華電計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告

1、課程設(shè)計報告( 2012-2013 年度第2學(xué)期)名 稱：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計 題 目： 互聯(lián)網(wǎng)模擬 院 系： 計算機(jī)系 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 趙惠蘭 張長明 設(shè)計周數(shù)： 1周 成 績： 日期： 2013 年 7 月 5 日一、 目的與要求1目的將網(wǎng)絡(luò)基本原理及基本概念用于實際，將書本上抽象的概念與具體的實現(xiàn)技術(shù)結(jié)合起來，使學(xué)習(xí)深化，培養(yǎng)學(xué)生對基本原理的應(yīng)用能力以及實際動手能力。2要求 獨(dú)立完成課程設(shè)計題目以及課程設(shè)計報告。報告應(yīng)包括設(shè)計思路、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、開發(fā)中遇到的問題以及解決方法。二、 主要內(nèi)容1. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備認(rèn)知及基本配置操作一、 了解路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)構(gòu)。二、

2、 完成以下實驗，掌握路由器、交換機(jī)等的配置方法，理解相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。a) 交換機(jī)的基本配置；b) 路由器的基本操作；c) OSPF基本配置；d) RIP v2配置；e) 靜態(tài)路由配置；f) 跨交換機(jī)實現(xiàn)VLAN;g) 利用單臂路由實現(xiàn)VLAN間路由；h) 廣域網(wǎng)協(xié)議的封裝。2. 互聯(lián)網(wǎng)的模擬 （1） 結(jié)合實驗環(huán)境，提出模擬網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需求，設(shè)計并完成組網(wǎng)，要求盡最大可能利用實驗資源。 網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計及IP地址分配； 網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計；（2） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實現(xiàn)按步驟（1）所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行設(shè)備連接并配置。配置內(nèi)容包括路由選擇協(xié)議OSPF配置，VLAN劃分等，并進(jìn)行測試。3. 基于模擬互聯(lián)網(wǎng)

3、的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析。在上面設(shè)計并實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，完成如下協(xié)議分析： 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層幀格式分析； 網(wǎng)絡(luò)層分片； ARP地址解析協(xié)議分析； TCP傳輸控制協(xié)議分析； FTP協(xié)議分析。三、 進(jìn)度計劃序號設(shè)計內(nèi)容完成時間備注1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備認(rèn)知及配置操作第一天熟悉各種配置2模擬環(huán)境設(shè)計及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置第二、三天熟悉各種配置3基于模擬互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析第四天設(shè)計并測試4驗收、撰寫課程設(shè)計報告第五天驗收四、 設(shè)計成果要求1、 網(wǎng)絡(luò)配置拓?fù)鋱D準(zhǔn)確，配置結(jié)果測試成功；2、 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析準(zhǔn)確；2 課程設(shè)計報告格式規(guī)范，內(nèi)容詳實。五、 考核方式考勤、驗收和課程設(shè)計報告。學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 張長明 趙惠蘭 2013 年

4、 7月 4號實驗一 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備認(rèn)知及基本配置操作一、 交換機(jī)的基本配置1、實驗?zāi)康模?掌握交換機(jī)命令行各種操作模式的區(qū)別，能夠使用各種幫助信息，以及用命令進(jìn)行基本的配置。2、實驗原理： 交換機(jī)的管理方式基本分為兩種：帶內(nèi)管理和帶外管理。通過交換機(jī)的Console口管理交換機(jī)屬于帶外管理，不占用交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口，其特點(diǎn)是需要使用配置線纜，近距離配置。第一次配置交換機(jī)時必須利用Console端口進(jìn)行配置。 交換機(jī)的命令行操作模式，主要包括：用戶模式、特權(quán)模式、全局配置模式、端口模式等幾種。3、實驗步驟：（1）交換機(jī)各個操作模式直接的切換（2）交換機(jī)命令行界面基本功能（3）配置交換機(jī)的名稱和每日提示信

5、息（4）配置接口狀態(tài)（5）查看交換機(jī)的系統(tǒng)和配置信息（6）保存配置4、實驗結(jié)果：二、 路由器的基本操作1、實驗?zāi)康模?理解路由器的工作原理，掌握路由器的基本操作。2、實驗原理： 路由器的管理方式基本分為兩種：帶內(nèi)管理和帶外管理。通過路由器的Console口管理路由器屬于帶外管理，不占用路由器的網(wǎng)絡(luò)接口，但特點(diǎn)是線纜特殊，需要近距離配置。第一次配置路由器時必須利用Console進(jìn)行配置，使其支持telnet遠(yuǎn)程管理。3、實驗步驟： 路由器命令行的基本功能 配置路由器的名稱和每日提示信息 配置路由器的接口并查看接口配置 查看路由器的配置4、實驗結(jié)果：三、 OSPF基本配置1、實驗?zāi)康模?掌握在路由

