基于某packettracer的计算机三层网络建模研究

1、通信工程专业专业综合课程设计题 目 基于 packet tracer 的计算机网络建模研究学生 岳媛学号 1113024003所在院（系）物理与电信工程学院专业班级通信 工 程 专 业 1101 班指导教师王 战 备完成地点物理与电信工程学院实验室2015 年 1 月 16 日. .下载可编辑通信工程专业课程设计任务书院（ 系） 物理与电信工程学院 专业班级 通信工程专业 1101班 学生 岳媛一、课程设计题目 基于 packet tracer 的计算机网络建模研究二、课程设计工作自 2014 年 12 月 22 日 起至 2015 年 1 月 16 日止三、课程设计进行地点 : 物 理 与

2、电 信 工 程 学 院 实 验 室四、课程设计的容要求：1.学习 packet tracer 软件的安装及使用；2.在该软件环境下建立三层计算机网络模型，组建此模型至少含 2个 vlan；3.完成设备配置及网络功能测试；（1）同一 vlan 之间可以相互通信；（2）不同 vlan 之间不可以相互通信；（3）不同 vlan 之间可以相互通信。4.完成实习报告（含原理、组成框图、原理图步骤等） ，并计算机打印。指 导 教 师 王 战 备系（教研室） 通 信 工 程系接受任务开始执行日期 2014 年 12 月 22 日 学生签名. .下载可编辑基于 packet tracer 的计算机网络建模研究

3、岳媛理工学院物理与电信工程学院通信 1101 班， 723003 )指导教师：王战备IP 地址分配以及 摘要 采用 VTP 路由方法基于 Packet Tracer 仿真软件组建跨路由器的虚拟VLAN网络，设计模拟三层计算机网络模型拓扑图，分析三层交换机的端口设置、二层交换机、终端设备的配置命令和路由表信息。对虚拟网络进行仿真测试，实现相同VLAN间以VLAN间通信的技及不同 VLAN之间的通信。并对所设计好的网络模型进行实验验证结果表明跨 术是可行的。 关 键 词 局域网 网络 通信Based on the packet tracercomputer network modeling res

4、earchYue Yuan. .下载可编辑(Grade09,Class1,Major of Communication Engineering， School of Physics andtelecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong723003,China)Tutor: Wang ZhanbeiAbstract Using VTP routing methods. Based on the Packet Tracer simulation software to form a virtua

5、l VLAN network across a router, three layer design simulation computer network topology model, analysis of the three layer switch port, IP address allocation and layer 2 switches, terminal equipment configuration commands and routing table information. Simulation test of virtual network, realizes th

6、e communication between the same VLAN, and the communication between different vlans. And on a personal computer Packet Tracer equipment experiment. The results showed that cross communication between VLAN technology is feasible.Key words Vlan Network communication. .下载可编辑目录摘要 . 5AbstractII1绪 论 61.1

7、 课题背景 61.1.1 三层计算机网络的功能要求 61.1.2 运行环境 61.2 设计原则 62总体设计 82.1 总体方案 82.2 方案比较 83设备介绍及配置 103.1交换机 103.1.1 交换机的介绍 103.1.2 交换机的配置： 113.2终端 123.2.1PC机和服务器的介绍 123.2.2 客户机的配置： 124设计过程 184.1 设计框图 184.3. 检验 21结 论 24致 . 25参考文献 26附 录 27. .下载可编辑1绪 论1.1 课题背景本次课程设计是基于通信原理的一次模拟性的软件设计。 Cisco Packet Tracer 软是本次设计的专用。计

8、算机三层网络的建设是现代社会发展的必然趋势，建设局 域网不仅能够更加合理有效地利用现有的各种资源， ，使之能够适合信息时代的要 求。三层计算机网络的建设及其与 Internet 的互联，已经成为信息化建设的当务之 急。在现代社会，随着网络的急速发展，终端与终端之间的信息交流与联系也变得 十分频繁，而对于数据信息的处理与交换也越来越多，从而促使这个计算机普及的 时代对于计算机之间的通信在诸多终端之间也变得越来越重要。本网络设计就是局 域街道居民之间的通信联系。1.1.1 三层计算机网络的功能要求（1）. 两个服务器之间互为同一局域网，互相可以无限制通信 ；（2）. 同一局域网之间可以互相通信；（

