计算机网络工程课程设计.docx
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计算机网络工程课程设计.docx
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计算机网络工程课程设计
课程设计一组网技术
一、设计要求
利用教案上讲的内容,及网上查询资料,完成组网技术实验。
二、设计内容
1.组网方案--硬件:
)
(1)常用的联网设备有哪些各应用于什么场合;
(2)典型的小、中、大型网络联网:
联网方案、所需的设备、网络结构图。
2.组网方案--软件:
常用的服务器软件及其配置方法
3.组网方案--网络接入:
(1)了解常用的网络接入方案及接入设
'
(2)分别设计适合于家庭、网吧、单位的网络接入方案
三、设计过程
1.所需硬件
a)常用联网设备
中续器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关、访问服务器
(
b)运用场合
集线器
是一种工作在物理层的设备,它并不提供数据交换的功能。
它相当于一根线缆,把各个网络节点连接起来,而交换机却能够为任意两个网络节点之间提供一条数据通道,防止了冲突的产生,能够满足目前用户对数据高速交换的需求。
中续器
是工作在物理层上的连接设备。
适用于完全相同的两类网络的互连
:
网桥
网桥(Bridge)是早期的两端口二层网络设备,用来连接不同网段。
交换机
交换机工作于OSI参考模型的第二层。
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。
最常见的交换机是以太网交换机。
其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
路由器
,
路由器分本地路由器和远程路由器,本地路由器是用来连接网络传输介质的,如光纤、同轴电缆、双绞线;远程路由器是用来连接远程传输介质,并要求相应的设备,如电话线要配调制解调器,无线要通过无线接收机、发射机。
网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。
网关在网络层以上实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。
网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。
使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。
与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。
同层--应用层。
访问服务器
Web服务器软件:
`
IIS(windows)
Apachewebserver(UNIX/LINUX)
TOMCAT(自由软件)
Weblogic,WebSphere,……
邮件服务器软件
@
MSExchangeserver
Sendmail;
Cmailserver
Mercurmailserver
FTP服务器软件
·
Serv-UFTPserver
代理服务器软件
winGate,SuperProxy,SuperGate
2.联网方案
a)小型网络联网
>
1.联网方案
交换机:
Cisco2950-24
路由器:
Cisco2600
网络线:
超5类UTP网络电缆
网 卡:
D-Link530TX
《
2.所需的设备
交换机、路由器、网卡、网络线
3.网络结构图;
;
b)中型网络联网
1.联网方案
(网吧为例)
外网采用千兆光纤接入,水平布线子系统采用千兆双绞线连接,垂直布线子系统采用单模光纤。
各个子网之间通过划分VLAN来隔离广播风暴,拥有自己的服务器,包括操作系统服务器、游戏服务器、影音服务器。
内网分为分20个网段:
—,每个网段为一个VLAN。
采用一套H3C设备来完成本工程,通过局域网接入Internet;保证所有P机都可以上网,通过划分VLAN来隔离广播风暴,防止病毒感染;网吧拥有自己的服务器,可以随时访问服务器资源;各个PC之间可以联网打游戏。
本网吧共分三层,各层要放置一个与核心交换机相连的接入层交换机(进行连接接入层交换机与核心交换机的连接),一个核心交换机,及一个路由器;为了节省资金,本网吧要做成无盘工作站,所以在核心交换机上接一个服务器群组(包括操作系统服务器、游戏服务器、影视服务器)。
]
2.所需的设备
交换机、路由器、服务器
3.网络结构图
c)大型网络联网
^
1.联网方案
方案采用分布式交换网络设计方案,具有清晰的分层模型:
接入层、汇聚层、核心层。
在这种方案中,充分考虑了各个主机的流量需求,关键设备实现冗余备份,路由技术和交换技术有机结合,为企业构建一个高速、稳定、可靠的多业务实施解决方案。
