网络规划(交换机环、WWW-Server、帧中继、RIP、生成树)-计算机网络课程设计

沈阳航空航天大学 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程设计名称：计算机网络课程设计计算机网络课程设计 课程设计题目：网络规划（交换机环、网络规划（交换机环、WWWWWW ServerServer、帧中继、帧中继、RIPRIP、生成树）、生成树） 院（系）：计算机学院 专 业：计算机科学与技术（物联网技术方向） 班 级： xxx班 学 号：xxxx 姓 名： xxx 指导教师： 拱长青 完成日期： 2016年7月12日 沈阳航空航天大学课程设计报告 沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学 课课程程设设计计任任务务书书 课程设计名称计计算算机机网网络络课课程程设设计计专业计计算算机机科科学学与与技技术术 学生姓名 xxx 班级 xxx 学号 xxx 题目名称网络规划（交换机环、网络规划（交换机环、WWW Server、帧中继、帧中继、RIP、生成树）、生成树） 起止日期 2016 年 6 月 27 日起至 2016 年 7 月 8 日止 课设内容和要求： 内容：内容： 实现如下图所示的企业网络规划：S1、S2、S3、R1 为局域网内设备，R1 为网关； R2、S4 为广域网上设备。PC1、PC2 连接到 S2，WWW Server 连到 R1，PC4 连到 S4。 主要功能包括： 1根据网络结构合理规划 IP 地址； 2R1 和 R2 间配置为帧中继协议。 3路由设备之间使用 RIP 协议，并设置一些静态路由； 4在 S2 上划分 VLAN，通过 S1 互通； 5在 R1 上应用 NAT，实现局域网访问 PC4，PC4 可访问局域网 FTP Server； 6配置 ACL，实现 PC2 能 Ping 通 R2 接口 IP，但不能 Ping 通 PC4。 7S1、 S2、 S3 上配置 STP。 参考资料： 1 计算机网络教程(第二版)M.北京:人民邮电出版社,2006 2 网络设备互连学习指南M. 北京: 科学出版社,2009 教教研研室室审审核核意意见见：同同意意立立题题 教教研研室室主主任任签签字字： 指导教师（签名）指导教师（签名） 年月日 沈阳航空航天大学课程设计报告 I 学学 生（签名）生（签名）年月日 目目 录录 沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学.I 1 系统分析系统分析.1 1.1 需求分析.1 1.2 网络协议分析.1 1.3 组网技术简介.2 2 网络系统规划网络系统规划.3 2.1 网络层次模型与网络拓扑设计.3 2.2 VLAN 划分.3 2.3 IP 地址规划与路由设计 .4 2.4 安全策略.4 2.5 网络设备选型.5 3 网络设备配置网络设备配置.6 3.1 交换机的配置.6 3.2 路由器的配置.7 3.3 RIP 的配置：.8 3.4 帧中继的配置.9 3.5 NAT 的配置.12 3.6 静态路由的配置.13 3.7 ACL 的配置.13 3.8 生成树的配置.13 4 测试及运行结果测试及运行结果.14 参考文献参考文献.17 附附 录录.18 沈阳航空航天大学课程设计报告 0 1 系统分析 1.1 需求分析需求分析 本次课程设计要求根据给定的网络拓扑图，在合理规划 IP 地址的基础上配置 各种网络协议实现题目所要求的功能。主要要求如下： （1）在 IP 地址分配方面，企业内部网段设为 ，公网网段设定 为 ； （2）路由器之间数据封装采用帧中继协议； （3）各个路由设备之间采用 RIP 协议，并在路由器上设置静态路由； （4）在自制系统边缘路由 R1 上配置 NAT 实现把内部私有地址转化为相 应的在公网中的 IP 地址； （5）在广域网一端的路由器上配置 ACL，控制允许与拒绝某一指定网址， 实现 PC2 能够 Ping 通 R2 接口 IP，但不能 Ping 通 PC4； （6）在局域网交换机 S1、S2、S3 上配置 STP，实现 PC1、PC2 和 PC3 之 间互相都能 Ping 通。 1.2 网络协议分析网络协议分析 本课设所涉及的主要协议有 RIP、帧中继等。对其协议工作原理，相应网络 运行机制等的分析如下 RIP(routing information protocol，路由信息协议)，是属于内部网关路由协议， 用于小型网络。其作为距离矢量路由协议，RIP 使用距离矢量来决定最优路径， 具体来讲，就是提供跳数作为尺度来衡量路由距离，最多支持跳数为 15，跳数 16 表示不可达，跳数最小即为最优路由。RIP 协议仅和相邻路由器交换数据，交 换的信息是当前路由器所知道的全部信息。路由器刚开始工作时，只知道直接连 接的网络距离，以后每一个路由器也只和数目有限的相邻路由交换并更新路由信 息。经过如干次更新后，所有路由最终知道到达自制系统中任何一个网络的最短 沈阳航空航天大学课程设计报告 1 距离和下一跳地址。RIP 协议的收敛过程较快，即在自制系统中所有的节点都能 得到正确的路由信息。 帧中继(Frame Relay)，是一种封包交换通信网络，一般用在开放系统互连参 考模型中的数据链路层，用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。用户信息 以帧（frame）为单位进行传送，网络在传送过程中对帧结构、传送差错等情况进 行检查，对出错帧直接予以丢弃，同时，通过对帧中地址段 DLCI 的识别，实现 用户信息的统计复用。帧中继是一种宽带分组交换，使用复用技术时，其传输速 率可高达 44.6Mbps。 1.3 组网技术简介组网技术简介 本课设所用到的相关网络通信技术作简单介绍如下： 接入层是指网络中直接面向用户连接或访问的部分，本规划采用交换机实现 对中断工作设备的接入，交换机之间采用划分虚拟局域网（VLAN）的方式实现 不同 VLAN 之间的主机通信。汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点，是连接接入层 和核心层的网络设备，为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理、汇聚 层为接入层提供基于策略的连接，如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理 等。通过网段划分（如 VLAN）与网络隔离，可以防止某些网段的问题蔓延和影 响核心层。