网络工程与组网技术课程设计(安徽工程大学)题目三.doc
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1、课程设计任务书课程设计题目: 网络工程与组网技术题目三 课程设计任务:1、 熟悉系统实现工具和上机环境2、 本课程设计的可行性分析、开发计划,通过调研完成系统的需求分析简要叙述技术可行性、省略经济可行性和法律可行性等。制定项目开发计划。完成项目需求分析。3、 系统设计包括:系统总体设计,拓扑设计,物理设计(设备选型),IP设计。4、 针对不同设备选择不同命令集,完成对设备的配置5、 设备安装及调式6、 书写系统上述文档和撰写课程设计报告课程设计目的:网络工程综合实验是网络工程及计算机相关专业的重要实践环节之一,该内容可以培养学生理论联系实际的设计思想,训练综合运用所学的计算机网络基础理论知识,
2、结合实际网络设备,解决在设计、安装、调试网络中所遇到的问题,从而使基础理论知识得到巩固和加深。学生通过综合实验学习掌握网络设计中的一般设计过程和方法,熟悉并掌握运用二层交换机、三层交换机、路由器和防火墙的配置技术。另外通过实验,可以掌握组建计算机网络工程的基本技术,特别是网络规划、交换机路由器等网络设备的基本功能与选型以及网络应用服务器的基本设备,同时提高学生的应用能力和动手实践能力。确立校园网建设的目标,不仅要考虑技术方面,而且还要考虑环境、应用和管理等方面,必须与学校各方面改革、建设长远发展相结合,科学论证和决策。根据这一要求:建设一个技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,
3、将校园的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域网相连,形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统。指导教师(签名) 年 月 日 目 录第1章 课程设计题总体要求- 1 -1.1 课程设计任务- 1 -1.2 课程设计内容- 1 -第2章 系统环境配置&常用工具- 3 -2.1 路由器Router- 3 -2.1.1 路由器的使用- 3 -2.1.2 路由器的工作原理- 3 -2.1.3 路由器的作用- 4 -2.2 二层交换机Switch- 4 -2.2.1 二层交换机的使用- 4 -2.2.2 二层交换机的原理- 4 -2.2.3 路由工作方法- 5 -2.3 三层交换机
4、Switch- 5 -2.3.1 三层交换机的使用- 5 -2.3.2 三层交换机的工作原理- 5 -2.3.3 三层交换机的优势- 6 -2.4 环境配置- 7 -第3章 可行性分析和系统需求分析- 9 -3.1 划分VLAN的分析- 9 -3.1.1 划分VLAN的基本策略- 9 -3.1.2 VLAN的划分- 10 -3.1.3 VLAN的优点- 10 -3.2 ACL的相关分析- 10 -3.3 RouterA 配置NET分析- 11 -第4章 系统总体规划和拓扑设计- 13 -第5章 系统物理设计和IP设计- 14 -5.1 VLAN的划分- 14 -5.2 运用OSPF配置全网路由
5、- 15 -5.3 配置RSTP协议- 20 -第6章 系统安装配置与调试- 23 -6.1 系统安装配置调试- 23 -小 结- 24 -参考文献- 25 - 第1章 课程设计题总体要求课程设计题目:网络工程与组网技术题目三1.1 课程设计任务针对本课程设计,需完成以下课程设计任务:1、熟悉系统实现工具和上机环境。 2、本课题的可行性分析、开发计划,通过调研完成系统的需求分析。简要叙述技术可行性、省略经济可行性和法律可行性等。制定项目开发计划,完成项目需求分析。3、系统设计包括:系统总体设计,拓扑设计,物理设计(设备选型),IP设计。根据分层设计思想,确定本项目的核心层、汇聚层及接入层相关设
6、备,包括交换机、路由器、服务器及防火墙等,根据总体规划给出项目的拓扑设计。6、书写系统上述文档和撰写课程设计报告。1.2 课程设计内容下图为某企业XX学校校园网的网络拓扑图,接入层设备采用二层交换机,汇聚层设备采用三层交换机。在接入交换机上划分了宿舍子网VLAN 20和实验子网VLAN 30,在汇聚交换机上划分了教师子网VLAN 10。为了保证网络的稳定性,接入层和汇聚层通过两条链路相连,汇聚层交换机通过VLAN1中的接口F0/1 与Router A 相连,Router A 通过广域网口和Router B 相连,Router B 则通过以太网口连接到ISP,通过ISP 连接到Internet。
7、通过路由协议,实现全网的互通。用访问控制列表使VLAN 20 中的用户在时间(9:0017:00)不允许访问 FTP服务器,可以访问WWW服务器。在L2-Switch上划分VLAN 20 ,30,L3-Switch上划分VLAN 10。配置RSTP协议实现L2-Switch和L3-Switch之间的冗余链路,选取L3-Switch为根。配置三层交换机的路由功能,运用OSPF配置全网路由。在RouterA上配置NAT,要求:实验子网不允许访问Internet,宿舍子网和教师子网访问Internet不受限制。在路由器A上应用ACL,要求:宿舍子网不可以访问FTP服务,宿舍子网可以访问其他网络的任何