6、器上配置OSPF單區(qū)域。2、原理： OSPF（Open Shortest Path First，開放式最短路徑優(yōu)先）協(xié)議，是目前網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的路由協(xié)議之一。屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，能夠適應(yīng)各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，是典型的鏈路狀態(tài)（link-state）協(xié)議。 OSPF路由協(xié)議通過向全網(wǎng)擴(kuò)散本設(shè)備的鏈路狀態(tài)信息，使網(wǎng)絡(luò)中每臺設(shè)備最終同步一個具有全網(wǎng)鏈路狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己為根，計算到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，最終形成全網(wǎng)路由信息。 OSPF屬于無類路由協(xié)議，支持VLSM（變長子網(wǎng)掩碼）。OSPF是以組播的形式進(jìn)行鏈路狀態(tài)的通告的。 在大模型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，OSPF支

7、持區(qū)域的劃分，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理規(guī)劃。劃分區(qū)域時必須存在area0（骨干區(qū)域）。其他區(qū)域和骨干區(qū)域直接相連，或通過虛鏈路的方式連接。3、實驗步驟：在路由器和三層交換機(jī)配置IP地址配置OSPF路由協(xié)議驗證測試4、實驗結(jié)果：四、 RIP v2配置1、實驗?zāi)康模?理解RIP兩個版本之間的區(qū)別，掌握如何配置RIPv2。2、實驗原理：RIP協(xié)議有兩個版本RIPv1和RIPv2。RIPv1屬于有類路由協(xié)議，不支持VLSM（變長子網(wǎng)掩碼），RIPv1是以廣播的形式進(jìn)行路由信息的更新的；更新周期為30秒。RIPv2屬于無類路由協(xié)議，支持VLSM（變長子網(wǎng)掩碼），RIPv2是以組播的形式進(jìn)行路由信息的更新的，組播地

8、址是。RIPv2還支持基于端口的認(rèn)證，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。3、實驗步驟：配置兩臺路由器的主機(jī)名、接口IP地址在兩臺路由器上啟用RIPv2，但不關(guān)閉自動匯總查看路由表關(guān)閉自動路由匯總查看RIP配置信息，路由表測試網(wǎng)絡(luò)連通性用debug命令觀察路由器接收和發(fā)生路由更新的情況4、實驗結(jié)果：五、 靜態(tài)路由配置1、實驗?zāi)康模?理解靜態(tài)路由的工作原理，掌握如何配置靜態(tài)路由2、實驗原理： 路由器屬于網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，能夠根據(jù)IP包頭的信息，選擇一條最佳路徑，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去。實現(xiàn)不同網(wǎng)段的主機(jī)之間的互相訪問。 路由器是根據(jù)路由表進(jìn)行選路和轉(zhuǎn)發(fā)的。而路由表里就是由一條條的路由信息組成。路由表的產(chǎn)生方

9、式一般有3種：（1）直連路由：給路由器接口配置一個IP地址，路由器自動產(chǎn)生本接口IP所在網(wǎng)段的路由信息。（2）靜態(tài)路由：在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)管員通過手工的方式配置本路由器未知網(wǎng)段的路由信息，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的連接。（3）動態(tài)路由協(xié)議學(xué)習(xí)產(chǎn)生的路由：在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?fù)雜的情況下，通過在路由器上運(yùn)行動態(tài)路由協(xié)議，路由器之間互相自動學(xué)習(xí)產(chǎn)生路由信息。3、實驗步驟：（1）配置路由器的名稱、接口IP地址和時鐘（2）配置靜態(tài)路由（3）查看路由表和接口配置（4）測試網(wǎng)絡(luò)連通性4、實驗結(jié)果：六、 跨交換機(jī)實現(xiàn)VLAN 1、實驗?zāi)康模?掌握如何在交換機(jī)上劃分基于端口的VLAN、如何給V

