【S股份有限公司局域网的组网设计与实现7200字（论文）】

S股份有限公司局域网的组网设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u15084摘要 Ⅰ326291.引言 1326331.1研究背景 1164091.2研究目标与意义 190272.局域网相关技术研究 2268452.1局域网概述 2267742.2关键技术研究 2132133.需求分析和可行性分析 4168963.1需求分析 413623.2可行性分析 4141344.局域网设计 5116784.1局域网拓扑结构 591824.2VLAN的规划和IP地址的分配 5212544.2.1VLAN的规划 5211084.2.2IP地址的分配 6166764.3网络配置命令及验证 7212544.3.1基础配置 7211084.3.2配置命令--RIP 8212544.3.3配置命令--划分VLAN 8212544.3.4配置命令--单臂路由 8211084.3.5配置命令--三层交换机实现VLAN间互通技术 9212544.3.6配置命令--OSPF协议及网络互连 10212544.3.7配置命令--HSRP协议 11211084.3.8配置命令--生成树协议 12212544.3.9配置命令--ACL协议 13212544.3.10配置命令--NAT协议 1376815.网络测试 15103725.1网络互联测试 15130495.2NAT协议测验 15275395.3生成树协议测验 16103725.4HSRP协议测试 17130495.5三层交换机实现VLAN间互通测验 18275395.6单臂路由测验 18103725.7ACL协议测试 19136506.结语 201320参考文献 211.引言1.1研究背景最近几年里计算机技术发展尤为迅速，企业信息化建设迫在眉睫。随着企业信息化建设的不断深入，一些问题也应运而生，其中最主要的问题就是网络安全问题。现在的中小型企业通常会存在资金不足，信息匮乏等问题。在要求高效率低经费的前提下，为了增进企业的竞争力，多功能的企业组网技术应运而生。它不仅可以通过高效的资源共享达到降低企业开支的目的，还可以通过各种网络协议加强公司的网络安全。在信息爆炸的时代，创建一个安全可靠、性能高效、管理便捷的企业局域网是必不可少的。1.2研究目标与意义企业局域网组网设计的目标是为了提高企业综合素质。通过生成树技术消除链路冗余，让内部的的工作人员可以高速有效的相互交流、合作。使用访问控制链表等网络协议提高企业局域网的安全性。实现企业的办公自动化，大大的降低了企业的运行资本。局域网的组网设计可以使内部工作人员更加安全可靠的的访问外部网络。实际上，局域网拥有很多优点。比如：快速高效，运维简单，安全可靠。也正是局域网的出现使得计算机网络这门技术登上了名为科技的舞台。现在各个领域都离不开计算机网络，而局域网也从小透明变成了活跃分子。各类局域网的设计层出不齐，并在企业的组成中得到了广泛的运用。企业局域网组网的设计是国际信息化必不可缺的一部分，它的发展极大的推动了科技的发展。综上可知，企业的局域网设计是大势所趋，有着十分重要的意义。局域网相关技术研究2.1局域网概述局域网（LocalAreaNetwork,LAN）是指覆盖局部区域的计算机网络，通常在机构内部使用。与广域网相比，局域网通常物理跨度和设备数很少但对带宽要求很高。对比OSI参考模型，局域网技术主要定义物理层和数据链路层的实现。即定义介质的物理特性，实现点对点的物理寻址和线路控制功能，也可能包括差错控制，流量控制等功能。局域网将一定区域内的各种计算机、外部设备和数据库连接起来形成计算机通信网，通过专用数据线路与其他地方的局域网或数据库连接，形成更大范围的信息处理系统。局域网通过网络传输介质将网络服务器、网络工作站、打印机等网络互联设备连接起来，实现系统管理文件，共享应用软件、办公设备，发送工作日程安排等通信服务。局域网为封闭型网络，在一定程度上能够防止信息泄露和外部网络病毒攻击，具有较高的安全性。2.2关键技术研究本次实验所用到的模拟器是Cisco，可以快速地创建网络拓扑图，还可以直观的查看路由器的实际运行情况。能表现出复杂的技术概念以及网络系统的设计。（1）单臂路由技术单臂路由（router-on-a-stick）是在路由器的指定接口处，通过设置逻辑接口，进行封装协议，从而实现不同VLAN之间的通信。（2）生成树协议生成树协议（SpanningTreeProtocol，STP），可以通过阻断冗余链路从而达到消除环路的目的，大大减少了广播风暴。当正在使用的活动路径出现问题时，生成树协议就会激活冗余备份链路，恢复网络的联通性，从而确保了以太网中无环路的逻辑拓扑结构。（3）HSRP协议热备份路由器协议（HSRP）是思科专有的协议，它的主要目的是为了当IP流量失败转移时，不会引起混乱。为网络中的网关提供冗余备份，通过在冗余网关之间共享协议和MAC地址，提供不间断的IP路径冗余。HSRP协议允许主机使用单路由器，以及即使在实际第一跳路由器使用失败的情形下仍能维护路由器间的连通性。