计算机网络课程设计报告

1、海南大学信息科学技术学院2011-2012第二学期计算机网络课程设计学号： 20101616310049 姓名： 王 猛 涛 年级： 2010级_ 专业： 信 息 安 全 指导老师： 谭 毓 银 成绩： _ 教师评语：成绩：目录1. 背景22. 设计题目和要求23. 课程设计的目的和意义44. 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）65.1 设计环境65.2实验所需设备75.3 网络拓扑结构图76. 具体设计过程76.1子网掩码与子网划分86.2 交换机上vlan的划分96.3 路由器的配置（网络地址nat转换

2、）116.4 cisco packet tracer 5.3搭建dns服务器127. 结果检测与验证178. 交换机和路由配置代码219. 小结与个人体会27参考文献28致谢28信息学院网络的规划和设计1. 背景当今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，它极大的改善我们的生活方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习与生活条件带来更大的方便，我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。随着人们

3、对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。自1995年中国教育教研网（cernet）建成后，校园网络的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网络的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。其主要包括各种局域网的技术思想、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。由于组建校园网络是一个庞大的工程，为了模拟组建校园局域网络的过

4、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好多，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。2. 设计题目和要求信息学院网络的规划和设计（1）学院大楼分为南楼和北楼（其中南楼共4层，北楼共五层），其中的布局如图2-1和图2-2所示。（2）行政办包含行政办公室、领导办公室、学生工作办、教务办公室、科研办公室；目前行政办共有38台计算机。（3）各系教师专用计算机数目如下：计算机系有45台计算机、电通系有40台计算机、数学系有46台计算机、信安系有22台计算机需要联网。（4）服务器机房建立内部ftp服务

5、器便于学生提交作业，其中每个系分别有一台ftp服务器，学院有一个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。假设dns服务器的ip地址是，web服务器的ip地址是，对应域名为，邮件服务器的ip地址是，对应域名为。ftp服务器ip地址是，，，，对应域名为(别名)，(别名)，(别名)，(别名)。（5）研究生实验室中每个实验室均有30台计算机。（6）各系机房均有50台

6、计算机。（7）每间博导办公室有4台计算机。（8）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。（9）学校给信息学院分配了/24和/24两个网段ip地址。请根据以上信息画出拓朴结构图，并进行合理设计，实现ip 地址的合理分配，网络划分虚拟局域网络以便于管理。图2-1 南楼布局图图2-2 北楼布局图 3. 课程设计的目的和意义21世纪是一个以网络为核心的信息时代，要实现信息化，就必须依靠完善的网络。通过本次对学院网络的课程设计，使学生在对计算机网络技术与发展整体了解基础上，掌握网络的主要种类和常用协议的概念及原理，初步掌握以tcp/

7、ip协议族为主的网络协议结构，培养学生在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，使学生掌握在信息化社会建设过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。4. 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，结合题目分析知：信息学院共有计算机864台，另有7

8、台服务器。共得到分配/24和/24两个网段的ip地址。此外，学院北三楼的服务器机房中的七台服务器ip已经被设定（属于/24这一网段）。因此，我们可以这样确定：网段/24分配给南楼，而网段/24分配给北楼，若有那边不足，可由另一方额外分配。这样，我们接下来就分别结合南楼和北楼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。南楼：经过对南楼布局的分析，我们可以这样分配：首先，对网段/24进行子网划分并且划分为四个子网（每个系的教师所用计算机各分得一个子网）。

9、那么，每个子网段可以最多容纳62台计算机（“砍头去尾”，去掉全“0”和全“1”的两个），由题意可知，以上四个系的教师所用办公室恰能各分到一个子网段。并根据相互顺序，我这样划分：信安系（2）、计算机系（526）、电通系（2990）、数学系（9354）。北楼：与南楼简单的情况相比，北楼的情况明显比较复杂，我们把北楼的这些机房的计算机分为以下几类：博导办公室、研究生实验室、服务器机房、行政综合办公室（这其中包括行政办公室、领导

10、办公室、学生工作办、教务办公室和科研办公室）。此外，我们开始可以将其划分为4个子网，那么经过“砍头去尾”（所分配的网段中全“0”和全“1”的按要求要舍弃），每个子网恰能容纳62台计算机。但是，很明显研究生实验室共3个，总计90台计算机，一个子网段明显满足不了需求。因此，我们需要将其划分为8个子网，则每个子网段中所能容纳的最大数量的计算机为30台。那么，分析可知：6个博导办公室共24台计算机需要占用1个子网段，三个研究生实验室各30台计算机就需要占用3个子网段，服务器机房7台服务器需要占用1个子网段，行政综合办公室共有38台计算机需要占用2个子网段。那么，除此之外，还剩余1个子网段。这个子网段是