10、LAN內(nèi)添加端口，理解跨交換機(jī)之間VLAN的特點(diǎn)。2、實驗原理： VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬局域網(wǎng)）是指在一個物理網(wǎng)段內(nèi)，進(jìn)行邏輯的劃分，劃分成若干個虛擬局域網(wǎng)。VLAN最大的特性是不受物理位置的限制，可以進(jìn)行靈活的劃分。VLAN具備了一個物理網(wǎng)段所具備的特性。相同VLAN內(nèi)的主機(jī)可以互相直接訪問，不同VLAN間的主機(jī)之間互相訪問必須經(jīng)由路由設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。廣播數(shù)據(jù)包只可以在本VLAN內(nèi)進(jìn)行傳播，不能傳輸?shù)狡渌鸙LAN中。Port Vlan是實現(xiàn)VLAN的方式之一，Port Vlan是利用交換機(jī)的端口進(jìn)行VLAN的劃分，一個端口只能屬于一個VLAN。Ta

11、g Vlan是基于交換機(jī)端口的另外一種類型，主要用于實現(xiàn)跨交換機(jī)的相同VLAN內(nèi)主機(jī)之間可以直接訪問，同時對于不同VLAN的主機(jī)進(jìn)行隔離。Tag Vlan遵循了IEEE802.1q協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。在利用配置了Tag vlan的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，需要在數(shù)據(jù)幀內(nèi)添加4個字節(jié)的802.1q標(biāo)簽信息，用于標(biāo)識該數(shù)據(jù)幀屬于哪個VLAN，以便于對端交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后進(jìn)行準(zhǔn)確的過濾。3、實驗步驟：（1）配置兩臺交換機(jī)的主機(jī)名（2）在三層交換機(jī)上劃分VLAN 添加端口（3）在二層交換機(jī)上劃分VLAN添加端口（4）設(shè)置交換機(jī)之間的鏈路為Trunk（5）查看VLAN和Trunk的配置（6）驗證配置4、實驗結(jié)果：七

12、、 利用單臂路由實現(xiàn)VLAN間路由1、實驗?zāi)康模赫莆杖绾温酚善鞫丝谏蟿澐肿咏涌?、封裝Dot1Q（IEEE 802.1Q）協(xié)議，實現(xiàn)VLAN間的路由。2、實驗原理：在交換網(wǎng)絡(luò)中，通過VLAN對一個物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了邏輯劃分，不同的VLAN之間是無法直接訪問的，必須通過三層的路由設(shè)備進(jìn)行連接。一般利用路由器或三層交換機(jī)來實現(xiàn)不同VLAN之間的互相訪問。 將路由器和交換機(jī)相連，使用IEEE 802.1Q來啟動一個路由器上的子接口成為干道模式，就可以利用路由器來實現(xiàn)VLAN之間的通信。路由器可以從某一個VLAN接收數(shù)據(jù)包并且將這個數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另外的一個VLAN，要實施VLAN間的路由，必須在一個路由器的物

13、理接口上啟用子接口，也就是將以太網(wǎng)物理接口劃分為多個邏輯的、可編址的接口，并配置成干道模式，每個VLAN對應(yīng)一個這種接口，這樣路由器就能夠知道如何到達(dá)這些互聯(lián)的VLAN。3、實驗步驟：（1）配置交換機(jī)的主機(jī)名、劃分VLAN和添加端口、設(shè)置Trunk（2）在路由器上設(shè)置名稱、劃分子接口、配置IP地址（3）查看交換機(jī)的VLAN和Trunk配置（4）查看路由器的路由表（5）測試網(wǎng)絡(luò)連通性4、實驗結(jié)果：八、 廣域網(wǎng)協(xié)議的封裝1、實驗?zāi)康模?掌握廣域網(wǎng)協(xié)議的封裝類型和封裝方法2、實驗原理： 常見廣域網(wǎng)專線技術(shù)有，DDN專線、PSTN/ISDN專線、幀中繼專線、X.25專線等。數(shù)據(jù)鏈路層提供各種專線技術(shù)的

14、協(xié)議，主要有PPP、HDLC、X.25、Frame-relay以及ATM等。3、實驗步驟：路由器基本配置封裝HDLC封裝PPP4、實驗結(jié)果：實驗二 互聯(lián)網(wǎng)的模擬一、 設(shè)計目的與要求 目的：將網(wǎng)絡(luò)基本原理及基本概念用于實際，將書本上抽象的概念與具體的實現(xiàn)技術(shù)結(jié)合起來，使學(xué)習(xí)深化，培養(yǎng)學(xué)生對基本原理的應(yīng)用能力以及實際動手能力。 要求：獨(dú)立完成課程設(shè)計題目以及課程設(shè)計報告。報告應(yīng)包括設(shè)計思路、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、開發(fā)中遇到的問題以及解決方法。二、 設(shè)計正文2、 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D1、說明：在交換機(jī)S2628-5-1(S2868G-I)上劃分VLAN 10與VLAN 20并添加端口。在路由器RSR20-5-1(RSR

