大学校园网的规划与设计.doc

大学校园网的规划与设计学生姓名： 指导老师： 摘 要 首当今世界随着计算机、网络通信等现代科学技术的发展，人类正迈入信息时代，在某学院建立覆盖全校，并可以与国内外著名网络互联的校园网已成为必然.本文首先介绍了大学校园网设计的思想和设计的原则。对校园网的功能进行需求分析，进而对校园网的架构进行设计。简要介绍cisco_Packet_Tracer_5模拟器的使用，然后在cisco_Packet_Tracer_5模拟软件中完成了校园网的拓扑图。介绍校园网的ip的获取与分配，进行简单测试。关键词 校园网；ip自动获取；模拟器；思科；1 引 言网络技术已经成为现代信息技术的主流，人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普及而迅速改变，网络成为人们生活中不可缺少的一部分了。本文只要介绍校园网网络结构的相关需求，熟悉cisco_Packet_Tracer_5的使用方法，并且掌握IP地址的获取、分配，最后绘制校园网的网络拓扑结构。1.1本文主要内容本文第二节介绍了校园网设计的基本原理，第三节详细描述了cisco_Packet_Tracer_5的使用，并且在该模拟器下进行了校园网拓扑图的绘制和使用dhcp让客户端自动获取IP地址的配置实验，第四节对本课程设计的整个过程进行重要的总结。1.2设计平台Windows平台下的cisco_Packet_Tracer_5网络配置仿真模拟器 2 设计原理2.1设计思路 进行校园网总体设计，首先要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划校园网建设的实施步骤。 校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面：1.为各办公室提供宽带网络支持2.提供公用信息交换平台3.提供Web发布信息等Internet的信息服务4.提供日常工作的处理网络化、电子化的日常办公自动化环境5.电子档案的信息查询，提供先进和更多的服务手段, 提高效率和质量； 6.为调控、科学决策提供有力的支持7.为内部网提供有力的技术保障，增加内部系统的安全性 8.增强校园的教学信息的领先优势2.2设计原则 主干网技术的选择：主要选择千兆（适合于高校）或百兆以太网技术来构建校园网络，对两层结点和桌面微机的接入也采用快速以太网，建立一个基于多层、全交换的虚拟园区网。校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。1、高性能与技术先进性校园网网络系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽；并在主干网上提供较强的可扩展性。为了及时、迅速地处理网络上传送的数据，网络应有较高的网络主干速度。2、高可靠性网络要求具有高可靠性，高稳定性和足够的冗余，提供拓扑结构及设备的冗余和备份，为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，要避免网络出现单点失效。在网络骨干上要提供备份链路，提供冗余路由。在网络设备上要提供冗余配置，设备在发生故障时能以热插拔的方式在最短时间内进行恢复，把故障对网络系统的影响减少到最小，避免由于网络故障造成用户损失；3、安全性校园网作为一个支持众多用户、同时和INTERNET/CERNET存在连接的网络，网络安全性在整个网络中是个很重要的问题，应该采用一定手段控制网络的安全性，以保证网络正常运行。网络中应采取多种技术从内部和外部同时控制用户对网络资源的访问。网络系统还应具备高度的数据安全性和保密性，能够防止非法侵入和信息泄漏。4、可管理性强有力的网管软件是有效地进行网络管理的助手，网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理；并且能够实现计费管理。5、可扩充性随着应用规模的不断扩大，要求网络可以方便地扩充容量，支持更多的用户及应用；随着网络技术的不断发展，网络必须能够平滑地过渡到新的技术和设备，保证现有的投资。6、VLAN划分根据校园网的实际需求，属于同一部门的工作人员可能在不同的建筑物中，但需要在一个逻辑子网内。网络站点的增减，人员的变动，无论从网络管理，还是用户的角度来讲，都需要虚拟网技术的支持。因此在网络主干中要支持三层交换及VLAN划分。在整个网络中使用虚拟网技术，以提高网络的安全性和灵活性。7、多层交换技术通过三层交换技术，特别是基于硬件的第三层交换，可以充分地利用交换机的包处理能力，实现真正的线速交换。2.3 网络三层结构设计校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由2个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。3设计步骤根据上面的设计原理和设计思想，在cisco_Packet_Tracer_5下设计出校园网的拓扑图，在画拓扑图前我们必须首先熟练了解该仿真模拟器。3.1 cisco_Packet_Tracer_5Packet Tracer 5.0是一款非常不错的Cisco(思科)网络设备模拟器，对于想考思科初级认证（如CCNA）的朋友们来说，Packet Tracer 5.0是非常不错的选择。