计算机网络课程设计小型校园网络设计.doc

课程设计说明书 NO.10小型校园网络设计1、课程设计的目的 通过使用Packet Tracer 软件对小型网络的设计和组建，了解并掌握网络互连是设备的使用方法和要领。以及配置IP地址，网络设备的选择和链接，以及相应的配置方法。具体要求达到：1.提高对网络的软、硬件构建的认识，了解对局域网的操作和使用方法。2.加深对OSI体系结构的层次结构的理解和认识，掌握上层协议的内容和实现方法， 还有网络设备的选择方法和使用原理，以及IP地址的配置方法。3.培养初步的局域网的设计技巧和网络规划的工作能力。2、设计方案论证2.1设计要求构建一个小型网络。网络规模要求如下：(1) 终端用户包括：1号楼有48个校园网普通用户；2号楼有1个包含24个多媒体用户的电子阅览室；3号楼有1个包含48个用户的多媒体教室(性能要求高于电子阅览室)。4号楼是网络中心。支持远程教学，可以接入互联网，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能。(2) 各楼之间的距离为500米。2.2设计思路校园网属于园区的局域网，楼和楼之间是采用DCE串口链接，采用串口转化器转换成光纤链接，因为楼与楼之间相隔500M，使用双绞线肯定是不行，出于对性能的考虑所以采用多模光纤，在每个建筑中垂直子系统则位于高层建筑物的竖井内，和采用同轴电缆和双绞线。主干线采用同轴电缆而其他的终端连接则根据需求的不同采用性能不同的线路连接，主要是3#UTP和5#UTP。把管理区子系统并入设备间子系统，集中管理。对于多栋楼房之间采用设备间的链接方法。 在1号楼的中分楼层，在楼层中采用水平子系统。在四楼采用无线路由的链接网络，目的在于为学生提供一个无线的网络环境。而其他楼层的拓扑结构则基本相同用作普通机房使用。根据不同的实际需求使用不同的交换机和其他网络设备。在2号楼里有一个电子预览室，2号的线路是由光纤接入的，这个预览室是有24台主机连入网，我考虑在在栋楼里应给不止24台主机，或者说是以后会增加，所以在分配IP的时候我分了不止24个而是一个C类网，这样可以做到有备无患。还要使用一个2950-24的交换机分出24台主机。3号楼里的IP分配也是一样的，也是分了一个c类的网，以便以后扩充时使用，而在线路上使用了5#UTP而在2号楼则是3#UTP这是为了保证3号的网络性能要求高于2号楼的电子阅览室这个设计要求。还有两个2950-24的交换机分出48台主机，以及一个普通的交换机，这样的设计有力于网络的扩充和升级。4号楼是网络中心。支持远程教学，可以接入互联网，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能，需要连接外网，还要加入的一台服务器来控制和管理网络，并设置一下安全协议来确保相对网络安全，并实现远程教学和其他的相关服务。以上这些就是我们相关的设计思路，由于本人的能力有限而且缺少实际的项目经验和设计能力，在设计时难免会有一些遗漏和错误，我会在今后的学习。2.3互连设备的选择2.3.1交换机的选择交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。在选择交换机设备时，用户一定要考虑管理的问题。尤其是针对规模较大的校络结构中，管理型的交换机被普遍使用。如果建立的只是小型网络，不需要使用中心网络管理机制，应该购买普通无管理能力的集线器，节省这笔资金。在本设计中，由于需要分出大量的主机采用的Packet Tracer 5.1中的2950-24型号的交换机，因为它可以分出24太主机，同时其性能高于Hub，而且在我认识的机型里面它是综合性能最好的一款交换机。2.3.2路由器的选择路由器可以说是现代网络的根本组成元素，是一种用于连接多个网络或网段的网络设备。这些网络可以是几个使用不同协议和体系结构的网络，可以是几个不同网段的网络。路由器在连接不同网络或网段时，可以对这些网络之间的数据信息进行转换，使之变成双方都能读懂的信息格式，这样就可以实现不同网络或网段间的互联互通。同时，它还具有判断网络地址和选择路径的功能以及过滤和分隔网络信息流的功能。目前，路由器已成为各种骨干网络内部之间、骨干网之间以及骨干网和互联网之间连接的枢纽。为了完成“路由”的工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路由表或者IRP协议，来实现路由选择。在路由表中可以写如路由选择的信息，路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。而在本设计中为了效率节省设计时间，也为了网络的效率，本设计采用了动态路由的选择，还在路由器配置了IRP协议，在路由与路由的链接上采用DCE串口链接并在一端设置时钟信号。2.3.3服务器及PC的选择服务器和PC是实现终端网络的具体操作，网络应用实现的平台，也是网路应用的控制终端。针对校园而言应该充分考虑此设备的稳定性、安全性、性价比等因素，切实选择合适的机器。2.3.4传输介质的选择在线路传输的问题上应该以应用需求和成本为主。由于校园网分布范围为500M，线缆应给采用多模光纤为主。光纤是一种讯息传输的媒介.是一条玻璃或塑胶纤维,作为让讯息通过的传输媒介。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害。光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15m-50m，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8m-10m。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层来防止意外。 多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用远程通讯，还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100MBPS的以太网以至这行的1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。双绞线分非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)两种。目前，在局域网中，大多数使用的是UTP。