系统中存在的大量路由器是实现HSRP功能的主要条件，由这些路由器组成一个“热备份组”，这个“热备份组”又会形成一个虚拟路由器。总而言之，HARP协议确保了用户消息能够立即且透明地从第一跳被恢复转发。（4）网络互联技术网络互联技术是指将分布在不同地理位置、使用不同数据链路层协议的单个网络通过网络互联设备连接，使之成为一个更大规模的互连网络系统。网络互联的目的是使处于不同网络上的用户能够互相通信和相互交流，以实现更大范围的数据通信和资源共享。（5）三层交换机实现VLAN间互通技术三层交换机实现VLAN间互通技术是利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发。在三层交换机中跨VLAN间路由，需要使用交换机中VLAN创建的虚拟接口，并且配置IP地址，虚拟接口是联系二层VLAN的IP接口，一个虚拟接口只能和一个VLAN相联系。需求分析和可行性分析3.1需求分析基于局域网组网的设计，为了进一步的括大企业的综合实力，主要目的是为了能够更高效、更可靠的传出信息与数据。该项目的设计分为天晴股份公司的总公司、仓库、A楼、B楼、C楼。总公司有三个楼层，分别为行政部门和产品开发部门。A楼为采买部门，B楼分为两层，分别为财务部门和人力资源部门。C楼为销售部门，有售前服务部门和售后服务部门。要求财务部门与外网不通，其他部门可以正常访问内网。同时要求外网不可以访问财务部门。财务部门可以访问其他部门的财务状况，但是一些部门不可以访问财务部门。售前部门和售后部门处于不同的VLAN。使用路由热备份功能让仓库管理更加可靠。利用网络互通技术保证无路由环路。在以上技术实现以后，不仅保证了各部门的有效交流，还保证了公司的安全性。3.2可行性分析（1）本次实验使用的是思科模拟器，不仅可以快速地建立网络拓扑还可以直观清楚的观察路由的运行情况。（2）由于是实现小型企业的局域网设计，实现的功能与步骤没有大型局域网那么复杂。（3）本人学习了计算机网络，路由技术与设计等课程，都是使用思科模拟器完成的实验，对思科模拟器和相关命令较为熟悉。（4）本次实验使用的网络设备较少，涉及的相关网络协议也没有太过复杂，因此出错概率低。局域网设计局域网拓扑结构根据对天晴股份公司的局域网分析，把局域网分为外网和内网两个部分。内网又包括仓库、采买部门、产品开发部门、人力资源部门、财务部门、行政部门和销售部门。其中销售部门又分为售前部门和售后部门。天晴股份公司局域网组网设计的拓扑图如图4-1所示：图4-1网络拓扑图VLAN的规划和IP地址的分配VLAN销售部VLAN信息销售部VLANID网段IP地址子网掩码网关PC6VLAN20193.168.2.X255.255.255.0193.168.2.1PC7VLAN10193.168.3.X255.255.255.0193.168.3.1PC8VLAN10193.168.3.X255.255.255.0193.168.3.1PC9VLAN20193.168.2.X255.255.255.0193.168.2.1人力资源部部VLAN信息人力资源部VLANID网段IP地址子网掩码网关PC10VLAN10193.168.10.X255.255.255.0193.168.10.1PC25VLAN10193.168.10.X255.255.255.0193.168.10.1PC26VLAN10193.168.10.X255.255.255.0193.168.10.1R4VLAN20193.168.20.X255.255.255.0IP地址就是给英特网上的每个主机（路由器）的每个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位的标识符。其组成为第一个字段是网络号，第二个字段是主机号。一个主机号在前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的，所以一个IP地址在整个网络中都是唯一的。表4-2各网络设备IP地址表设备端口IP地址子网掩码连接说明R0F0/010.10.10.2255.255.255.0连接R10F0/120.20.20.1255.255.255.0连接R2E1/030.30.30.2255.255.255.0连接R9E1/140.40.40.2255.255.255.0连接R5R2F0/020.20.20.2255.255.255.0连接R0F0/1195.168.1.1255.255.255.0连接R3E1/0173.168.1.1255.255.255.0连接R11E1/1193.168.1.1255.255.255.0连接R4E1/2195.168.2.1255.255.255.0连接R11R3F0/0.1193.168.3.1255.255.255.0连接S4F0/0.2193.168.2.1255.255.255.0连接S4E1/0195.168.1.2255.255.255.0连接R2R4F0/0193.168.20.2255.255.255.0连接