第一中学局域网搭建与实现

摘要PAGE24摘要PAGEII题目第一中学局域网搭建与实现摘要互联网的影响不仅体现在单一的一些方面，高速发展的互联网对于学校的影响也是非常深远的，因为市场的全世界化的竞争也已经成为主流的趋势，所以在对学校的发展战略进行调整时，把所有的竞争战略以信息化平台为基础是十分有必要的，对于计算机网络技术的应用就是信息化战略的良好开端，而学校内部网络是国际互联网（Internet）在学校内部的封闭式的应用，这种技术就是基于TCP/IP协议而在学校内部所建成的多平台计算机互通技术，并且可以不去考虑这每一台机器的具体位置，只要是在这个互联内网的范围之内（IP地址规定的范围）的任意一台机器都可以对这个内网之内的计算机进行访问，这种技术就称之为局域网。对局域网的限制条件有非常多，就像构建局域网的服务器的性能，这个服务器的性能就在很大的程度上限制了整个互联网局域网之内信息的传输速度，其实局域网就像缩小版的互联网一样，只不过局域网之内可调用的资源非常少，也仅仅只有在局域网能够覆盖过来的这非常小的一个部分之内才有能够得到的资源，但局域网也有非常多的优点，比如确保了学校内部资料的安全，这些资料因为只是在局域网内进行传递，没有了泄漏出去的危险，保护了学校的利益，再有就是因为局域网是一个相对与互联网来说是一个比较封闭的环境，没有了网络上不良的因素对学校带来的不良影响，还有就是因为局域网结构的简单搭建与维护起来非常的简单，所以局域网对于学校的信息化建设拥有非常大的作用，有利于学校保持在国际上的先进性。关键词：全球化；信息化；互联网革命；局域网AbstractAbstract Abstract AbstractTheimpactoftheInternetisnotonlyreflectedinasingleaspect,theimpactoftherapiddevelopmentoftheInternetonschoolsisalsoveryfar-reaching,becausetheworldwidecompetitioninthemarkethasbecomeamainstreamtrend,soitisverynecessarytoadjustthedevelopmentstrategyofschoolsbybasingallthecompetitionstrategiesontheinformationplatform.Theapplicationofcomputernetworktechnologyisagoodbeginningoftheinformationstrategy,andtheinternalnetworkofschoolsisaclosedapplicationoftheInternationalInternet(Internet)withinschools,whichisamulti-platformcomputingbuiltwithinschoolsbasedonTCP/IPagreements.Computerinteroperabilitytechnology,whichcanbecalledalocalareanetwork(LAN),withoutconsideringthespecificlocationofeachmachine,aslongasanymachinewithinthescopeoftheintranet(IPaddressspecifiedscope)canaccessthecomputerwithintheintranet.TherearealotofrestrictionsonLANs,liketheperformanceoftheserverthatbuildstheLAN.TheperformanceofthisservergreatlylimitsthespeedofthetransmissionofinformationwithinthewholeInternetLAN.Infact,theLANislikeasmallerversionoftheInternet,exceptthatthereareveryfewresourcesavailablewithintheLAN,andonlywithinthisverysmallpartthattheLANcancover,buttheLANalsohasalotofadvantages,suchasensuringthesecurityoftheinformationinsidetheschool,whichistransmittedonlywithintheLAN,withouttheriskofleakage,andwhichprotectslearningTheinterestsoftheschool,andalsobecausetheLANisarelativelyclosedenvironmentwiththeInternet,withouttheadverseeffectsofbadfactorsonthenetwork,andbecausethesimpleconstructionandmaintenanceoftheLANstructureisverysimple,sotheLANhasaverygreatroleintheinformationconstructionofschools,whichisconducivetotheschooltomaintaintheadvancednatureoftheinternational.Keywords:Globalization;Informatization;InternetRevolution;LAN目录目录目录3722摘要 I14887Abstract II10838第一章绪论 1324211.1课题背景 1228691.2研究意义 112254第二章需求分析 2287102.1学校情况 2155112.2网络需求 225746第三章详细设计 3258983.1设计原则 3226513.1.1可扩展性 3171983.1.2可升级性 323843.1.3实用性 3265393.1.4安全性 3122923.1.5适用性 329863.2布局及信息点的分布 3322193.3网络拓扑结构 3282383.4VLAN及IP地址划分 411663.4.1VLAN划分 453613.4.2IP地址划分 532163.5硬件选择 612293.5.1传输介质的选择 6129223.5.2交换机的选择 628683.5.3路由器的选择 611503第四章设备的端口分配与配置 742134.1汇聚层交换机端口分配 7262234.2核心层交换机端口分配 748164.3路由器端口分配 8130424.4IP地址配置 846524.5命名配置 8264444.6核心层交换机配置 9149624.7路由器配置 1022054.7.1单臂路由 10188664.7.2静态路由配置 11154574.7.3Nat地址转换 12226554.8DNS服务器 1296874.9FTP服务器 1377194.10EMAIL服务器 13990第五章验证模拟结果 16224515.1不同VLAN间通信 16149685.2外网服务器访问内网服务器 16286225.3内网访问外网服务器 1634675.4Nat地址转换 17140885.5DNS服务器域名解析 17160355.6FTP服务器上的文件下载与上传 18140965.7发送邮件 2035145.8物理安全层次 20166015.9网络安全层次 21238945.10安全技术 215316第六章总结与展望 23318676.1总结 23156876.2展望 2327967致谢 2414253参考文献 25淮安信息职业技术学院毕业设计论文第一章绪论PAGE24PAGE25第一章绪论1.1课题背景随着计算机技术的急速发展，在各个行业里使用计算机等设备来办公已然成为主流，使用计算机办公不仅可以快速有效的处理数据，方便办公，还能提高学校在行业里的竞争力。要想实现学校的信息化办公，需先建设内部局域网，建设学校的内部局域网的内容主要是学校内部网络的规划和建设,包括学校内部的计算机节点的分布情况与整个网络物理线路的合理布局和连接，交换机、路由器等网络设备的选择和配置等。学校网络可以将个部门互相连接，提高办事效率，提供可靠的办公环境，而且各部门之间也可以互相传递数据。一个优秀的学校，必然要拥有一个优秀的学校内部网络。1.2研究意义学校的信息化建设是提高办事效率，提高综合素质的有效措施。学校局域网不仅可以为员工提供良好的操作平台，员工之间互相交流与合作，还能充分利用互联网上的资源，提升创新能力。