二層交換機(jī)組網(wǎng)方案

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程設(shè)計二層交換機(jī)組網(wǎng)方案院（系）名稱 專業(yè)班級學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2010年6月13日課程設(shè)計任務(wù)書2009—2010學(xué)年第二學(xué)期專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程 學(xué)號： 姓名： 課程設(shè)計名稱：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計 設(shè)計題目： 完成期限：自2010年5月31日至2010年06月06日共1周設(shè)計目的:能夠充分利用所學(xué)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識，建立一個以二層交換機(jī)為媒介的小型局域網(wǎng)，通過這個局域網(wǎng)可以對該網(wǎng)上的其他主機(jī)進(jìn)行連通，利用較少而又簡單的設(shè)備，達(dá)到組網(wǎng)連通的作用。功能要求：包括兩個二層交換機(jī)，數(shù)臺主機(jī)，組建一個簡單小型的局域網(wǎng)，實現(xiàn)此局域網(wǎng)內(nèi)部的通信。設(shè)計的任務(wù)：對此次組網(wǎng)進(jìn)行整體規(guī)劃和布局，分析各個方面的需求及設(shè)備的選用，包括怎樣設(shè)計，劃分VLAN的必要性，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x及意義。一、 二、 序號階段內(nèi)容所需時間1布置任務(wù)及調(diào)研2天2系統(tǒng)分析與設(shè)計3天3調(diào)試及報告撰寫2天合 計7天三、 《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程（第2版）》謝希人人民郵電出版社2007《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換路由實驗實訓(xùn)指導(dǎo)（第2版）》王鴻運(yùn)2010《校園網(wǎng)組建與管理》清華大學(xué)出版社王竹林2002.1指導(dǎo)教師（簽字）： 教研室主任（簽字）： 批準(zhǔn)日期 年—月—日摘要21世紀(jì)是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。要實現(xiàn)信息化，就必須依靠完善的網(wǎng)絡(luò)，同時也需要與之相關(guān)的設(shè)計與服務(wù)。本課程設(shè)計,主要基于交換機(jī)的設(shè)置，建立一個以交換機(jī)為媒介的小型局域網(wǎng)的組網(wǎng)方案，例如校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等。由于在教學(xué)教育領(lǐng)域，資源共享、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化、辦公自動化無疑是大勢所趨，為了讓師生之間、教工之間達(dá)成互聯(lián)互通，很多中小學(xué)校、大學(xué)都需要急需建立校園網(wǎng)。由于條件限制，本課程設(shè)計只進(jìn)行了一個小的模擬測試，并沒有實地布線操作。此次模擬測試只使用了兩臺二層交換機(jī)，兩臺主機(jī)以及數(shù)根網(wǎng)線進(jìn)行簡單的配置，然后測試。關(guān)鍵詞：交換機(jī)switch;主機(jī)PC；局域網(wǎng)：LAN。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、課程設(shè)計的目的和意義 1\o"CurrentDocument"二、二層交換機(jī)的工作原理 1\o"CurrentDocument"三、設(shè)計題目和要求 2\o"CurrentDocument"設(shè)計題目 2\o"CurrentDocument"設(shè)計要求 2\o"CurrentDocument"四、設(shè)計內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"4.1需求分析 2\o"CurrentDocument"設(shè)計原則 3\o"CurrentDocument"網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計方案 3子網(wǎng)設(shè)計方案 4\o"CurrentDocument"4.5交換機(jī)B的VLAN劃分和配置 6\o"CurrentDocument"4.6測試 7\o"CurrentDocument"五、設(shè)計成成果及心得 8\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 10\o"CurrentDocument"參考網(wǎng)站 10一、 課程設(shè)計的目的和意義21世紀(jì)是一個Internet為核心的信息時代，要實現(xiàn)信息化，就必須依靠完善的網(wǎng)絡(luò)。通過利用二層交換機(jī)組網(wǎng)設(shè)計，使學(xué)生在對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與發(fā)展整體了解基礎(chǔ)上，掌握vlan原理，掌握二層交換機(jī)vlan的劃分方法，和如何驗證vlan的劃分，掌握跨二層交換機(jī)相同vlan間通信的調(diào)試方法，了解交換機(jī)的trunk口。是廣大網(wǎng)民對網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)行和管理有了進(jìn)一步的了解。二、 二層交換機(jī)的工作原理二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機(jī)屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。