15、20-14E)的接口ge 0/1上劃分兩個子接口 ，配置 ip 地址 四個路由RSR20-5-1(RSR20-14E)、RSR20-5-2(RSR20-14E)、RSR20-5-3(RSR20-14E)、RSR20-5-4(RSR20-14E)之間存在靜態(tài)連接四臺PC的IP分別為：PC51：0 PC52：PC53： PC54：0本地連接1 IP:PC51：1 PC52：2PC53：3 PC54：43、 地址分配：

16、路由器R1 S2端地址：路由器R1 S3端地址：路由器R1與路由器R3間的地址：路由器R1與兩層交換機(jī)1間接口ge 0/1子接口10 地址：子接口20 地址：路由器R2 S2端地址：路由器R2 S3端地址：路由器R2與路由器R4間的地址：路由器R3 S2端地址：路由器R3 S3端地址：路由器R3與路由器R1間的地址：路由器R3與兩層交

17、換機(jī)2間的地址：路由器R4 S2端地址：路由器R4 S3端地址：路由器R4與路由器R2間的地址：PC1地址： 網(wǎng)關(guān)：PC2地址：0 網(wǎng)關(guān)：PC3地址： 網(wǎng)關(guān)：PC4地址：0 網(wǎng)關(guān)：VLAN10地址：VLAN20地址：3、路由器的配置路由器R1的OSPF配置（代碼）

18、：R1 (config)# interface S 2/0 R1(config-if)# ip address R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exit R1(config)# interface S 3/0R1(config-if)# ip address R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# interface gi 0/1R1(config-if)#no ip

19、 address R1(config-if)#no shutdown R1(cconfig-if)#exit R1(config)#interface gi0/1.10 R1(config-if)#encapsulation dot1Q 10 R1(config-if)#ip address R1(config-if)# no shutdownR1(config-if)#exit R1(config#interface ge 0/1.20 R1(config-if)#encapsulation dot1Q 20 R1(config-if)#

20、ip address R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# interface gi 0/0R1(config-if)# ip address R1(config-if)# no shutdown R1(config-if)#exitR1(config)# router ospf R1(config-router)#network 55 area 0 R1(config-ro

21、uter)#network 55 area 0 R1(config-router)#network 55 area 0 R1(config-router)#network 55 area 0 R1(config-router)#network 55 area 0 R1(config-router)#end路由器R2的OSPF配置（代碼）：R2 (config)# interface S 2/0 R2(config-if)# ip add

22、ress R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exit R2(config)# interface S 3/0R2(config-if)# ip address R2(config-if)# no shutdown R2(config-if)#exitR2(config)# interface gi 0/1R2(config-if)# ip address R2(config-if)# no

23、shutdown R2(config-if)#exitR2(config)# router ospf R2(config-router)#network 55 area 0 R2(config-router)#network 55 area 0 R2(config-router)#network 55 area 0 R2(config-router)#end路由器R3的OSPF配置（代碼）：R3 (config)# interface S 2/0 R3(config-if)#

24、 ip address R3(config-if)# no shutdown R3(config-if)#exit R3(config)# interface S 3/0R3(config-if)# ip address R3(config-if)# no shutdown R3(config-if)#exitR3(config)# interface gi 0/1R3(config-if)# ip address R3(config-i

25、f)# no shutdown R3(config-if)#exitR3(config)# interface gi 0/0R3(config-if)# ip address R3(config-if)# no shutdown R3(config-if)#exitR3(config)# router ospf R3(config-router)#network 55 area 0 R3(config-router)#network 55 area 0 R3(co

26、nfig-router)#network 55 area 0 R3(config-router)#network 55 area 0 R3(config-router)#end路由器R4的OSPF配置（代碼）：R4 (config)# interface S 2/0 R4(config-if)# ip address R4(config-if)# no shutdown R4(config-if)#exit R4(config)# interface S 3/0