接入层用二层交换机,为主机提供100Base-T线缆接入;主机可依据部门、楼宇、楼层划分VLAN;服务器通过千兆链路连接到核心交换机,保证服务器的带宽。
汇聚层设备可选用三层交换机,与接入层交换机分别互连,提供主备链路,确保可靠性;对于数据流量大的网段,也可以同时应用链路聚合技术,保证带宽;电缆线选用千兆光纤链路连接到接入层设备。
可以在三层交换机上实施路由策略配置,合理规划子网地址,路由协议配置,实施安全访问控制,Qos,流量分类,VLAN聚合和路由。
核心层应该保证足够的带宽,快速数据传输。
设备可以选用三层交换机,与汇聚层交换机和服务器区采用千兆链路连接。
上行可采用百兆光纤或者电缆接入Internet。
所有汇聚层和核心层设备,以及服务器、网管工作站等放置在一个机房,方便统一管理。
2.所需的设备
交换机、路由器、服务器
\
3.网络结构图
2.组网方案--软件
a)常用的服务器软件及其配置方法
1.域名服务器DNS
(
概述:
用来把客户端提供的域名地址解析为对应的IP地址,IP地址唯一标识一个网络连接,DNS系统采用C/S工作模式,在DNS系统内,提出解析请求的DNS客户端被称为解析器,提供域名解析服务DNS服务器被称为名服务器
配置:
1)修改主配置文件/etc/。
添加正向区域和反向区域,文件内容如下
Options{
Dirrectory“/var/named”;
`
Controls{
Inetallow{locahost;}keys{rndckey;}
};
Zone“.”IN{
Typehint;
、
File“”;
};
Zone“localhost”IN{;
件服务器
1)安装sendmail和IMAP
2)配置IMAP
|
IMAP协议用于从服务器上下载邮件,采用TCP/I,侦听143端口。
具体配置文件为/etc/imap具体内容如下:
#default:
off
#description:
TheIMAPserviceallowsremoteuserstoaccesstoaccesstheirmailusing
#anIMAPclientsuchasMutt,Pine,fetchmail,orNetscape
#Communicator.
》
Serviceimap
{
Disable=yes
Socket_type=stream
Wait=no
—
User=root
Server=/usr/sbin/imapd
Log_on_success+=HOSTDURATION
Log_on_failure+=HOST
}
{
3)配置sendmail
a)配置/etc/mail/文件
b)配置/etc/mail/
c)配置/etc/mail/access
3.组网方案--网络接入:
<
(1)常用的网络接入方案及接入设备
1.电话线拨号(PSTN)普遍窄带接入方式:
即通过电话线,利用当地运营商提供的接入号码,拨号接入互联网,速率不超过56Kbps
所需设备:
电话线、MODEM
适用场合:
主要适合于临时性接入或无其他宽带接入场所的使用
:
采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理
所需设备:
一条ISDN线路
适用场合:
普通家庭用户使用
接入:
主要是以ADSL/ADSL2+接入方式为主,是目前运用最广泛的铜线接入方式。
)
所需设备:
电话线路,通过ADSLMODEM后进行数字信息传输。
适用场合:
家庭、个人用户,远程教学、可视电话等
(CABLEMODEM):
基于有线电视网络铜线资源的接入方式。
具有专线上网的连接特点,允许用户通过有线电视网实现高速接入互联网。
所需设备:
有线电缆
]
适用场合:
拥有有线电视网的家庭、个人或中小团体。
5.光纤宽带接入:
通过光纤接入到小区节点或楼道,再由网线连接到各个共享点上
所需设备:
光纤
适用场合:
家庭、各人或各类企事业团队。
、
6.无源光网络(PON):
PON技术是一种点对多的光纤传输和接入技术
所需设备:
光纤
7.无线网络:
使用无线射频(RF)技术越空收发数据
)
所需设备:
路由器、交换机
适用场合:
公共开发场所或企业内部
(2)家庭、网吧、单位的网络接入方案
1)家庭网络接入方案
适用接入方案:
以太网接入方案、ADSL接入方案、CableModem和HFC网络方案及光纤接入方案等.应该根据实际情况,从基础线路系统、网络应用带宽需求,网络安全等多方面进行考虑。
a)》
b)以太网方案
以太网已经成为目前应用最为广泛的局域网络传输方式,它采用基带传输,通过双绞线和传输设备,实现10M/100M/1Gbps的网络传输。
以太网接入技术发展到现在,技术已经相当成熟,从最初的同轴电缆上的共享10Mbps传输技术,发展到现在的双绞线和光纤上的100Mbps甚至1Gbps的传输技术、交换技术等,可以肯定以太网技术还将以更快的速度不断发展