9、3）. 不同服务器之间的不同终端不可以通信。（ 4）不同 vlan 之间可以通信。1.1.2 运行环境适用于 WIN2000/WIN XP/WIN 7等系统1. 2 设计原则三层计算机网络建设是一项比较简单的网络工程，各个 vlan 需要根据滋生的实 际情况来制定网络设计原则。在建设过程中，其遵循以下网络设计原则：1，实用性和经济性 由于局域网一次性投入资金大，居民变化快导致折旧快，应用环境比较顽劣， 居民应用水平参差不齐，因此，在网络的建设过程中，系统建设应始终贯彻面向应 用，注重实效的方针，坚持实用，经济的原则。2，先进性和成熟性 当前计算机网络技术发展较快，设备更新淘汰也很快。这就要求网

10、络建设系统 在设计时既要采用先进的概念，技术和方法，又要注意结构，设备，工具的相对成 熟。只有采用当前负荷国际标准的成熟先进的及时和设备，才能确保网络能够适应 捡来的既是发展的需要，保证在未来几年占主导地位。3，可靠性和稳定性 在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构，技术措施，性能设备，. .下载可编辑 系统管理，厂商技术支持及维修能力等方面入手，确保系统运行的了考星和稳定 性，达到最大的平均无故障时间。4，安全性和性 在形同设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护的隔离，新 词系统应分别针对不同的应用和不同的网络环境，采取不同的措施，包括系统安全 机制，数据存取的权限控制

11、等。5，可扩展性的易维护性 为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法，最低的投资，实现 系统的扩展和维护。把当前先进性，未来可扩展性和经济可行性结合起来，保护以 往投资，实现较高的总体性能价格比。. .下载可编辑2 总体设计2.1 总体方案对于类似的三层计算机网络的设计，我们使用 packet tracer 这个软件进行结 构模拟，实现模拟通信，而此设计是依托于各个终端之间的通信，我们建立的局域 网，各个终端之间既而又互相通信，方便快捷。设计模块：此次设计包括三层核心交换机，二层交换机和终端设备，如 pc 机，服务器等。 可以从外部接入核心交换机，也可以在同一局域网构建一个基站来作为

12、网络云设 备，但一般情况下，可以采用从外界接入。因为构建基站，花费巨大，不符合实用 性和可扩展性。路由器的选择就有很大的自由性，可以根据设计者的习性，也可以 根据构建局域网的预算，总之，可以选用三层交换机来替代路由器。二层交换机的 选择也是如此。终端设备一般选择 pc 机。一般家庭不会用到服务器和打印机，网络 电视也比较奢侈，所以 pc 机当仁不让的成为了首选。2.2 方案比较方案一：图 1 方案一的设计图. .下载可编辑方案二;图 2 方案二的设计图方案选择：在两种方案中，我选择了第一个。其实两者的设计理念如出一辙。按理说，方案 二更简单，更安全，但出于再次接触此软件的我来说，不同 vlan

13、 之间通信更有挑 战。服务器，网络打印机的设计很难，有可能造成全网瘫痪，每一个设备都是最基 础的，它们的配置方法已经熟练掌握，再者，每一台客户机上都应有类似于 360 的 杀毒软件，即使没有防火墙，影响也不会很大。所以宗其所有，我选择了方案一。. .下载可编辑3 设备介绍及配置在 Cisco packet tracer 软件的打开界面上，左下方有九个设备选择：路由 器，交换机，集线器，无线设备，线缆，终端设备，仿真广域网，自定义设备，多 用户连接。在此处，不仅介绍各个设备，还会介绍设备的配置。在此只介绍三层交 换机，二层交换机和客户机。3.1 交换机3.1.1 交换机的介绍交换机（ switc

14、h ）是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。在计算机网 络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。 HUB集线器就是一种共享设 备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网的 A 主机给 B 主机传输数据时，数据 包在以 HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据的地 址信息来确定是否接收。在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧 的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。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（局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具

15、有防火墙的功能。交换机分为二层交换机，三层交换机和四层交换机，但在本次设计中使用的是 二层交换机和三层交换机，所以在此将着重介绍二层交换机和三层交换机。二层交换技术的发展比较成熟，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，根据 MAC地址进行转发，并将这些 MAC地址与对应的端口记 录在自己部的一个地址表中。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、路由确定等功能，由

16、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。从二层交换机和三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 N M，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. .下载可编辑 示方式：一为 BEF

17、FER RA，M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 specific Integrated Circuit， 专用集成电路)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。3.1.2 交换机的配置：(1) : 几种配置命令模式：switchenable 这种提示符表示是在用户命令模式，只能使用一些查看命 令。switch# conf t 这种提示符

18、表示是在特权命令模式。switch(config)# 这种提示符表示是全局配置模式 switch(config-if)# 端口配置命令模式(2) 检查、查看命令这些命令是查看当前配置状况，通常是以 show(sh) 为开始的命令。show version 查看 IOS 的版本、 show flash 查看 flash 存使用状况、 show mac-address- table 查看 MAC地址列表。(3) 配置 IP 默认网关switch(config)#int vlan1switch(config-if)#ip add 192.168.0.253 255.255.255.0switch(c