8、资源,对教师子网的任何访问不做限制。第2章 系统环境配置&常用工具2.1 路由器Router2.1.1 路由器的使用路由器(Router)是连接因特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号的设备。路由器是互联网络的枢纽、“交通警察”。目前路由器已经广泛应用于各行各业,各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换之间的主 要区别就是交换发生在OSI参考模型第二层(数据链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需使用不同的控制信息,所以两者
9、实现各自功能的方式是不同的。2.1.2 路由器的工作原理(1)工作站A将工作站B的地址12.0.0.5连同数据信息以数据包的形式发送给路由器1。(2)路由器1收到工作站A的数据包后,先从包头中取出地址12.0.0.5,并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径:R1-R2-R5-B;并将数据包发往路由器2。(3)路由器2重复路由器1的工作,并将数据包转发给路由器5。(4)路由器5同样取出目的地址,发现12.0.0.5就在该路由器所连接的网段上,于是将该数据包直接交给工作站B。(5)工作站B收到工作站A的数据包,一次通信过程宣告结束。事实上,路由器除了上述的路由选择这一主要功能外,还具有网络流量控
10、制功能。有的路由器仅支持单一协议,但大部分路由器可以支持多种协议的传输,即多协议路由器。由于每一种协议都有自己的规则,要在一个路由器中完成多种协议的算法,势必会降低路由器的性能。因此,我们以为,支持多协议的路由器性能相对较低。用户购买路由器时,需要根据自己的实际情况,选择自己需要的网络协议的路由器。近年来出现了交换路由器产品,从本质上来说它不是什么新技术,而是为了提高通信能力,把交换机的原理组合到路由器中,使数据传输能力更快、更好。2.1.3 路由器的作用路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统
11、资源,提高网络系统畅通率,从而让网络系统发挥出更大的效益来。1、静态路径表 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。2、动态路径表动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。2.2 二层交换机Switch2.2.1 二层交换机的使用二层交换技术发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,
12、根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。2.2.2 二层交换机的原理从二层交换机的工作原理可以推知以下三点:(1)由于交换机对多数端口的数据进行同时交换,这就要求具有很宽的交换总线带宽,如果二层交换机有N个端口,每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过NM,那么这交换机就可以实现线速交换。(2)学习端口连接的机器的MAC地址,写入地址表,地址表的大小(一般两种表示方式:一为BUFFER RAM,一为MAC表项数值),地址表大小影响交换机的接入容量。(3)还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC (Application spec
13、ific Integrated Circuit)芯片,因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同,直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数,这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。2.2.3 路由工作方法路由器工作在OSI模型的第三层网络层操作,其工作模式与二层交换相似,但路由器工作在第三层,这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的控制信息,实现 功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表,这个表所标示的是如果要去某一个地方,下一步应该向哪里走,如果能从路由表中找到数据包下一步往哪里走,把链路层信息加上转发出去;如果不能知道下一步走向哪里,
14、则将此包丢弃,然后返回一个信息交给源地址。路由技术实质上来说不过两种功能:决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息,由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径,然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发,依次类推,直到数据包到达目的路由器。2.3 三层交换机Switch2.3.1 三层交换机的使用三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机,三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现,而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等