优点:
技术成熟,已经拥有巨大的网络基础和长期的经验知识;
应用范围广,可以和目前所有流行的操作系统兼容;
-
性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高。
缺点:
对于已经建成的社区,则需要重新进行网络结构布线,比较麻烦,尤其对于高档社区的用户,可能是无法接受的。
c)ADSL接入方案
[
ADSL接入在用户端采用ADSL调制解调器,通过电话线传输数据,其使用40KHz以上频率传输数据,40KHz以下仍然用来传输话音,因此使用ADSL可以一直连网而不影响电话的使用。
优点:
可以利用充分现有的电话网,降低施工和维护成本,对电话业务也没有影响。
缺点:
对线路质量要求较高,当线路质量不高时,影响使用,推广起来有难度;
:
数据传输率相对其它宽带接入技术较慢。
d)CableModem和HFC网络方案
CableModem与HFC是利用有线电视网实现用户宽带数据接入的一种方法,该方案是利用光缆作空间分割上下行信号独立传输,光接点后同轴电缆采用频分制共缆传输,系统终端CM完成数据信号的上下行信号处理。
优点:
电缆调制器不依赖ATM技术,而是直接采用IP技术;
不用重新布线,只对原有线路进行改造,降低成本;
设备管理、计费、安全性、带宽管理等方面具有优势。
缺点:
目前在产品的可选择性和成熟度上无法与以太网技术相比较。
e)!
f)光纤接入方案
光纤接入网指的是接入网中的传输媒质为光纤的接入网。
光纤接入网从技术上可分为两大类:
即有源光网络(AON,ActiveOpticalNetwork)和无源光网络(PON,PassiveOpticaOpticalNetwork)。
优点:
可用带宽大,具有很大的开发潜力;
传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高;
*
设备标准化程度较高,有利于降低生产和运行维护成本。
缺点:
成本比较高,需要较多的管道资源。
2)网吧网络接入方案
.
连接设备:
Moden(ADSL宽带接入)和光纤收发器(光纤接入)都是时由当地电信部分免费提供。
适用接入方案:
光纤、HFC(CABLEMODEM)
1、]
2、光纤直接接入网吧,然后通过-光纤收发器将光信号转换成10M/100M店信号。
INTERNET—光纤收发器—光纤宽带路由器—防火墙—千兆交换机(中心交换机)—①千兆网卡—服务器;②百兆交换机(接交换机)—客户机。
3、ADSL接入方式:
INTERNET—ADSLMONDEM—宽带路由器—防火墙—千兆交换机(中心交换机)—①千兆网卡—服务器;②百兆交换机(接交换机)—客户机;
4、路由器做局域网做网关:
专门用于路由转发、地址映射的硬件设备,需要具有双以太口:
一个用于光纤收发器连接、另一个用与交换机连接,连接介质均为网线。
5、用一交换机用于局域网内部互连:
5、接下来就要配置宽带路由器,网吧的路由器是十分重要的设备,一旦设备路由器出现了问题,就会造成整个网吧网络瘫痪。
在IE地址栏中输入宽带路由器的WEB配置IP地址(winipcfg中的网关地址),然后输入用户名和密码,初始值为admin,进入宽带路由器的配置界面,选择“设置向导”一步步往下设置,遇到“PPPoE”选项的时候,然后输入ADSL拨号上网时的“用户名(UserName)”和“密码(Password)”,一路“Next(下一步)”之后,便可多机共享宽带路由器上网了。
;
3)单位网络接入方案
适用接入方案:
光纤、无源光网络(PON)、无线网络
建议典型部署方案:
企业局域网络组建采用H3CS5510-24P交换机作为核心,采用S3126-TP-SI千兆级接入交换机作为普通办公区接入层网络设备,采用S5100-24P-SI交换机完成企业服务器群组和存储设备的连接,同时在局域网络出口部署MSR20-40-Basic新一代多业务防火墙路由器作为网关设备;
…
、
>
{
#
、
:
课程设计2-网络协议及流程分析
一、设计要求
利用wireshark抓包,分析:
*
(1)TCP/IP协议的报文封装方式;
(2)主要的TCP/IP协议及其层次结构;
(3)以典型网络应用(PPPoE,HTTP,FTP,SMTP/POP3等)的工作原理及流程
(例如,以为例,
分析其实现原理、涉及到的协议及协议之间配合工作流程)
(
二、软件准备
安装wireshark
三、抓包分析
1、TCP/IP协议的报文封装方式
TCP/IP报文分为首部和数据两部分,首部的前20字节是固定的,后面有4N字节的可选项(N)为整数,因此TCP首部最小长度为20字节。
通常Internet上的TCP报文的首部长度为20字节。
,
32位
源端口
目的端口
发送序号
!
