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课程设计模板
组网技术课程设计任务书
学院
计算机与信息工程学院
专业
网络工程
课程名称
组网技术
题目
校园网网络方案的设计与实现
完成期限
自2015年12月17日至2015年12月31日共2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)了解各交换技术的工作原理,掌握三层交换机的配置方法;
(2)设计三层网络拓扑结构,包含三层交换机、二层交换机、服务器、PC等节点,并标注各VLAN信息?
,并实现全网用户互联互通;
(3)三层交换机中创建VLAN,为VLAN分配IP,配置与二层交换机互连Trunk链路、并以路由接口实现三层交换机互联;配置HSRP协议,提供用户网关的冗余,实现多VLAN的间的负载均衡;配置RIP路由协议,实现全网互联互通;
(4)二层交换机配置与三层交换机互连的Trunk链路;
(5)利用路由器充当DHCP服务器,为校园网中的用户提供DHCP服务,并提供DHCP服务的安全保障;
(6)按照要求撰写课程设计报告并准备答辩。
三、项目设计思路
(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
2015.12.17-2015.12.19
对课程设计要求进行分析,讨论出总体规划
2015.12.20-2015.12.25
设计出一个最佳校园网网络方案。
2015.12.26-2015.12.31
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
组网技术课程设计说明书
学院名称:
计算机与信息工程学院
班级名称:
网络工程131
学生姓名:
学号:
题目:
校园网网络方案的设计与实现
指导教师
姓名:
邵雪梅
起止日期:
2015.12.17-2015.12.31
目录
第一部分、正文部分1
一、选题背景1
二、方案论述2
三、过程论述3
3.1校园网IP地址规划4
3.2校园网络拓扑图6
3.3VLAN的划分8
3.4校园网具体配置实现10
3.5主机IP地址和网关的配置11
四、结果分析12
4.1查看三层交换机VLAN信息13
4.2查看路由表14
4.3测试主机连通性15
五、结论15
第二部分、参考文献16
第三部分、指导老师评语16
第四部分、成绩评定15
第一部分:
正文部分
1、选题背景
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。
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.
二、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。
三、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TracketPacker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,四个普通交换机,八台主机,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。
图3-2校园网络拓扑图
3.3VLAN的划分
(1)将不同建筑内的多媒体教室划为同一个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4个VLAN,即:
VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40.
具体划分如下表所示:
vlan号
IP网段
IP地址的具体划分
Vlan10
172.16.10.1/24
172.16.10.2~172.16.10.4
Vlan20
172.16.20.1/24
172.16.20.2~172.16.20.4
Vlan30
172.16.30.1/24
172.16.30.2~172.16.30.4
Vlan40
172.16.40.1/24
172.16.40.2~172.16.40.4
表3-3VLAN及IP地址规划
3.4校园网具体配置实现
1.DHCP服务器的配置
DHCP指的是由服务器控制一段IP地址范围,客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。
首先,DHCP服务器必须是一台安装有Windows2000Server/AdvancedServer系统的计算机;其次,担任DHCP服务器的计算机需要安装TCP/IP协议,并为其设置静态IP地址、子网掩码、默认网关等内容。
默认情况下,DHCP作为Windows2000Server的一个服务组件不会被系统自动安装,必须把它添加进来:
en
conft
hostnameDHCPsever
ipdhcppoolvlan10//VLAN10的地址池
network172.16.10.0255.255.255.0
default-router172.16.10.1
exit
ipdhcppoolvlan20//VLAN20的地址池
network172.16.20.0
default-router172.16.20.1
ipdhcppoolvlan30//VLAN30的地址池
network172.16.30.0
default-router172.16.30.1
ipdhcppoolvlan40
network172.16.40.0
default-router172.16.40.1
ipdhcpexcluded-address172.16.10.1
ipdhcpexcluded-address172.16.20.1
ipdhcpexcluded-address172.16.30.1
ipdhcpexcluded-address172.16.40.1
intf0/0
ipadd10.1.1.1255.255.255.0//与交换机的互连地址,也是DHCPServer的地址
nosh
exit
iproute0.0.0.00.0.0.010.1.1.2
⑵汇聚交换机Cisco3560的配置
汇聚层交换机和核心层交换机的作用与接入交换机不同,它们承担了网关和三层路由转发功能的重担。
由于IP扫描和DoS攻击对三层交换机的影响和危害严重,常常会使交换机内CPU处理满负荷,造成交换机处理能力下降,甚至瘫痪,用户无法正常上网
en
conft
hostname3560
iprouting//启用路由功能
intf0/24//三层接口,连接合法DHCPServer
noswitchport
ipadd10.1.1.2255.255.255.0//配置IP地址
nosh
exi
vlan10//建立VLAN10
exi
vlan20//建立VLAN20
exi
vlan30//建立VLAN30
exi
vlan40//建立VLAN40
exi
intvlan10
ipadd172.16.10.1255.255.255.0//VLAN10SVI
nosh
iphelper-address10.1.1.1//DHCP中继,VLAN10中所有PC从该DHCP获取地址
exit
intvlan20
ipadd172.16.20.1255.255.255.0
nosh
iphelper-address10.1.1.1
Exi
intvlan30
ipadd172.16.30.1255.255.255.0
nosh
iphelper-address10.1.1.1//中继
Exi
intvlan40
ipadd172.16.40.1255.255.255.0
nosh
iphelper-address10.1.1.1//中继
exi
intf0/1
switchporttrunkencapsulationdot1q
switchportmodetrunk
end
interfaceFastEthernet0/3