汇聚层同时也可以提供接入层虚拟网络之间的互连，控制和限制接入 层对核心层的访问，保证核心层的安全和稳定，本规划采用路由和三层交换机实 现汇聚层的工作，可实现不同 VLAN 间的通信，使局域网内 PC 机与服务器相互 访问，并保证传输质量，而且确保核心层的数据工作效率不受影响。 沈阳航空航天大学课程设计报告 2 2 网络系统规划 2.1 网络层次模型与网络拓扑设计网络层次模型与网络拓扑设计 接入层采用 CISCO WS-C2960-24TT 二层交换机，实现对互联网主机和其他 终端的接入。如图 2 中 S2 和 S3。 汇聚层采用 CISCO WS-C3560-24PS 三层交换机，实现局域网内部信息的交 换和汇聚、认证与管理。也实现交换机不同 VLAN 之间的通信。如图 2.1 中 S1。 核心层采用 CISCO 2620XM 路由器，实现局域网和骨干网络之间的优化传输， 是所有流量的最终承受者和汇聚者。如图 2.1 中 R1 和 R2 2.2VLAN 划分划分 局域网中主要有两个 VLAN,分别是： VLAN10：在 S1、S2 和 S3 上都有，是 PC1 和 PC3 的所属 vlan，虚拟端口 IP 地址为：/24。 沈阳航空航天大学课程设计报告 3 VLAN20：在 S1 和 S2 上有，是 PC2 的所属的 vlan，虚拟端口 IP 地址为： /24。 2.3IP 地址规划与路由设计地址规划与路由设计 局域网网段为： 广域网网段为： NAT 网络地址转换： （1） 局域网 PC1 的 IP 地址 转换为公网 IP 地址 1； （2） 局域网 PC2 的 IP 地址 转换公网 IP 地址 2； （3） 局域网 PC3 的 IP 地址 转换公网 IP 地址 3； （4） 局域网 WWW 服务器的 IP 地址 转换公网 IP 地址 4； 网络协议使用 RIP 协议，采用帧中继封装。 2.4安全策略安全策略 为安全考虑使用的技术主要有 NAT 和 ACL 两种，分别介绍如下： 网络地址转换(NAT，Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术， 是一种将私有(保留)地址转化为合法 IP 地址的转换技术，它被广泛应用于各种类 型 Internet 接入方式和各种类型的网络中。NAT 不仅完美地解决了 lP 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。NAT 的实现方式有三种，即静态转换 Static Nat、动态转换 Dynamic Nat 和 端口多路复用 OverLoad，本次设计采用的是静态地址转换。 访问控制列表（Access Control List，ACL） 是路由器和交换机接口的指令列 表，用来控制端口进出的数据包。ACL 适用于所有的被路由协议，如 IP、IPX、AppleTalk 等。这张表中包含了匹配关系、条件和查询语句，表只是一 个框架结构，其目的是为了对某种访问进行控制。在广域网路由器 R1 上配置 ACL，实现控制局域网主机 PC2 能 Ping 通 R2 端口 IP，但不能与 PC4 进行通信。 通过访问控制链表限制了某些用户或设备对网络的使用，使得广域网上的主机得 沈阳航空航天大学课程设计报告 4 到了有效的保护，提高了网络性能。 2.5网络设备选型网络设备选型 CISCO 2620XM：模块化路由，支持多种网络协议，可应用于局域网到局域 网路由、远程访问服务器、广域网访问。 CISCO WS-C2960-24TT：智能交换机，为网络边缘提供智能服务，提供桌面快速 以太网和 10/100/1000 千兆以太网连接，有助于提供增强 LAN 服务。 CISCO WS-C3560-24PS：三层交换机，实现局域网内部信息的交换和汇聚、认证 与管理。实现不同 VLAN 之间的通信。 本次课设所选择的设备参数及功能详见下表。 表表 2.12.1 设备选型设备选型 设备名称设备型号、参数功能描述 路由器Generic实现不同网络之间的通信 两层交换机Generic扩展局域网 三层交换机3560-24PS兼有路由器和二层交换机的功能 服务器Server-pt提供 FTP 服务 计算机PC-pt终端设备 双绞线连接作用 V35 电缆连接作用 云端Cloud-PT模拟广域网 沈阳航空航天大学课程设计报告 5 3 网络设备配置 3.1 交换机的配置交换机的配置 1. 交换机 S1 的配置： Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname switch1 switch1(config)#vlan 10 switch1(config-vlan)#exit switch1(config)#vlan 20 switch1(config-vlan)#exit switch1(config)#int vlan 10 switch1(config-if)#ip address switch1(config-if)#exit switch1(config)#int vlan 20 switch1(config-if)#ip address switch1(config-if)#exit switch1(config)#int f0/2 switch1(config-if)#no switchport switch1(config-if)#ip address switch1(config-if)#no shutdown switch1(config-if)#exit 2. 交换机 S2 的配置 Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname switch2 switch2(config)#vlan 10 沈阳航空航天大学课程设计报告 6 switch2(config-vlan)#exit switch2(config)#vlan 20 switch2(config-vlan)#exit switch2(config)#int f0/10 switch2(config-if)#switchport access vlan 10 switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/11 switch2(config-if)#switchport access vlan 20 switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/1 switch2(config-if)#switchport mode trunk switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/2 switch2(config-if)#switchport mode trunk 3.