加到路由表中。
每个路由器如此广播，最终网络上所有的路由器都会得知全部的路由信息。
同时RIP规定从源到目的路径的最大跳数为15，跳数根据所经过的路由器个数来度量，也就是说网络中的路由器个数最多15个，如果超过15，则认为该目的网络不可达。
所以RIP只适用于网络规模较小的环境。
4.3.2VLAN虚拟局域网技术
VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议。
VLAN可以不考虑用户的物理位置，根据功能、应用等因素将用户从逻辑上划分为一个个功能相对独立的工作组。
每个交换机端口只能被分配在一个VLAN上。
同一个VLAN中的各端口将共享广播，而不在同一VLAN上的端口间不共享广播。
这样一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，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的划分有四类：
基于端口划分，基于MAC地址划分，基于网络层划分和根据IP组播划分。
较常使用的是基于端口划分的VLAN，这种方法根据以太网交换机的端口来划分。
4.4网络设备的选择
（1）CISCO2950交换机：
二层交换机，Catalyst2950系列包括Catalyst2950T-24、2950-24、2950-12和2950C-24交换机。
Catalyst2950-24交换机有24个10/100端口；2950-12有12个10/100端口；2950T-24有24个10/100端口和2个固定10/100/1000BaseT上行链路端口；2950C-24有24个10/100端口和2个固定100BaseFX上行链路端口。
Catalyst2950具备8.8Gbps的交换背板在布线室配线间中实现了智能的服务质量（QoS）、限速、访问控制列表（ACL）和多播服务在多种介质上提供了升级到千兆位以太网的强大路径凭借内置Cisco集群管理套件可出色地管理并轻松地配置第2-4层服务。
主要的城域接入优势通过高级QoS、限速、语音及多播特性提供广泛的服务通过生成树协议改进和访问控制参数（ACP）来提供服务可用性和安全性通过CiscoIE2100系列智能引擎支持和简单网络管理协议（SNMP）来实现服务管理。
（2）思科2620路由器
2600系列最显着的特点是端口设计的模块化，这种设计的结果是用户能根据网络环境的需求选购不同的功能模块，而且也很轻易适应将来更高级网络功能的扩展，最大限度的保护投资成本。
相比之下，2500系列的端口在出厂时已基本是固定，不能随着用户网络功能需求的扩展而改变，用户只能选择适应当时网络环境的产品，将来有新的网络功能需求时，将不得不重新采购新的设备。
这种情形将造成极大的浪费，所以建议用户在采用思科器作为建网方案中应选购可扩展的2600系列。
五．小型互联网的设计
5.1绘制小型互联网拓扑图
选择如下设备
设备型号
数量
Cisco805路由器
2
Cisco2514路由器
1
Cisco2950交换机
3
PC机
8
运用BosonNetworkDesigner在绘图区添加设备可以使用向导或列表两种方式进行。
然后将三台Cisco805Switch机拖入绘图区，并将五台PC机也拖入绘图区，对其进行命名。
给设备布线有四种方式：
连接列表、连接向导、双击设备、右击设备。
完成布线。
最后获得如图所示的拓扑图：
图5.1小型互联网的拓扑图
5.2路由器配置
所选路由型号如下所示
路由
型号
Router1
Cisco805路由器
Router2
Cisco805路由器
Router3
Cisco2514路由器
各个路由的端口设置
设备
端口
IP
Router1
se0
10.0.0.1
eth0
192.192.1.1
Router2
se0
11.0.0.2
eth0
192.192.4.1
Router3
se0
10.0.0.1
se1
11.0.0.1
eth0
192.192.2.1
eth1
192.192.3.1
5.2.1Router1
通过工具栏按钮“eRouters”选择“Router1”在输入界面进行配置
4.2.2Router2
通过工具栏按钮“eRouters”选择“Router2”在输入界面进行配置
4.2.3Router3
通过工具栏按钮“eRouters”选择“Router3”在输入界面进行配置
5.3PC机的配置如下
通过工具栏按钮“eStation”选择“PC1”在提示符下输入命令“winipcfg”，出现如图.所示的窗口，输入IP地址、子网掩码、默认网关，点击“OK”结束。
其他的PC机配置于此类似。
图5.2Router1的IP配置界面
