企业局域网拓扑搭建毕业设计论文.docx

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企业局域网拓扑搭建毕业设计论文

摘要

据统计，越来越多的企业都在加快构建自身的信息网络，而其中绝大多数都是中小企业。

该设计对我国现阶段中小企业局域网现状进行了研究，对局域网组建的目的、原则以及网络结构设计等做了阐述。

此方案的设计对于所有的中小企业在当今以及未来的网络建设中有着重要的指导和参考意义，也是本次毕业设计方案的主要目的与价值所在。

本文通过北京某一企业的具体案例来说明中小企业网络组建所需要考虑的问题，对网络组建方案的设计、基于安全的网络配置方案设计、综合布线方案设计以及企业网络安全设计等方面进行了研究，详细的探讨了对该网络进行规划设计时遇到的关键性问题。

意在组建一个基本能覆盖整个企业、实现广域网接入和资源共享的互联网络，将企业内各种计算机、服务器、终端设备连接起来，并通过一定的接口连接到广域网。

关键词：

中小型企业、局域网、组网、网络拓扑、路由、交换

ABSTRACT

Accordingtostatistics,moreandmoreenterprisestoacceleratetheconstructionofitsowninformationnetwork,whilethevastmajorityofthemareSMEs.ThegraduationprojectreseachonthestatusofcurrentSMELAN,describedthepurposeandprinciplesofLANestablishedandthedesignofnetworkarchitectureandsoon.Thisprogramisdesignedtoprovidesmallandmediumenterprisesofallcurrentandfuturenetworkconstructionhasgottotheguidanceandreferencevalue,isalsothegraduateprogram’smainpurposeandvalue.InthispaperthespecificcaseofacompanyinBeijingtoillustratesomethingneedtobeconsideredduringtheSMEnetworkestablished.Throughthedesignofthenetworksetuptheprogram、basedonthesecurenetworkconfigurationdesign、structuredcablingdesign、enterprisenetworksecuritydesignandotheraspectsofresearch,thenetworkthekeyissuesencounteredintheplanninganddesignarediscussedindetail.ThepurposeistosetupInternetwhichcancovertheentireenterprise,realizetheWANaccessandresourcesharing.Enterpriseofallkindsofcomputers,servers,terminalequipmentthroughacertaininterfacetoconnecttoWAN.

KeywordsSmall&MediumEnterprise、LAN、Formationofnetworks、Networktopology、Routing、Swtiching

前言

二十一世纪是科学技术飞速发展的时代，全球信息化浪潮势不可挡，已经迅速延伸至国防、科研、经济、教育等各个领域，也不可避免地改变着传统的企业人事的工作模式，利用当前蓬勃发展的以计算机和网络为主导的先进信息技术则是企业实现现代化的必不可少的的技术基础。

近年来，随着信息化水平的不断提高，企业对计算机网络的依赖程度越来越来高，Internet成为人们生活、工作、学习中必不可少的一部分。

Internet是一个资源的网络，其中拥有的信息几乎覆盖所有的领域。

Internet面向人类社会，世界上数以亿计的人们利用它进行通信和信息共享，通过发送和接受电子邮件，或和其他人的计算机建立连接、参加各种讨论组并免费使用各种信息资源实现信息共享。

Internet也是一个服务的网络，在Internet上，许多单位、公司和组织提供了各种各样的服务，如WWW（WorldWideWeb，全球信息网）服务、信息查询服务等，向网络上的其他用户展示自己各方面的情况，并帮助这些用户找到需要的信息。

目前，我国中小企业数量已经超过了1000万家，在国民经济中，60%多的总产值来自于中小企业，并为社会提供了70%以上的就业机会，然而，在经济与社会发展中占据着至关重要的战略地位的中小企业，其信息化程度却相对比较落后，早期的企业只有一个简单的办公网络，为企业的日常办公服务。