具體的工作流程如下：（1） 當(dāng)交換機(jī)從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這樣它就知道源MAC地址的機(jī)器是連在哪個端口上的；（2） 再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；（3） 如表中有與這目的MAC地址對應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上；（4） 如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機(jī)器對源機(jī)器回應(yīng)時，交換機(jī)又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習(xí)到，二層交換機(jī)就是這樣建立和維護(hù)它自己的地址表。從二層交換機(jī)的工作原理可以推知以下三點(diǎn)：（1）由于交換機(jī)對多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時交換，這就要求具有很寬的交換總線帶寬，如果二層交換機(jī)有N個端口，每個端口的帶寬是M,交換機(jī)總線帶寬超過NXM，那么這交換機(jī)就可以實現(xiàn)線速交換；學(xué)習(xí)端口連接的機(jī)器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大小(一般兩種表示方式：一為BEFFERRAM,—為MAC表項數(shù)值)，地址表大小影響交換機(jī)的接入容量；還有一個就是二層交換機(jī)一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC(ApplicationspecificIntegratedCircuit)芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到非?？?。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。以上三點(diǎn)也是評判二層交換機(jī)性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數(shù)。三、 設(shè)計題目和要求3.1設(shè)計題目題目：二層交換機(jī)的組建3.2設(shè)計要求設(shè)計要求：Internet的風(fēng)起云涌，帶動了網(wǎng)民數(shù)量的急速增長，上網(wǎng)已經(jīng)成了許多人的生活必需品，網(wǎng)吧亦因應(yīng)而生，滿足相當(dāng)一部分網(wǎng)民的上網(wǎng)需求。網(wǎng)吧的硬件設(shè)備主要包括主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是整個網(wǎng)吧的核心，對于網(wǎng)吧的經(jīng)營者而言，如何選擇一套可靠穩(wěn)定、具備良好的擴(kuò)充性、并且具有優(yōu)秀的性價比的設(shè)備，是網(wǎng)吧經(jīng)營者首先要考慮的重要條件。隨著VOD、網(wǎng)絡(luò)游戲等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，人們對計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求越來越高。早期的網(wǎng)吧通常規(guī)模較小、檔次較低，且出口帶寬較窄，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足網(wǎng)民們?nèi)找嬖鲩L的需求。因此現(xiàn)有的網(wǎng)吧急需升級，而在新建網(wǎng)吧的時候，也需要站在一個較高的起點(diǎn)上。四、 設(shè)計內(nèi)容4.1需求分析隨著生產(chǎn)發(fā)展，對工作效率和管理水平現(xiàn)代化要求的提高，對數(shù)據(jù)流暢通和信息共享提出了更高的要求：根據(jù)具體情況，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計和實施中遵循以下原則:充分考慮業(yè)務(wù)需求和業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢，具有實用性、靈活性、安全性、先進(jìn)性。整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)具備連續(xù)性，要保護(hù)現(xiàn)有的投資，充分利用現(xiàn)有的計算機(jī)資源和通訊資源。網(wǎng)絡(luò)的可靠性要高，在考慮現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，計算機(jī)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)盡量采用穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)形式，冗余備份以保證整個網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有高度的開放性，即對設(shè)備的技術(shù)開放和對其他網(wǎng)絡(luò)的接入開放（如：Internet）。經(jīng)濟(jì)實用性，設(shè)備的選型應(yīng)有最優(yōu)的性能價格比，以最省的投資實現(xiàn)盡可能多的功能。易于操作和工程實施,立足于實際。4.2設(shè)計原則實用性和經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)建設(shè)始終貫徹面向應(yīng)用，注重實效的方針。堅持使用、經(jīng)濟(jì)的原則建設(shè)局域網(wǎng)。先進(jìn)性和成熟性系統(tǒng)設(shè)計既要采用先進(jìn)的技術(shù)和方法。又要注意結(jié)構(gòu)，設(shè)備的相對成熟，不但能反映當(dāng)今的技術(shù)水平，而且具有發(fā)展?jié)摿?。可靠性和穩(wěn)定性從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)管理、廠商技術(shù)支持及維修能力等方面著手，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到最大的平均無故障時間。安全性和保密性在網(wǎng)吧的設(shè)計中，既考慮變化的要求，必須充分考慮一最簡的方法、最低的投資，實現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)，采用可網(wǎng)管產(chǎn)品，降低人力資源的費(fèi)用，提高網(wǎng)絡(luò)的易用性。