11、备用的，如果将来信息学院再开设另外一个系，那么这个网段就能用上了，而且不必再对全院所有计算机的ip进行重新分配，节省了不少时间。再根据题目的要求（服务器机房的服务器ip地址已经确定），那么，我将北楼的8个子网段这样分配：服务器机房（）、研究生实验室1（32）、研究生实验室2（54）、研究生实验室3（726）、博导办公室（2958）、行政综合办一楼（6121

12、90）、行政综合办三楼（9322），剩余的一个子网段2554留作备用。经过这样的分配之后，可能很多人要问：各系的学生机房还没有分配呢？由题意可知：学生机房共11个，共计550台计算机。那么，我们怎么给它们分配ip地址，让它们也能够相互通信呢？很明显，剩余的北楼一个子网段只能容纳30台计算机，这么大的差距该怎么填补呢？对于这个问题，我们可以采用私有ip地址：（a类）、和54（微软保留地址块

13、）（b类）、（c类）其中的任何一类对这11个机房进行分配。那么，在本次课程设计中，我选择了55这一段。可我们题目要求只能用到学校分配给信息学院的这段网络，我们又该怎么解决这个问题呢？通过近一个学期对计算机网络的学习，我发现：我们可以利用教师办公室的其中一个可用的ip地址统一进行路由器的nat转换，将跟路由器相连的各系机房的计算机转换为教师办公室中的一个可用地址，间接地给这11个机房分配ip地址。学生机房：由题目知：信息学院共有四个系，信安系、计算机系、电通系和数学系。经过分析，我对网段172.16.0.

14、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：54、54、54、54（“砍头去尾”，舍弃全0和全1）。自然按照楼层顺序，我将这几个网段分别划分给这四个系。即信安系（54）、计算机系（加北楼3个机房，共5个机房，分配54）、电通系（54）、数学系（172.16.19

15、2.154）。经过上述对信息学院各办公室、机房计算机ip地址的分配，我们的工作实际上就进行了一大半了。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转换以及单臂路由实现dot1q协议的封装等等一系列操作，做完这些准备工作，我们就可以到实验室借助cisco packet tracer 5.3软件通过模拟实现对学院网络各台计算机进行ip配置和管理。5. 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 5.3软件进行

16、模拟，连接运行成功后的.pkt文件可以在装有cisco packet tracer 5.3软件的任何计算机上运行。测试平台：windows xp professional使用软件：cisco packet tracer 5.35.2实验所需设备 356024ps三层交换机（1台）、296024tt二层交换机（16台）、直连双绞线（56根）、routerpt（1台）、pcpt（39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 信息学院网络拓扑结构图6. 具体设计过程要想完成题目要求

17、的搭建任务，我们必须要知道其所涉及的相关理论并对这些理论有一些深入的了解。根据前面提到的此次网络拓扑结构图搭建过程中可能会用到的相关理论，我们必须要对这些了理论做一些详细的介绍，并对其有深入的了解。然后才能顺利地完成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

18、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，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

19、，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），因此也造成了浪费。比如：划分成两个字网，那么该网段可用的ip地址就减少了四个。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：1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介绍，我们可以将学院南北楼的网络进行如下划分：南楼机房/办公室分配的ip地址信息科学技术学院机房/

20、办公室分配的ip地址北楼信安系62服务器机房30研实验室1362计算机系5126研实验室2594研实验室37126电通系29190博导办公室29158一楼综合办61190数学系93254三楼综合办93222剩余的1个子网段25254留作备用子网掩码：92子网掩码：24机房分配的ip地

21、址信安系机房54计算机系机房54电通系机房54数学系机房54子网掩码图611 信息学院网络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，广播数据包只可以在本vlan

22、内进行广播，不能传输到其他vlan中。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（标记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有两种方式，一种是基于端口的vlan；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

23、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，我通过交换机实现vlan的划分：296024tt switch17二层交换机vlan端口成员1fa 0/1（switch mode trunk）2fa 0/23fa 0/34fa 0/45fa 0/5图621 296024tt switch 17二层交换机上vlan的划分356024p