19、onfig-if)#ip def 192.168.0.254(4) 管理 MAC地址表switch#show mac-address-table 显示 MAC地址列表 switch#clear mac-address-table dynamic 清除动态 MAC地址列表图 3 显示 MAC地址列表5)配置端口安全. .下载可编辑 switch(config-if)switchport port-securityswitch(config-if)switchport port-security maximum 43.2 终端3.2.1PC 机和服务器的介绍PC 机连接服务器的计算机。客户机使用服

20、务器共享的文件、打印机和其他 资源。客户机又称为用户工作站，是用户与网络打交道的设备，一般由微机担任，每 一个客户机都运行在它自己的、并为服务器所认可的操作系统环境中。客户机主要 享受网络上提供的各种资源。这是网络软件运行的一种形式。通常，采用客户机 服务器结构的系统，有一台或多台服务器以及大量的客户机。服务器配备大容量存 储器并安装数据库系统，用于数据的存放和数据检索；客户端安装专用的软件，负 责数据的输入、运算和输出。服务器客户机和服务器都是独立的计算机。当一台连入网络的计算机向其 他计算机提供各种网络服务 ( 如数据、文件的共享等 )时，它就被叫做服务器。而那 些用于访问服务器资料的计算

21、则被叫做客户机。严格说来，客户机服务器模型并 不是从物理分布的角度来定义，它所体现的是一种网络数据访问的实现方式。采用 这种结构的系统目前应用非常广泛。如宾馆、酒店的客房登记、结算系统，超市的 POS系统，银行、邮电的网络系统等。3.2.2 客户机的配置：(1) 在设备工具栏先找到要添加设备的大类别，然后从该类别的设备中寻找添加自己 想要的设备。在操作中，选择客户机，然后选择具体型号的思科客户机。如图 4。图二为查看计算机并可以给计算机添加功能模块。图 4 添加计算机. .下载可编辑2）计算机的配置图 5 计算机的配置图 6 为 pc 配置 IP 地址3）计算机所具有的程序，如图 7. .下载

22、可编辑图 7 计算机所具有的程序4）计算机以终端方式连接到网络设备进行配置，如图8图 8 以终端设备连接到网络设备进行配置. .下载可编辑图 9 在客户机上配置交换机5）用 ping 来验证是否通顺图 10 本网段互 ping. .下载可编辑图 11 不同网段 pc 互相 ping6）服务器的配置. .下载可编辑图 12 服务器 S1 的配置图 13 服务器 S1 的 IP 地址配置. .下载可编辑4 设计过程4.1 设计框图Cisco Packet Tracer 软件中构在方案一和方案二中综合而来的设计理念，在 建了上图所示的设计方案。4.2 各设备的配置(1) 交换机的配置： 单击交换机，

23、在窗口中点击配置，点击所选接口，并将其开启。在宽带选择 中，选择自动，在双工选择中，点击自动。点击命令，如路由器的命令一般，进入配置状态。以下是三个二层交换机的配置：SW1：SW1enableSW1#conf tSW1(config)#int vlan 1SW1(config-if)#ip add 192.168.1.2 255.255.255.0SW1(config-if)#no shuSW1(config-if)#exitSW1(config)#ip def 192.168.1.1SW1(config)#end. .下载可编辑SW2：SW1enableSW1#conf tSW1(confi

24、g)#int vlan 1SW1(config-if)#ip add 192.168.1.3 255.255.255.0SW1(config-if)#no shuSW1(config-if)#exitSW1(config)#ip def 192.168.1.1SW1(config)#endSW3：SW1enableSW1#conf tSW1(config)#int vlan 2SW1(config-if)#ip add 192.168.2.2 255.255.255.0SW1(config-if)#no shuSW1(config-if)#exitSW1(config)#ip def 192.

25、168.2.1SW1(config)#end下图是三层交换机的 vlan 情况(核心层)：图 14 核心层交换机的 vlan 情况下图是三层交换机的状态图（汇聚层）. .下载可编辑图 15汇聚层交换机的不同vlan的情况（2）PC机的配置：PC名称IP地址子网掩码PC0192.168.1.20255.255.255.0PC1192.168.1.21255.255.255.0PC2192.168.1.422255.255.255.0Se1192.168.1.19255.255.255.0PC3192.168.1.23255.255.255.0PC4192.168.1.24255.255.255.