随着企业的规模不断扩大，计算机数量不断增长以及企业需求不断的提高，原有的网络已经不能满足现有企业规模的需求。

所以，就需要对原有区域的办公网进行扩充，建立整体企业网，使网络覆盖整个企业，把企业所有的办公网络以及新增加的计算机和部门网络都相互连接起来，形成一个整体。

本方案主要是通过对具体对象进行实地调查，对该企业将要组建的网络进行深入的需求分析和预测，然后为网络做出一个整体的、切实可行的规划设计方案。

1局域网技术与设备简介

网络有许多不同的类型，为我们提供各种服务。

简单来说，网络就是通过物理链路将各个独立的主机或工作站相互连接在一起，从而达到软硬件资源的共享。

计算机网络按照网络的组建规模和延伸范围来划分的话，可以分为局域网（LocalAreaNetwork，LAN）、城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）、广域网（WideAreaNetwork，WAN）。

局域网（localareanetwork，LAN）是指在一定的区域范围内将各种计算机、外部设备和数据库等相互联接起来组成的计算机通信网，局域网的区域范围一般是方圆几千米以内，它可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能，它的组成可以是办公室内的两台计算机也可以是一个公司内的上千台计算机。

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

（1）通信距离有限制，一般在1~2Km的地域范围内。

（2）较高的传输率。

（3）低误码率，因为连接线路都比较短，中间几乎不会受到任何的干扰。

（4）管理方便，局域网一般是一个单位或部门专用。

（5）组网连接容易，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，所以组网是相对很容易连接。

1.1网络技术

网络技术是从1990年中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使得人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。

当前达到或超过百兆的高速网络技术主要有：

快速以太网、FDDI（光纤分布式数据接口）、千兆以太网、ATM交换网。

以太网技术是种成熟的、优质廉价的网络技术，其标准已制定完备。

经过多年发展，形成了10Mbps、100Mbps和千兆以太网技术，同时还由共享式的网络发展成为交换式的以太网，成为现今主流的网络技术。

当然它也有不足，即以太网仍是基于载波监听多路访问和冲突检测（CSMA/CD）技术，就是将多个工作站都连接在一条总线上，而所有的工作站都不断地向总线发出监听信号，但在同一时刻，只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待传输结束后，再开始自己的传输。

所以当网络负载较重时，会造成效率的降低，不过这可以使用交换技术来弥补。

本方案是针对的中小企业组网设计的，而中小企业的特点是要求网络系统速度快、稳定性好，具有扩展性和开放性，同时对于组网技术的选择，需要考虑技术产品的成熟稳定性，并且，使用先进成熟的网络技术，不仅可以保护投资，还可以降低网络建设的费用，因此，最终选择以太网技术作为本次组网技术方案。

同时，在本次系统设计方案中所涉及到的技术有：

VLAN、TRUNK技术、链路聚合技术、HSRP技术、NAT技术、VPN技术等，下面对以上所使用的技术做出简要介绍。

1．VLAN技术

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork，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技术。

IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的IEEE802.1Q协议标准草案。

交换式以太网利用VLAN技术，在以太网帧的基础上增加了VLAN头，可以将由交换机连接成的物理网络划分成多个逻辑子网，即属于同一VLAN（VLANID相同）中的站点所发送的广播数据包将仅转发至属于同一VLAN的站点，通过此方式在同一交换机上的站点如果处于不同的VLAN中即使网络地址处于同一网段也不能相互访问，只能通过网络层设备互联才能实现不同VLAN间的互访。

构成VLAN的站点不局限与于所处的物理位置，既可以连接在同一个交换机上，也可以连接在不同的交换机上，VLAN技术的这一特点使得网络的拓扑结构变得非常的灵活，位于不同部门的用户或者不同楼层的用户可以根据需要加入不同的VLAN。

2．TRUNK技术

TRUNK（干道）是一种封装技术，它是一条点到点的链路，主要功能是仅通过一条链路就可以连接多个交换机从而扩展已经配置了多个VLAN，还可以采用通过TRUNK技术和上级交换机级联的方式来扩展端口的数量，可以达到近似堆叠的功能，节省了网络硬件的成本，从而扩展整个网络。

