计算机网络课设0.docx
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计算机网络课设0.docx
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计算机网络课设0
小型校园网络
1课程设计目的
1、增加对计算机网络软、硬件组成的感性认识初步学会典型局域网络的操作、
使用技能;
2、加深理解网络分层结构概念尤其是对会话层、表示层、应用层等高层协议软
件的通信功能、实现方法,掌握网络互连设备的使用及工作原理,掌握IP地址的
配置;
3、初步掌握局域网的设计技术和技巧培养开发网络应用的独立工作能力。
2设计方案论证
2.1设计内容
2.1.1概要设计
校园网必须具备教学、管理和通信三大功能。
教师可以方便的查询和浏览网上
资源,学生可以通过网上学习学会信息处理能力,管理人员可以方便的对教务、行
政事务、学生学籍、财务等进行综合管理,实现各级管理层之间的信息数据交换及
设备资源的共享。
2.1.2设计方案
小型校园网络规模如下:
终端用户包括:
5号楼有48个校园网普通用户;支持远程教学,可以接入互联网,具有广域网访问的安全机制和网络管理功能。
5号楼与控制中心的距离为500米。
本方案的主要目标是根据学校园区局域网建设需求,以满足目前校园网大多数应用为目标,在现有独立信息教室的基础上,将对学校5号楼构建校园网络。
所设计的拓扑结构经发送数据包后成功,说明设计基本合理。
但是,在设计的过程中仍需注意以下几点:
若发送数据包后不成功,则需重新检查拓扑结构,是否地址设错,然后再重新发送。
在连接设备时,接口处会显现出红点,我们知道是绿点时才表示此拓扑结构是通的,所以要左单击路由器,把左侧的各个接口打开后,再单击右侧的ON,使其呈现打钩状态即可。
综合网络技术的发展,并在对学校的需求进行了详细的分析之后,证明校园网方案具有先进性、可扩展性、开放性、安全性、可管理性和丰富的应用等特点。
2.2设计的设备及介质
2.2.1设计设备
(一)交换机:
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。
目前交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能,交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。
如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。
这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。
1.交换机按照收到数据帧中的源MAC地址成立该地址同交流机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。
2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已成立的MAC地址表进行斗劲,以抉择由哪个端口进需瞰脾。
3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。
这一过程称为泛洪(flood)。
4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。
工作组交换机采用可网管交换机,实现对每台交换机的配置,实现虚拟网的划分,确保最大限度的网络安全。
路由器:
路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送到目的站点。
由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。
为了完成这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路径表(RoutingTable),供路由选择时使用。
路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。
路径表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。
静态路由表:
由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。
三层交换机的优点
1.三层交换机在连接多个子网时,子网只是与第三层交换模块建立逻辑连接,不像传统外接路由器那样需要增加端口,从而保护了用户对校园网、城域教育网的投资。
并满足学校3~5年网络应用快速增长的需要。
2.三层交换机具有连接大型网络的能力,功能基本上可以取代某些传统路由器,但是价格却接近二层交换机。
现在一台百兆三层交换机的价格只有几万元,与高端的二层交换机的价格差不多。
3.三层交换机可以与普通路由器一样,具有访问列表的功能,可以实现不同VLAN间的单向或双向通讯。
如果在访问列表中进行设置,可以限制用户访问特定的IP地址,这样学校就可以禁止学生访问不健康的站点。
访问列表不仅可以用于禁止内部用户访问某些站点,也可以用于防止校园网、城域教育网外部的非法用户访问校园网、城域教育网内部的网络资源,从而提高网络的安全。
4.在高校校园网及有些地区的城域教育网中,很可能有计费的需求,因为三层交换机可以识别数据包中的IP地址信息,因此可以统计网络中计算机的数据流量,可以按流量计费,也可以统计计算机连接在网络上的时间,按时间进行计费。
而普通的二层交换机就难以同时做到这两点,并且三层交换机是直接根据第三层网络层IP地址来完成端到端的数据交换的。
(二)以太网
以太网:
指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。
以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网与IEEE802·3系列标准相类似。
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。
以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。
直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性最好。
1.以太网的拓扑结构:
总线型:
所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高,不易隔离故障点、采用共享的访问机制,易造成网络拥塞。
早期以太网多使用总线型的拓扑结构,采用同轴缆作为传输介质,连接简单,通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备,但由于它存在的固有缺陷,已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。
2.星型:
管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设的可靠性要求高。
