网络集成与管理课程设计报告.pdf

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1、网络集成与管理课程设计网络集成与管理课程设计报告报告学院：计算机科学与技术系：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术班级：学号：姓名：其他组员：指导教师：朱晓军时间：2013 年 6 月 20 日目录目录1. 背景背景.12. 设计题目和要求设计题目和要求.23. 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义.34. 基本思路及所涉及的相关理论（简述）基本思路及所涉及的相关理论（简述）.44.1 相关理论.44.2 基本设计思路.45. 设计方案（设备、设计环境和网络拓扑结构图）设计方案（设备、设计环境和网络拓扑结构图）.65.1 设计环境.65.2 实验所需设备.65.3 网络拓扑结构图.66.

2、 具体设计过程具体设计过程.76.1 子网掩码与子网划分.76.2 交换机上 VLAN 的划分.86.3 路由器的配置（网络地址 NAT 转换）.107. 结果检测与验证结果检测与验证.168. 交换机和路由配置代码交换机和路由配置代码.209. 小结与个人体会小结与个人体会.22参考文献参考文献.231宏图计算机培训机构网络规划和设计宏图计算机培训机构网络规划和设计1. 背景背景宏图计算机培训机构新近建立，专职培养计算机编程方面的人才。机构网络的建成和使用，对于提高教学质量、改善教学条件，加速信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才有着十分重要而深远的意义。其主要包括各种局域网的技

3、术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet 的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。由于组建机构网络是一个庞大的工程，为了模拟组建机构局域网络的过程，把范围缩小化，将问题简单化。只考虑几个最基本的部门，每个的部门的计算机数量不会很多，重在模拟和掌握局域网络组建过程。主要研究各个部门所分配的网段，交换机如何安放，每个部门的设备多少等等。22. 设计题目和要求设计题目和要求（1）培训机构大楼坐落于 XX 大厦八层至十层（其中八层为行政部门，九层、十层为教学专用。 ） ，其中的布局如图 2-1 和图 2-2 所示。图 2-1：行政部门（2）行政部门包含领导办公室

4、、教务办公室、后勤办公室、招生办公室、就业办公室；目前行政部门共有 20 台计算机。（3）各教学部教师专用计算机数目如下：C 语言部有 5 台计算机、C+部系有 6 台计算机、C#部有 5 台计算机、Java 部有 8 台计算机需要联网。（4）服务器机房建立内部 FTP 服务器便于学生提交作业，其中每个部门分别有一台 FTP 服务器，培训机构有一个 WEB 服务器为师生提供教学服务，有一台邮件服务器用于为师生提供邮件收发服务，另外还建立一台 DNS 服务器，便于用域名访问服务器。DNS 服务器的 IP 地址是 202.10.18.1， WEB 服务器的 IP 地址是 202.10.18.2，对

5、应域名为 ，邮件服务器的 IP 地址是 202.10.18.3，对应域名为 。 FTP 服务器 IP 地址是 202.10.18.4， 202.10.18.5， 202.10.18.6，202.10.18.7， 对应域名为 (别名 )， ( 别 名 ftp2. ) ， csharp. ( 别 名 )，java. (别名 ftp4. )。（5）各教学部门机房均有 30 台计算机。（6）以上计算机均需要接入网络，但是各系机房只能用私有 IP 地址来访问网络。（7）机构通过通信部门申请，分配到 202.10.18.0/24 的网段 IP 地址。根据以上信息画出拓朴结构图， 并进行合理设计， 实现 I

6、P 地址的合理分配，网络划分虚拟局域网络以便于管理。33. 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义当前是一个以网络为核心的信息时代，要实现全面科学的信息化管理，就必须依靠完善的网络信息体系。通过本次对宏图计算机培训机构网络系统的设计， 在对计算机网络技术与发展整体了解基础上，掌握了组建网络的主要种类和常用协议的概念及原理，初步掌握了以 TCP/IP 协议族为主的网络协议结构。 对培养在 TCP/IP 协议工程和 LAN、WAN 上的实际工作能力，学会网络构建（在给定的 Ip 网段的情况下如何利用划分子网、构造超网来完成学院网络构建的需求） 、日常维护及管理的方法。最终掌握了在信息化社会建设过

