基于Packet-tracer模拟校园网设计

基于Packettracer模拟设计校园网1.引言计算机网络是计算机和通信技术相结合的必然产物，它对计算机系统的组织和工作方式产生了深远的影响。脱离了网络的计算机已经不是一台完整的计算机了，难怪Sun公司提出“网络就是计算机”。根据网络覆盖范围的大小，把网络分成局域网（LAN，LocalAreaNetwork）、城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）和广域网（WAN，WideAreaNetwork）。校园网（CampusNetwork）介于局域网和城域网之间，一般覆盖几公里的范围。校园网系统=布线系统+网络设备+计算机硬件设备+系统软件+应用软件校园网必须具备教学、管理和通讯三大功能。教师可以方便地浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作；学生可以方便地浏览和查询网上资源实现远程学习；通过网上学习学会信息处理能力。学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标。校园网的总体设计原则是：开放性采用开放性的网络体系，以方便网络的升级、扩展和互联；同时在选择服务器、网络产品时，强调产品支持的网络协议的国际标准化。2.论文要求（1）利用CiscoPacketTracer软件构建一个新疆大学的网络模型，并能实现简单的协议通信。（2）新疆大学DNS服务器IP地址为202.201.252.1；新疆大学主页IP地址为：202.201.252.2，DNS域名为；新疆大学FTP服务器IP地址为：202.201.252.3，DNS域名为ftp.xju.edu.cn；网关为202.201.252.254。（3）假设新疆大学申请到的IP地址范围为130.130.0.0/16，请设计合理的IP地址分配方案。（4）模拟信息学院（2#、3#、11#楼）、数学院、物理学院、化工学院划分VLAN，同一个学院划分到相同的VLAN中，并且要能实现VLAN内和VLAN间通信。（5）配置静态路由和动态路由协议（RIP或OSPF）。（6）在主干网络和学校服务器之间的交换机上配置STP，提供网络冗余备份。（7）在学生宿舍楼采用NAT模式接入校园网.3.原理介绍3.1网络设备概述(1)交换机交换机是一种存储转发设备。以太网交换机采用存储转发（Store-Forward）技术或直通（Cut-Through）技术来实现信息帧的转发，也称为交换式集线器。交换机和网桥的不同在于：交换机端口数较多，数据传输效率高，转发延迟很小，吞吐量大，丢失率低，网络整体性能增强，远远超过了普通网桥连接网络时的转发性能。一般用于互连相同类型的局域网，如以太网与以太网的互连。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。(2)三层交换机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内部的数据交换，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，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——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。应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能，又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。(3)路由器路由器是在网络层实现互连的设备。路由器实现网络层上数据包的存储转发，它具有路径选择功能．可依据网络当前的拓扑结构，选择“最佳”路径，把接收到的数据包转发出去，从而实现网络负载平衡，减少网络拥塞。路由器工作在网络层，用于连接不同的局域网和广域网，故称为“LAN网间互联设备”。一个路由器可以连接两个局域网、一个局域网和一个广域网，或两个局域网，如图2.27所示。例如，可用路由器将一个以太局域网与一个FDDl局域网相连，或与X.25公用分组交换网相连。[1]路由器是互联网络中必不可少的网络设备之一，路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。要解释路由器的概念，首先要介绍什么是路由。所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router。3.2IP地址分配三台核心交换机IP地址分配VLAN的划分根据学校的部门数量划分，将学校分为以下几个VLAN校区端口IP地址注解Fa0/2130.130.0.2与南校区连接的端口Fa0/3130.130.0.3与校本部连接的端口Fa0/1130.130.0.4与北校区连接的端口Fa0/3130.130.0.6与校本部连接的端口Fa0/7130.130.0.7与北校区连接的端口Fa0/8130.130.0.8与南校区连接的端口北校区南校区校本部VLAN号VLAN名称IP网段校区VLAN10数学院130.130.16.0本部VLAN20物理院130.130.32.0本部VLAN30化工院130.130.48.0本部VLAN40信息院2#130.130.64.0本部VLAN41信息院3#130.130.64.0本部VLAN42信息院11#130.130.64.0本部VLAN50宿舍区1#130.130.80.0本部VLAN51宿舍区2#130.130.80.0本部VLAN60科技学院130.130.96.0北校区VLAN70软件学院130.130.112.0北校区VLAN80机械院130.130.128.0南校区VLAN90政管院130.130.144.0南校区VLAN100法学院130.130.160.0南校区3.3网络拓扑4.虚拟校园网具体实现4.1校园接入路由器配置：以下列出路由器的配置命令：Routeenrouter#conftrouter(config)#interfacef0/1router(config-if)#ipaddress130.130.0.5255.255.255.0配置f0/1的IProuter(config-if)#noshutdown//打开端口router(config-if)#exit4.2交换机配置（以校本部交换机为例，南北校区同校本部）接入层交换机：接入层交换机的端口要配置两种协议，与主机相连的端口配置access协议并把对应的vlan划入端口，与分布层交换机相连的端口配置trunk协议。分布层交换机：分布层交换机的端口配置trunk协议。包含本段的vlan。核心层交换机：核心层交换机的端口配置trunk协议，包含所有的vlan。下面对校本部核心交换机进行配置：Switch(config)#vlan10创建VLAN10Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan20创建VLAN20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan30创建VLAN30Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan40创建VLAN40Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#interfacevlan10Switch(config-if)#ipaddress130.130.16.1255.255.255.0Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#interfacevlan20Switch(config-if)#ipaddress130.130.32.1255.255.255.0Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#interfacevlan30Switch(config-if)#ipaddress130.130.48.1255.255.255.0Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#interfacevlan40Switch(config-if)#ipaddress130.130.64.1255.255.255.0Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#exitSwitch(config)#interfacevlan50Switch(config-if)#ipaddress130.130.80.1255.255.255.0Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#exit然后把校本部核心交换机与两层交换机连接的端口都改成trunk模式switch(config)#interfacerangef0/4-8switch(config-if-range)#switchportmodetrunkswitch(config-if-range)#exitswitch(config)#接着要把校本部核心交换机与校园接入路由器连接的那个接口变成路由口switch(config)#switch(config)#intf0/1Switch(config-if)#noswitchport将校本部核心交换机以及校园接入路由器启动RIP路由协议配置命令如下：校本部核心交换机：switch#confswitch(config)#routerripswitch(config-router)#network130.130.16.0switch(config-router)#network130.130.32.0switch(config-router)#network130.130.48.0switch(config-router)#network130.130.64.0switch(config-router)#network130.130.80.0switch(config-router)#version2switch(config-router)#exit