使用TRUNK具有以下三大优点：

（1）可以在不同的交换机之间连接多个VLAN，可以将VLAN扩展到整个网络中。

（2）TRUNK可以捆绑任何相关的端口，也可以随时取消设置，这样提供了很高的灵活性。

（3）TRUNK可以提供负载均衡能力以及系统容错。

由于TRUNK实时平衡各个交换机端口和服务器接口的流量，一旦某个端口出现故障，它就会自动把故障端口从TRUNK组中撤销，进而重新分配各个TRUNK端口的流量，从而实现系统容错。

3．链路聚合技术

制定于1999年的IEEE802.3ad（LinkAggregationControlProtocol，LACP）链路聚合控制协议，定义了如何将两个以上的以太网链路组合起来为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡以及提供更好的弹性。

端口聚合将交换机上的多个端口在物理上连接起来，在逻辑上捆绑在一起，形成一个拥有较大宽带的端口，形成了一条干路，可以实现均衡负载，并提供了冗余链路。

AggregatePort（简称AP），符合IEEE802.3ad标准。

它可以把多个端口的带宽叠加起来使用，提供了固有的、自动的冗余性，保证了网络的可靠性。

4．单臂路由技术

VLAN（虚拟局域网）技术是路由交换中非常基础的技术，在网络管理实践中，通过交换机上划分适当的VLAN，不仅能有效隔离广播风暴，还能提高网络安全系数以及网络带宽效率，划分VLAN后，VLAN和VLAN之间是不能通信的，只能通过路由或三层交换来实现，我们知道路由器功能通常是数据报从一个接口进来然后从另一个接口出来，现在路由器和交换机之间通过一条主干现实通信或数据转发，也就是说路由器仅用一个接口实现数据的进与出，因此这种方式也形象地被称为“单臂路由”。

单臂路由是解决VLAN间通信的一种廉价而实用的解决方案。

当然核心三层交换机同样也具备单臂路由的功能。

在本方案中，将单臂路由的技术应用到三层交换机上以实现VLAN间通信，单臂路由技术在交换机上的配置的核心是采用interface的形式访问VLAN，方法是在三层交换机上划分VLAN，并为VLAN端口配置IP地址与子网掩码，作为不同部门的网关

5．HSRP路由技术

随着Internet的日益普及，人们对网络的依赖性也越来越强。

这同时对网络的稳定性提出了更高的要求，人们自然想到了基于设备的备份结构，就像在服务器中为提高数据的安全性而采用双硬盘结构一样。

路由器是整个网络的核心和心脏，如果路由器发生致命性的故障，将导致本地网络的瘫痪，如果是骨干路由器，影响的范围将更大，所造成的损失也是难以估计的。

因此，对路由器采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。

在一个路由器完全不能工作的情况下，它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管，直至出现问题的路由器恢复正常，这就是热备份路由协议（HotStandbyRouterProtocol），HSRP-RFC2281技术要解决的问题。

同样的，此技术也能够应用于具有路由功能的三层交换机，所以在本次方案中，将HSRP技术应用到总部的两个三层交换机上，以实现互为备份（设备冗余）、负载均衡的功能，满足总部网络更高稳定性的要求。

6．NAT技术

现行我们使用的是IPv4的IP地址，它是一个32位的二进制数，因此总地址容量也就只有数亿个左右，而按照TCP/IP协议的规定，相互联接的网络中每个节点都必须有自己独一无二的地址来作为标识，那么很明显，日益增长的用户数与确定的IP的地址数形成了矛盾，现有的IP地址资源也已不堪重负。

解决IP地址缺乏的办法之一就是想办法延缓资源耗尽的时间，目前广泛使用的就是NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址翻译）。

NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址翻译）是解决IP地址短缺的重要手段。

同时，它还帮助网络可以超越地址的限制，合理地安排网络中的公有Internet地址和私有IP地址的使用。

7．VPN技术

VPN的全称是VirtualPrivateNetwork，翻译过来一般称为虚拟专用网络。

其主要作用就是利用公用网络（主要是互联网）将多个私有网络或网络节点连接起来。

VPN技术是利用开放的广域网建立私有的数据传输通道，将分布各地的分支机构、合作伙伴、公司内部人员等连接起来，提供安全的端到端数据通信的广域网技术。

VPN实现的两个关键技术是隧道技术和加密技术。

（1）隧道技术

隧道技术简单的说就是：

原始报文在A地进行封装，到达B地后把封装去掉还原成原始报文，这样就形成了一条由A到B的通信隧道。

目前实现隧道技术的有一般路由封装（GenericRoutingEncapsulation，GRE）、L2TP和PPTP。

（2）加密技术（IPSec）

利用隧道方式来实现VPN时，除了要充分考虑隧道的建立及工作过程之外，另外一个重要的问题是隧道安全。

第二层隧道协议只能保证在隧道发生端和终止端进行认证及加密，而隧道在公网的传输过程中不能完全保证安全。

IPSec加密技术则是隧道外面在封装，保证了隧道在传输过程中的安全性。

1.2网络协议与标准

1．网络协议

网络通常按层或级的方式来组织，每一层的目的都是向它的上一层提供服务。

层和协议的集合被称为网络体系结构，作为具体的网络体系结构，当前最重要的和使用最广泛的网络体系结构有OSI体系结构和TCP/IP体系结构。

网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范，网络设备必须安装或设置各种网络协议之后才能完成数据的传输和发送。

（1）TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）传输控制/Internet协议

TCP/IP协议是互联网上广泛使用的一种协议，使用TCP/IP协议的因特网等网络提供的主要服务有：

文件传输、网络文件系统、电子邮件、远程登录、电视会议系统和万维网。

它是Internet的基础，它提供了广域网内的路由功能，而且使Internet上的不同主机可以互联

（2）HTTP（HypertextTransferProtocol）超文本传输协议

　　它是用来在Internet上传送超文本的传送协议。

它是运行在TCP/IP协议簇之上的HTTP应用协议，它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。

任何服务器除了包括HTML文件以外，还有一个HTTP驻留程序，用于响应用用户请求。

您的浏览器是HTTP客户，向服务器发送请求，当浏览器中输入了一个开始文件或点击了一个超级链接时，浏览器就向服务器发送了HTTP请求，此请求被送往由IP地址指定的URL。

驻留程序接收到请求，在进行必要的操作后回送所要求的文件。

（3）HTTPS（SecureHypertextTransferProtocol）安全超文本传输协议

它是由Netscape开发并内置于其浏览器中，用于对数据进行压缩和解压操作，并返回网络上传送回的结果。

HTTPS实际上应用了Netscape的完全套接字层（SSL）。

SSL使用40位关键字作为RC4流加密算法，这对于商业信息的加密是合适的。

（4）DHCP（DynamicHostConfigurationProtocol）动态主机配置协议

它是在TCP/IP网络上使客户机获得配置信息的协议，它是基于BOOTP协议，并在BOOTP协议的基础上添加了自动分配可用网络地址等功能。

（5）RIP（RoutingInfomationProtocol）路由信息协议

RIP是最早的路由协议之一，而且现在仍然在广泛使用。

它从类别上应该属于内部网关协议（IGP）类，它是距离向量路由式协议，这种协议在计算两个地方的距离时只计算经过的路由器的数目。

（6）STP协议（生成树协议）

STP（SpanningTreeProtocol）是生成树协议的英文缩写。

该协议可应用于环路网络，通过一定的算法实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在环路网络中的增生和无限循环。

2．标准

（1）网络标准

局域网（LAN）的结构主要有三种类型：

以太网（Ethernet）、令牌环（TokenRing）、令牌总线（TokenBus）以及为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。

它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准。

IEEE802.1Q标准。

IEEE802.1q协议也就是“VirtualBridgedLocalAreaNetworks”（虚拟桥接局域网，简称“虚拟局域网”）协议，主要规定了VLAN的实现方法。