7、程中所必需的计算机网络组网和建设所需的基本知识与操作技能。实践掌握理论知识的必由之路，希望能有机会，在 PC机模拟的基础上，亲自参与实际的网络组建工作。44. 基本思路及所涉及的相关理论（简述）基本思路及所涉及的相关理论（简述）4.1 相关理论（1） 子网掩码与子网划分；（2） 虚拟网络 VLAN 的划分；（3） 路由器的配置（网络地址 NAT 转换） ；（4） Cisco Packet Tracer 5.3 搭建 DNS 服务器。4.2 基本设计思路首先，结合实际情况分析知，宏图计算机培训机构共有 72 台计算机并入网络，另有 7 台服务器。得到分配 202.10.18.0/24 网段的 I

8、P 地址。此外，机构服务器机房中的七台服务器 IP 已经被设定， 属于 202.10.18.1202.10.18.7 这一网段。因此，我们可以这样确定：网段 202.10.18.0/24 均分配给行政部门和教学部。这样，接下来就分别结合行政部和教学部中各机房的布局以及分配好的网段将这些 IP 分配给每台计算机。行政部：行政部：经过对行政部的分析，我们可以这样分配：首先，对网段 202.10.18.0/24进行子网划分并且划分为五个子网， 每个部门的办公所用计算机各分得一个子网。那么，每个子网段最多可以容纳 50 台计算机。但明显可以看到教学部门四个机房共 120 台电脑，一个子网段满足不了需求

9、。因此，根据需要将其划分为 8 个子网段，则每个子网段中所能容纳的最大数量计算机为 30 台。首先，服务器机房的 7 台主服务器（202.10.18.1202.10.18.7），然后各办公室， 根据相互顺序， 这样划分： 领导办公室 （202.10.18.8202.10.18.37） 、教务办公室（202.10.18.38202.10.18.67）、后勤办公室（202.10.18.68202.10.18.97）、招生办公室（202.10.18.98202.10.18.127）、就业办公室（202.10.18.128202.10.18.157）。剩余子网段作为备用，若有哪里不足，或者新增教学计划

10、，可以不再另外申请 IP。教学部：教学部：教学部的情况比较复杂，我们把各教学部门机房的计算机分为以下几类：C语言教室、C+教室、C#教室、Java 教室。一共 120 台计算机将要并入网络，但5剩余的 IP 子网段根本不够，如何让她们也能够相互通信呢。对于这个问题，可以采用私有 IP 地址的 A 类 10.0.0.0，B 类的微软两个保留地址 172.16.0.0172.31.0.0 和 169.254.0.0169.254.255.254，C 类的192.168.0.0192.168.255.0 其中的任何一类对这 11 个机房进行分配。本次网络组建设计，选择 172.16.1.0 这段。并

11、且，还得利用办公室中其中一个可用的 IP 地址统一进行路由器的 NAT 转换。将根据路由器相连的各教学机房计算机转换为教务办公室中的一个可用地址， 间接地给这 4 个机房分配相应的IP 地址。学生机房：学生机房：从实际情况来看，该培训机构共有四个教学分部，C 语言、C+、C#和 Java。经过分析，首先对网段 172.16.1.0 先进行子网划分，划分为四个子网。那么，每个子网 IP 范围是：172.16.1.1172.16.1.63、172.16.1.64172.16.1.127、172.16.1.128172.16.1.191、172.16.1.192172.16.1.254（“砍头去尾”

12、，舍弃全 0 和全 1）。自然按照各教学分部的顺序，将这几个网段分别划分给这四个系。即 C 语言部（172.16.1.1172.16.1.63）、C+部（172.16.1.64172.16.1.127） 、 C#部 （172.16.1.128172.16.1.191） 、 Java 部 （172.16.1.192172.16.1.254）。经过上述对宏图计算机培训机构办公室、教学机房 IP 地址的分配，网络组建工作可以说进行了一大半。然后，我们再通过交换机实现 VLAN 的划分，通过三层交换机的路由功能从而实现不同 VLAN 下计算机的通信，通过对路由器实现私有 IP 地址的 NAT 转换以及