采用专用的网络设备(如集线器或交换机)作为核心节点,通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上,这就形成了星型结构。
星型网络虽然需要的线缆比总线型多,但布线和连接器比总线型的要便宜。
此外,星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模,因此得到了广泛的应用,被绝大部分的以太网所采用。
2.2.2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。
(一)同轴电缆
同轴电缆以硬铜线为芯,外包一层绝缘材料。
这层绝缘材料用密织的网状导体环绕,网外又覆盖一层保护性材料。
同轴电缆有许多种不同的规格,最常用是细同轴电缆和粗同轴电缆。
细同轴电缆主要用于建筑物内的网络连接,而粗同轴电缆则常用于建筑物间相连。
它们的区别在于粗同轴电缆屏蔽更好,能传输更远的距离。
同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成。
(二)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。
(三)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(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。
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。
传输介质:
光纤、双绞线、同轴电缆。
2.2设计思路
建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情,都要经过周密的论证、谨慎的决策和紧张的施工。
当一堆设备变成网络的时候,大部分学校的满腔热情也慢慢地冷却凝固。
校园网建成了,各种问题也不断涌现:
设计目标根本无法实现,没有合适的应用软件,许多设想根本无法实施,后续的维护费用不堪承受等等问题。
所以建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益;开放性,系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口,以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通;灵活性,采用积木式模块组合和结构化设计,使系统配置灵活,满足学校逐步到位的建网原则,使网络具有强大的可增长性。
所以当计算机台数较多或可靠性要求高时,优先考虑星型或树型连接,而实际的拓扑结构常以总线型和星型树型相结合。
各楼之间的距离为500米。
设备型号
生产厂家
数量
核心交换机CISCO
WS-C3750E-48PD-E
思科
2台
ATM交换机CISCO
WS-C3560G-24TS-E
思科
2台
ATM交换机CISCO
WS-C3750-24TS-S
思科
4台
路由器CISCO1841
思科
43个
路由器CISCO2801
思科
4个
交换机CISCO
WS-C3560-24TS-S
思科
52台
交换机CISCORV042
思科
364台
光钎收发机金浪KN-S113SC
Kingnet
58台
12芯室外架空多模光缆
汉维(HW810-12MM)
汉维
800米
8芯多模室外铠装光缆
立孚
立孚
2000米
超五类双绞线TCL
TCL
5000米
防火墙华为
赛门铁克USG2110
华为
1台
2.2.1设备连线
设备连线关系如下:
Switch-PC——同轴电缆
Switch-Router——同轴电缆
Switch-Switch——直通双绞线
Router-Router——光纤
Switch-Server——同轴电缆
Router-Router——光纤
Router-Cloud——光纤
2.2.2路由器的配置
(1)路由器配置、Ip地址配置相关代码:
Router0
PressRETURNtogetstarted!
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router(config)#interfaceFastEthernet0/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceFastEthernet1/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceSerial2/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceSerial3/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceFastEthernet0/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.1255.255.255.224
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.1255.255.255.192
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceFastEthernet1/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.129255.255.255.192
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.129255.255.255.224
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceSerial2/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.225255.255.255.192
Router(config-if)#ipaddress210.117.128.225255.255.255.248
Router(config-if)#clockrate64000
Router(config-if)#clockrate56000
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#iproute210.117.128.160255.255.255.224210.117.128.227
Router(config)#iproute210.117.128.64255.255.255.192210.117.128.227
Router(config)#iproute210.117.128.192255.255.255.224210.117.128.227
Router(config)#
Router(config)#
Router1
PressRETURNtogetstarted!