5.4配置时钟信号
这里我们选择Router3的se0和se1配置时钟信号
5.5动态路由配置
5.5.1Router1
5.5.2Router2
5.5.3Router3
5.6静态路由配置
这里仅配置了Router1的静态路由，其他路由可以类比设置
5.7默认路由设置
这里仅配置了Router1的静态路由，其他路由可以类比设置
六．VLAN的设计
6.1绘制虚拟LAN拓扑图
根据小型互联网的拓扑图的绘制，可以绘制出VLAN的拓扑图，这里不再累述。
设备型号
数量
Cisco2950交换机
1
PC机
8
选择一台Cisco2950Switch，并将4台PC机分别连在SW1的Ethernet0/1；Ethernet0/2；Ethernet0/4；Ethernet0/5的接口上。
绘制出小型虚拟LAN拓扑图，如图所示
图6.1VLAN的拓扑图
6.2虚拟LAN的配置
6.3PC机的配置
通过工具栏按钮“eStation”选择“PC1”在提示符下输入命令“winipcfg”，出现如图.所示的窗口，输入IP地址、子网掩码、默认网关，点击“OK”结束。
其他的PC机配置于此类似。
图6.2Router1的IP配置界面
七．结果分析
7.1小型互联网的结果分析
7.1.1路由表
（1）
R1路由器的路由表
（2）R2路由器的路由表
（3）R3路由器的路由表
7.1.2PC机的互通结果
PC1与PC2、PC4、PC6、PC8的连通情况
图7.1PC1与PC2、PC4的ping测试结果
图7.2PC1与PC6、PC8的ping测试结果
注：
其他的PC机也同PC1机一样，用ping加上其他的PC机的ip地址来查看连通的结果。
从设计结果中可以看出，此小型互联网中的各个设备都能够互相连通。
7.2虚拟LAN的设计结果
7.2.1VLAN配置结果
7.2.2PC机的互通结果
从连通结果可以看出，因为PC1机与PC2机属于同一虚拟网络，PC3机与PC4机属于同一虚拟网络，所以，属于同一网络的PC机可以互相连通，不属于统一网络的PC机不能连通。
例如：
PC1机的连通结果如下。
图7.3PC1与PC2、PC3的ping测试结果
八．结论
本次课程设计加深和巩固了计算机网络的知识。
并且综合运用所学知识,动手实践设计了一个小型互联网络。
提高了网络知识的积累和实践能力。
锻炼了发现、提出、分析并解决实际问题的能力。
通过本次课程设计，让我深深理解了理论要联系实践，实践才能出真知的道理，课本的知识，老师讲授的知识，并不一定是完全正确的，只有自己动手去实践，去验证过了才能转换为自己的知识。
才能深刻理解知识的涵义。
并且有实际的经验去做更多的项目。
好多的问题只有在实践时候才会被挖掘出来发现出来。
所以实践可以检验所学知识的系统性牢固性，发现所学知识的薄弱环节并弥补加强这些知识。
比如，这次设计中，在如何绘制拓扑图中，可以学习到路由器，交换机的功能原理，在网络互连中分别是处于哪一层网络设备，如何通过交换机的端口号配置虚拟局域网，如何通过RIP协议或者静态路由配置实现网络互连。
这些问题，只有实践了才能渐渐的明了清晰。
通过运用模拟仿真软件BOSONNetsim，让我对计算机网络知识有了更进一步的了解，同时让我把这一学期所学的知识很好的与实践结合起来，让我真正的掌握了计算机网络工具的使用，为我以后更进一步的学习打下了基础。
在设计过程中，加强自己信息搜索能力，查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，但也经历了不少艰辛，比如在配置路由的过程中，由于对于时钟的设置不正确等，导致路由间不能顺利通信，但在老师的指导下都一一解决了。
这次课设是建立在模拟软件平台上，由于软件的不稳定性或者设计缺陷可能导致一些问题很难被发现或者导致实验失败，有时也不可避免的出现一些理论上无法解释的问题，但这也从另一方面促进了我们对于问题的深入思考。
总之，让我深刻学会了一个道理：
实践出真知！
谢谢沈红老师始终如一的真诚鼓励和耐心指导，不仅让我学会了网络的知识，还顺利解决了此次课设遇到的问题。
九．参考文献
【1】宋凯，刘念，沈红等.计算机网络.北京：
清华大学出版社，2010
【2】谢希仁.计算机网络教程（第4版）.大连：
大连理工大学出版社2004
【3】张保通.BosonNetsim入门进阶：
ChinaITlab网校教研中心
【4】基于Boson_NetSim的交换路由实验仿真，互联网资料
【5】交换机基本配置实验，互连网资料
【6】CISCO常用配置命令互联网资料
【7】BOSON开发平台联机帮助及BOSON的设计及配置手册
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