13、单臂路由实现 dot1q 协议的封装等等一系列操作的准备工作。然后借助 Cisco Packet Tracer 5.3 软件通过模拟，实现对宏图计算机培训机构各台计算机的 IP 配置和管理。65. 设计方案（设备、设计环境和网络拓扑结构图）设计方案（设备、设计环境和网络拓扑结构图）5.1 设计环境本次课程设计主要通过 Cisco Packet Tracer 6.0 软件进行模拟，连接运行成功后的.pkt 文件可以在装有 Cisco Packet Tracer 6.0 软件的任何计算机上运行。测试平台：Windows 7 Ultimate使用软件：Cisco Packet Tracer 6.05

14、.2 实验所需设备356024PS 三层交换机（1 台）、296024TT 二层交换机（12 台）、直连双绞线（40 根）、RouterPT（1 台）、PCPT（20 台）、ServerPT（7 台）。5.3网络拓扑结构图在本次课程设计报告中约定： 每个机房或办公室选取一台或两台计算机作为代表进行拓扑结构图的设计与实验。图 531宏图计算机培训机构网络拓扑结构图76. 具体设计过程具体设计过程通过对项目要求内容的讨论和分析，最终确定了具体的设计步骤，并分配各人的详细工作。首先，回顾了课本关于网络划分这块的相关理论，并对这些理论再次进行了深入的复习。然后，根据规划内容，详细分析了网络拓扑结构图搭

15、建过程中可能会用到的相关理论，对此做了深入了解。最后，经过小组成员共同努力，顺利地完成了网络拓扑结构图的构建与连通。6.1 子网掩码与子网划分Internet 组织机构定义了五种 IP 地址，有 A、B、C 三类地址。A 类网络有126 个，每个 A 类网络可能有 16777214 台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214 个地址大部分没有分配出去。可以把基于类的 IP 网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址。子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，

16、把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。子网掩码是一个与 IP 地址相对应的 32 比特的数。掩码中的各个比特与 IP地址的各个比特相对应。如果 IP 地址的一个比特对应的子网掩码比特为 1，那么该 IP 地址的比特属于地址的网络部分。 如果 IP 地址中的一个比特对应的子网掩码比特为 0，那么该 IP 地址比特属于主机部分。这样也就能够实现对一个网络进行子网划分。划分子网后，可以提高 IP 地址的利用率，可以减少在每个子网上的网络广播信息量，可以使互联网络更加易于管理。子网划分也带来了一个问题：每进行一次子网划分， 我们的一些地址就变得没用了 （主机号全0和全1的地址不能用

17、） ，因此也造成了浪费。划分子网的优点：1减少网络流量；2提高网络性能；3简化管理；4易于扩大地理范围。划分子网的步骤：81确定要划分的子网数目以及每个子网的主机数目；2求出子网数目对应二进制数的位数 N 及主机数目对应二进制数的位数 M；3对该 IP 地址的原子网掩码，将其主机地址部分的前 N 位置取 1 或后M 位置取 0 即得出该 IP 地址划分子网后的子网掩码。经过上述关于子网掩码与子网划分的学习和介绍，我们可以将培训机构，行政部和教学部的网络进行如下划分：教学机房/办公室服务器地址宏图计算机培训机房/办公室分配的 IP 地址行政C 语言部202.10.18.4服务器机房202.10.

