计算机网络系统设计指导书--校园网网络构建方案设计和实现

计算机网络系统设计－指导书校园网网络构建方案设计与实现福建工程学院国脉信息学院熊建辉2012年6月15日1计算机网络系统设计指导书－校园网网络构建方案设计与实现1、课程设计目的和基本要求在学习了网络设备与工程设计、组网技术、网络工程技术规范等相关课程的基础上，开展网络工程技术课程设计。通过课程设计，可以让学生了解目前主流网络技术的应用；动手配置网络设备；在进行了该项实训后，可为学生进入社会，从事网络相关工作打好基础。要求能够针对目前中型企业的信息化建设要求（具体项目见2.1项目介绍），提炼出项目需求并组织实施从而搭建一个网络。需要明确网络的拓扑结构、设备选型、设备连接、设备配置、IP地址分配、网络安全、网络管理等内容。如果设备条件有限，也可以使用们模拟器等虚拟设备来完成网络的构建。2、课程设计内容2.1.项目介绍某高校现有两个地理位置分离的分校区，每个校区入网信息点有2000多个，现准备通过科教网接入因特网，但从科教网只申请到4个C类网络（222.191.1.0——222.191.4.0），为了安全，要求每个分校区的学生公寓子网和教师子网不在同一广播域。同时，学校有若干台应用服务器，同时对内和对外提供Web等网络服务。2.2.任务清单及说明1、课程设计小组分组：小组成员原则上以宿舍为单位，每组6人共同完成设计任务，小组设置项目经理1人（组长）、技术支撑2名、项目实施2名、文档撰写与管理1名。2、具体任务（1）分析项目介绍，完成需求分析；（2）列出所需设备，设计完成网络拓扑结构图；（3）在实验环境下完成设备的具体配置；（4）调试验证。说明：课程设计内容根据项目介绍进行提炼，要求每个功能都得实现，并且还可以在此基础上根据应用需2计算机网络系统设计指导书－校园网网络构建方案设计与实现3求添加新的功能和应用（拓展），设备厂商不限（华三、中兴、锐捷、思科、Juniper等均可）。3、需要提交的文档如下：（１）校园网网络构建方案设计与实现项目设计方案（２）校园网网络构建方案设计与实现项目实施方案（３）校园网网络构建方案设计与实现项目测试方案（４）校园网网络构建方案设计与实现项目人员分工表４、附录中相关参考资源附录：基本思路及相关理论基本思路及相关理论（1）相关理论：虚拟局域网VLAN的划分；网络地址转换NAT（静态NAT配置、动态NAT配置及端口多路复用PAT）；路由表的配置（回址路由和默认路由）；网际控制报文协议ICMP。（2）基本思路：●虚拟局域网VLAN[1]主要为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题。这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通。所以通过虚拟局域网VLAN技术可以很好地达到把每个分校区的学生公寓子网和教师子网分在不同的广播域。这样，广播报文被限制在一个VLAN内，使得学生公寓子网和教师子网不能直接通信。所以，虚拟局域网VLAN技术不但增强了局域网的安全性，同时也灵活于构建虚拟工作组，用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，所以也很好解决了该高校有两个地理位置分离的分校区的问题，使得网络构建和维护更方便灵活。而且VLAN是在数据链路层的，划分子网是在网络层的，所以不同子网之间的VLAN即使是同名也不可以相互通信。●网络地址转换[2]（NetworkAddressTranslation或简称NAT）是一种在IP数据包通过路由器或防火墙时重写源IP地址或目的IP地址的技术。借助于NAT[3]，私有(保留)地址的“内部”网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址(甚至是1个)即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。NAT将自动修改IP报文头中的源IP地址和目的IP地址，IP地址校验则在NAT处理过程中自动完成。NAT的实现方式[3]有三种，即静态转换StaticNat、动态转换DynamicNat和端口多路复用OverLoad。静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问，所以，对于学校有若干台应用服务器，要同时对内和对外提供Web等网络服务，就可以通过对路由器进行静态NAT配置来实现。动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址对是不确定的，而是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时，可以采用动态转换的方式。所以，针对学校只申请到4个C类网络（222.191.1.0——222.191.4.0），而该高校的每个校区入网信息点就达到2000多个的情况，可以利用动态NAT配置解决这个IP地址不足的问题。端口多路复用(PortaddressTranslation,PAT)是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换(PAT，PortAddressTranslation).采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自Internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。所以在真实方案中，该高校最好是用PAT的配置来解决几千个入网信息点却只有几百个合法IP地址的问题。