MS0F0/1193.168.1.2255.255.255.0连接R2R5F0/0192.168.3.1255.255.255.0连接R5F0/1172.3.3.1255.255.255.0连接S8E1/040.40.40.1255.255.255.0连接R0R6F0/0192.168.3.0255.255.255.0连接R5F0/1172.4.4.1255.255.255.0连接S10R8F0/0220.23.15.2255.255.255.0连接内网F0/1198.1.1.1255.255.255.0连接S0R9F0/0192.168.10.1255.255.255.0连接S16F0/130.30.30.1255.255.255.0连接R0R10F0/010.10.10.1255.255.255.0连接R0F0/1192.168.4.1255.255.255.0连接S9E1/0220.23.15.1255.255.255.0连接外网R11F0/0173.168.1.2255.255.255.0连接R2F0/1172.168.1.1255.255.255.0连接S2R12F0/0194.168.10.1255.255.255.0连接S22F0/1194.168.20.1255.255.255.0连接S21E1/0195.168.2.2255.255.255.0连接R2R14F0/0194.168.10.2255.255.255.0连接S22F0/1194.168.20.2255.255.255.0连接S21MS0F0/1193.168.10.1255.255.255.0连接PC25F0/2193.168.10.1255.255.255.0连接PC26F0/3193.168.10.1255.255.255.0连接PC10F0/4193.168.20.1255.255.255.0连接R44.3网络配置命令及验证4.3.1基础配置下方为交换机和路由器配置的常用模式，在实验过程中，几乎每个机器都要进行相应的配置。这里仅以二层交换机为例：Switch>/*用户模式Switch>en/*进入特权模式Switch#>cont/*进入全局模式各个模式的主要内容：用户模式：为仅查看模式，只允许有限数量的基本监控命令，不允许用户级别执行可以改变配置的任何命令。特权模式：管理员可以运用特权模式检查设备情况，进行配置或者管理命令，全局模式和其他的具体配置模式只有通过特权模式才能进行访问。（3）全局模式：全局模式是访问各个配置的前提，在全局模式下做出的配置对设备的工作情况会有一定的影响，各种不同的配置模式都需要从全局模式进入，用以配置设备的特定功能。4.3.2配置命令--RIPRIPv2协议是无类路由协议，它有两种认证方式，分别为明文认证和MD5认证。RIPv2不仅支持VLSM。它还可以在关闭了自动汇总的情况下采用手动汇总。运用触发更新等机制达到了加速路由计算的目的，其中组播更新可以对路由进行标记，用来过滤和做策略。通过在路由器上设置RIPv2协议，使得内部网络中各部门可以互相访问、交流数据等。配置方法如下（以R0为例）：Router(config)#routerripRouter(config-router)#version2Router(config-router)#network10.10.10.0Router(config-router)#network20.20.20.0Router(config-router)#network30.30.30.0Router(config-router)#network40.40.40.04.3.3配置命令--划分VLAN传统的交换机技术无法隔离广播域，一旦面对广播风暴只能束手就擒。为了减少销售部门的广播风暴，提高安全性。通过划分VLAN从而达到消除局域网内广播风暴的目的，便于部门管理，当出现ARP网关欺骗时，只会影响一个小广播域内的主机。划分VLAN的配置方法如下（以S4为例）：Switch(config)#vlan10Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#intf0/2Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config-if)#exitSwitch(config)#intf0/3Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan204.3.4配置命令--单臂路由为了使企业的售前服务部门和售后服务部门可以正常通信，交换客户信息，给顾客带来更好的服务，采取了单臂路由功能。单臂路由是为了节约接口而实现不同VLAN间通信的一种技术，通过使用逻辑子接口，封装dot1q协议，从封装了相应dot1q标签的子接口将数据转发出去，从而实现不同VLAN间的通信。