26、0PC5192.168.1.17255.255.255.0Se2192.168.1.18255.255.255.0PC6192.168.2.6255.255.255.0PC7192.168.2.7255.255.255.0PC8192.168.2.8255.255.255.0Se3192.168.2.9255.255.255.0PC9192.168.10.10255.255.255.0PC10192.168.20.10255.255.255.0表 1 设计框图中所有终端的 IPPC0的配置： R0 enableR0#conf tR0(config)#int F0/1R0(config-ip )

27、#ip add 192.168.1.20 255.255.255.0R0(config-ip )#no shuR0(config-ip )#exitR0(config)#ip def 192.168.1.2. .下载可编辑R0(config)#end其余 pc 终端都如上命令依次配置4.3. 检验下图为本网段互 ping图 16 此 PC 机互 ping图 17 在同一 vlan 间互相通信 结论( 1)：相同 Vlan 之间可以相互通信。. .下载可编辑图 18 Vlan2 中的 PC机 ping Vlan1 中的 PC 机图 19 Vlan1 和 Vlan2 间通信 结论（ 2）：在不同

28、VLAN中，不同终端不可以相互通信. .下载可编辑图 20 Vlan10 和 Vlan20 之间的通信结论（ 3）：不同 vlan 之间的通信由结论（ 1）（2）（3）由此可以看出，本次设计是成功的. .下载可编辑结论本课程设计是通信工程专业的一门核心骨干课，是本专业学生必须学习和掌握 的基本专业课程。在本次的课程设计的设计过程中，由于是初次组建较完整的局域 网，在知识，经验方面都存在着一些不足。当然，时间比较充裕，所以有足够的时 间查询寂寥或者询问在这方面比较精通的相关人士。尽管该局域网存在着很多不足，但基本功能均能实现。虽然感觉略显简单，但 是对于初学者来说，不失为一个成功的设计，尽管对此

29、设计有所不满。通过本次试验，我所学的计算机网络技术方面的知识得到了巩固，以前学习理 论知识的时候为没法进行实际操作而对理论感到困惑和不理解，经过这次试验，对 所学的理论进行了糅合，同时也对不理解的知识有了深入的认识，比如 vlan 的划分 和 DNS 域名解析有了深入的理解。同时，在实验过程中也遇到了很多问题，比如路由表的建立和 DNS设置，开始的时候我的主机 DNS服务器没有正确填写，导致无 法进行解析，通过与老师和同学的讨论终于找到了问题所在，得以解决。. .下载可编辑在这四周，要感指导老师王战备，不仅给了我一些关于此软件的教程，还在我 遇到一些实际问题时，指出我的错误，并引导着我改正。或

30、许对于他来说，只是简 简单单的几句，但对于我而言，却有所收获。还有就是和我同一小组的组员，相互 鼓励又相互协作，共同进步。小组成员间的讨论 , 不仅含有相关知识 , 而且还渗透一 些专业课的容 , 温故知新。在此，感那些对我有帮助的人。. .下载可编辑参考文献1 利用 Packet Tracer 软件实现交换机工作原理的模拟 J. 电脑知识与技术 .2009.102-1032 任晓鹏 ;伟华. 基于 Packet Tracer 构建虚拟网络实训平台 .中国职业技术教育 .2006.44-443 VLAN的三层交换配置在 Packet Tracer 的实现 J. 科技信息 .2007.324-3

31、494 建东，郭梯云，邬国扬 . 移动通信 . 第四版 .M. ：电子科技大学， 2006. .下载可编辑附录不同 vlan 间通信的配置： 三层交换机的配置：SwitchenableSwitch#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Switch(config)#vlan 10Switch(config-vlan)#vlan 20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#interface vlan 10 %LINK-5-CHANGED:

32、 Interface Vlan10, changed state to up Switch(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shutdownSwitch(config-if)#interface vlan 20 %LINK-5-CHANGED: Interface Vlan20, changed state to up Switch(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 Switch(config-if)#no shutdown

33、Switch(config-if)#exitSwitch(config)#interface fastEthernet 0/1 Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#interface fastEthernet 0/1 Switch(config-if)#switchport access vlan 10 %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan10, changed state to upSwitch(config)#interface fastEth

34、ernet 0/2Switch(config-if)#switchport mode trunkSwitch(config-if)#interface fastEthernet 0/2Switch(config-if)#switchport access vlan 20 %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Vlan20, changed state to upSwitch# 看路由表. .下载可编辑Switch#show ip routeCodes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - R

35、IP, M - mobile, B - BGPD - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter areaN1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area* - candidate defa

36、ult, U - per-user static route, o - ODRP - periodic downloaded static routeGateway of last resort is not setC 192.168.10.0/24 is directly connected, Vlan10C 192.168.20.0/24 is directly connected, Vlan20 二层交换机的配置：SW21的配置SwitchenableSwitch#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Switch(config)#vlan 10Swi