通常我们周围并没有那么多思科的设备供我们学习调试，参加培训费用很贵，上机实践的机会还是有限的，利用Packet Tracer 5.0练习思科IOS操作命令很不错的。使用方法简单介绍如下：1. 先从网上下载Packet Tracer5.0的安装程序，点击安装程序。2.在出现的界面上一直点next，直到安装完成，如下图：图3-1 安装步骤界面一图3-2 安装步骤界面二图3-3 安装步骤界面三 图3-4 安装好后出现的图标3.2 在cisco_Packet_Tracer_5中设计拓扑图根据分析设计了三层网络模型后，我们在cisco_Packet_Tracer_5仿真模拟器中画出图3-5的网络拓扑结构图：图3-5 校园网络拓扑图3.3 校园网IP地址的获取、分配VLAN将广播域控制在单个VLAN内，从而减少了各个VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。在各VLAN间需要相互通信时，可以使用VLAN间的路由来实现。在日益增大的校园网中，VLAN的的合理划分显得尤为重要。根据实际情况把ip和vlan划分好后我们就需要选择终端的ip地址的获取方式了，ip获取方式一般有二种：1，静态配置IP2. 自动获取iP第一种方式适用于小型网络，终端数少，对于校园网这种大型网络操作量非常大，且不便于管理。第二种方式就是通过dhcp协议让客户端从服务器中自动获取ip，这也是现在普遍使用的方法。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。通过拓扑图我们知道在这个校园网方案中我们就使用一台DHCP服务器来给校园网中的终端提供ip。以下我们通过简单的拓扑来实现dhcp协议是如何让终端从服务器中自动获取IP的:图3-6 实验拓扑图实验环境说明：由于模拟的服务器只能提供一个地址池，因此我使用两个DHCP服务器，分别创建DHCP地址池：/24:及/24:。配置了一个DNS服务器。步骤一：配置DHCP服务器地址池图3-7 DHCP服务器地址池的配置步骤二：配置DNS服务器图3-8 DNS服务器地址池的配置步骤三：Router2的配置（以下是配置文件）Router#show runBuilding configuration.Current configuration : 629 bytes!version 12.4no service timestamps log datetime msecno service timestamps debug datetime msecno service password-encryption!hostname Router!interface FastEthernet0/0 ip address duplex auto speed auto!interface FastEthernet0/1 no ip address duplex auto speed auto shutdown!interface Serial0/0/0 ip address !interface Serial0/0/1 no ip address shutdown!interface Vlan1 no ip address shutdown!router rip network network !ip classless!line con 0line vty 0 4 login!endRouter#步骤四：Router0的配置（以下是配置文件）Router#show runBuilding configuration.Current configuration : 972 bytes!version 12.4no service timestamps log datetime msecno service timestamps debug datetime msecno service password-encryption!hostname Router!interface FastEthernet0/0 ip address duplex auto speed auto!interface FastEthernet0/0.1 encapsulation dot1Q 10 ip address ip helper-address !interface FastEthernet0/1 ip address duplex auto speed auto!interface FastEthernet0/1.1 encapsulation dot1Q 20 ip address ip helper-address !interface Serial0/0/0 ip address clock rate 9600!interface Serial0/0/1 no ip address shutdown!interface Vlan1 no ip address shutdown!router rip network network network network network !ip classless!line con 0line vty 0 4 login!End步骤五：客户端的配置和测试配置PC1，让它通过dhcp自动获取IP：图3-7 PC1的配置配置PC1，让它通过dhcp自动获取IP：图3-7 PC1的配置让PC2访问进行测试：图3-7 PC2访问网站进行测试通过测试我们得知PC2和PC1客户端都自动获取了IP，并且可以访问校园网内的数据，说明实验成功，方案是可行的。