交换机 S3 的配置 Switchen Switch#conf t Switch(config)#hostname switch3 switch3(config)#vlan 10 switch3(config-vlan)#exit switch3(config)#int f0/1 switch3(config-if)#switchport access vlan 10 switch3(config-if)#exit switch3(config)#int f0/3 switch3(config-if)#switchport mode trunk 3.2 路由器的配置路由器的配置 1. 路由器 R1 的配置： router1 沈阳航空航天大学课程设计报告 7 Routeren Router#conf t Router(config)#hostname router1 router1(config)#int f0/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#no shutdown router1(config-if)#exit router1(config)#int f1/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#no shutdown router1(config-if)#int ser 2/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#clock rate 64000 router1(config-if)#no shutdown 2. 路由器 R2 的配置： Routeren Router#conf t Router(config)#hostname router2 router2(config)#int ser 2/0 router2(config-if)#ip address router2(config-if)#no shutdown router2(config-if)#exit router2(config)#int f0/0 router2(config-if)#ip address router2(config-if)#no shutdown 3.3 RIP 的配置：的配置： /对 switch1 设置 RIP switch1(config)#route rip 沈阳航空航天大学课程设计报告 8 switch1(config-router)#network switch1(config-router)#network switch1(config-router)#network switch1(config-router)#version 2 switch1(config-router)#no auto-summary /对 router1 设置 RIP router1(config)#route rip router1(config-router)#network router1(config-router)#network router1(config-router)#network router1(config-router)#version 2 router1(config-router)#no auto-summary /对 router2 设置 RIP router2(config)#route rip router2(config-router)#network router2(config-router)#network router2(config-router)#version 2 router2(config-router)#no auto-summary 3.4 帧中继的配置帧中继的配置 /对 router1 设置帧中继 router1(config)#in ser 2/0 router1(config-if)#encap frame-relay /封装帧中继协议 router1(config-if)# router1(config-if)#bandwidth 64 /设置带宽，必须设置 router1(config-if)#frame-relay map ip 102 broadcast router1(config-if)#frame-relay lmi-type cisco router1(config-if)#exit /对 router2 设置帧中继 沈阳航空航天大学课程设计报告 9 router2(config)#int ser 2/0 router2(config-if)#encap frame-relay router2(config-if)#bandwidth 64 router2(config-if)#frame-relay map ip 201broadcast router2(config-if)#frame-relay lmi-type ansi /对云端的设置 打开图形界面配置，选择 Serial 0（Serial 1 类似） ，DLCI 编号：输入 102，Name ：输入 1-2，点击添加。如图 3.1 和 3.2 所示 图图 3.1 沈阳航空航天大学课程设计报告 10 图图 3.2 选择 frame-relay（帧中继）选项，将刚添加的两个接口配置添入 frame-relay，点击添加。如图 3.3 所示。 