18、18.17领导办公室202.10.18.837C+部202.10.18.5教务办公室202.10.18.3867后勤办公室202.10.18.6897C#部202.10.18.6招生办公室202.10.18.98127就业办公室202.10.18.128157Java 部202.10.18.7剩余的子网段 202.10.18.158254 留作备用子网掩码：255.255.255.0子网掩码：255.255.255.0机房分配的 IP 地址C 语言教室172.16.1.1172.16.1.63C+教室172.16.1.64172.16.1.127C#教室172.16.1.128172.16.1

19、.191Java 教室172.16.1.192172.16.1.254子网掩码255.255.255.0图 611宏图计算机培训机构网络 IP 的划分6.2 交换机上 VLAN 的划分VLAN 是指在一个物理网段内进行的逻辑划分，将一个网络划分成若干个虚9拟局域网，VLAN 主要的特性是不受物理位置的限制，可以进行灵活的划分。相同 VLAN 内的主机可以相互直接通信， 不同 VLAN 间的主机之间互相访问必须经路由设备进行转发。PortVLAN 是实现 VLAN 的方式之一，它利用交换机的端口进行 VALN 的划分，一个端口只能属于一个 VLAN，处于同一 VLAN 的端口之间才能相互通信，可

20、有效地屏蔽广播风暴，并提高网络安全性能。基于端口的 VLAN 具有实现简单，易于管理的优点。Tag VLAN 是基于交换机端口的另一种类型，主要用于是交换机中相同 Vlan内的主机之间可以直接访问，同时对不同 Vlan 的主机进行隔离。VLAN 端口连接有两种方式，一种是基于端口的 VLAN；另一种是基于 802.1Q的 VLAN。基于端口的 VLAN 不支持单端口对应多个 VLAN，并且不支持跨越设备的VLAN， VLAN 的最大数目是交换机所具备的端口数目， 一般为 16 或 24。 基于 802.1Q的 VLAN 支持单端口对应多个 VLAN，并且支持跨越设备的 VLAN。VLAN 的最

21、大数目不受交换机所具备的端口数目的限制，最大可达到 4096 个 VLAN。这样使得划分广播域更为方便、灵活，广播域成员不受空间地点的限制。基于上述知识，并结合查阅的相关资料，我们小组通过交换机配置，实现VLAN的划分：296024TT Switch 0 二层交换机VLAN端口成员1Fa 0/1（Switch mode trunk）2Fa 0/23Fa 0/34Fa 0/45Fa 0/56Fa 0/67Fa 0/78Fa 0/89Fa 0/9图621296024TT Switch 17二层交换机上VLAN的划分10356024PS 三层交换机VLAN端口成员IP地址10Fa 0/1202.10

22、.18.110Fa 0/3202.10.18.810Fa 0/4202.10.18.3810Fa 0/5202.10.18.6810Fa 0/6202.10.18.9810Fa 0/7202.10.18.128200Fa 0/2202.10.18.158图622356024PS三层交换机上VLAN的划分6.3 路由器的配置（网络地址 NAT 转换）网络地址转换 NAT 被广泛应用于各种类型 Internet 接入方式和各种类型的网络中。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。默认情况下，内部 IP 地址是无法被路由到外网的，内

23、部主机 10.1.1.1 要与外部 Internet 通信，IP 包到达 NAT 路由器时，IP 包头的源地址 10.1.1.1 被替换成一个合法的外网 IP，并在 NAT 转发表中保存这条记录。当外部主机发送一个应答到内网时，NAT 路由器受到后，查看当前 NAT 转换表，用 10.1.1.1 替换掉这个外网地址。NAT 将网络划分为内部网络和外部网络两部分，局域网主机利用 NAT 访问网络时，是将局域网内部的本地地址转换为全局地址（互联网合法的 IP 地址）后转发数据包；NAT 分为两种类型：NAT（网络地址转换）和 NAPT（网络端口地址转换IP 地址对应一个全局地址）。静态 NAT：实

24、现内部地址与外部地址一对一的映射。现实中，一般都用于服务器；动态 NAT：定义一个地址池，自动映射，也是一对一的。现实中，用得比较少；NAPT： 使用不同的端口来映射多个内网 IP 地址到一个指定的外网 IP 地址，多对一。11路由器实现网络 NAT 转换具体步骤（本组采用 172.16.0.0 的 B 类私有 IP）：1.设置外部端口：int fa 0/0ip address 202.10.18.68255.255.255.192ip nat outside2.设置内部端口：int fa 1/0ip nat inside3.定义合法 IP 地址池：ip nat pool mt 202.10.

