校园网分析和设计.docx

1、校园网分析和设计 计算机网络课程设计报告杨克川学 院 城南学院 专 业 通信工程 班 级 1104 学 号 201185250427 学生姓名 杨克川 指导教师 李平 课程成绩 完成日期 2014年6月20日课程设计成绩评定院 系 计算机与通信工程 专 业 通信工程 班 级 通信1104 学 号 201185250427 学生姓名 杨克川 指导教师 李平 指导教师对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格学习态度与遵守纪律情况课程设计完成情况课程设计报告的质量指导教师成绩 指导教师签字 年 月 日课程设计答辩组对学生在课程设计中的评价评分项目优良中及格不及格课程设计完成情况课程设计报告的

2、质量课程设计答辩答辩组成绩 答辩组长签字 年 月 日课程设计综合成绩 注：课程设计综合成绩指导教师成绩60%答辩组成绩40%课程设计任务书_城南_学院 通信工程专业 课程名称计算机网络课程设计时间20132014学年第二学期1617周学生姓名杨克川指导老师李平题 目校园网分析和设计主要内容：(1)校园网特点分析(2)小型校园网设计(3)主要网络设备选型要求：(1)综合运用计算机网络基本理论和通信工程设计的方法设计本系统。(2)学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。(3)通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。应当提交的文件：(1)课程设计学年论文。(2)课程设计附件

3、（相关图纸、设备配置清单、报告等）。摘 要 本课程设计主要内容是以一般大学校园为背景，从校园网的背景及相关计算机网络技术入手，以系统化和工程化的思想较为详细的论述了校园网设计与实现的过程。论文首先分析了校园的组织结构、建设目标、建设原则和设计思想。在设计思想中采用了网络经典的“核心层/汇聚成/接入层”三层模型的思想对校园进行了分层设计，同时结合校园的实际情况对校园进行分区设计，将整个校园分为四个小区。本文进而对校园的网络进行了划分，设计出了相应的总体拓扑图，并根据拓扑图中的设计，综合考虑了性能，需求，价格等因素进行了相应的网络设备的选型设计。在本文的设计方案中主要考虑了校园网的布线、安全、设备

4、、VLAN的划分、交换机及路由器的选型和配置以及校园网服务器的选型等。在本课程设计的最后对所设计的网络提出了性能评价的标准。 关键词 课程设计；校园网；分析和设计；三层交换技术；VLAN；网络设计1 引 言本课程设计主要以一般大学校园网为背景，从计算机网络技术校园用户的需求分析入手，根据网络的功能需求，结合工作实践与校园网的应用特点，并考虑了网络产品如何满足校园网用户的多方面需求和目前网络的发展趋势，以系统化和工程化的思想较为详细的论述了校园网分析设计与实现的过程1。1.1 课程设计目的此课程设计拟建覆盖全校（或分校、学院）的校园网，包括局域网和接入网，能支持办公自动化、信息管理、科研与教学工

5、作，能接入CERNET，与INTERNET相联。将实现网络主干1000M，桌面100M，端口独占100M。而且从目前应用水平考虑，端口独占100M的交换式网络，在相当一段时间内也能支持应用。同时并不影响将来网络的各方面扩展。系统最终将由一下几个子系统构成：(1)、校园计算机局域网这点是校园网建设的基础，也是本次校园网组建规划的主要工作，其他所有的建设都是建立在此部分之上的。建设覆盖全校的局域网包括网络技术选型，拓扑结构设计，布线系统设计和网络方案具体设计。在这之中，网络方案设计中网络的核心、汇聚、接入层是重点。其次进行VLAN划分，子网配置和IP地址的分配，最后进行服务器、交换机和路由器的配置

6、。(2)、交互式多媒体教学系统；(3)、学校自动化办公系统；(4)、学校教学和管理综合信息系统在本网络中服务从类型上说既有简单的消息服务，又有资源共享服务；既有集中式数据库又有分布式事务处理；既有非实时性服务，又有实时性服务。主要支持教师教学和学生学习，提供共享接入Internet，E-mail，WWW，FTP，VOD点播等2。1.2 课程设计的要求(1)、综合运用计算机网络基本理论和通信工程设计的方法设计本系统。(2)、学会文献检索的基本方法和综合运用文献的能力。(3)、通过课程设计培养严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。1.3 设计平台Cisco Packet Tracer5.1

