数据通信与计算机网络课程设计

1、 数据通信与计算机网络 课程设计 学 院 电子与控制工程学院 专 业 建筑设施智能技术 班 级 学生姓名 学 号 6月10 日至6月 17 日 共 1 周 指导教师（签名） 18 前 言建网的必要性随着经济的飞速发展和社会信息化建设的大力推进，网络平台已经成为企业进行业务拓展、经营管理和进行形象宣传的一个独特的窗口。建立企业网络，早已不再是为了赶潮流或是博取好听的名声，而是把网络技术同企业管理体系、工作流程和商务运作等紧密地联系在了一起，充分利用互联网不受时空限制的信息平台，建立最直接、丰富、快捷的商务沟通平台和管理平台，从而搭建高效的经营管理机制和商务运作平台。1.1 企业对信息的需求全球信

2、息网的出现和信息化社会的来临，使得社会的生产方式发生深刻的变化。面对着激烈的市场竞争，公司对信息的收集、传输、加工、存贮、查询以及预测决策等工作量越来越大，原来的电脑只是停留在单机工作的模式，各科室间的数据不能实现共享，致使工作效率大大下降，纯粹手工管理方式和手段已不能适应需求，这将严重妨碍公司的生存和发展。社会进步要求企业必须改变现有的落后管理体制、管理方法和手段，建立现代企业的新形象，建立本企业的自动化管理信息系统(即公司局域网)，以提高管理水平，增加经济和社会效益。1.2 对企业经营的影响众所周知，英国工业革命的伟大功绩是创造了统一的世界市场，它把生产者与消费者之间的距离拉开了。而信息技

3、术革命则把消费者与生产经营者之间的距离缩小了，消除了生产者与消费者的时间与空间的距离感，世界各地的商品生产者都可以把自己生产的产品搬上因特网，由消费者在一个虚拟的商场内自由选购。网上商场是因特网的一个强大的功能，它正全方位地改变企业的经营方式：企业可以进行网上广告宣传，可以及时获取重要的有关市场信息和企业间的竞争情报，还可利用网络的电子邮件功能和有业务往来的客户进行方便、快捷的远程通信。另外，企业还可在网上进行人才招聘，通过上网招聘可以引进更优秀的人才。企业通过把因特网技术引进企业内部，建立企业内部管理信息系统(局域网)，这样的局域网既具有因特网的功能，又为企业全部拥有。1.3 从企业管理和业

4、务发展的角度出发通过网络对网络资源的共用来改善企业内部和企业与客户之间的信息交流方式，满足业务部门对信息存储、检索、处理和共享需求，使企业能迅速掌握瞬息万变的市场行情，使企业信息更有效地发挥效力；提高办公自动化水平，提高工作效率，降低管理成本，提高企业在市场上的竞争力；通过对每项业务的跟踪，企业管理者可以了解业务进展情况，掌握第一手资料，及时掌握市场动态，为企业提供投资导向信息，为领导决策提供数据支持；通过企业内部网建立，企业各业务部门可以有更方便的交流沟通，管理者可随时了解每一位员工的情况，并加强对企业人力资源合理调度，切实做到系统的集成化设计，使原有的设备、投资得到有效利用。总之，企业网络

5、是市场经济发展与激烈市场竞争的产物。企业信息网是针对企业的特殊要求而构造的高效而又经济的信息传输和事务处理系统，以满足企业高效运作的需要。第一章 课程设计任务书一、设计目的通过本课程设计，学生可以了解计算机网络工程设计的一般任务，明确计算机网络设计与建设的基本原则，熟悉计算机网络需求分析的目标、任务与方法，掌握计算机网络设计的通用方法，并能学会撰写规范的计算机网络方案书。二、课程设计要求以通用的网络方案编制规范撰写相应书面文档，在该文档中要包括需求分析(网络建设的目标与原则)、主干技术的选择、工程总体设计(拓扑结构、功能设计、硬件与软件选择、结构化布线等)、网络管理与安全、投资预算和设备清单。