24、s三层交换机vlan端口成员ip地址10fa 0/10020fa 0/1122100fa 0/12200fa 0/226300fa 0/390400fa 0/454500fa 0/558600fa 0/62700fa 0/74800fa 0/826900fa 0/990图622 356024ps三层交换机上vlan的划分6.3 路由器的配置（网络地址nat

25、转换）网络地址转换nat（network address translation），被广泛应用于各种类型internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单，nat 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，内部主机 要与外部internet通信，ip包到达nat路由器时，ip 包头的源地址 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 替换掉

26、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。路由器实现网络nat转换具体步骤（我采用的b类私有ip）：1.设置外部端口：int

27、fa 0/0 ip address 7 92 ip nat outside2.设置内部端口：int fa 1/0 ip nat inside3.定义合法ip地址池： ip nat pool mt 8 8 netmask 92 4.定义内部访问列：access-list 1 permit 55 5.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转换知识的了

28、解以及实现的具体步骤，我对路由器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 0/07vlan划分及对应ip地址vlan对应ip地址254354454554子网掩码：图631 路由器routerpt的配置6.4 cisco packet tracer 5.3搭建dns服务器由题意知，北楼三楼的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，还有四台共学

29、院四个系提交作业所用的ftp服务器。那么，接下来我将依次对这些服务器进行配置（配置时需将其他关闭）。首先，我将服务器机房的网络设计为如下图示结构：图6-4-1 服务器机房网络拓扑结构图（1） dns、web、mail、ftp（只列一个即可）服务器的ip配置图642 dns服务器ip的设置 图643 web服务器的ip设置图644 mail服务器的ip设置图645 ftp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 records name（资源记录名）和address（地址），并对一些ftp服务器进行域名转换，以便于用户能够通

30、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，每次完毕后点击add（添加）到文本区域。图646 dns服务器的配置（3） web服务器的配置图647 web服务器的配置（4） mail服务器的配置图648 mail服务器的配置（5） ftp服务器的配置图649 ftp服务器的配置7. 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）同一栋楼（学院南、北楼）下，vlan划分的不同子网下主机之间的通信 图72 同栋楼中，vlan划分的不同子网下主机之间的通信（3） 不同栋楼下，vlan划分的不同子网下主机之间的通信 图73 不同栋楼下，v

31、lan划分的不同子网下主机之间的通信（4） 同栋楼下，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路由器图743 同栋楼下进行nat转换后学生机房与教师办公室之间的通信图744 同栋楼下，学生机房、三层交换机、路由器和教师办公室之间的相互通信（5） 不同栋楼下，机房进行网络nat转换后和其他子网下主机之间的通信图751 路由器ping服务器和北楼主机图752 服务器和北楼主机ping路由器图753 不同栋楼下，进行nat转换后的学生机房和北楼办公室之间的相互通信图754 不同栋楼下，学生机房、路由器、服务器和北楼办公室之间的相互通信

32、（6） 各学生机房、老师办公室对服务器的访问图761 29号学生主机访问web服务器图762 33号学生主机访问邮件服务器图763 35号计算机系学生在机房登陆ftp服务器上交作业经过上述一系列的测试，学生机房、教师办公室、领导办公室、行政综合办、研究生实验室的各台主机之间都能实现通信，并且都可以访问web、mail、ftp服务器。除此之外，各系学生可以在自己系的机房登陆各系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。我认为自己已经圆满完成了任务，达到了题目的要求。8. 交换机和路由配置代码（1）296024tt switch17二层交换机vlan的创建与划分en

33、/进入到特权模式下conf t /进入到全局配置模式vlan 2 /创建vlan 2exit /返回上一级模式vlan 3 /创建vlan 3exitvlan 4 /创建vlan 4exitvlan 5 /创建vlan 5exit /vlan 创建完毕后退出全局模式int fa 0/2 /进入交换机端口fa 0/2的视图模式switchport access vlan 2 /为交换机下的vlan 2分配端口exitint fa 0/3 /进入交换机端口fa 0/3的视图模式switchport access vlan 3 /为交换机下的vlan 3分配端口exitint fa 0/4 /进入交