单臂路由的配置方法如下：分别在S4、S5上划分vlan10和vlan20，在S4与R3上设置trunk接口，S4配置如下：Switch(config)#intf0/1Switch(config-if)#switchportmodetrunkR3配置如下：Router(config)#intf0/0Router(config-if)#noshutRouter(config-if)#exitRouter(config)#intf0/0.1Router(config-subif)#encapsulationdot1q10Router(config-subif)#ipaddress193.168.3.1255.255.255.0Router(config-subif)#exitRouter(config)#intf0/0.2Router(config-subif)#encapsulationdot1q20Router(config-subif)#ipaddress193.168.2.1255.255.255.04.3.5配置命令--三层交换机实现VLAN间互通技术实现三层交换机上的VLAN互通，达到不同VLAN间路由。需要在三层交换机上划分不同的VLAN，使用VLANIP做网关。或者在三层交换机上关闭端口二层功能，配置端口的IP地址，实现路由。人力资源部通过三层交换机划分VLAN10和VLAN20，分别设置IP地址为193.168.10.1和193.168.20.1，从而实现了不同VLAN之间的路由。MS0配置方法如下：划分VLAN：Switch#vlan10Switch(vlan)#exitSwitch#vlan20Switch(vlan)#exit设置VLAN及各个VLAN的IP地址：Switch(config)#intf0/0Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan20Switch(config)#intf0/1Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config)#intf0/2Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config)#intf0/3Switch(config-if)#switchportmodeaccessSwitch(config-if)#switchportaccessvlan10Switch(config-if)#exitSwitch(config)#intvlan10Switch(config-if)#ipaddress193.168.10.1255.255.255.0Switch(config-if)#exitSwitch(config)#intvlan10Switch(config-if)#ipaddress193.168.20.1255.255.255.04.3.6配置命令--OSPF协议及网络互连OSPF通过路由的交互，每台路由器都从相邻的路由器学习到路由，并且加载到自己的路由表中。产品开发部利用OSPF协议可以保存该区域的链路状况，每个路由器的链路状态数据库可以保持合理大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。因为静态路由没有学习功能，无法学到RIP区域的路由。为了使产品开发部门与其他部门互相交流，还需要设置网络互通。因此只能在R5上配置默认路由，使R6学习到RIP区域内的网络，配置方法如下（以R5为例）：Router(config)#noipdomain-look//关闭域名解释Router(config)#intf0/0Router(config-if)#ipadddress192.168.3.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#exitRouter(config)#intf0/1Router(config-if)#ipadddress172.3.3.1255.255.255.0Router(config-if)#noshutdownR5的OSPF配置：Router(config)#routerospf100Router(config-router)#net192.168.3.00.0.0.255area1Router(config-router)#net172.3.3.00.0.0.255area1R5的网络互通配置：Router(config)#routerospf100Router(config-router)#redistributeripsubnets在路由器展示OSPF配置如下图4-2所示：图4-2OSPF配置4.3.7配置命令--HSRP协议为了保证仓库在冗余网络中可以与其他部门交流，可以通过备份路由器传输信息。当仓库里其中一个路由器出现问题时，采用HSRP协议。让R12和R14路由器共用一个虚拟的IP地址，作为网内其他主机的默认网关，每个路由器都设置一个权值，权值最高的作为主路由器，其余的作为备份服务器。当主路由器出故障时，权值次高的路由器将作为主路由器使用。设置HSRP协议的路由器之间定期交换权值信息，以确定路由器的工作状态。