6、三、课程设计任务完成一个中小规模单位的局域网建设，根据网络建设需要进行需求分析，对网络建设的目的与原则等问题做出说明。根据需求分析进行网络方案设计，提出最优的网络解决方案，最后撰写出网络方案文档。可选择的题目包括：1、某中型企业具有280名员工，有12个部门，两栋3层小楼，每层为5个办公室，每个办公室内可以坐30名员工，要求进行新的企业内部网络建设，其所分配的IP地址范围为：，企业向ISP申请了两条Internet线路，需要这两条线路做负载均衡和冗余备份。企业要求内部网络在核心层、接入层防止网络蠕虫病毒扩散。要求核心和接入网络设备能支持VLAN的划分，降低网络内广播数据包

7、的传播，提高宽带资源利用率，防止广播风暴的产生。请你制定该企业的网络方案。2、企业网络方案设计及前期调试验证某企业有公司办公室、财务部、销售部、设计部、生产部5个部门。每个部门预算配置8台电脑，公司使用一个C类网络地址，从电信部门申请到4个C类IP地址14。现要求：1、 每个部门划分1个子网；2、 通过路由器及NAT转换，与Internet相连；3、 公司设置1台服务器；任务：1、 完成企业网络拓扑方案设计；2、 列出所需网络设备、服务器、PC机的设备清单；3、 给出部门PC机的IP地址分配方案；4、 给出第三层VLAN设计方案

8、；5、 给出路由器配置方案；6、 给出NAT转换方案。四、课程设计报告内容1、前言 2、企业案例描述：企业名称，行业，业务，规模，下属部门与分支机构、网上业务，信息流量，（包括分支机构的）地域分布图（决定传输介质与走线），网络建设投资规模。3、需求分析：根据企业性质、机构分布、网上业务、信息媒体的类型及流量，确定： （1）带宽（核心层、（部门层、）桌面）； （2）子网与VLAN规划； （3）实现的信息服务； （4）应用程序； （5）存储系统分析：（数据量、访问流量、DBMS） （6）系统及数据安全分析； （7）网间隔离。 4、方案设计：根据需求分析，以层次化的网络设计方法，选择合适的网络技术，

9、设计一个性能价格比相对优化的网络解决方案，该网络要提供尽可能高的先进性、可靠性、有效性、可扩展性和可管理性。包括：（1）主干网传输方案设计 （2） Internet接入方案 （3）远程访问支持 （4）子网划分与VLAN设定 （5）存储方案：双机（热）备份、RAID、磁盘阵列、存储局域网（SAN） （6）设备选型：传输介质、路由器、交换机、防火墙、服务器（普通、机架式）、 PC、其它设备（中心机房及配线间设备、光传输设备）； （7）软件：网络操作系统及 WWW服务、DNS服务、DHCP、FTP服务等配置。 （8）系统主要设备报价。 5、设计总结、参考文献、致谢等。五、课程设计要求以通用的网络方案

10、编制规范撰写相应书面文档，在该文档中要包括需求分析(网络建设的目标与原则)、主干技术的选择、工程总体设计(拓扑结构、功能设计、硬件与软件选择、结构化布线等)、网络管理与安全、投资预算和设备清单。 第二章 案例描述及需求分析一、案例描述 某企业有公司办公室、财务部、销售部、设计部、生产部5个部门。每个部门预算配置8台电脑，公司使用一个C类网络地址，从电信部门申请到4个C类IP地址14。且要求：1.每个部门划分1个子网；2.通过路由器及NAT转换，与Internet相连；3.公司设置1台服务器； 任务：1、 完成企业网络拓扑方案设计