7、。Packet Tracer 是Cisco公司为思科网络技术学院开发的一款模拟软件，可以用来模拟CCNA的实验。我们也以Packet Tracer 5.1 作为模拟软件来进行我们的实验。Packet Tracer是一套由Cisco所设计的网络互连模拟程式。由于由器的取得较为，且模拟一个互联网络架构而言，至少需要两台由器、两台个人电脑以上，才可达到转送封包的效果。Packet Tracer 提供一个方的模拟方式，只要在程式内的平面图上，布上实验所需之设备，即可以在个人电脑上，做模拟的网络配置，使用者亦可以在各种设备的图示上做模拟的操作；如PC设备可以提供远端登陆画面，让使用者登入此PC使用RS2

8、32连接router。远端登入設定该router之功能，几乎和使用一般设备相同3。打开Packet Tracer 5.1 时界面如下图：图1.1 Packet Tracer 5.1 软件界面2 校园网络的需求分析2.1主机系统的需求分析(1)、主机系统采用国际上较新的主流技术，并具有良好的向后扩展能力；(2)、主机系统具有高的可靠性，能长时间连续工作，并有容错措施；(3)、支持通用大型数据库，如SQL、Oracle等；(4)、具有广泛的软件支持，软件兼容性好，并支持多种传输协议；(5)、能与Internet互联，可提供互联网的应用，如WWW浏览服务、FTP文件传输服务、E-mail电子邮件服务

9、、BBS讨论等服务。2.2网络系统的需求分析(1)、支持SNMP网络管理协议，具有良好的可管理性和可维护性；(2)、网络方案应采用成熟的技术，并尽可能采用先进的技术；(3)、采用国际统一标准，以拥有广泛的支持厂商，最大限度的采用同一厂家的产品；(4)、方案合理分配带宽，使校园内广大师生不受网上“塞车”的影响；(5)、充分考虑未来可能的应用，如桌面将承受大型应用软件和多媒体传输需求的压力；(6)、该网络方案要具有高扩展性。能为校园未来数目的扩展具有调整、扩充的手段；(7)、该网络应是面向连接的，能够实现虚拟网（VLAN）连接4。3校园网络的规划设计3.1网络规划设计及实现网络总体规划：目前流行的

10、网络结构有以太网(10M)、快速以太网(100M)、千兆位以太网(1000M)这三种结构，10兆以太网已经不能满足目前的应用需要，已面临淘汰；100兆快速以太网是目前比较流行的结构，具有技术成熟性，但在作为主干带宽这方面仍是不足够的。但对于一个校园网络来讲，如果完全采用千兆位以太网结构到桌面的话，初期投资成本太高，并且在系统运作初期，整个网络的数据流量并不是很大，这样的话会成为一种浪费投资。因此根据本校园网络的实际需求情况以及其它很多大学的系统集成经验，我们在网络系统的建设中采用快速以太网与千兆位以太网混合结构。依据上述设计原则，我们采用千兆位以太网作为整个网络系统的主干，桌面电脑到主干的连接

11、采用100兆以太网结构。这样的话，不仅桌面PC可获得足够的应用带宽，而主干也拥有了足够的带宽，可满足随着以后业务应用的增长带来的数据流量增大的需求。校园网络（COMPUS NETWORK，下文中称为园区网络）是现实生活中一个非常典型的综合网络实例。设计一个校园网络有许多需要考虑的问题，如网络技术的选择，网络拓扑的选择，网络产品的选择，网络服务器的选择以及操作系统，网络服务，网络管理及网络安全保密措施等方面。下面我就结合本校园的一些实际情况和需求来给出网络设计的方案5。3.2系统总体设计方案概述为了阐明主要问题，在本设计方案中对实际校园网的设计进行了适当的和必要的简化。同时，将重点放在网络主干的

12、设计上，对于服务器的架设只作简单介绍。为了实现网络设备的统一,本设计方案中完全采用同一厂家的网络产品，即Cisco公司的网络设备构建。全网使用同一厂商设备的主要好处在于可以实现各种不同网络设备功能的互相配合和补充。如图 3.1 所示，是该校园网网络的总体拓扑结构图。图3.1 校园网总体拓扑结构图3.3 VLAN及IP地址规划在一个大、中型网络里,VLAN的划分是必不可少的步骤之一。在本校园网设计实例中，整个校园网中 VLAN 及 IP 编址方案如表1所示。VLAN号VLAN名称IP网段默认网关说明VLAN 10Vlan10192.168.10.0/24192.168.10.254食堂后勤区VL