沈阳航空航天大学课程设计报告 11 图图 3.3 3.5 NAT 的配置的配置 /对 router1 设置 NAT router1(config)#ip nat inside source static 1 router1(config)#ip nat inside source static 2 router1(config)#ip nat inside source static 3 router1(config)#ip nat inside source static 4 router1(config)#int f0/0 router1(config-if)#ip nat inside router1(config)#int f1/0 router1(config-if)#ip nat inside router1(config)#int ser 2/0 router1(config-if)#ip nat outside 沈阳航空航天大学课程设计报告 12 3.6 静态路由的配置静态路由的配置 /对 router1 的静态路由配置 router1(config)#ip route /对 router2 的静态路由配置 router2(config)#ip route router2(config)#exit 3.7 ACL 的配置的配置 /对 router2 设置 ACL router2(config)#ip access-list standard p1d2 router2(config-std-nacl)#deny 3 router2(config-std-nacl)#permit any router2(config-std-nacl)#exit router2(config)#int f0/0 router2(config-if)#ip access-group p1d2 out 3.8 生成树的配置生成树的配置 /对 switch1 设置生成树 switch1(config)#spanning-tree vlan 10 priority 4096 /对 switch2 设置生成树 switch2(config)#spanning-tree vlan 10 priority 8192 /对 switch3 设置生成树 switch3(config)#spanning-tree vlan 10 沈阳航空航天大学课程设计报告 13 4 测试及运行结果 4.1 帧中继协议配置结果：帧中继协议配置结果： 在 router1 上输入 show int ser 2/0 显示如图 4.1. 图图 4.1 4.2 RIP 配置和静态路由配置结果配置和静态路由配置结果 在 router1 上输入 show ip rou 显示如图 4.2 沈阳航空航天大学课程设计报告 14 图图 4.2 4.3 ACL 配置结果配置结果 在 router2 上输入 show access-lists 显示如图 4.3 图图 4.3 4.4 NAT 配置结果配置结果 在 router1 上输入 show ip nat tran 显示如图 4.4 沈阳航空航天大学课程设计报告 15 图图 4.4 4.5 测试运行结果测试运行结果 当配置完成 ACL 访问控制链表后，deny PC2 主机经过 NAT 转换过后的地址 2 访问 PC4（） ，使得 PC2 不能 Ping 通 PC4，但能 Ping 通 R2 端口的 IP 地址（） 。如图 4.5 所示。 图图 4.5 PC2 主机主机 Ping 命令测试结果命令测试结果 沈阳航空航天大学课程设计报告 16 参考文献 1 计算机网络教程(第二版)M.北京：人民邮电出版社，2006 2 网络设备互连学习指南M. 北京： 科学出版社，2009 3 Cisco 网络设备互联(ICND2) (第二版) M.北京：人民邮电出版社，2008 4 思科网络互连术语和缩略词词典M.北京：人民邮电出版社，2002 5 网络互联组网配置技术M.北京：电子工业出版社，2001 沈阳航空航天大学课程设计报告 17 附 录 主要配置文件清单： 1、switch1 Switchen Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#hostname switch1 switch1(config)#vlan 10 switch1(config-vlan)#exit switch1(config)#vlan 20 switch1(config-vlan)#exit switch1(config)#int vlan 10 %LINK-5-CHANGED: Interface Vlan10, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan10, changed state to up switch1(config-if)#ip address switch1(config-if)#exit switch1(config)#int vlan 20 %LINK-5-CHANGED: Interface Vlan20, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan20, changed state to up switch1(config-if)#ip address 沈阳航空航天大学课程设计报告 18 switch1(config-if)#exit switch1(config)#int f0/2 switch1(config-if)#no switchport switch1(config-if)#ip address switch1(config-if)#no shutdown switch1(config-if)#exit switch1(config)#spanning-tree vlan 10 priority 4096 /设置生成树 switch1(config)#exit /设置 RIP switch1(config)#route rip switch1(config-router)#network switch1(config-router)#network switch1(config-router)#network switch1(config-router)#version 2 switch1(config-router)#no auto-summary 2、Switch2: Switchen Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#hostname switch2 switch2(config)#vlan 10 switch2(config-vlan)#exit switch2(config)#vlan 20 switch2(config-vlan)#exit switch2(config)#int f0/10 switch2(config-if)#switchport access vlan 10 switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/11 沈阳航空航天大学课程设计报告 19 switch2(config-if)#switchport access vlan 20 switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/1 switch2(config-if)#switchport mode trunk %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up switch2(config-if)#exit switch2(config)#int f0/2 switch2(config-if)#switchport mode trunk %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/2, changed state to down %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/2, changed state to up switch2(config-if)#exit switch2(config)#spanning-tree vlan 10 priority 8192 /设置生成树 3、switch3： Switchen Switch#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#hostname switch3 沈阳航空航天大学课程设计报告 20 switch3(config)#vlan 10 switch3(config-vlan)#exit switch3(config)#int f0/1 switch3(config-if)#switchport access vlan 10 switch3(config)#int f0/3 switch3(config-if)#switchport mode trunk %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/3, changed state to down %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/3, changed state to up switch3(config-if)#exit switch3(config)#spanning-tree vlan 10 /设置生成树 4、router1 Routeren Router#conf t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Router(config)#hostname router1 router1(config)#int f0/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#no shutdown %LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up 沈阳航空航天大学课程设计报告 21 router1(config-if)#exit router1(config)#int f1/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#no shutdown %LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet1/0, changed state to up %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet1/0, changed state to up router1(config-if)#int ser 2/0 router1(config-if)#ip address router1(config-if)#clock rate 64000 router1(config-if)#no shutdown %LINK-5-CHANGED: Interface Serial2/0, changed state to up router1(config-if)#exit router1(config)#route rip /设置 RIP router1(config-router)#network router1(config-router)#network router1(config-router)#network router1(config-router)#version 2 router1(config-router)#no auto-summary router1(config-router)#exit router1(config)#in ser 2/0 /设置帧中继 router1(config-if)#encap frame-relay /*封装帧中继协议*/ router1(config-if)# 沈阳航空航天大学课程设计报告 22 %LINEPROTO-5- UPDOWN: Line protocol on Interface Serial2/0, changed state to up router1(config-if)#bandwidth 64 router1(config-if)#frame-relay map ip 102 broadcast router1(config-if)#frame-relay lmi-type cisco router1(config-if)#exit %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial2/0, changed state to dow router1(config)#ip route /对 router1 的静态路由配置 /对 router1 设置 NAT router1(config)#ip nat inside source static 1 router1(config)#ip nat inside source static 2 router1(config)#ip nat inside source static 3 router1(config)#ip nat inside source static 4 router1(config)#int f0/0 router1(config-if)#ip nat inside router1(config)#int f1/0 router1(config-if)#ip nat inside router