11、；2、 列出所需网络设备、服务器、PC机的设备清单；3、 给出部门PC机的IP地址分配方案；4、 给出第三层VLAN设计方案；5、 给出路由器配置方案；6、 给出NAT转换方案。 销 售 部 设 计 部 财 务 部 生 产 部 办 公 室 地域分布图二、需求分析用户需求分析各个部门内的用户都可以通过中心交换机与二级交换机相互进行通信以及访问企业服务器2的信息；还可以通过企业服务器1的专线与企业内部网以外的网络进行通信。其中各个部门内的各自需求，则由各个部门各自统一安排与规划，其中包括对企业内部的资源如：打印机、扫描仪共享等，还有就是外部网络的Internet浏览及电子邮件服务等，他们各自对网络

12、的要求和参与运作情况如下：2.1 办公室通过本部门的电脑与其他部门间的电脑的连接进行联系通信，对整个企业的办公秩序、行政文秘、基建项目、原辅材料供应全过程实行管理、监督、协调；还需要进行收集和了解各部门的工作动态，协助经理下属各部门之间有关的业务工作和处理日常事务，掌握全公司主要活动；编写公司年度大事记，并向企业各部门公开发布，让企业内部各个层次间的人员对企业的事务能够灵活掌握与了解。2.2 生产部同样通过本部门的电脑可以对企业进行生产调度管理工作，调度管理、调度纪律，调度人员生产专业知识和业务管理水平；以及设计工厂的改造计划、设计工厂的产品布局和工序间的协调；还有负责生产产量、半产品、在制品

13、量的统计，平衡综合生产能力，合理安排生产作业时间，平衡用电、节约能源，也可以通过对企业外部网络的访问对订单进行审核、登记以及订单交货期核定及异常处理。2.3销售部通过本部门的电脑建立各项工作，按时交计划生产、财务部门，便于统一平衡、合理下达计划、组织生产作业、及时回笼资金。同时，随时关注生产计划完成进度和监督产品质量问题；通过与外部网络的连接联系参与营销网点销售调度及运输工作，并对外销售点的随时联络工作，组织产品的运输、调配，完善，运作过程的交接手续；还有要通过对外部网络反馈的信息进行全面的负责工作，做好产品的售后服务，经常走往网络用户的反馈信息，及时处理好用户投诉，保证客户满意，提高企业信誉

14、；另外还要负责做好广告宣传，正确编制年度销售费用及广告费用计划，对外宣传和发布企业的产品，提高企业的外部形象。2.4 财务部通过对企业的整体规划分析考虑，通过企业的管理系统制定内部财务会计计划，并负责组织实施，在业务上负责组织指导全集团公司的会计核算和财务管理工作，并负责对外编报会计报表；管理好本企业的经费，以及作出活动支出预算及结算等财务工作；定期向理事会汇报经费情况；登记各部门支出经费的具体情况；为会员提供经费咨询等工作；通过内部网向其他的部门提供关于企业财务状况、经营情况等的会计报告；同时着眼于企业未来的经营活动，有效地履行预测、预算、考核，对企业现在和未来的财务状况及获利能力作出评价；

15、检查考核综合分析公司成本计划的完成情况及增产节约经济效果，组织和指导各车间开展成本管理工作，总结推广先进经验；并协助有关部门建立在产品台账和半产品成品登记簿，在产品的内部转移和半产品的出库、入库都要认真登记，对在产品和自制半产品要定期盘点，做到账实相符。对原材料，燃料、包装物等材料的收发，领退和保管，都要制定手续和制度，明确责任，让企业的每一位员工都清楚地了解和知道。2.5 设计部通过建立信息搜集网络，处理各类信息的搜集、整理工作；并加强各类信息分析、处理、归类、归档、传递等工作及时做好对各类信息的反馈；对公司员工的招聘、聘用、晋升、调配、解聘工作，负责公司员工人事档案的管理；还需要加强公司员