15、功能,由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术三层转发技术。传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发,既可实现网络路由功能,又可根据不同网络状况做到最优网络性能。2.3.2 三层交换机的工作原理使用IP的设备A三层交换机使用IP的设备B 比如A要给B发送数据,已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址,判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段,但不知道转发数据所需的MAC地址,A就发送一个ARP请求,B返回其MAC地址,A用此MAC封装数据包并发送给交换机,交换机起用二层交换模块,查找MAC地址表,将数据
16、包转发到相应的端口。 如果目的IP地址显示不是同一网段的,那么A要实现和B的通讯,在流缓存条目中没有对应MAC地址条目,就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关,这个缺省网关一般在操作系统中 已经设好,对应第三层路由模块,所以可见对于不是同一子网的数据,最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址;然后就由三层模块接收到此数据包,查询路 由表以确定到达B的路由,将构造一个新的帧头,其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址,以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机 制,确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系,并记录进流缓存条目表,以后的A到B的数据,就直接交由二层交换模块完
17、成。这就通常所说的一次路由多次转发。2.3.3 三层交换机的优势除了优秀的性能之外,三层交换机还具有一些传统的二层交换机没有的特性,这些特性可以给校园网和城域教育网的建设带来许多好处,列举如下:1、高可扩充性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35年网络应用快速增长的需要。2、高性价比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、内置安全机制三层交换机可以
18、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、适合多媒体传输教育网经常需要传输多媒体信息,这是教育网的一个特色。三层交换机具有QoS(服务质量)的控制功能,可以给不同的应用程序分配不同的带宽。例如,在校园网、城域教育网中传输视频流时,就可以专门为视频传输预留一定量的专用带宽,相当 于在网络中开辟了专用通道,其他的
19、应用程序不能占用这些预留的带宽,因此能够保证视频流传输的稳定性。而普通的二层交换机就没有这种特性,因此在传输视频 数据时,就会出现视频忽快忽慢的抖动现象。另外,视频点播(VOD)也是教育网中经常使用的业务。但是由于有些视频点播系统使用广播来传输,而广播包是不能实现跨网段的,这样VOD就不能实现跨网段进行;如果采用单播形式实现VOD,虽然可以实现跨网段,但是支持的同时连接数就非常少,一般几十个连接就占用了全部带宽。而三层交换机具有组播功能,VOD的数据包以组播的形式发向各个子网,既实现了跨网段传输,又保证了VOD的性能。5、计费功能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
20、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。2.4 环境配置处理器系列 英特尔 酷睿2双核 T5系列 处理器型号 Intel 酷睿2双核 T5670 标称主频 1.8GHz 前端总线 800MHz 二级缓存 2MB 内核架构 Merom 主板芯片组 Intel PM45 标配内存容量 1GB 内存类型 DDRII 最大支持内存 4GB 硬盘/光驱 硬盘容量 160GB 硬盘描述 5400转 光驱类型 康宝 设计类型 光驱内置 显卡/音效 显卡类型 中低端独
21、立显卡 显卡芯片 NVIDIA GeForce 9300M GS 流处理器个数 16 显存 256MB/64bit 显存类型 DDRII 音频系统 Intel High Definition Audio, 立体声音效 扬声器 立体声扬声器 显示屏 屏幕尺寸 14.1英寸 屏幕比例 是 屏幕分辨率 1280800 背光技术 CCFL背光 尺寸/重量 笔记本重量 2.5Kg 外形尺寸 33624734-39mm 外壳描述 钢琴漆外壳 网络通信 无线网卡 支持802.11b/g(54Mbps)无线协议 网卡描述 1000Mbps以太网卡 支持蓝牙 无 调制解调器 56K 鼠标/键盘 指取设备 Thi
22、nkPad UltraNav(指点杆和触摸板) 接口 USB接口 4USB2.0 扩展接口 ExpressCard 读卡器 SD卡插槽 视频输出 1个VGA、1个HDMI 其他接口 IEEE1394、1RJ-11、1RJ-45、1组音频输入输出接口 电源描述 电池类型 6芯锂电池 续航时间 2-3小时, 具体时间视使用环境而定 电源适配器 100V/240V 自适应交流电源供应器第3章 可行性分析和系统需求分析3.1 划分VLAN的分析虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)的中文名为“虚拟局域网”。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现
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