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1、* 课程设计说明书学院名称:计算机与信息工程学院班级名称:网工 131学生姓名:*学号:2013211509题目:简单校园网的设计与实现指导教师姓名:*起止日期:2015.06.23-2015.06.25精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页计算机网络课程设计任务书学院计算机与信息工程专业网络工程课程名称计算机网络题目简单校园网的设计与实现完成期限自 2015年 6 月 23日至 2015年 6 月 25 日共 1 周内容及任务一、工程的目的掌握构建基于三层交换技术的校园网络的主要实现过程,培养学生的实践和主动思考能力
2、。二、工程任务的主要内容和要求 (1) 每部门 1 个单独的子网,自定义子网需要的IP 地址数,至少有4 种不同的地址规模; (2) 使用私有地址满足校内计算机的接入需求,统计需要多少个C 类的 IP 地址段,并从 192.168.0.0/16中选择连续的地址来使用; (3) 计算每个部门的网络地址、掩码,并指定网关地址; (4) 每个子网 1 个单独的 VLAN ,并使用三层交换机互连各VLAN 。三、工程设计(研究)思路 (1) 查阅相关资料,掌握校园网设计与实现所涉及的主要技术,如IP 地址的规划、 VLAN 技术、三层交换机实现VLAN 互联技术等; (2) 根据工程需求,规划校园网各
3、个部门所在的IP 子网, 设计网络拓扑; (3) 根据网络拓扑,每个部分设计划分一个VLAN ,实现 VLAN配置及利用三层交换技术实现VLAN 通信配置; (4) 测实验证各部门之间的连通性。四、具体成果形式和要求 . (1)校园网各部门属于单独子网, 利用发送PING 包测试各部门之间的连通性; (2) 根据课程设计要求撰写简单校园网的设计与实现方案的说明文档。进度起止日期工作内容精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页安排2015.06.23-2015.06.23 对课程设计要求进行分析,讨论出总体规划。2015.
4、06.25-2015.06.25 设计出一个最佳校园网络规划。2015.06.29-2015.06.29 完善拓扑图,编写、修正,测试。主要参考资料1 谢希仁 .计算机网络(第 5版) M. 北京:电子工业出版社 .2008. 2满昌勇 .计算机网络基础(第3 版)M. 北京:清华大学出版社 .2010. 3李环.计算机网络(第 2 版)M. 中国铁道出版社 .2012. 4胡道元 .计算机网络(第 5 版)M. 北京:清华大学出版社 .2010. 指导教师意见(签字):年月日系(教研室)主任意见(签字):年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
5、 - -第 3 页,共 21 页1 - 3 女 生 宿 舍6 - 8 男 生 宿 舍实验楼2 - 4 男 生 宿 舍教案楼食堂体育馆图书馆5 - 7 女 生 宿 舍逸夫楼1号逸夫楼2号逸夫楼3号逸夫楼4号食堂男生宿舍女生宿舍正文部分1选题背景随着现代化教案活动的开展和与国内外教案机构交往的增多,对通过Internet网络进行信息交流的需求越来越迫切,为促进教案、方便管理和进一步发挥学生的创造力,校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。本校园网是学校发展的重要基础设施,是提高学校教案和科研水平不可缺少的支撑环境。校园网一方面它为学校提供各种本地网络应用,另一方面它是沟通学校校园网内外部网络的桥梁
6、。通过实践和结合有关学校网络的实际情况进行了系统分析,我们就校园网的建设构建比较切实可行的设计方案。根据小组的实地调查,我校现占地1500 余亩,现有在校生14000多名,教职员工 800 多名。学校主要建筑分布如下图11 所示。图 1-1 学校主要建筑分布图2. 方案论证本校园网将采用三层交换技术,三层交换机技术与传统的路由技术不同,传统的路由技术是通过一定的路由算法来选择到达各个子网的最佳路径,实现路由选择和网络的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页互连;而三层交换机技术是利用第三层(网络层)中的IP 数据的包头
7、信息来加强二层交换,以便解决路由技术中转发效率较低的技术“瓶颈”。本校园网的组建中,中心(核心)交换机选择支持三层交换技术的交换机,同一VLAN之间的数据包传输直接由内网普通交换机来实现,不需要经过核心交换机,不同VLAN之间的数据包传输则经过三层交换机实现交换技术,可以减轻核心交换机的负担,提高网络利用效率。在搭建网络环境时,使用了服务器连接核心交换机,三层交换机也可通过路由器连接外网进行通信,在局域网内二层交换机使用六个普通交换机分给不同的建筑,每个建筑内使用一台主机代表一个部门,同一个部门划分为一个独立的子网,一个子网使用一个 vlan ,交换机之间采用交叉线通过trunk链路进行网内、
8、网间数据传输,交换机与主机之间采用直通线相连。3. 过程论述3.1 校园网 IP 地址规划根据互联网络技术发展的趋势,结合学校网络目前真实IP 地址的现实情况,将 IP地址规划遵循如下原则来设计:(1)服务器区采用私IP 地址, NAT后供人员远程访问;(2)与 internet 互联设备 IP 地址采用真实 IP 地址;(3)部分内部互连采用私有IP 地址。3.2 校园网络拓扑图参考上述设计方案,通过Tracket Packer仿真软件实现方案的具体规划,使用相应的网络配置命令,模拟真实的校园网网络环境,使用了一个三层交换机,一个服务器,六个普通交换机,十二台主机,交换机与主机之间使用直通线
9、相连,交换机与交换机之间使用交叉线相连。具体的校园网模拟环境如下图3-2 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页图 3-2 校园网络拓扑图3.3 VLAN 的划分(1)将不同建筑内的多媒体教室和机房划为同一个VLAN ,方便于日常课程的学习和资料的共享。(2)将不同建筑内的办公室划为同一个VLAN ,有利于教师,工作人员之间的沟通与交流,以及教案资料的共享。(3)将图书馆内的借阅室单独划分为一个VLAN ,借阅室使用的是独立的借阅系统,需要有独立的子网来规划,仅限于图书管理人员内部使用,方便图书的管理。(4)将宿