学校信息化，对提高学校的经济效益有积极、不可忽视的作用：通过在互联网上发布学校概况与产品的信息，提高学校的知名度，是为学校拉拢客户必不可少的重要环节。实现学校信息化，员工之间可以进行信息传递，在工作时积极的交流，能够快速的了解生产需求，对工作内容的调整具有良好的指导作用。方便学校的各级领导方便快捷的了解学校内部的运作，对生产方向做出的决策能够快速的传递到学校的各个部门。第三章硬件选择第二章需求分析2.1学校情况第一中学是一家中小型学校，有四个部门，分别为行政部、市场部、技术部、生产部，分别需要15、20、20、20台计算机，DNS服务器、WEB服务器、FTP服务器和EMAIL服务器。该学校的四个部门分布在同一楼层，每个部门之间的最大距离不超过100米，机房设置较为规范。2.2网络需求局域网性能稳定、安全。学校内网主要用于学校办公，须防止内网通信上产生中断或数据丢失的情况，防止内网被外部计算机入侵，造成信息泄露等严重损害学校利益的情况发生。满足大约100名用户同时上网，每个用户的最少能得到2Mbps的上网速度。如今人群对于上网的速度要求逐渐提高，要求千兆到主干，百兆宽带到桌面，数据交换稳定可靠。能够满足日常的办公需求，能够进行资源共享。随着学校的不断发展，学校的业务量也会不断增加，信息传递的效率必将影响整个学校的办事效率，要求网络不仅能够满足数据的交换，还要求网络系统可以实现音频、视频等功能。具有良好的兼容性和扩展性。对于学校来说，网络的扩展是较为普遍的要求，随着学校的发展，必然会加入新的网络设备的连接和设备的不断升级，因此应采用国际标准通信协议和相符合的硬件设备，并预留扩展空间，满足日后网络的扩展和升级需求第三章详细设计3.1设计原则3.1.1可扩展性在学校不断发展的情况下，业务不断增多，因此会对网络的性能提出更高的要求，要能够传递更多的信息，因此可扩展的网络性价比就会更高。3.1.2可升级性随着科技的不断发展，使用符合国际标准的产品，就可以不断的升级，既方便快捷地达到要求，又能节约资源。3.1.3实用性网络设计既要满足目前学校的需求，而且还要符合以后的网络发展需求。网络平台应支持多网络协议，以避免原有网络设备投资的浪费。3.1.4安全性网络系统应是一个安全系统，防范各种对网络的非法入侵，系统应有各种安全手段，防止内部信息被非法窃取和篡改。3.1.5适用性网络设计方案要求和硬件设施相适用，既能支持产生的新技术，又能防止更换硬件造成投资浪费，有效保护用户投资。3.2布局及信息点的分布服务器服务器食堂部食堂部节点数20个行政部节点数15个教学部节点数20个宿舍部节点数20个图3-1布局及信息点分布图3.3网络拓扑结构网络拓扑结构类型主要分为环形结构、星型机构、总线结构。此设计的拓扑结构采用星型结构。星型结构有以下优点：控制简单。任意各个节点都和中央节点相连，方便监控管理。维修方便。任意各个线路互不影响，方便找寻故障，发生故障时不会影响到其他线路的使用。扩展灵活。增加新线路或减少旧线路比较简单，不涉及其他的线路，网络适应性强。本学校的网络拓扑图如下图所示：图3-2网络结构拓扑图3.4VLAN及IP地址划分3.4.1VLAN划分在一个网络系统中，每个二层网络可以被分成多个区域，这样的区域被称为广播域。广播域之间不能相互通信，如果想要通信，需要通过第三层的路由进行连接。这样的广播域被称为VLAN。通过划分VLAN，网络系统可以获得以下优点：防范广播风暴：广播风暴是指数据在传输过程中由于拓扑的设计和连接，或者是其他原因，数据帧在网段中大量复制，占用大量带宽，网络无法正常工作，甚至网络瘫痪。而划分VLAN使网络分成多个广播域，广播风暴就不会影响到其他VLAN区间。相邻端口之间不会相互影响，数据流就会减少，降低网络负担。安全性：每个VLAN下的用户相隔离，所以每个VLAN间的数据传输是独立的，如果有些VLAN下用户的数据需要保密，那么划分VLAN就可以降低数据被窃取的几率。要达到VLAN间的相互通信，可通过三层交换机等设备达成。降低成本：网络升级需求减少，提高了上行链路和现有带宽的利用率，因此可以降低成本。提高性能：将第二层平面网络划分为多个广播域就可以降低网络上的不必要的流量，从而提高了网络性能。提高员工效率：相同部门的员工被划分在同一VLAN下，方便了信息的交换，即提高了员工的办事效率。方便管理：VLAN将有相似网络需求的用户划分到一起，即满足了工作方便的需求，又方便了网络的管理。