13、ANVLAN 20Vlan20192.168.20.0/24192.168.20.254学生活动中心VLANVLAN 30Vlan30192.168.30.0/24192.168.30.254实验区VLANVLAN 40Vlan40192.168.40.0/24192.168.40.254公寓区VLANVLAN 50Vlan50192.168.50.0/24192.168.50.254行政区VLANVLAN 60Vlan6010.1.0.0/1610.1.1.254教学区VLANVLAN 70Vlan7010.2.0.0/1610.2.2.254图书馆VLANVLAN 80Vlan8010.3

14、.0.0/1610.3.3.3远程访问服务区VLANVLAN 100VLAN100172.16.3.0/24172.16.3.1计算机中心服务器群VLAN表1 VLAN及IP编址方案除了表1中的内容外，拨号用户从 172.16.0.0/24 中动态取得IP地址。远程访问也是园区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远程、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。在本设计中，由于面对的用户群规模、业务量较小，所以采用了异步拨号连接作为远程访问的技术手段6。3.4网络设备选型根据本校园网络

15、的需求分析与网络设计原则,我在校园网络设计中采用以下网络设备：两台三层cisco交换机：3560-24PS Multilayer switch0，3560-24PS Multilayer switch1；（用于汇聚层）四台二层cisco交换机: 2960-24TT switch0 ，2960-24TT switch1，2960-24TT switch3，Switch-PT switch2。（用于接入层）三台cisco路由器：1841 R0，1841 R1，1841 R2（考虑到端口等方面的需求三个路由器都添加了两个WIC-1ENET模块）。（用于核心层）。3.5三层交换机配置汇聚层除了负责将访

16、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。这里的分布层交换机采用的是3560-24PS Multilayer switch0交换机。作为三层交换机，3560-24PS Multilayer switch0 交换机拥有24 个10/100Mbps 自适应快速以太网端口，同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。同时还有2个1000Mbps的GBIC端口供上连使用,运行的是 Cisco 的 IntegratedIOS操作系统。下面是相关 TRUNK、VTP同步、VLAN、交换机名字、特权密码、终端线超过时间、虚拟终端远程登

17、录设置、DHCP地址池、OSPF协议等的配置。（1）3560-24PS Multilayer switch0的配置配置、测试相关TRUNK信息如下所示：Switchen /enable：从用户模式进入特权模式Switch#conf t. /configure terminnal：进入全局配置模式Switch(config)#interface range fastEthernet 0/2 - 5Switch(config-if-range)#switchport mode trunk /将接口设置为TRUNK干道模式Switch(config-if-range)#end /退出配置模式Swit

18、ch#copy r s /将RAM中的当前配置存储到NVRAMDestination filename startup-config? Building configuration.OKSwitch#show interfaces trunk /查看相关的TRUNK信息Port Mode Encapsulation Status Native vlanFa0/2 on 802.1q trunking 1Fa0/3 on 802.1q trunking 1Fa0/4 on 802.1q trunking 1Fa0/5 on 802.1q trunking 1配置、测试VTP信息如下所示：Swit

19、ch#enSwitch#conf tSwitch(config)#vtp mode server /设置VTP的工作模式为SERVER模式Switch(config)#vtp domain cc /设置VTP的域名为ccSwitch(config)#vtp version 2 /设置VTP的版本Switch(config)#vtp password yy /设置VTP的密码为yySwitch(config)#endSwitch#copy r sDestination filename startup-config? Building configuration.OKSwitch#show vt

20、p status /查看VTP相关信息VTP Version : 2Configuration Revision : 109Maximum VLANs supported locally : 1005Number of existing VLANs : 12VTP Operating Mode : ServerVTP Domain Name : ccVTP Pruning Mode : DisabledVTP V2 Mode : EnabledVTP Traps Generation : DisabledMD5 digest : 0xD2 0x2A 0x96 0xA9 0x81 0xC0 0x