25、18.70202.10.18.70netmask255.255.255.1924.定义内部访问列：access-list 1 permit 172.16.0.00.0.255.2555.设置复用动态地址转换：ip nat inside source list 1 pool mt overload通过对网络地址 NAT 转换等知识的了解以及实现的具体步骤，本组对路由器 R0 作如下配置：路由器 RouterPT Router R0 的配置R0路由接口的 IP 地址路由接口对应 IP 地址Fa 0/0202.10.18.68VLAN 划分及对应 IP 地址VLAN对应 IP 地址2172.16.1

26、.13172.16.1.644172.16.1.1285172.16.1.192子网掩码：255.255.255.0图 631路由器 RouterPT 的配置由培训机构的实际情况知，行政部服务器机房共有七台服务器，其中有一台DNS 服务器，一台邮件服务器，一台 Web 服务器，还有四台各分部提交作业所用的 FTP 服务器。接下来本组的主要工作就是，依次对这些服务器进行配置，配置时需将其他服务器关闭。12首先，服务器机房的网络设计如下图所示结构：图 6-4-1服务器机房网络拓扑结构图（1）DNS、Web、Mail、FTP 服务器的 IP 配置：图 642DNS 服务器 IP 的设置13图 643

27、Web 服务器的 IP 设置图 644Mail 服务器的 IP 设置图 645ftp1 服务器 IP 的设置（2）DNS 服务器的配置在配置 DNS 服务器的时候， 需要在 DNS 服务器上添加一些 Resource RecordsName 和 Address，并对一些 FTP 服务器进行域名转换，以便于用户能够通过直接访问 FTP 服务器的域名而成功实现对 FTP 服务器的访问。14图 646DNS 服务器的配置（3）Web 服务器的配置图 647Web 服务器的配置（4）Mail 服务器的配置图 648mail 服务器的配置15（5）ftp 服务器的配置图 649ftp 服务器的配置167

28、. 结果检测与验证结果检测与验证（1）同一局域网下不同主机之间的通信图 71同一局域网下不同主机之间的通信（2）同一楼层，VLAN 划分的不同子网下主机之间的通信图 72同一楼层，VLAN 划分的不同子网下主机之间的通信（3）不同楼层，VLAN 划分的不同子网下主机之间的通信图 73不同楼层，VLAN 划分的不同子网下主机之间的通信（4）相同楼层，机房进行网络 NAT 转换后和其他子网下主机之间的通信图 741路由器 ping 其下的主机图 742主机 ping 路由器17图 743相同楼层进行 NAT 转换后教室机房与行政办公室之间的通信图 744相同楼层，教室、三层交换机、路由器和行政办公

29、室之间的相互通信（5）不同楼层，教室进行网络 NAT 转换后和其他子网下主机之间的通信图 751路由器 ping 服务器和行政部主机图 752服务器和教学部主机 ping 路由器图 753不同楼层，进行 NAT 转换后的教室和行政办公室之间的相互通信18图 754不同楼层，教室、路由器、服务器和行政办公室之间的相互通信（6）各分部教室、行政办公室对服务器的访问图 761教室 29 号学生用主机访问 Web 服务器图 762教室 33 号学生用主机访问邮件服务器图 76335 号计算机系学生在机房登陆 ftp 服务器上交作业19经过上述一系列的测试，四个分部教室、行政的五个办公室，之间都能实现通

30、信，并且都可以访问 Web、Mail、FTP 服务器。除此之外， 各分部学生可以在自己教室的机房登陆各分部的作业管理服务器上交作业和下载资料，还可以利用邮件服务器来相互发送邮件。至此，本组认为，已经圆满完成了任务，达到了实际所需的要求。208. 交换机和路由配置代码交换机和路由配置代码（1）296024TT Switch 0 二层交换机 VLAN 的创建与划分enconf tvlan 2exitint fa 0/2switchport access vlan 2exitint fa 0/1switchprt mode trunkexitshow run（2）路由器 R0 的 NAT 转换、Ro