接受序号
数据偏移
保留
URG
ACK
'
PST
RST
SYN
FIN
窗口
¥
检验和
紧急指针
选项和填充
数据
TCP报文段的格式
、
2、TCP/IP协议及其层次结构
TCP/TP协议分层结构图
TCP/IP的主要层次结构及其功能
…
1.数据链路层
优点:
数据链路层提供了TCP/IP与各种物理网络的接口,把IP数据报分装成能在网络中传输的数据祯,为数据报的传送和校验提供了可能.
2.网络层
网络层功能主要表现在IP和ICMP协议上.1)IP协议:
网间协议.是构成网络层的一个主要部分.2ICPM:
INTERET控制报文协议.ICPM是IP的延伸和IP不可分割的组成部分.
3.传输层.
#
主要服务功能是建立,提供端到端的通信连接,即一个应用程序到另一个应用程序的通信连接.实际上,传输层主要是为任何两台需要相互通信的计算机建立通信连接,负责管理计算机之间的会话.
4.应用层
应用层根据不同用户的各种需求,向用户提供所需的网络应用程序服务
TCP/IP抓包报文分析:
报文
步骤
>
报文序号
报文完成的功能(目的)
TCP连接建立的过程
77
本地主机向目的主机发起请求
81
目的主机收到请求后,同意接受,发出确认
83
(
本地主机收到报文后,向目的主机给出确认
报文数据
字段名称
第一条报文
|
第二条报文
第三条报文
报文序号
77
81
】
83
SequenceNumber
8ec6bcfe
5a5542a2
8ec6bcff
{
AcknowledgementNumber
00000000
8ec6bcff
5a5542a3
ACK
0
1
0
SYN
1
1
0
3)典型网络应用(PPPoE,HTTP,FTP,SMTP/POP3等)的工作原理及流程
访问一个网站过程
1.语法解析网址(解析一个URI),浏览器调用http协议 ;
2.查询cache 网址被分段解析后,浏览器首先在本地缓存查询cache,如果cache被标明是最新的则直接使用缓存内容。
解析(可选):
向dns缓存服务(DNS client)或服务器查询域名对应的ip
4.连接服务器(可选):
tcp/ip 握手连接服务器,如果已经有了被保持的连接,则复用此连接;
5.发送http请求:
向指定ip发送请求,具体http header定义查看 rfc文档 例如如果本地有cache但不能确定是否是最新的cache则发送If-Modified-Since 和 If-None-Match。
6.接收服务器响应:
如果服务器响应为重定向(301或302)则浏览器必须取响应的Location ,然后重复1-6步骤。
如果服务器响应为304,则浏览器使用本地cache 如果响应为200,则接收具体的数据。
服务器发回一个HTML响应,浏览器开始显示HTML,浏览器发送获取嵌入在HTML中的对象
7.断开同服务器的连接(可选):
如果服务器响应为Connection:
Keep-Alive,则需要保持连接,备后继http使用
8.写cache:
将可以缓存的内容保存到cache。
a)PPPoE
工作过程
1.链路静止状态:
链路一定开始并结束于这个阶段。
当一个外部事件(例如载波侦听或网络管理员设定)指出物理层已经准备就绪时,PPP将进入链路建立阶段。
在这个阶段,LCP自动机器将处于初始状态,向链路建立阶段的转换将给LCP自动机器一个UP事件信号。
2.链路建立状态:
LCP用于交换配置信息包(Configurepackets),建立连接。
一旦一个配置成功信息包(Configure-Ackpacket)被发送且被接收,就完成了交换,进入了LCP开启状态。
所有的配置选项都假定使用默认值,除非被配置交换所改变。
有一点要注意:
只有不依赖于特别的网络层协议的配置选项才被LCP配置。
在网络层协议阶段,个别的网络层协议的配置由个别的网络控制协议(NCP)来处理。
在这个阶段接收的任何非LCPpackets必须被silentlydiscarded(静静的丢弃)。
收到LCPConfigure-Request(LCP配置要求)能使链路从网络层协议阶段或者认证阶段返回到链路建立阶段。
3.认证阶段:
在一些链路上,在允许网络层协议packets交换之前,链路的一端可能需要peer去认证它。
认证是不需要强制执行的。