通过职能划分，项目管理会变得十分方便，也可以较容易确定升级网络服务所影响的范围。本设计采用基于端口的静态划分方法，本方法应用最为广泛、最为有效。此划分方法是根据以太网交换机的端口来划分的，定义时只需将端口定义为相应的VLAN组即可。将本学校网络划分为五个虚拟局域网，分别是vlan10、vlan20、vlan30、vlan40和valn50，它们分别对应食堂部、教学部、宿舍部、行政部和服务器。3.4.2IP地址划分互联网协议地址（英语：InternetProtocolAddress，又译为网际协议地址），缩写为IP地址（IPAddress）。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上所有的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，这样能够屏蔽物理地址的差异。绝大多数学校局域网采用TCP/IP协议，因此IP地址规划在组建学校

局域网时至关重要。在学校网网络规划中，好的IP地址方案不仅可以减

少网络负荷,还能为以后的网络扩展打下良好的基础。IP地址规划应考虑:唯一性：在同一个网络系统中，任意两台主机的IP地址不能相同。连续性：在同一个网段中，采用连续的IP地址，路由表的使用效率将大大提高。可扩充性：在同一网段中，IP地址应有一定的冗余，为以后的设备添加提供基础，实现网络的扩展。简单性：避免IP地址的复杂分配，避免采用复杂的掩码方式，简易明了更有益于网络的管理。安全性：网络的不同区域可以使用不同的网段，方便了网络的管理。IP地址划分采用静态分配方法。行政部的网段是/24，宿舍部的网段是/24，教学部的网段是/24，食堂部的网段是/24，服务器的网段是/24。详细规划如下表所示：表3-1VLAN号和IP地址详细分配表Vlan号部门名称Ip网段网关Vlan10行政部/24Vlan20宿舍部/24Vlan30教学部/24Vlan40食堂部/24Vlan50服务器/243.5硬件选择3.5.1传输介质的选择传输介质是指在硬件设备之间的物理连接线路，可以传输数据。传输介质分为有线介质和无线介质两种，一般情况下使用有线介质，因为其稳定性高，传输可靠。目前的有线传输介质主要有双绞线、光纤和同轴电缆。由于双绞线成本低，抗干扰能力强，适用于大多数网络场合，是市场上的主流传输介质，它具有较高的传输速率，100m内可达到155mbps。在该学校网中，我们选择的传输介质是双绞线，对于该学校来说，双绞线不但能满足其要求，而且性价比较高。3.5.2交换机的选择交换机(Switch)，是可以在网络中完成信息交换功能的设备。交换机可划分为以太网交换机、电话语音交换机、光纤交换机等。以太网交换机应用最为普遍，价格相对便宜，应用范围较为广泛，可以同时连接多个端口，端口之间互不干扰，最为符合本次设计的需求。本设计采用以太网交换机，共需要5台二层交换机，支持VLAN划分、Trunk链路的功能，每台交换机都具有24个端口。3.5.3路由器的选择路由器（Router），是工作在网络层中，选择最佳的数据传递路径连接各个网络的设备。路由器可以选择IP路径，判断网络地址，从而建立不同的连接，使用不同的访问方法连接子网。本设计采用的路由器支持IEEE802.1Q封装协议，支持逻辑子接口，支持端口映射功能，支持NAT技术，能够满足单臂路由器的功能。第四章设备的端口分配与配置第四章设备的端口分配与配置4.1汇聚层交换机端口分配汇聚层交换机主要负责连接接入层节点和核心层中心，汇集分散的接入点，需要较高的性能和较丰富的功能。网络系统中使用四台二层交换机，四台交换机分别连接四个部门。为方便管理，对接入层交换机进行命名。在拓扑图中从左至右分别命名为xingzheng、shichang、jishu和shengchan，分别对应行政部、市场部、技术部和生产部。每个汇聚层交换机的Fa0/1和核心层交换机连接，其他端口分别对应划分到所属VLAN中。表4-1汇聚层交换机端口详细分配表交换机名称对应部门信息点对应的端口范围对应汇聚层端口xingzheng行政部Fa0/2-24Fa0/1Shitang食堂部Fa0/2-24Fa0/1Jiaoxue教学部Fa0/2-24Fa0/1Sushe宿舍部Fa0/2-24Fa0/14.2核心层交换机端口分配核心层交换机主要作用是连接各个汇聚层的交换机与路由器相通，实现骨干网络之间的优化传输。