简单校园网的设计与实现

1 课程课程设计说明书设计说明书 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 2 计算机网络课程设计任务书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 项目的目的 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 二 项目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 项目设计 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 根据项目需求 规划校园网各个部门所在的 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 测试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 安排 起止日期工作内容 3 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 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 4 1 3 女生宿舍 6 8 男生宿舍 实验楼 2 4 男生宿舍 教学楼 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 正文部分正文部分 1 选题背景选题背景 随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多 对通过 Internet 网络 进行信息交流的需求越来越迫切 为促进教学 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 是提高学校教学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 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 1 1 所示 图 1 1 学校主要建筑分布图 2 2 方案论证方案论证 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 5 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 网间数据传输 交换机与主 机之间采用直通线相连 3 3 过程论述过程论述 3 13 1 校园网校园网 IPIP 地址规划地址规划 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 23 2 校园网络拓扑图校园网络拓扑图 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 6 图 3 2 校园网络拓扑图 3 33 3 VLANVLAN 的划分的划分 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 以及教学资料的共享 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 7 VLAVLA N N 号号 IPIP 网段网段部门部门IPIP 地址具体划分地址具体划分 VLA N1 192 168 0 1 24 多媒体教室 机房 192 168 0 2 192 168 0 4 VLA N2 192 168 1 1 24 办公室 192 168 1 2 192 168 1 5 VLA N3 192 168 2 1 24 借阅室 192 168 2 2 VLA N4 192 168 3 1 24 男生宿舍 192 168 3 2 192 168 3 3 VLA N5 192 168 4 1 24 女生宿舍 192 168 4 2 192 168 4 3 3 43 4 校园网具体配置实现校园网具体配置实现 1 1 信息中心三层交换机的配置信息中心三层交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Center 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 Center config if switchport mode trunk Center config int f0 1 Center config if ip add 192 168 8 1 255 255 255 0 8 Center config if no shut LINEPROTO 5 UPDOWN Line protocol on Interface FastEthernet0 1 changed state to down Center config if 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 Center 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 shut Center config vlan int vlan 3 Center config vlan ip add 192 168 2 1 255 255 255 0 Center config vlan no shut Center config vlan int vlan 4 Center config vlan ip add 192 168 3 1 255 255 255 0 9 Center config vlan no shut Center config vlan int vlan 5 Center config vlan ip add 192 168 4 1 255 255 255 0 Center config vlan no shut Center config vlan exit Center config Z 2 2 教学楼交换机的配置教学楼交换机的配置 Switch en Switch conf 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 config if int f0 2 Teach config if switchport access vlan 2 Teach config if exit Teach config Z 10 3 3 实验楼交换机的配置实验楼交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Lab Lab config vtp mode client Lab config vtp domain test Lab config int f0 22 Lab config 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 4 图书馆交换机的配置图书馆交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Libr Libr config vtp mode client Libr config vtp domain test 11 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 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 5 逸夫楼交换机的配置逸夫楼交换机的配置 Switch en 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 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 12 Yifu config if exit Yifu config Z 6 6 1 81 8 栋宿舍交换机的配置栋宿舍交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Edorm 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 if switchport access vlan 5 Edorm config if exit Edorm config Z 7 7 逸夫宿舍交换机的配置逸夫宿舍交换机的配置 Switch en Switch conf t Switch config hostname Ydorm 13 Ydorm config vtp mode client Ydorm config vtp domain test Ydorm config int f0 23 Ydorm config if switchport 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 53 5 主机主机 IPIP 地址和网关的配置地址和网关的配置 校园网共设置了 12 台主机 1 台服务器 为其分配为 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 主机号主机号IPIP 地址地址默认网关默认网关 PC0192 168 0 2192 168 0 1 PC1192 168 1 2192 168 1 1 PC2192 168 0 3192 168 0 1 PC3192 168 1 3192 168 1 1 PC4192 168 2 2192 168 2 1 14 PC5192 168 1 4192 168 1 1 PC6192 168 0 4192 168 0 1 PC7192 168 1 5192 168 1 1 PC8192 168 3 2192 168 3 1 PC9192 168 4 2192 168 4 1 PC10192 168 3 3192 168 3 1 PC11192 168 4 3192 168 4 1 Server0192 168 8 8192 168 8 1 4 4 结果分析结果分析 4 14 1 查看三层交换机查看三层交换机 VLANVLAN 信息信息 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 24 2 查看路由表查看路由表 在核心三层交换机里配置 show ip route 命令 查得内容如下 15 4 34 3 测试主机连通性测试主机连通性 1 1 处于同一网络内的主机间联通测试 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 学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 16 图 4 2 PC0 与 PC2 通信经过 switch0 接着 主机 PC0 通过 switch0 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 2 处于不同网络间的主机间联通测试 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 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 17 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 192 168 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 18 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 具体传输路线如下图 4 8 所示