31、uter Rip 的设置以及 Dot1q 协议的封装 NAT 转换enconf tint fa 0/0ip address 202.10.18.68255.255.255.0ip nat outsideexitint fa 1/0ip nat insideexitip nat pool mt 202.10.18.70netmask 255.255.255.0access-list 1 permit 172.16.0.0 0.0.255.255ip nat inside source list 1 pool mt overloadexit Dot1q 协议的封装及 Router Rip、静态路由

32、的设置enconf tint fa 1/0.1encapsulation dot1q 2ip address 172.16.1.254255.255.255.0exitrouter ripnetwork 172.16.0.0network 202.10.18.021version 2no shutdownendip route 0.0.0.0 0.0.0.0202.10.18.100exitshow runshow ip route（3）356024PS 三层交换机 VLAN、IP 地址的分配以及 Router Rip 设置。 VLAN 的创建与端口的划分enconf tvlan 10exit

33、vlan 200exitint fa 0/1switchport access vlan 10exitint fa 0/2show run VLAN 的 IP 地址的分配enconf tint vlan 10ip address 202.10.18.30255.255.255.0no shutdownexitshow ip routeshow vlan Router Rip 的设置（RIP 协议的封装与实现）enconf trouter ripnetwork 172.16.0.0network 202.10.18.8endexitshow ip route229. 小结与个人体会小结与个人体会

34、这次课程设计，是计算机网络中一个比较大的项目了。刚开始入手，真的是一无所知，除了课本中相关的理论知识之外。问题是，不知道如何将课本中理论知识化为实际的操作技能。首先，老师非常详细地讲解了整个课程设计的过程和注意的要点，并指导了部分的难点细节。然后我们开始自己设计，分组人员，分配各自的任务。规划整个网络架构由组长完成，其余人则是负责各部分的 IP 分配和设置。当小组真正地做完这次课程设计，已经花费了一周多的时间。实验半天在机房，半天在宿舍。但几乎所有的时间都用在这上面。在这个过程中，经历了多种困难， 包括前面的网络拓扑结构图的构建过程，以及后面能够成功实现学院各台主机能够 ping 通。期间也出

35、现过很多比较小的技术性故障，幸好最终能一一化解，也是实验的乐趣所在。第一次规划时候，假设申请了两个原始的 IP 地址。但在各分部教室分配时候出现问题，所能提供的机器数量不够。之前设计的是两个 IP 分管两个部门，一共划分为 5 个子网。之后听老师说，向各大通信公司申请 IP 是一件比较花费的事情。介于该机构规模较小，可以只采用一个总的 IP 地址方式完成其网络架构设计。于是，小组重新规划了整个网络链路层的 IP 分配，采用一个 IP管理两个部门，设置成八个子网段，机房采用私有 IP 地址的方式分配即可。又一次花了好长时间，整个机构的网络架设才顺利完成。先是用思科的网络虚拟设备进行组建网络，设置

36、 IP 网段等。其中转 IP 时候有个问题一直困扰，IP虽然转化过去，但两边不能正常通信。查资料、问询老师和同学，百度之前相关的网络课程设计进行研究等等。最终是比较成功的实现了，所有网络之间通信能够正常运行。这次课程设计，基本上是涵盖了本学期学过的计算机网络 信息安全技术与应用等课程的相关知识点。比如：子网划分、VLAN 划分、路由器的 NAT转换等，还有信息安全方面相关知识点。通过这次课程设计，所学的知识能够系统化，实践运用到生活之中，这点很好继续保持。感觉这次课程设计受益匪浅。希望，最好能亲自参与一下在现实生活中的网络架构工作，实物操作。23参考文献参考文献【1】谢希仁.计算机网络（第五版）.北京：电子工业出版社，2012【2】范建华，胥光辉（译）.TCP/IP 详解.卷 1，协议.北京：机械工业出版社，2010【3】梁广民，王隆杰.思科网络实验室路由、交换实验指南.北京：电子工业出版社，2007