在核心层交换机上划分VLAN，划分情况如下表所示。表4-2核心层交换机端口详细分配表核心层对应的接入设备划分vlan链路Fa0/1Router1-TrunkFa0/2xingzhengVlan10AccessFa0/3SusheVlan20AccessFa0/4JiaoxueVlan30AccessFa0/5ShitangVlan40AccessFa0/6Server1Vlan50Access4.3路由器端口分配由于该网络设计的核心层交换机采用了二层交换机，要实现VLAN间的通信，需要为VLAN指定路由，因此需要在路由器上为每个VLAN设置对应的虚拟子接口，该学校网络中有五个VLAN，则划分为五个虚拟子接口。表4-3路由器端口详细分配表虚拟端口对应VLAN对应IP地址Fa0/0.1Vlan10Fa0/0.2Vlan20Fa0/0.3Vlan30Fa0/0.4Vlan40Fa0/0.5Vlan504.4IP地址配置为每台PC机配置IP地址（以PC1和PC3为例）。PC机的IP地址分别对应相应网段，并设定相应的网关。图4-1PC机IP地址分配4.5命名配置对每台接入层交换机进行命名，便于维护和查看。命令如下：行政部交换机:图4-2行政部交换机命名配置命令第四章设备的端口分配与配置宿舍部交换机:图4-3宿舍部交换机命名配置命令教学部交换机:图4-4教学部交换机命名配置命令食堂部交换机:图4-5食堂部交换机命名配置命令4.6核心层交换机配置1）对核心层交换机设置VLAN。命令如下：图4-6核心层交换机配置命令2）将VLAN划分到对应的交换机端口中。命令如下：图4-7汇聚层交换机端口配置命令4.7路由器配置4.7.1单臂路由单臂路由需在路由器的一个端口上配置逻辑子接口，可使不同VLAN之间互相通信，由于交换机无法识别来自子接口上的数据帧，则需要子接口封装dot1Q协议，此协议是VLAN通用协议模式（ISL协议仅适用于Cisco设备）。Router1配置:图4-8Router1单臂路由配置命令4.7.2静态路由配置静态路由适用于教简单的网络结构，相比于动态路由，路由器之间不需要经常交换路由表，因此网络安全保密性较高，不占用网络带宽，不会产生更新流量。1）端口地址分配Router1:图4-9Router1端口地址配置命令Router2:图4-10Router2端口地址配置命令2）默认路由配置:Router1:图4-11Router1默认路由配置命令Router2:图4-12Router2默认路由配置命令4.7.3Nat地址转换网络地址转换解决了目前IPV4公有IP地址不足的问题，可让学校内部有多个内部IP地址使用。网络地址转换可将该学校的内网以一个公用IP地址访问internet，且由于隐藏了私有IP地址，黑客无法知道特定PC机的IP地址，使得入侵比较困难，有效避免了来自外部的攻击，学校信息的保密有所保障。图4-13NAT地址转换配置命令4.8DNS服务器DNS服务器又名域名服务器，主要功能是可以将域名和相对应的IP地址相互转换，域名一般由一串用点分隔的名字组成，包括组织名和后缀，用来表明类型或所属国家与地区，如百度域名为。使用DNS服务器可以方便人们记忆自己要访问的服务器，而不需要记忆较为复杂的IP地址。选中DNS一栏，打开服务器开关，输入域名和与其相对应的IP地址，以解析WEB服务器为例：4.9FTP服务器FTP服务器可以在网络中提供存储空间，主要功能是可以实现信息共享，文件传输在学校办公中经常使用，员工通过登录访问FTP服务器，可以实现文件的上传与下载。选中FTP一栏，打开服务器开关，输入用户名和密码，用于登录服务器使用，并勾选write、read等功能，点击add添加一个用户。4.10EMAIL服务器EMAIL服务器负责处理邮件交换的设备，是为员工提供E-mail服务的电子邮件系统，员工通过登录服务器就可以互相发送邮件。在DNS服务器中添加映射关系，将映射到EMAIL服务器的IP地址。设置POP3协议和SMTP协议并映射到，将模式更改为CNAME。POP3协议是邮件接收协议，用户可以将服务器上的邮件存储到本地主机上，而SMTP协议是邮件发送协议，可以控制邮件的中转方式，帮助邮件在发送过程中找到下一个目的地。打开EMAIL服务器，在DomainName栏中输入,并添加邮件用户user1和user2，密码设置为123456。