如果主路由器在一段时间内不发送信息包，其他备份路由器则认为该路由器已坏，权值次高的备份路由器将接管主路由器的工作。而一旦原主路由器恢复正常，则会自动切换回去，重新接管传输数据的工作。备份路由器则停止工作，处于备份状态。HSRP的配置方法如下（以R12为例）：Router(config)#intf0/0Router(config-if)#standby1ip194.168.10.254Router(config-if)#standby1priority120//在194.168.10.0网段优先级为120，是备份路由器Router(config-if)#exitRouter(config)#intf0/1Router(config-if)#standby2ip194.168.20.254Router(config-if)#standby2priority150//在194.168.20.0网段优先级为150，是主路由器在路由器展示HSRP的配置如图4-3所示：图4-3HSRP配置4.3.8配置命令--生成树协议在行政部门设置生成树协议，以S16为根交换机。生成树协议可以通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的路径回环，当前活动路径发生故障时，还可以激活冗余备份链路，恢复网络连通性。生成树的配置方法如下（以S16为例）：Switch(config)#spanning-treevlan1Switch(config)#spanning-treemodepvst在交换机展示生成树协议的配置如图4-4所示：图4-4生成树配置4.3.9配置命令--ACL协议ACL协议是用来控制路由器上进出的数据包，运用到路由器的接口指令列表上。路由器接口的指令列表是由permit和deny语句组成的控制手段，用来判断应该是转发还是丢弃。路由器通过读取数据包的首部信息，匹配访问控制列表中的规则，判断数据包的去向。读取的数据包的首部信息，主要是传输层的首部信息和网络层的首部信息。ACL不会过滤掉路由器本身发出的数据包，只会过滤掉路由器的数据流量。在财务部设置ACL协议，防止外网访问财务部。ACL协议是应用到路由器接口的指令列表，用来控制进出的数据包。ACL的配置方法如下：Router(config)#access-list1deny198.1.1.10.0.0.255Router(config)#access-list1permitanyRouter(config)#intf0/1Router(config-if)ipaccess-group1out4.3.10配置命令--NAT协议由于IP地址短缺，专有地址只能在网络内部使用，必须通过网络地址转换，专有地址才能在外部世界使用。NAT协议可以将企业内网私有IP地址转换为一个外网公有IP地址。本次局域网的组网设计就是采用NAT动态转换，将采买部门的内网私有IP地址192.168.4.0网段随机转换成地址池NAT中220.23.15.3~220.23.15.225中的某个公网IP地址。配置方法如下：Router(config)#ipnatpoolNAT220.23.15.3220.23.15.255netmask255.255.255.0Router(config)#access-list1permit198.1.1.00.0.0.255Router(config)#ipnatinsidesourcelist1poolNATRouter(config)#intf0/1Router(config-if)#ipnatinsideRouter(config-if)#exitRouter(config)#inte1/0Router(config-if)#ipnatoutside在路由器展示NAT配置如图4-5所示：图4-5NAT配置网络测试5.1网络互联测试通过实现网络互连技术，从而达到R6可以通过R5学习到其他路由器上的RIP协议。使产品开发部的两台路由器可以和其他部门的互通。此处为产品开发部门与行政部门互通，如下图5-1所示：图5-1网络互通测试结果图5.2NAT协议测试配置动态NAT转换，使内网中的192.168.4.0网段可以转化为地址池NAT中的某一个中的某个公网IP地址。从而达到企业内网可以和外网互相交流的目的。如下图5-2、5-3所示：图5-2外网与采买部门测试结果图图5-3NAT动态转换图5.3生成树协议测试在局域网的设计中，行政部门运用了生成树协议。设置S16为根网桥，只有S16的根口和指定端口进入转发状态。S16的Fa0/2端口为冗余端口处于阻塞状态。当S16中的F0/1端口关闭时，冗余端口就会进入转发状态，使行政部门可以和其他部门交流，此处为行政部与采买部门互通。如下图5-4、5-5所示：图5-4冗余端口进入转发状态图5-5行政部门与采买部门测试图5.4HSRP协议测试仓库采用了HSRP协议，设置R12为194.168.20.0网段的主路由器，为194.168.10.0的备份路由器。设置R14为194.168.10.0网段的主路由器，为194.