10、舍划为男生宿舍和女生宿舍,各两个VLAN 。高校学生的流动性大,例如换寝室,毕业等,而导致的学生的人数和班级的变动。所以将宿舍单独分出来。而男生与女生对网络的需求不一样,男生偏爱于玩游戏,比较占用带宽,所以将男女生分别划分VLAN 。根据上述内容现将各部门划分为以下5 个 VLAN ,即: VLAN1 、 VLAN2 、 VLAN3 、VLAN4 、VLAN5. 具体划分如下表所示:表 3-4-3 VLAN及 IP 地址规划精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页VLAN号IP 网段部门IP 地址具体划分VLAN1 19
11、2.168.0.1/24 多媒体教室、机房192.168.0.2192.168.0.4 VLAN2 192.168.1.1/24 办公室192.168.1.2192.168.1.5 VLAN3 192.168.2.1/24 借阅室192.168.2.2 VLAN4 192.168.3.1/24 男生宿舍192.168.3.2192.168.3.3 VLAN5 192.168.4.1/24 女生宿舍192.168.4.2192.168.4.3 3.4 校园网具体配置实现1. 信息中心三层交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostnameCen
12、ter Center(config)#ip routing Center(config)#vtp mode server Center(config)#vtp domain test Center(config)#int f0/24 Center(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Center(config-if)#switchport mode trunk Center(config-if)#int f0/20 Center(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Cente
13、r(config-if)#switchport mode trunk Center(config)#int f0/1 Center(config-if)# ip add 192.168.8.1 255.255.255.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页Center(config-if)#no shut %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down Center(config-if)#
14、%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up Center(config-if)#exit Center(config)#vlan 1 Center(config)#vlan 2 Center(config)#vlan 3 Center(config)#vlan 4 Center(config)#vlan 5 Center(config)#int vlan 1 Center(config-vlan)#ip add 192.168.0.1 255.255.255.0 Cen
15、ter(config-vlan)#no shut Center(config-vlan)#int vlan 2 Center(config-vlan)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0 Center(config-vlan)#no shutCenter(config-vlan)#int vlan 3 Center(config-vlan)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 Center(config-vlan)#no shutCenter(config-vlan)#int vlan 4 Center(config-vlan)#ip
16、 add 192.168.3.1 255.255.255.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页Center(config-vlan)#no shutCenter(config-vlan)#int vlan 5 Center(config-vlan)#ip add 192.168.4.1 255.255.255.0 Center(config-vlan)#no shutCenter(config-vlan)#exit Center(config)#Z 2. 教案楼交换机的配置Switchen Switch#conf
17、 t Switch(config)#hostname Teach Teach(config)#vtp mode client Teach(config)#vtp domain test Teach(config)#int f0/24 Teach(config-if)#switchport mode trunk Teach(config-if)#int f0/23 Teach(config-if)#switchport mode trunk Teach(config-if)#int f0/1 Teach(config-if)#switchport access vlan 1 Teach(conf
18、ig-if)#int f0/2 Teach(config-if)#switchport access vlan 2 Teach(config-if)#exit Teach(config)#Z 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21 页3. 实验楼交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname Lab Lab(config)#vtp mode client Lab(config)#vtp domain test Lab(config)#int f0/22 Lab(co