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router(config)#interfaceFastEthernet0/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.121255.255.255.192
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.121255.255.255.224
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceFastEthernet1/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.65255.255.255.224
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.65255.255.255.192
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interfaceSerial2/0
Router(config-if)#noipaddress
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.207255.255.255.224
Router(config-if)#ipaddress192.168.138.207255.255.255.248
Router(config-if)#clockrate64000
Router(config-if)#clockrate56000
(2)PC机的网关(Gateway)、IP地址(IPAddress)和子网掩码(Submask)设置如表1所示
表1 IP设置表
PC机
Gateway
IPAddress
Submask
PC0
192.168.138.1
192.168.138.30
255.255.255.192
PC1
192.168.138.1
192.168.138.4
255.255.255.192
PC2
192.168.138.1
192.168.138.6
255.255.255.192
PC3
192.168.138.1
192.168.138.10
255.255.255.192
PC4
192.168.138.139
192.168.138.130
255.255.255.224
PC5
192.168.138.139
192.168.138.135
255.255.255.224
PC6
192.168.138.65
192.168.138.66
255.255.255.192
PC7
192.168.138.65
192.168.138.70
255.255.255.192
PC8
192.168.138.121
192.168.138.122
255.255.255.224
Server0
192.168.138.121
192.168.138.130
255.255.255.224
3.设计结果与分析
(1)通过配置验证每个PC机之间功能,查看配置能否正常工作
表2各PC机间通讯功能的验证(模拟局域网间的数据通信过程)
数据包发送方
数据包接收方
发送是否成功
Pc-0
Pc-8
成功
Pc-1
Pc-2
成功
Pc-2
Pc-4
成功
Pc6-
Pc-7
成功
Pc-5
Pc-6
成功
(2)网络拓扑仿真如图所示,分别建立了4个楼的简化配置。
1号楼和4号楼各配有一台路由器(右上两个),2号楼和3号楼采用交换机(左边两个)来连接网络。
4号楼的路由器还连接到了一个以太网。
其中,交换机采用三层交换机,因为二层交换机只是传输层没有路由功能,而三层交换机增加了路由功能也就是IP层。
用于具有多媒体用途的电子阅览室,其对服务器要求相对比较高,最下面路由器接一交换机为三号楼设备,用于多媒体教学等,其性能要求都比前两者高!
图1网络拓扑图
4设计心得体会
通过设计一个小型的校园网,使得校园内部之间,内部和外部之间建立了一个更加快捷便利的交流方式,使我了解了更多的网络知识,更熟练的配置ip地址,以及交换机,路由器的配置,并学会了如何去独立的思考问题,解决问题,更加了解课程。
在知识的海洋里,我们应该勇于发现问题,积极的去探索问题,不应该遇到比较棘手的问题就对自己放松,对自己就降低了要求。
当进行课程设计时我对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。
在此过程中,有太多的艰辛,有太多的坎坷。
正是有了老师的耐心辅导,还有同学们的辛苦帮助,我才能这么顺利的完成这个课程设计。
总的来说,该方案仍然存在许多不足之处。
因此,作为一个初学者,必须好好学好基础,才能有更好的设计,只要学习就会有更多的问题,有更多的难点,但也会有更多的收获。
5.参考文献
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清华大学出版社2003.7
[2]朱丹扬.网络设计与实际应用[M].上海:
交通大学出版社2005.636-49
[3]张基温.信息网络技术原理[M].西安:
电子工业出版社2007.8
[4]刘家铭,王小虎.计算机网络[M].北京:
清华大学出版社,2003.797-103
[5]胡道元.网络设计师教程[M].北京:
清华大学出版社,2001.5:
80-92
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