在PC1上登录用户user1，点击Save。在PC2上登录用户user2，点击Save。第五章验证模拟结果5.1不同VLAN间通信以PC1pingPC3为例:图5-1PC1pingPC3结果经过检测，每一台PC机之间都能够互相通信，即VLAN之间能够互相通信。5.2外网服务器访问内网服务器图5-2外网服务器访问内网服务器结果访问成功。5.3内网访问外网服务器以PC1访问外网为例:第五章验证模拟结果图5-3PC1访问外网服务器访问成功。5.4Nat地址转换输入debugipnat后重新访问可查看具体转换过程：图5-4NAT转换过程显示5.5DNS服务器域名解析以访问WEB服务器为例图5-5访问WEB服务器解析成功展示5.6FTP服务器上的文件下载与上传查询FTP服务器上已有的文件。图5-6查询FTP服务器上已有的文件展示在PC1上登录，用户名为admin，密码为123456。图：5-7PC1登录成功展示输入dir查看目录，并下载第一个文件asa842-k8.bin图：5-8查看目录，下载文件asa842-k8.bin图：5-9下载文件成功展示点击Remove删除asa842-k8.bin文件后重新上传。图：5-10上传成功展示图在FTP服务器中查看文件。图：5-11查看FTP服务器上文件文件asa842-k8.bin已上传至FTP服务器中。5.7发送邮件在PC2上发送邮件给PC1，输入接收方地址user1@，并编辑主题和邮件内容，点击Send即可发送邮件。图5-12PC2给PC1邮件发送界面5.8物理安全层次机房线路主机保护网络设备的安全是学校局域网稳定运行的首要条件，机房设置在干燥、通风的房间内，温度保持在十五摄氏度至二十五摄氏度之间，相对湿度保持在百分之六十五到七十五之间，房间有一定的防火措施，地面铺设防静电地板，禁止在机房中使用收音机等可以产生磁场的设备，禁止非专业人员进入机房或恶意人员进入机房导致网络设备被恶意破坏。5.9网络安全层次（1）主动网络攻击主动网络攻击主要来自商业竞争对手、对学校有恶意的员工、为获取利益而攻击网络的黑客等。他们会窃取学校信息或破坏学校网络，使学校信息泄露，学校局域网瘫痪，这种行为会对学校造成不可估量的损失。（2）病毒木马由于网络技术的不断发展，病毒木马开始泛滥，每天都会有大量的新病毒或木马产生，对于缺乏安全技术、安全措施较为低下、员工安全意思较为缺乏的学校来说，很容易导致学校局域网受到病毒和木马的攻击。病毒、木马多种多样，受到攻击后，轻则系统运行迟缓，重则网络瘫痪，学校网络服务完全不可使用。（3）非技术安全风险非技术安全风险指员工的操作错误、偶然事故等给学校局域网造成的风险，目前仍有较多的人群没有接受过网络安全教育，缺乏网络安全知识，在工作中造成损失。5.10安全技术学校局域网安全技术是为了解决学校所面临的信息安全风险所发展起来的技术，一般应用技术有以下方法：（1）防火墙技术防火墙技术是目前网络安全中应用最为广泛的一种手段。防火墙采用软硬件结合的方式，在内外网之间或私有网公有网之间建立安全网关，检测通过的所有数据流量，从而防止内部网受到来自外部的入侵。（2）入侵检测技术入侵检测是指通过对网络行为、审计数据、安全日志及其他网络信息进行数据分析，查看网络是否被攻击。此技术是较为主动的安全防护技术，可以较好的防止内部攻击和外部攻击，是一种非常强大的安全防护技术。（3）容灾容错技术此项技术通过对重点网络设备和网络信息资源的备份，当网络系统出现故障时，就可以及时处理，使网络可以及时恢复使用。（4）网络监控技术此项技术可以监测局域网内的计算机和其他设备的具体运行情况，通过对监测数据的分析，并结合实际情况，对异常的情况就可以做出及时正确的干预措施。（5）数据加密技术数据加密技术是应用较为广泛平常的一种技术，以一定的算法将要传输的数据转换成乱码，接收方收到乱码后依照密匙将乱码还原为正常数据。常用的加密技术有对称加密技术、非对称加密技术等。（6）身份鉴别技术此项技术是通过识别实体身份的真实性，防止非法人员对网络造成修改或破坏。常用的身份鉴别技术有口令鉴别技术、指纹识别技术、口令卡和数字证书等。第六章总结与展望第六章总结与展望6.1总结通过本次第一中学局域网的搭建与管理，我学到了很多很多东西。在设计过程中本人也体会到前期网络总体设计一定要谨慎，把所有可能的情况都考虑进去，规划好网络设计步骤，建立层级化网络模型，详细分析网络应用需求。分模块和层次设计，有利于对整个网