19、nfig-if)#switchport mode trunk Lab(config-if)#int f0/23 Lab(config-if)#switchport mode trunk Lab(config-if)#int f0/1 Lab(config-if)#switchport access vlan 1 Lab(config-if)#int f0/2 Lab(config-if)#switchport access vlan 2 Lab(config-if)#exit Lab(config)#Z 4. 图书馆交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(con
20、fig)#hostname Libr Libr(config)#vtp mode client Libr(config)#vtp domain test 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页Libr(config)#int f0/22 Libr(config-if)#switchport mode trunk Libr(config-if)#int f0/23 Libr(config-if)#switchport mode trunk Libr(config-if)#int f0/1 Libr(config-if)
21、#switchport access vlan 3 Libr(config-if)#int f0/2 Libr(config-if)#switchport access vlan 2 Libr(config-if)#exit Libr(config)#Z 5. 逸夫楼交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname Yifu Yifu(config)#vtp mode client Yifu(config)#vtp domain test Yifu(config)#int f0/23 Yifu(config-if)#switchport
22、mode trunk Yifu(config-if)#int f0/1 Yifu(config-if)#switchport access vlan 1 Yifu(config-if)#int f0/2 Yifu(config-if)#switchport access vlan 2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 21 页Yifu(config-if)#exit Yifu(config)#Z6. 1-8栋宿舍交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname Ed
23、orm Edorm(config)#vtp mode client Edorm(config)#vtp domain test Edorm(config)#int f0/24 Edorm(config-if)#switchport mode trunk Edorm(config-if)#int f0/23 Edorm(config-if)#switchport mode trunk Edorm(config-if)#int f0/1 Edorm(config-if)#switchport access vlan 4 Edorm(config-if)#int f0/2 Edorm(config-
24、if)#switchport access vlan 5 Edorm(config-if)#exit Edorm(config)#Z 7. 逸夫宿舍交换机的配置Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname Ydorm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页Ydorm(config)#vtp mode client Ydorm(config)#vtp domain test Ydorm(config)#int f0/23 Ydorm(config-if)#switchpo
25、rt mode trunk Ydorm(config-if)#int f0/24 Ydorm(config-if)#switchport mode trunk Ydorm(config-if)#int f0/1 Ydorm(config-if)#switchport access vlan 4 Ydorm(config-if)#int f0/2 Ydorm(config-if)#switchport access vlan 5 Ydorm(config-if)#exit Ydorm(config)#Z 3.5 主机 IP 地址和网关的配置校园网共设置了 12 台主机, 1 台服务器,为其分配为
26、C类私有地址,从192.168.0.0/16地址段中选择连续的地址进行分配,以下是各主机和服务器的IP 地址及默认网关的详细分配表:表 3.5-1 PI地址和网关配置表主机号IP 地址默认网关PC0 192.168.0.2 192.168.0.1 PC1 192.168.1.2 192.168.1.1 PC2 192.168.0.3 192.168.0.1 PC3 192.168.1.3 192.168.1.1 PC4 192.168.2.2 192.168.2.1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页PC5 19
27、2.168.1.4 192.168.1.1 PC6 192.168.0.4 192.168.0.1 PC7 192.168.1.5 192.168.1.1 PC8 192.168.3.2 192.168.3.1 PC9 192.168.4.2 192.168.4.1 PC10 192.168.3.3 192.168.3.1 PC11 192.168.4.3 192.168.4.1 Server0 192.168.8.8 192.168.8.1 4. 结果分析4.1 查看三层交换机VLAN 信息在核心三层交换机里配置show vlan 命令,查得内容如下:注:其他交换机查看配置同上。4.2 查看