信息點(diǎn)和用戶需求：按照要求網(wǎng)吧內(nèi)信息點(diǎn)總數(shù)為N個，其中普通為（XX個），液晶區(qū)為（XX個），豪華區(qū)（XX個），為電子郵件服務(wù)器、文件服務(wù)服務(wù)器等為內(nèi)部單位服務(wù)，WWW服務(wù)器、遠(yuǎn)程登錄等實現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，從外部網(wǎng)站獲得資源?？蓴U(kuò)展性：規(guī)模較大、環(huán)境良好的網(wǎng)吧越來越得到網(wǎng)民們的青睞，同時國家有關(guān)部門對網(wǎng)吧規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，網(wǎng)吧的規(guī)模化和規(guī)范化經(jīng)營正成為一種趨勢。4.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計方案針對網(wǎng)吧經(jīng)營的現(xiàn)狀，我組提出了一套完整的網(wǎng)吧網(wǎng)絡(luò)解決方案。選用設(shè)備包括：1、DCS-3926S二層交換機(jī)四臺2、PC機(jī)若干臺3、 DSA-3100P打印機(jī)4、 以太網(wǎng)卡5、 路由器一臺6、 網(wǎng)線若干因此本網(wǎng)吧網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下所示：網(wǎng)吧一般采用星型結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中有一個唯一的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)（中央結(jié)點(diǎn)），每一計算機(jī)都通過單獨(dú)的通信線路連接到中央結(jié)點(diǎn)，信息傳送方式、訪問協(xié)議十分簡單，由于其實利用中央結(jié)點(diǎn)可方便地提供服務(wù)和重新配置網(wǎng)絡(luò)：單個連接點(diǎn)的故障只影響一個設(shè)備，不會影響全網(wǎng)，容易檢測和隔離故障，便于維護(hù)。3a1NTERNET-19￡IGBZKjJ19^1^3221\9216?222.mIbS23a1NTERNET-19￡IGBZKjJ19^1^3221\9216?222.mIbS213-192US2241921^3225.斃捺利1 收費(fèi)茶附酬機(jī)圖4.1詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖4.4子網(wǎng)設(shè)計方案4.4.1IP地址合理規(guī)劃在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，IP地址方案的設(shè)計至關(guān)重要，好的IP地址方案不僅可以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，還能為以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)。IP地址的合理是保證網(wǎng)絡(luò)順利運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)資源有效利用的關(guān)鍵。校區(qū)IP地址的分配應(yīng)該盡可能地利用申請到的地址空間，充分考慮到地址空間的合理使用，保證實現(xiàn)最佳的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)地址分配及業(yè)務(wù)流量的均勻分布。具體地來說IP地址的合理規(guī)劃有如下的意義：1、 減少對各種資源（內(nèi)存、CPU的處理能力以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等）的需求一一IP地址的合理規(guī)劃有利于網(wǎng)絡(luò)中路由的匯聚，因而可以使得路由器中的路由表數(shù)目以及鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫等占用的內(nèi)存減少，同時更新所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬也降低了；2、 有利于IP地址空間的合理使用；3、 優(yōu)化業(yè)務(wù)流量的分布；4、 有利于故障診斷。IP地址空間的分配與合理使用與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織及路由政策有非常密切的關(guān)系，將對校區(qū)網(wǎng)的可用性、可靠性與有效性產(chǎn)生顯著影響，應(yīng)充分考慮本地網(wǎng)對IP地址的需求，以滿足未來業(yè)務(wù)發(fā)展對IP地址的需求。4.4.2IP地址規(guī)劃根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的趨勢，結(jié)合網(wǎng)吧目前真實IP地址的現(xiàn)實情況，我們建議IP地址規(guī)劃遵循如下原則來設(shè)計：1、 服務(wù)器區(qū)采用私IP地址，NAT后供人員遠(yuǎn)程訪問；2、 與internet互聯(lián)設(shè)備IP地址采用真實IP地址；3、 部分內(nèi)部互連采用私有IP地址；4、 面向用戶的私有IP地址，由統(tǒng)一出口的邊緣設(shè)備（路由器、防火墻）進(jìn)行地址翻譯。即出口路由器（防火墻）互聯(lián)采用合法IP地址；公共服務(wù)器如WWW/FTP/DNS/資源服務(wù)器等均采用合法地址（或從安全角度考慮采用私有IP）；部分接入用戶采用私有保留IP地址相連。這樣設(shè)計，既可以充分利用已有的公網(wǎng)IP地址,解決了IP地址空間不足的，既可以方便的實現(xiàn)互通互連，而且將地址翻譯（NAT）這種耗費(fèi)設(shè)備資源的工作由網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備分擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸整體性能。4.4.3網(wǎng)絡(luò)VLAN設(shè)計在網(wǎng)吧的整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃當(dāng)中，VLAN的劃分是非常重要的部分，很好的利用VLAN技術(shù)的功能，能起到事半功倍的效果，對整個網(wǎng)絡(luò)的性能也是事關(guān)重要的。主要突出為以下幾點(diǎn)：VLAN劃分，可以避免廣播風(fēng)暴，在骨干網(wǎng)絡(luò)中尤為突出，在多媒體、視頻點(diǎn)播等很容易引起廣播信息；劃分之后，VLAN是廣播只在子網(wǎng)中進(jìn)行，不會做無意義的廣播，消除了廣播風(fēng)暴產(chǎn)生的條件。