16、工的培训、公司骨干员工的深造培养工作，进行合理的规划与分配，从而提升公司的整体效益。 办公网络环境一般是的应用需求是作为办公用途，所以在组建过程中，一般以办公应用为主，主要实现的功能就是共享文件、打印机等应用。 总体目标：利用先进的计算机技术和网络通信技术，建设高质量、高效率的统一的通信网络。具体目标：1）使系统互通互联，最大限度地实现信息资源共享； 2）用电子信息的传递取代纸面文件、材料的传送，逐步实现“无纸办公，传统的工作方式，进一步提高工作效率 网络建设的原则：在网络建设中主要遵循以下原则：其一，在企业领导小组的统一领导下，建立统一的规章制度，进行统一的管理，采用统一的标准。其二，在网络

17、建设中，所有软硬件产品的选择都必须坚持标准化的原则，采用全路统一的硬、软件平台和基本应用软件，进行统一的软件版本升级管理。其三，网络应具有良好的安全性与保密性。其四，做到资源共享与保护。充分合理地利用现有的资源，最大限度地与原有系统或在建系统互通互联，在尽可能利用已有投资的基础上，解决好经费的补充和配套资金到位问题。 第三章、方案设计 一、主干网传输设计方案 局域网的类型 1）10Mbit/s以太网：基本满足现在需求。 2）100Mbit/s快速以太网：满足当前需求，且有相当的余量正选方案。 3）1000Mbit/s高速以太网：远远超过了应用的需求，目前不经济，代以后升级方案。根据需求故而选择

18、100Mbit/s快速以太网即可满足主干网传输带宽。 二、拓扑结构和网络接入网络拓扑结构目前常用的数据网络拓扑结构有三种，它们是环形、总线形和星形结构三种。1、环形拓扑结构 环形拓扑结构是共享介质局域网主要的拓扑结构之一。在环形拓扑结构中，结点通过相应的网卡，使用点点线路连接，构成闭合的物理的环型结构。环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；多个结点共享一条环通路。环形网络的一个例子是令牌环局域网，它的传输速率为 4Mbit/s 和16Mbit/s，这种网络结构最早由 IBM 推出，但现在被其他厂家采用。在令牌环网络中，拥有"令牌"的设备允许在网络中传输数据。这样可以保证在某一时

19、间内网络中只有一台设备可以传送信息。 2、总线形拓扑结构 总线形拓扑结构是局域网主要的拓扑结构之一。总线形拓扑结构的优点是：结构简单，容易实现，易于扩展，可靠性较好。总线形拓扑结构的主要特点如下：总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的；“冲突”会造成传输失败；必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， medium access control）问题。 总线形网络使用一定长度的电

20、缆，也就是必要的高速通信链路将设备连接在一起。设备可以在不影响系统中其他设备工作的情况下从总线中取下。总线形网络中最主要的实现就是以太网，它目前已经成为局域网的标准。连接在总线上的设备通过监察总线上传送的信息来检查发给自己的数据。当两个设备想在同一时间内发送数据时，以太网上将发生碰撞现象，但是使用一种叫作载波侦听多重访问/碰撞监测(CSMA/CD) 的协议可以将碰撞的负面影响降到最低。 3、星形拓扑结构 在出现交换式局域网（switched LAN）后，才真正出现了物理结构与逻辑结构统一的星形拓扑结构。交换局域网的中心结点是一种局域网交换机。在典型的交换局域网中，结点可以通过点对点线路与局域网

21、交换机连接，局域网交换机可以在多对通信结点之间建立并发的逻辑连接。星形网的组成通过中心设备将许多点到点连接。在电话网络中，这种中心结构是PABX。在数据网络中，这种设备是主机或集线器。在星形网中，可以在不影响系统其他设备工作的情况下，非常容易地增加和减少设备。综合上述，按组网规则，规划网络要规划到未来的三到五年。并且在未来，公司的电脑会不断增加。比较三种结构，星形连接在将用户接入网络时具有更大的灵活性。当系统不断发展或系统发生重大变化时，这种优点将变得更加突出，所以选择星形网络最好。具体网络拓扑结构如下页所示：生产部销售部设计部办公室财务部带双网卡的网络服务器1中心交换机网络服务器2英特网二级