27、R4(config-if)# ip address R4(config-if)# no shutdown R4(config-if)#exitR4(config)# interface gi 0/0R4(config-if)# ip address R4(config-if)# no shutdown R4(config-if)#exitR4(config)# router ospf R4(config-router)#network 55 area

28、0 R4(config-router)#network 55 area 0 R4(config-router)#network 55 area 0 R4(config-router)#end交換機(jī)S2628-5-1配置（代碼）：L2-SW(config)#vlan 10 L2-SW(config-vlan)#name xpc L2-SW(config-vlan)#vlan 20 L2-SW(config-vlan)#name hz L2-SW(config-vlan)#exit L2-SW(config)#inte

29、rface range fa0/1 L2-SW(config-if-range)#switchport mode access L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan 10 L2-SW(config-if-range)#exit L2-SW(config)#interface range fa0/3 L2-SW(config-if-range)#switchport mode access L2-SW(config-if-range)#switchport access vlan 20 L2-SW(config-if-range)#exit

30、L2-SW(config)#interface fastEthernet 0/2L2-SW(config-if)#switchport mode trunk L2-SW(config-if)#end 三、 測試1、 跟蹤路徑斷開時：3、各路由器的路由表和VLAN配置（1）R1的路由表R2的路由表R3的路由表R4的路由表VLAN劃分：實驗三 基于模擬互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析三、 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層幀格式分析1、 用wireshake截獲的數(shù)據(jù)包從所截獲的圖中可以清楚地看到MAC幀的格式為： 前面是8字節(jié)插入的內(nèi)容、目的地址、源地址、類型然后是IP數(shù)據(jù)包，IP數(shù)據(jù)包的格式為：各字段分別是：版本、首部長度

31、、區(qū)分服務(wù)、總長度、標(biāo)識、標(biāo)志、片偏移、生存時間、協(xié)議、首部檢驗和、源地址、目的地址、可選字 段、填充、數(shù)據(jù)部分。從圖中還可看出各字段所占的字節(jié)數(shù)3、 TCP傳輸控制協(xié)議分析1、 數(shù)據(jù)包截獲2、 TCP的建立從該圖可看出：源主機(jī)的IP地址為：2 物理地址為：44:37:e6:bb:ea:44目的主機(jī)的IP地址為：3 物理地址為：44:37:e6:bb:85:4d源端口號：12537，為隨機(jī)端口號 目的端口號：17739，為隨機(jī)端口號，序列號：0 首部長度：32字節(jié) 標(biāo)記：SYN為標(biāo)志為1，表示同步序號發(fā)起鏈接校驗和：9e05 選項：12字節(jié)滑動窗口：

32、8192字節(jié)從該圖可以看出：與第一個數(shù)據(jù)包相比該數(shù)據(jù)包內(nèi)容：源主機(jī)的IP地址為：3 物理地址為：44:37:e6:bb:85:4d目的主機(jī)的IP地址為：2 物理地址為：44:37:e6:bb:ea:44源端口號：17739，為隨機(jī)端口號 目的端口號：12537，為隨機(jī)端口號，確認(rèn)號：1，對一個包的鏈接請求的確認(rèn)首部長度：32字節(jié)標(biāo)記：SYN為1，表示同步序號發(fā)起鏈接滑動窗口：8192字節(jié)校驗和：錯誤從該圖可看出：該數(shù)據(jù)包內(nèi)容如下：源主機(jī)的IP地址為：2 物理地址為：44:37:e6:bb:ea:44目的主機(jī)的IP地址為：192.

33、168.1.53 物理地址為：44:37:e6:bb:85:4d源端口號：12537，為隨機(jī)端口號 目的端口號：17739，為隨機(jī)端口號，序列號：1 確認(rèn)號：1 首部長度：20字節(jié) 滑動窗口:65700字節(jié) 3、 TCP的釋放從該圖可看出：源主機(jī)的IP地址為：3 物理地址為：44:37:e6:bb:85:4d目的主機(jī)的IP地址為：2 物理地址為：44:37:e6:bb:ea:44源端口號：17739，為隨機(jī)端口號 目的端口號：12537，為隨機(jī)端口號，序列號：18658609首部長度：20字節(jié) 標(biāo)記：FIN為標(biāo)志為1，表示發(fā)起斷開鏈接請求從該圖可看出：該包相對于第一個包有以下更改：序列號：1，確認(rèn)號：18658610：表示對上一個包的確認(rèn)從該圖可看出：源主機(jī)的IP地址為：2 物理地址為：44:3