switchporttrunkencapsulationdot1q
switchportmodetrunk
interfaceVlan10
ipaddress172.16.10.1255.255.255.0
iphelper-address10.1.1.1
standbyversion2
standby10ip172.16.10.1
standby10priority110
standby10preempt
interfaceVlan20
ipaddress172.16.20.1255.255.255.0
iphelper-address10.1.1.1
standbyversion2
standby20ip172.16.20.1
standby20priority110
standby20preempt
interfaceVlan30
ipaddress172.16.30.1255.255.255.0
iphelper-address10.1.1.1
standbyversion2
standby30ip172.16.30.1
standby30priority110
standby30preempt
interfaceVlan40
ipaddress172.16.40.1255.255.255.0
iphelper-address10.1.1.1
standbyversion2
standby40ip172.16.40.1
standby40priority110
standby40preempt
routerrip
network172.16.0.0
ipclassless
iproute0.0.0.00.0.0.010.1.1.1
⑶接入交换机
交换机的作用分为两个:
1.在局域网中划分冲突域,提高网络性能;
2.在广域网中主要的作用就是高速的数据传输。
交换机(Switch)意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路
intf0/1//与交换机互连端口,设为Trunk
switchportmodetrunk
switchporttrunkallowedvlanall
exi
vlan10
Intf0/2//建立VLAN10
switchportaccessvlan10//把端口即PC0放入VLAN10
exi
vlan20
Intf0/3//建立VLAN20
switchportaccessvlan20//把端口即PC0放入VLAN20
exi
intf0/1//与交换机互连端口,设为Trunk
switchportmodetrunk
switchporttrunkallowedvlanall
exi
vlan30
Intf0/3//建立VLAN30
switchportaccessvlan30//把端口即PC0放入VLAN30
exi
vlan40
Intf0/4//建立VLAN40
switchportaccessvlan40//把端口即PC0放入VLAN40
exi
(4)交换机与交换机之间的配置
Sw0配置
interfaceFastEthernet0/1
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/2
switchportaccessvlan20
interfaceFastEthernet0/3
switchportaccessvlan10
sw1配置
interfaceFastEthernet0/1
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/2
switchportaccessvlan10
interfaceFastEthernet0/3
switchportaccessvlan20
Sw2配置
interfaceFastEthernet0/1
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/2
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/3
switchportaccessvlan30
interfaceFastEthernet0/4
switchportaccessvlan40
Sw3配置
interfaceFastEthernet0/1
switchportmodetrunk
interfaceFastEthernet0/2
switchportaccessvlan30
interfaceFastEthernet0/3
switchportaccessvlan40
4.DHCPsnooning配置
DHCPSnooping:
意为DHCP窥探,通过对Client和服务器之间的DHCP交互报文进行窥探,实现对用户的监控,同时DHCPSnooping起到一个DHCP报文过滤的功能,通过合理的配置实现对非法服务器的过滤。
下边对DHCPSnooping内使用到的一些术语及功能进行一些解释
sy
dhcp-snooping//启用dhcp-snooping功能
intf0/1//将1号口设置为信任口,其余为非信任接口
dhcp-snoopingtrust
3.5主机IP地址和网关的配置
校园网共设置了8台主机,1台服务器,为其分配为B类私有地址,从172.16.0.0/16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
主机号
IP地址
默认网关
pc0
172.16.10.2
172.16.10.1
Pc1
172.16.20.2
172.16.20.1
Pc2
172.16.10.3
172.16.10.1
Pc3
172.16.20.3
172.16.20.1
Pc4
172.16.30.2
172.16.30.1
Pc5
172.16.40.2
172.16.40.1
Pc6
172.16.30.3
172.16.30.1
Pc7
172.16.40.3
172.16.40.1
表3-5各主机和服务器的IP地址及默认网关的详细分配表
四、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showvlan命令,查得内容如下:
4.2查看路由表
在核心三层交换机里配置showiproute命令,查得内容如下:
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
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4-3所示:
图4-3PC0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4-4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
从主机PC4端开始向主机PC5发送数据包,通过直通线到达switch2,具体传输路线如下图4-5所示。
图4-5PC4与PC5通信经过switch2
最后,PC4向PC5发送ICMP报文,显示通信测试成功,测试最后状态如下图4-6所示:
图4-6网内通信ICMP报文测试最后状态
(3)DHCP的测试结果
假设以主机PC0为例如图4-7
图4-7PC0的DHCP图
最后,PC0,PC8,PC2向DHCP服务器发送保文,显示通信测试成功,测试最后状态如下图4-8所示:
图4-8网内通信ICMP报文测试最后状态
五、结论
本次实验的课题是“校园网网络方案的设计与实现”。
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.
[4]胡道元.计算机网络(第5版)[M].北京:
清华大学出版社.2010.
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
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