VLAN劃分，可以增加網(wǎng)絡(luò)的安全性，在不同的VLAN之間不能隨意通訊，只限與本子網(wǎng)間通訊，不會對其他的子網(wǎng)產(chǎn)生干擾。要進(jìn)行訪問，需要通過三層交換，這樣信息流就得到相當(dāng)好的控制。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用完全獨(dú)立的IP子網(wǎng)和VLAN，實現(xiàn)更加安全的對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理。建立VLAN和IP子網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系。提高管理效率，實現(xiàn)虛擬的工作組，減少站點(diǎn)的移動和改變的開銷。VLAN間的子網(wǎng)訪問，可以在三層交換機(jī)上實現(xiàn)，子網(wǎng)間的通訊也可以在匯聚設(shè)備上實行，分流核心交換機(jī)的三層交換，優(yōu)化了組網(wǎng)VLAN號起始IP子網(wǎng)掩碼說明VLAN10網(wǎng)管中心VLANVLAN20普通區(qū)VLANVLAN30液晶區(qū)VLANVLAN40豪華區(qū)VLAN表4-2VLAN及IP編址方案4.5交換機(jī)B的VLAN劃分和配置switch#configswitch(comfit)#intvan1switch(config-if-vlan1)#ipaddress2switch(config-if-vlan1)#noshutdownswitch(config)#vlan10switch(config-vlan10)#swinte0/0/1settheportethernet0/0/1accessvlan10successfullyswitch(config)#vlan20switch(config-vlan20)swinte0/0/2-8settheportethernet0/0/2accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/3accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/4accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/5accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/6accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/7accessvlan20successfullysettheportethernet0/0/8accessvlan20successfullyswitch(config)#vlan30switch(config-vlan20)#swinte0/0/9-15settheportethernet0/0/9accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/10accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/11accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/12accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/13accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/14accessvlan30successfullysettheportethernet0/0/15accessvlan30successfullyswitch(config)#vlan40switch(config-vlan40)#swinte0/0/16-23settheportethernet0/0/16accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/17accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/18accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/19accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/20accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/21accessvlan40successfullysettheportethernet0/0/22accessvlan40successfully4.6測試運(yùn)行”輸入“CMD”，打開運(yùn)行”輸入“CMD”，打開Dos,輸入ping01 -t。C:\WINCOW5^ystem32\Emd.?<e-pingL92.168L2.1D1-tReplpfron01ReplpReplpfron01ReplpfwnG1ReplpfwnB1Replyiron01Replyfvon192.1t8.2.1BlReplpfvon01Replptwn01Heplufron01Ihplyfron01Hepl</fron01ReplyfronG1ReplyfronG1Replufron01Replufron01Replyfron01Repl</fron01Replyfron01Replyfron01Replufron01Replufron01Repli/fron01Replyfron01Replyfron01Replyfron01hyte￡=32tine<ln￡TIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=i28hytes=32tine<lnsTIL=i28hytes=32tine^lnsTIL=i28hytes=32tine<lnsTTL=i28hytes=32tine<lnsTIL=i28hytes=32tine<lnsTIL=i28hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<ln￡TIL=128hytes=32tine<lnsTTL=128hytes=32tine<lnsTTL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128hytes=32tine<lnsTIL=128ping通了，說明成功了。五、 設(shè)計成成果及心得通過本次計算機(jī)