22、交换机PCPCPCPCPC二级交换机PCPCPCPCPC二级交换机PCPCPCPCPC二级交换机PCPCPCPCPC二级交换机PCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPCPC三 IP地址分配每个部门为一个子网，用IP子网建立方法，使各部门子网相对独立，还要能相互通信。所以IP地址分配如下：在modem处引入一个固定IP地址：44 屏蔽码:24（因为要有五个子网，而44表示192.168.0号网络中最多有8个子网）。1、0号子网（办公室）此子网中有五台主机，主机号字段为00000001到00

23、000101，即IP地址为：2、1号子网（生产部）此子网中有五台主机，主机号字段为00100001到00100101，即IP地址为：345673、2号子网（销售部）此子网中有五台主机，主机号字段为01000001到01000101，即IP地址为：567894、3号子网（

24、财务部）此子网中有五台主机，主机号字段为01100001到01100101，即IP地址为：78900015、4号子网（设计部）此子网中有五台主机，主机号字段为10000001到10000101，即IP地址为：2930313233 五、VLAN设定 2）VLAN设计方案根据IP组播划分VLAN释义 IP 组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个组播组就是一个VLAN，这种划分

25、的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，当然这种方法不适合局域网，主要是效率不高。基于规则的VLAN也称为基于策略的VLAN。这是最灵活的VLAN划分方法，具有自动配置的能力，能够把相关的用户连成一体，在逻辑划分上称为“关系网络”。网络管理员只需在网管软件中确定划分VLAN的规则(或属性)，那么当一个站点加入网络中时，将会被“感知”，并被自动地包含到正确的VLAN中。同时，对站点的移动和改变也可自动识别和跟踪。采用这种方法，整个网络可以非常方便地通过路由器扩展网络规模。有的产品还支持一个端口上的主机分别属于不同的VLAN，这在交换机与共享式

26、Hub共存的环境中显得尤为重要。自动配置VLAN时，交换机中软件自动检查进入交换机端口的广播信息的IP源地址，然后软件自动将这个端口分配给一个由IP子网映射成的VLAN。 四、设备选型具体设计方案：1）二层交换机（两个交换机分别为A、B）： 配置详述：在A交换机上创建三个子网vlan10、vlan20、vlan30，端口号分别为1-8、9-16、17-23，因每个子网8台机器，故每个子网需8个端口，vlan30只有7个端口，缺少一个端口，所以需要将其设为跨交换机vlan，将B交换机上的一个端口设给vlan30；在B交换机上亦创建三个子网vlan30、vlan40、vlan50，端口号分别为1、

27、2-9、10-17。同时将A、B两交换机的24端口设置为trunk口，与三层交换机相连。2）三层交换机：配置详述：将三层交换机的1、2两端口设置为trunk口，分别与A、B两二层交换机的trunk口相连；在三层交换机上设置五个逻辑上的子网（vlan10-vlan50），分别与所建的五个局域网相对应。 3）路由器配置方案 根据楼面结构来确定内网有两条专线因而确定使用两个路由器，且使用用热备份协议，这个协议可以达到轻载要求：低负载，高带宽，简单，有效，保证骨干网络的稳定有效。 基于设备可管理，出口具有负载均衡和冗余备份功能；由于OSPF协议具有适应范围广、快速收敛、可进行区域划分允许自治系统的网络

28、被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽；等值路由支持到同一目的地址的多条等值路由；可进行路由分级使用四类不同等级的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由；支持验证支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性；组播发送在有组播发送能力的链路层上以组播地址收发报文，既达到了广播的作用，又最大程度地减少了对其它网络设备的干扰；等系列优点所以选用OSPF协议。五、NAT转换方案 网络地址转换(NAT，Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有(保留)地址转化为合法I