21、C1 0xB2 Configuration last modified by 0.0.0.0 at 3-1-93 00:00:00Local updater ID is 192.168.10.1 on interface Vl10 (lowest numbered VLAN interface found)（2）3560-24PS Multilayer switch1的配置3560-24PS Multilayer switch1与3560-24PS Multilayer switch0 的功能相同，不过3560-24PS Multilayer switch1的VTP设置为Client模式，其V

22、LAN信息要与3560-24PS Multilayer switch0的VLAN信息同步。这台三层交换机实现了冗余设计，当3560-24PS Multilayer switch0 不能正常工作时，这台三层交换机完全可以替代。下面是相关的TRUNK、VTP同步、VLAN、OSPF协议等的配置。3.6二层交换机配置接入层（即为二层）为所有的终端用户提供一个接入点。这里的访问层交换机采用的是Cisco Catalyst 2960-24TT switch0 24口交换机。该交换机拥24个10/100Mbps 自适应快速以太网端口，运行的是 Cisco IOS操作系统。（1）2960-24TT swit

23、ch0的配置配置测试相关TRUNK信息如下所示：Switch#conf tSwitch(config)#interface range fastEthernet 0/1 - 2Switch(config-if-range)#switchport mode trunk /将接口设置为TRUNK干道模式Switch(config-if-range)#end%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleSwitch#copy r sDestination filename startup-config? Building configurati

24、on.OKSwitch#show interfaces trunk /查看TRUNK信息Port Mode Encapsulation Status Native vlanFa0/1 on 802.1q trunking 1Fa0/2 on 802.1q trunking 1Port Vlans allowed on trunkFa0/1 1-1005Fa0/2 1-1005Port Vlans allowed and active in management domainFa0/1 1,10,20,30,40,50,60,70,80,1002,1003,1004,1005Fa0/2 1,10

25、,20,30,40,50,60,70,80,1002,1003,1004,1005Port Vlans in spanning tree forwarding state and not prunedFa0/1 1,10,20,30,40,50,60,70,80,1002,1003,1004,1005Fa0/2 1,10,20,30,40,50,60,70,80,1002,1003,1004,1005配置测试VTP信息如下所示：Switch#conf tSwitch(config)#vtp mode client /设置VTP的工作模式为Client模式Switch(config)#vtp d

26、omain ccSwitch(config)#vtp version 2Switch(config)#vtp password yySwitch(config)#end%SYS-5-CONFIG_I: Configured from console by consoleSwitch#copy r sDestination filename startup-config? Building configuration.OKSwitch#show vtp status /查看VTP信息VTP Version : 2Configuration Revision : 147Maximum VLANs

27、supported locally : 255Number of existing VLANs : 13VTP Operating Mode : ClientVTP Domain Name : ccVTP Pruning Mode : DisabledVTP V2 Mode : EnabledVTP Traps Generation : DisabledMD5 digest : 0x75 0xE9 0xA8 0x4F 0x5C 0x2D 0x18 0x2F Configuration last modified by 0.0.0.0 at 3-1-93 00:00:00将接口划入VLAN如下所

28、示：Switch#conf tSwitch(config)#int fastEthernet 0/3Switch(config-if)#switchport access vlan 20 /将接口加入指定VLANSwitch(config-if)#endSwitch#conf tSwitch(config)#int range fastEthernet 0/4 - 5Switch(config-if-range)#switchport access vlan 30Switch(config-if-range)#endSwitch#conf tSwitch(config)#int range f

29、astEthernet 0/6 - 7Switch(config-if-range)#switchport access vlan 40Switch(config-if-range)#endSwitch#conf tSwitch(config)#int fastEthernet 0/8Switch(config-if)#switchport access vlan 50Switch(config-if)#endSwitch#copy r sDestination filename startup-config? Building configuration.OKSwitch#show vlan

30、 /查看VLAN信息VLAN Name Status Ports- - - -1 default active Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12 Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16 Fa0/17, Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20 Fa0/21, Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24 Gig1/1, Gig1/210 vlan10 active 20 vlan20 active Fa0/330 vlan30 active Fa0/4, Fa0/540 vlan40 active Fa0/6, Fa0/750 vlan50 active Fa0/860 vlan60 active 70 vlan70 active 80 vlan80 active 1002 fd