34、换机端口fa 0/4的视图模式switchport access vlan 4 /为交换机下的vlan 4分配端口exitint fa 0/5 /进入交换机端口fa 0/5的视图模式switchport access vlan 5 /为交换机下的vlan 5分配端口exitint fa 0/1 /进入交换机端口fa 0/1的视图模式switchprt mode trunk /在端口视图模式下，设置端口fa 0/1为干道端口exitshow run /查看当前生效的配置信息（2）路由器r0的nat转换、router rip 的设置以及dot1q协议的封装 nat转换enconf tint fa

35、0/0ip address 7 92 /设置端口fa 0/0的ip配置信息ip nat outside /设置端口fa 0/0为外部端口exitint fa 1/0ip nat inside /设置端口fa 1/0为内部端口exitip nat pool mt 8 8 netmask 92 /定义合法ip地址池access-list 1 permit 55 /定义内部访问列ip nat inside source list 1 pool

36、mt overload /设置复用动态地址转换exit dot1q协议的封装及router rip、静态路由的设置enconf t int fa 1/0.1 /在全局配置模式下，创建fa 1/0.1虚拟子接口encapsulation dot1q 2 /为vlan 2封装802.1q协议，使其能够转发vlan 2的数据ip address 54 /为当前端口（子接口fa 1/0.1）分配ip地址exitint fa 1/0.2 /创建fa 1/0.2虚拟子接口encapsulation dot1q 3 /为vlan 3封装802.1q协议,80

37、2.1q协议在输入时为dot1qip address 54 /为子接口fa 1/0.2分配ip地址exitint fa 1/0.3 /创建fa 1/0.3虚拟子接口encapsulation dot1q 4 /为vlan 4封装802.1q协议，使其能够转发vlan 4的数据ip address 54 /为子接口fa 1/0.3分配ip地址exitint fa 1/0.4 /创建fa 1/0.4虚拟子接口encapsulation dot1q 5 /为vlan 5封装802.1q协议，使其能

38、够转发vlan 5的数据ip address 54 /为子接口fa 1/0.4分配ip地址exitrouter rip /启动rip协议（一种内部网关协议），配置rip路由进程network /宣告自己可以到达的有类网络，network后面跟的是一个网段network /宣告该路由器可以到达网络version 2 /某公司推出的第二版本的软件no shutdown /激活当前配置信息end /结束当前配置ip route

39、26 /设置静态路由exitshow run /查看当前生效的配置信息show ip route /查看路由器r0的路由表信息（3）356024ps三层交换机上vlan的划分、ip地址的分配以及router rip 的设置 vlan的创建与端口的划分enconf tvlan 10 /进入全局模式创建vlan 10exitvlan 20 /进入全局模式创建vlan 20exitvlan 100 /进入全局模式创建vlan 100exitvlan 200 exitvlan 300 exitvlan 400 /进入全局模式创建vlan 400exitvlan 500 /进入全局模式创建vlan 50

40、0exitvlan 600 /进入全局模式创建vlan 600exitvlan 700 exitvlan 800 exitvlan 900 exitint fa 0/1 /交换机进入端口fa 0/1的视图模式switchport access vlan 100 /将端口fa 0/1分配给vlan 100exitint fa 0/2 /交换机进入端口fa 0/2的视图模式switchport access vlan 200 /将端口fa 0/1分配给vlan 200exitint fa 0/3switchport access vlan 300exitint fa 0/4switchport a

41、ccess vlan 400exitint fa 0/5switchport access vlan 500exitint fa 0/6switchport access vlan 600exitint fa 0/7switchport access vlan 700exitint fa 0/8switchport access vlan 800exitint fa 0/9switchport access vlan 900exitint fa 0/10switchport access vlan 10exitint fa 0/11switchport access vlan 20exitsh

42、ow run /查看当前生效的配置信息 vlan的ip地址的分配enconf tint vlan 10 /进入vlan 10ip address 0 24 /为vlan 10配置ip地址信息no shutdown /激活当前配置信息exitint vlan 20 /进入vlan 20ip address 22 24 /为vlan 20配置ip地址信息no shutdownexitint vlan 100ip address 2 92no shutdow

43、nexitint vlan 200ip address 26 92no shutdownexitint vlan 300ip address 90 92no shutdownexitint vlan 400ip address 54 92no shutdownexitint vlan 500ip address 58 24no shutdownexitint vlan 600ip address 2 24no shutdownexitint vlan 700ip address 4 24no shutdownexitint vlan 800ip address 26 24no shutdownexitint vlan 900ip addre