28、路由表在核心三层交换机里配置show ip route命令,查得内容如下:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页4.3 测试主机连通性(1)处于同一网络内的主机间联通测试测试同一 vlan 同一网段之间的连通性,选vlan5 中的主机 PC9与 vlan5 中的主机PC11使用 ping 命令相 ping ,PC9所发送的 4 份数据已全部被PC4收到,各份数据报的最长传输时间为203ms ,最短传输时间为93ms ,平均传输时间为121ms 。ping得的结果如下图 4-1 所示:图 4-1 同一 vlan 同一网
29、段主机间联通测试使用 Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性,选择测试教案楼的多媒体教室与实验楼的机房是否连通。PC0是多媒体教室里的一台主机,它的IP 地址是: 192.168.0.2 ,PC2是机房里的一台主机,它的IP 地址是 192.168.0.3 。现在从主机PC0 端开始向主机PC2 发送数据包,通过直通线到达switch0 ,具体传输路线如下图4-2 所示:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页图 4-2 PC0 与 PC2通信经过switch0 接着,主机 PC0通过 s
30、witch0 和 switch1 之间的 trunk 链路到达 switch1 ,实现网间通信,通过 switch1 与主机间的直通线将数据传输到主机PC2 ,具体传输路线如下图7-3所示:图 4-3 PC0 与 PC2通信经过网间trunk链路最后, PC0向 PC2发送 ICMP报文,显示通信测试成功 , 测试最后状态如下图7-4 所示:图 4-4 网内通信ICMP报文测试最后状态(2)处于不同网络间的主机间联通测试测试不同 vlan 不同网段之间的连通性, vlan3中的主机 PC4与 vlan2 中的主机 PC3使用 ping 命令相 ping ,主机 PC4所发送的 4 份数据有 3
31、 个被主机 PC3收到,数据丢包了一个,各份数据报的最长传输时间为203ms ,最短传输时间为172ms ,平均传输时间为183ms 。ping 得的结果如下图 4-5 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 21 页图 4-5 不同 VLAN不同网段的主机间联通测试使用 Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性,选择测试图书馆的借阅室与实验楼的办公室是否连通。主机 PC4图书馆借阅室的一台主机,IP 地址是 192.168.2.2 。主机 PC3是实验楼办公室的一台主机, IP 是 192.
32、168.1.1 。从主机 PC4端开始向主机PC3发送数据包,通过直通线到达 switch2 ,具体传输路线如下图4-6 所示。图 4-6 PC4 与 PC3通信经过switch2 接着,主机PC4 通过switch2和 switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch1 ,具体传输路线如下图4-7 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 21 页图 4-7 PC4 与 PC3通信经过switch1 接着,主机PC4 通过switch0和 switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch0 ,具体
33、传输路线如下图4-8 所示。图 4-8 PC4 与 PC3通信经过switch0 接着,主机PC4 通过 switch0和三层交换机之间的trunk链路到达核心三层交换机,实现网间通信,数据包经过三层交换机存储转发,具体传输路线如下图4-9 所示。图 4-9 PC4 与 PC3通信经过三层交换机存储转发接着,主机PC4 通过三层交换机实现数据包存储转发后回到二层交换机上,到达switch0 ,具体传输路线如下图4-10 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 21 页图 4-10 PC4 与 PC3通信经过三层交换机转发
34、回到二层交换机接着,主机PC4 的数据包再次通过switch0和 switch1之间的trunk链路到达switch1 ,具体传输路线如下图4-11 所示。图 4-11 p4与 p3 通信回到二层交换机继续传送接着,主机 PC4的数据包通过switch1与主机 PC3之间的直通线,将数据最终传送给主机 PC3 ,具体传输路线如下图4-12 所示。图 4-12 PC4 与 PC3通过 trunk链路通信成功最后,通过使用 ICMP报文传输测试成功,查看测试最后状态如下图7-13 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 21
35、 页图 4-13 PC4 与 PC3通信最终状态五、结论本次实验的课题是“一个简单校园网的设计与实现”。具体做了以下工作:网络拓扑结构的规划、主机的IP 地址的分配、楼内交换机、路由器的分配放置和楼内及楼宇之间传输介质的选择。回顾一学期来,跟着台湾教授学习了计算机网络这门课程,这让我对“网络”有了更深入的了解。接下来又在每周都做了一系列的计算机网络实验。然后就是本次计算机校园网网络课程设计了,对校园网有了更进一步的了解。ping 网络的连通性再到局域网、交换机、路由器,最后到各种服务器及网络安全配置。一步一步,我的认识水平不断得到提高。第二部分:参考文献1 谢希仁 .计算机网络(第 5版)M. 北京:电子工业出版社 .2008. 2满昌勇 .计算机网络基础(第3 版)M. 北京:清华大学出版社 .2010. 3李环.计算机网络(第 2 版)M. 中国铁道出版社 .2012. 学生签名:填表日期:年月日第三部分:指导教师评语:第四部分:成绩评定:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 21 页指导教师签名:填表日期:年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 21 页
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