双绞线是两根绝缘导线互相绞结在一起的一种通用的传输介质，它可减少线间电磁干扰，适用于模拟、数据通信。UTP价格较低，传输速率满足使用要求，适用于办公大楼、学校、商厦等干扰较小的环境中使用，但不适于噪声大、电磁干扰强的恶劣环境中使用。在楼于楼之间采用多模光纤，是出于成本的考虑毕竟学校的楼之间的距离不是特别的远，而在楼内部则采用3类UTP和5类UTP这是出于学校的实际情况而定的，因为不同教室的需求不同所以采用不同的线路连接，这样才能保证性能和效率以及成本的最优选择。3、设计结果与分析3.1网络拓扑结构图图1图23.2路由器的配置3.2.1路由器IP地址的分配图3路由器配置的原则：(1) 路由器的物理网络端口需要有一个IP地址。(2) 相邻路由器的相邻端口的IP地址在同一网段。(3) 同一路由器不同端口在不同的网段上。IP地址的具体分配表1设备名称IP地址默认网关服务器192.168.7.2192.168.7.11号楼 192.168.1.2-192.168.1.50192.168.1.12号楼192.168.5.2-192.168.5.26192.168.5.13号楼192.168.3.2-192.168.3.49192.168.3.13.2.2路由器的配置命令全过程RouterenableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#router ripRouter(config-router)#no network 192.168.2.0Router(config-router)#no network 192.168.4.0Router(config-router)#no network 192.168.6.0Router(config-router)#network 192.168.6.0Router(config-router)#network 192.168.2.0Router(config-router)#network 192.168.4.0Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config)#interface FastEthernet1/0Router(config)#interface Serial2/0Router(config-if)#clock rate 64000Router(config-if)#ip address 192.168.4.2 255.255.255.0Router(config)#interface Serial2/0Router(config)#interface Serial3/0Router(config-if)#ip address 192.168.6.2 255.255.255.0Router(config-if)#clock rate 64000Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial9/0Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial9/0Router(config-if)#exitRouter(config-if)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0Router(config-if)# no shut3.2.3实验结果图4 实验结果3.3结果分析在配置路由器的时候必须要严格遵守路由器的配置原则即路由器的物理网络端口需要有一个IP地址；相邻路由器的相邻端口的IP地址在同一网段；同一路由器不同端口在不同的网段上。当路由器的IP地址分配好后，各个端口要连接其他设备用DCE串口来连接，因为这个网络规定各个楼之间间隔试500米，所以要用多模光纤连接交换机和路由器以串口转换器因为多模光纤的最大传输距离要大于500米，而双绞线的最大传输距离才100米，又从经济利益的出发所以选择多模光纤。交换机隔离冲突域，每个端口都属于一个广播域，交换机默认的网关就是与其连接的路由器的端口IP地址。在所应用的模拟软件中交换机的是不用进行配置的，只要知道它的各个端口要是同一个网络地址。无线路由的配置很简单，在设置里面配置IP地址，在类型里选择DHCP，就可以了。其他的只要把带有无线网卡的PC放在哪里他己可以自动获取IP地址并连入网了PC机的IP地址要有一定的规律进行配置，有助于进行检查和修改。在本设计中把四个楼用四个C类网通过路由器连接了起来，在4号楼还加入了服务器来控制管理整个学校的网络，并连接外网支持远程教学，实现广域网访问的安全机制和网络管理功能。在4号楼的路由器分被连接其他的三个楼，从而来实现控制。3号楼的性能要求高于电子阅览室，所以采用5类双绞线来连接，而2号楼则才用3#UTP来连接，这样皆可完成设计的要求和任务。而1号楼因为没有对效率提出特殊的要求，所以从效率和成本的综合因素来看可采用3类双绞线来，当然这只是主要的，由于1号楼是整个楼在配置网络，所以在不同地方可采用不同的线路设备，不必过于拘谨。4、设计体会这次的计算机的网络课程设计我遇到了很多的困难，其中最主要的困难就是时间上的问题。这次的设计给的时间太短了，想要在短时间内完成高质量的课程设计的确有困难。所以在仓促的时间内课程设计的质量肯定会有所打折。在这次网络课程设计过程中除了时间是问题在有就是就是，Packet Tracer 5.1使用问题，由于在课堂上我们所使用的是Packet Tracer 3.0，所以在换到Packet Tracer 5.1时出现了多的问题，有很多的环境都不知道在哪里配，还有众多的网络设备也不知道如何选择。在设计的过程中遇到了很多的问题，但是在我们的不泄努力之下最后都一一破解了。通过计算机网络的课程设计让我们更加的了解了网络的实际内容，更加深入的理解了局域网的组成原理，每个网络设备的工作原理和工作环境以及配置方法。亲自动手对网络进行规划设计，让我们可以亲身的体会到设计的快乐和解决问题的喜悦。以太网具有传输速率高、网络软件丰富、安装连接简单、使用维护方便等优点。快速以太网是局域网中常使用的，100BASET的特点:性能价格比高，升级容易，移值方便，易于扩展。我们对当前是使用设备也有了一定的了解，双绞线分非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)两种。目前，在局域网中，大多数使用的是UTP。双绞线是两