如果一次执行希望peer根据某一特定的认证协议来认证,那么它必须在链路建立阶段要求使用那个认证协议。
应该尽可能在链路建立后立即进行认证。
链路质量检查可以同时发生。
在认证完成之前,禁止从认证阶段前进到网络层协议阶段。
如果认证失败,认证者应该跃迁到链路终止阶段。
在这一阶段里,只有链路控制协议、认证协议,和链路质量监视协议的packets是被允许的。
在该阶段里接收到的其他的packets必须被静静的丢弃。
4.网络层协议阶段:
一旦PPP完成了前面的阶段,每一个网络层协议(例如IP,IPX,或AppleTalk)必须被适当的网络控制协议(NCP)分别设定。
比如,NCP可以给新接入的PC机分配一个临时的IP地址,这样PC机就成为Internet上一个主机了。
每个NCP可以随时被打开和关闭。
当一个NCP处于Opened状态时,PPP将携带相应的网络层协议packets。
当相应的NCP不处于Opened状态时,任何接收到的被支持的网络层协议packets都将被静静的丢弃。
5.链路终止阶段:
PPP可以在任意时间终止链路。
引起链路终止的原因很多:
载波丢失、认证失败、链路质量失败、空闲周期定时器期满、或者管理员关闭链路。
LCP用交换Terminate(终止)packets的方法终止链路。
当链路正被关闭时,PPP通知网络层协议,以便他们可以采取正确的行动。
交换Terminate(终止)packets之后,执行应该通知物理层断开,以便强制链路终止,尤其当认证失败时。
Terminate-Request(终止-要求)的发送者,在收到Terminate-Ack(终止-允许)后,或者在重启计数器期满后,应该断开连接。
收到Terminate-Request的一方,应该等待peer去切断,在发出Terminate-Request后,至少也要经过一个Restarttime(重启时间),才允许断开。
PPP应该前进到链路死亡阶段。
在该阶段收到的任何非LCPpackets,必须被静静的丢弃。
PPPoE工作流程
通讯过程
拨号抓包
b)HTTP
HTTP工作过程
HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面,以及服务器如何把Web页面传送给客户端。
HTTP协议采用了请求/响应模型。
客户端向服务器发送一个请求报文,请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。
服务器以一个状态行作为响应,响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。
下图表明了这种请求/响应模型。
HTTP请求/响应步骤
●客户端连接到web服务器:
HTTP客户端与web服务器建立一个TCP连接;
●客户端向服务器发起HTTP请求:
通过已建立的TCP连接,客户端向服务器发送一个请求报文;
●服务器接收HTTP请求并返回HTTP响应:
服务器解析请求,定位请求资源,服务器将资源副本写到TCP连接,由客户端读取;
●释放TCP连接:
若connection模式为close,则服务器主动关闭TCP连接,客户端被动关闭连接,释放TCP连接;若connection模式为keepalive,则该连接会保持一段时间,在该时间内可以继续接收请求;
●客户端浏览器解析HTML内容:
客户端将服务器响应的html文本解析并显示;
抓包分析
打开Wireshark,开始抓包
在浏览器URL地址栏输入,回车
步骤
报文序号
报文主要完成的功能(目的)
HTTP的传文件过程
280
本地主机向目的发送请求获取图片文字等数据
285
请求主机返回数据
c)FTP
该协议是Internet文件传送的基础,它由一系列规格说明文档组成,目标是提高文件的共享性,提供非直接使用远程计算机,使存储介质对用户透明和可靠高效地传送数据。
简单的说,FTP就是完成两台计算机之间的拷贝,从远程计算机拷贝文件至自己的计算机上,称之为“下载(download)”文件。
若将文件从自己计算机中拷贝至远程计算机上,则称之为“上载(upload)”文件。
在TCP/IP协
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