4 结束语本课程设计主要内容包括:（1）了解校园网网络结构的相关需求；（2）掌握cisco_Packet_Tracer_5的使用方法;（3）掌握IP地址的获取、分配；（4）掌握网络拓扑结构的绘制.在设计过程中遇到的问题有模拟器不会使用，ip地址自动获取的时候不能夸交换机；通过询问老师和同学对cisco_Packet_Tracer_5有了比较熟悉的操作，通过网络查询帮助解决了ip自动获取不能夸交换机的问题。通过本课程设计我知道了自己的不足，对知识的掌握不牢靠，并且动手能力欠缺，虽然进程困难，但是还是收获了不少，懂了团队合作。特此感谢帮助我的老师和同学们。参考文献1梅红岭.VLAN技术及应用J.上海微型计算机，1999，193(17):22-22.2韩文智，蒋文彬.论VLAN间的通信方式J.教育信息化,2005,28(2):28-28.3李波.校园网设计J.计算机光盘软件与应用,2010(8):146-146.4 Richard Froom,Balaji Sivasubramanian,Erum Frahim.CCNP SWITCH（642-813）学习指南M.北京:人民邮电出版社,2011.2.5 David Hucaby.CCNP BCMSN认证考试指南（第三版）M.北京:人民邮电出版社, 2006.11.6王保顺,张炜等.校园网设计与远程教学系统开发M.北京:人民邮电出版社,2003.1.7洪军,韩燮.VLAN 技术及在交换机上的实现J.电脑开发与应用,2007,20(2):11-13.8马安龙.校园网中VLAN 的设计与VLAN 间路由的配置J.连云港职业技术学院学报,2004,17(3):57-59.9张青,刘忠耿.VLAN技术应用于校园网的优势及其配置J.基础教育,2004(1):6266.10朱迅.基于三层交换和虚拟局域网技术的校园网设计与实现D.江苏:江南大学,2009.11洪军，韩燮.VLAN技术及在交换机上的实现J.电脑开发与应用，2007，20(2):11-13.12张保通.某（中小型）校园网设计方案实例EB/OL. /p-89499341357.html，2010.03.附件1DHCP实验中SWITCH0交换机的配置清单：Switch#show runBuilding configuration.Current configuration : 1131 bytes!version 12.1no service timestamps log datetime msecno service timestamps debug datetime msecno service password-encryption!hostname Switch!interface FastEthernet0/1 switchport mode trunk!interface FastEthernet0/2 switchport access vlan 10!interface FastEthernet0/3 switchport access vlan 10!interface FastEthernet0/4!interface FastEthernet0/5!interface FastEthernet0/6!interface FastEthernet0/7!interface FastEthernet0/8!interface FastEthernet0/9!interface FastEthernet0/10!interface FastEthernet0/11!interface FastEthernet0/12!interface FastEthernet0/13!interface FastEthernet0/14!interface FastEthernet0/15!interface FastEthernet0/16!interface FastEthernet0/17!interface FastEthernet0/18!interface FastEthernet0/19!interface FastEthernet0/20!interface FastEthernet0/21!interface FastEthernet0/22!interface FastEthernet0/23!interface FastEthernet0/24!interface Vlan1 ip address !interface Vlan10 ip address 54 !ip default-gateway !line con 0!line vty 0 4 loginline vty 5 15 login!End附件二DHCP实验中SWITCH1交换机的配置清单：Switch#show runBuilding configuration.Current configuration : 1131 bytes!version 12.1no service timestamps log datetime msecno service timestamps debug datetime msecno service password-encryption!hostname Switch!interface FastEthernet0/1 switchport mode trunk!interface FastEt