IEEE802.1d标准。

为了解决“广播风暴”这一在二层数据网络中存在弊端，IEEE（电机和电子工程师学会）制定了IEEE802.1d的生成树（SpanningTree）协议。

生成树协议是一种链路管理协议，为网络提供路径冗余，同时防止产生环路。

千兆以太网技术标准

千兆以太网技术有两个标准：

IEEE802.3z和IEEE802.3ab。

IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准，目前已完成了标准制定工作。

IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。

IEEE802.3ad标准。

IEEE802.3ad是执行链路聚合的标准方法，它定义了如何将两个以上的千兆以太网连接组合起来为高带宽网络连接实现负载共享、负载平衡以及提供更好的弹性。

（2）工程设计标准

为了保证局域网建设的可靠性、安全性、完备性，除了局域网建设所使用设备应按标准的组合与标准的测试外，综合布线也尽可能低按照国际、国内有关标准进行规范设计。

设计中应该遵循的标准与规范有：

GB50311-2007

GB50312-2007

1.3网络设备

网络设备主要是指硬件系统，各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的，每一部分在网络中有着不同的作用，缺一不可，只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统，网络设备主要包括网卡、交换机、路由器、传输介质等。

1．网卡

网卡（简称NIC），也网络适配卡或网络接口卡，网卡作为计算机与网络连接的接口，是不可缺少的网络设备之一。

无论是双绞线网络、同轴电缆网络还是光缆网络，都必须借助于相应类型的网卡才能实现与计算机的连接，是计算机与局域网相互连接的惟一接口。

从目前中小企业局域网建设的实际情况来看，工作站网卡选择PCI总线的10M/100Mbit/s自适应网卡最适合。

2．交换机

由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率，而且交换延时很小，使得信息的传输效率大大提高，适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。

交换机具有很强的网络管理功能，它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络，因为交换机采用了独享网络带宽的设计。

3．路由器

路由器除了有连接不同的网络物理分支和不同的通信媒介、过滤和隔离网络数据流及建立路由表，还有控制和管理复杂的路径、控制流量、分组分段、防止网络风暴及在网络分支之间提供安全屏障层等到功能。

根据路由设备的组成可以分为软路由和硬路由。

根据路由表的设置方式可以将路由器分为静态的和动态的。

路由器工作在网络层，因此它可以在网络层交换和路由数据帧，访问的是对方的网络地址。

当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目标地址，并在路由表查看到达目标地址的路径，根据路径的代价，选择一条最佳的路径，然后把数据帧沿这条路径发送给目标地址。

4．传输介质

网络要求把各个独立的计算机连接起来的，这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来，这就是传输介质，局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种，一般情况下都是用有线介质的，因为它的稳定性高，连接可靠，无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。

常用的有线介质主要有以下几类。

5．双绞线

双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。

把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。

6．光纤

光纤是一种直接为50~100um的柔软的、能传导光波的介质，一般由玻璃制造。

光纤分为：

传输点模数类分单模光纤（SingleModeFiber）和多模光纤（MultiModeFiber）。

单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。

多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。

2需求分析

对企业网络的设计，首先需要进行对象研究和需求调查，弄清企业发展的特点，明确系统建设的需求和条件；其次在应用需求分析的基础上，确定企业网络的服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置和管理等方面的目标；第三，确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求、建设目标和企业主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在软硬件选型、布线设计、网络设备选择等方面的标准和要求；第五，规划安排企业网络布线的实施步骤。

2.1中小企业特点及组网原则

1、中小企业网络特点

（1）高性能，全交换

一般的中小企业在核心层肯定要支持目前主流的千兆位以太网接入，在汇聚层，为了满足一些特殊应用的高带宽需求，可以采用GEC链路聚合技术。

在核心层和汇聚层基本上都必须采用第三层交换机，使得路由器专注于处理广域网流量。

（2）网络结构更复杂

在企业网络中，核心层和汇聚