4附录：设备选型及拓扑图设备选型、拓扑图（1）设备选型：DCRS-5526S三层交换机（2台）DCR-2626路由器（2台）直连双绞线（4根）交叉双绞线（3根）Console电缆（1根）[注：该线本实验没用到]PC机（4台）（2）拓扑图：（利用MicrosoftOfficeVisio环境绘制拓扑结构图如下：）VLAN1:192.168.1.2VLAN100:192.168.2.1(端口1-8)VLAN200:192.168.3.1(端口9-16)F0/0192.168.1.1F0/1222.191.1.1F0/1222.191.1.2F0/0192.168.10.1IP:192.168.10.2网关:192.168.10.1IP:192.168.2.2网关:192.168.2.1IP:192.168.3.2网关:192.168.3.1IP:192.168.1.110网关:192.168.1.2VLAN100VLAN200VLAN1VLAN1由于客观原因，我们第五组实验设备缺少一台三层交换机校区校区Router-ARouter-BSwitch-A实际实验时我们把该PC的IP地址配置为192.168.2.3亦可。在此说明一下。5附录：具体配置及步骤具体配置及步骤（1）Switch-A三层交换机上VLAN的划分：Switch-A交换机VLAN端口成员IP地址1缺省VLAN192.168.1.21001~8192.168.2.12009~16192.168.3.1第一步：交换机恢复出厂设置switch#setdefaultswitch#writeswitch#reload第二步：给交换机设置IP地址即管理IP。switch#configswitch(Config)#interfacevlan1switch(Config-If-Vlan1)#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0switch(Config-If-Vlan1)#noshutdownswitch(Config-If-Vlan1)#exitswitch(Config)#exit第三步：创建vlan100和vlan200。switch(Config)#switch(Config)#vlan100switch(Config-Vlan100)#exitswitch(Config)#vlan200switch(Config-Vlan200)#exitswitch(Config)#验证配置：switch#showvlanVLANNameTypeMediaPorts---------------------------------------------------------------------------1defaultStaticENETEthernet0/0/1Ethernet0/0/2Ethernet0/0/3Ethernet0/0/4Ethernet0/0/5Ethernet0/0/6Ethernet0/0/7Ethernet0/0/8Ethernet0/0/9Ethernet0/0/10Ethernet0/0/11Ethernet0/0/12Ethernet0/0/13Ethernet0/0/14Ethernet0/0/15Ethernet0/0/16Ethernet0/0/17Ethernet0/0/18Ethernet0/0/19Ethernet0/0/20Ethernet0/0/21Ethernet0/0/22Ethernet0/0/23Ethernet0/0/24100VLAN0100StaticENET！已经创建了vlan100，vlan100中没有端口；200VLAN0200StaticENET！已经创建了vlan200，vlan200中没有端口；6附录：具体配置及步骤第四步：给vlan100和vlan200添加端口。switch(Config)#vlan100！进入vlan100switch(Config-Vlan100)#switchportinterfaceethernet0/0/1-8！给vlan100加入端口1-8SettheportEthernet0/0/1accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/2accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/3accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/4accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/5accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/6accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/7accessvlan100successfullySettheportEthernet0/0/8accessvlan100successfullyswitch(Config-Vlan100)#exitswitch(Config)#vlan200！进入vlan200switch(Config-Vlan200)#switchportinterfaceethernet0/0/9-16！给vlan200加入端口9-16SettheportEthernet0/0/9accessvlan200successfullySettheportEthernet0/0/10accessvlan200successfullySettheportEthernet0/0/11accessvlan200successfullySettheportEthernet0/0/12accessvlan200successfullySettheportEthernet0/0/13accessvlan200successfullySettheportEthernet0/0/14accessvlan200successfullySetth