29、P地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单，NAT不仅完美地解决了IP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。 虽然NAT可以借助于某些代理服务器来实现，但考虑到运算成本和网络性能，很多时候都是在路由器上来实现的。 随着接入Internet的计算机数量的不断猛增，IP地址资源也就愈加显得捉襟见肘。事实上，除了中国教育和科研计算机网(CERNET)外，一般用户几乎申请不到整段的C类IP地址。在其他ISP那里，即使是拥有几百台计算机的大型局域网用户，当他们申请IP地址时，所分配的地址也不过只有几个或十几

30、个IP地址。显然，这样少的IP地址根本无法满足网络用户的需求，于是也就产生了NAT技术。 端口多路复用(Port address Translation，PAT)是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换(PAT，Port Address Translation)。采用端口多路复用方式，内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自Internet的攻击。因此，根据需求采用端口多路复用转换方式。六、 Internet接入在楼内网络结构大致部署完毕后，需要用1个路由器把各

31、层之间的计算机集中起来。再与防火墙相连，最后接入Internet。笔记本通过无线局域网接入Internet，共享计算机的网络连接（具体设置是右键点网络连接，选“属性”，打开网络连接属性对话框，选择共享，勾选“允许其他网络用户通过此计算机的Internet连接来连接(N)”，然后确定），然后设置计算机IP并分别连接至交换机和路由器看能否上网。七、DNS服务器的设置1.打开DNS控制台：选“开始菜单 程序 管理工具 DNS”2. 建立域名“”映射IP地址“XXX.XXX.XXX.XXX”的主机记录（1）建立“com”区域：选“DNSWY（你的服务器名）正向搜索区域右键新建区域”，然后根据提示选“标

32、准主要区域”、在“名称”处输入“com”。如下图： （2） 建立“abc”域:选“com右键新建域”，在“键入新域名”处输入“abc”。（3） 建立“admin”主机。选“abc右键新建主机”，“名称”处为“admin”，“IP地址”处输入“IP地址”，再按“添加主机”。DNS服务是许多服务的基础，所以配置一台Linux Server应该从DNS开始，并要从一开始就对你的服务器配置成什么样子有一个整体的把握，这样才能保证配置之间能够互相协调，避免错误的发生。五、 其它相关1、网络通信协议现在流行的有TCP/IP、IPX/SPX、NETBEUI、 AppleTalk等，现在大、中型网络以及Int

33、ernet网络上，基本都使用TCP/IP网络互连协议。因此，从标准化、开放性以及发展的需要考虑，采用TCP/IP协议。2、网络操作系统目前网络操作系统有Unix、Windows NT、Netware等几种。Unix/Linux系统是一种在国际Internet网络上及大、中、小型机上广泛采用的系统。具有安全、稳定、高效、开放、不易受病毒感染的优点，是大型网络的理想操作系统；但对维护及开发人员的要求较高。Windows NT操作系统是近年来迅速发展、并已成熟的网络操作系统，全面支持Internet,具有大量的第三方应用软件，而且目前主流版本都具有与Windows 95相同的图形界面，对系统的管理和

34、维护非常方便和直观，非常适合于中小型网络。Netware最初以IPX为基本协议，后来支持IP协议，特别是Intranet Ware版本已全面支持INTERNET，但最终的发展情况尚不明朗。因此，操作系统采用Windows NT或WIN 2000 Server或价格低廉的Linux操作系统中的一种。3、网络数据库Microsoft SQL Server7.04、网络应用服务WWW EMail FTP Telnet MIS系统5、网络管理及网络的安全保密措施网络管理软件 网络防病毒软件八、设备清单网络设备：路由器1台，中心交换机1台，二层交换机5台；服务器：1台；PC机：40台。其他设备见下表：设备型号价格（元）数量备注ADSL租用网