2022年計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要點(diǎn)

校園網(wǎng)的組建與應(yīng)用摘要：本文針對實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備環(huán)境，對校園網(wǎng)的組網(wǎng)方式進(jìn)行了研究和模擬，并最終提出了一套完整的校園網(wǎng)組網(wǎng)方案。實(shí)驗(yàn)中我們對路由器、交換機(jī)等組網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行了認(rèn)真的研究。關(guān)于路由器，我們實(shí)現(xiàn)了本地基本配置，并分別使用路由器的串口和以太網(wǎng)口實(shí)現(xiàn)了不同網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，對路由器靜態(tài)及動態(tài)路由機(jī)制進(jìn)行了探究。關(guān)于交換機(jī)，我們實(shí)現(xiàn)了VLAN的劃分以及不同VLAN間的相互通信，對廣播風(fēng)暴現(xiàn)象的產(chǎn)生原理及解決方案進(jìn)行了特定的實(shí)驗(yàn)。綜合兩者的功能，我們對多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，討論和改進(jìn)。最后通過實(shí)驗(yàn)和模擬提出了一套完整的校園網(wǎng)組建方案。在此方案中，我們在實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)互通的情況下，我們進(jìn)行了IP地址的劃分，IP地址利用DHCP進(jìn)行自動分配。并根據(jù)模擬實(shí)際，對不同的主機(jī)進(jìn)行VLAN劃分，同時保證不同VLAN間的相互訪問與特定VLAN的保護(hù)與單向訪問。同時構(gòu)建內(nèi)部防火墻保證校園網(wǎng)與外部的安全訪問。構(gòu)建了完整可靠的網(wǎng)絡(luò)之后，依據(jù)校園網(wǎng)的功能和服務(wù)需求，我們搭建了FTP服務(wù)器，用于提供基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。限于實(shí)驗(yàn)室條件的限制，我們的方案并不是完全能夠適用于現(xiàn)實(shí)的。但是，通過實(shí)驗(yàn)使我們對校園網(wǎng)乃至更大的網(wǎng)絡(luò)有了更加深刻的了解。目錄前言隨著信息的調(diào)整膨脹，全球信息已經(jīng)進(jìn)入以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心的時代。作為科技先導(dǎo)的教育行業(yè)，計(jì)算機(jī)校園網(wǎng)已是教育進(jìn)行科研和現(xiàn)代化管理的重要手段。近幾年、校園網(wǎng)已經(jīng)取得很大的發(fā)展，中國教育科研網(wǎng)投入運(yùn)營，全國多所高校校園網(wǎng)絡(luò)開通聯(lián)網(wǎng)。隨著學(xué)校教育手段的現(xiàn)代化，很多學(xué)校已經(jīng)逐漸開始將學(xué)校的管理和教學(xué)過程向電子化方向發(fā)展，校園網(wǎng)的有無以及水平的高低也將成為評價(jià)學(xué)校及學(xué)生選擇學(xué)校的新的標(biāo)準(zhǔn)之一，此時，校園網(wǎng)上的應(yīng)用系統(tǒng)就顯得尤為重要。一方面，學(xué)生可以通過它在促進(jìn)學(xué)習(xí)的同時掌握豐富的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)信息知識，毫無疑問，這是學(xué)生綜合素質(zhì)中極為重要的一部分；另一方面，基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺和其上的應(yīng)用系統(tǒng)，將極大的促進(jìn)學(xué)校教育的現(xiàn)代化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)高水平的教學(xué)和管理。學(xué)校目前正加緊對信息化教育的規(guī)劃和建設(shè)。開展的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，旨在推動學(xué)校信息化建設(shè)，其最終建設(shè)目標(biāo)是將建設(shè)成為一個借助信息化教育和管理手段的高水平的智能化、數(shù)字化的教學(xué)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，最終完成統(tǒng)一軟件資源平臺的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理、統(tǒng)一軟件資源系統(tǒng)，并保證將來可擴(kuò)展骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)帶寬為10G，為用戶提供高速接入網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)、在線服務(wù)、教育資源共享等各種應(yīng)用；利用現(xiàn)代信息技術(shù)從事管理、教學(xué)和科學(xué)研究等工作。最終達(dá)到在網(wǎng)絡(luò)方面，更好的對眾多網(wǎng)絡(luò)使用及數(shù)據(jù)資源的安全控制，同時具有高性能，高效率，不間斷的服務(wù)，方便的對網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備和應(yīng)用進(jìn)行有效的時事控制和管理。綜述2.1概述從物理意義上來說，校園網(wǎng)就是一種局域網(wǎng)。校園網(wǎng)是各類型網(wǎng)絡(luò)中一大分支，有著非常廣泛的應(yīng)用及代表性。作為新技術(shù)的發(fā)祥地，學(xué)校、尤其是高等院校，和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系是密不可分的。作為“高新技術(shù)孵化器”的高校，是知識、人才的高地，資源十分豐富，比其他行業(yè)更渴求網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用，希望能有一個高性能、穩(wěn)定、可靠的校園網(wǎng)來促進(jìn)自身在研究、學(xué)術(shù)上的進(jìn)步。因此，提高校園網(wǎng)的使用效率是校園網(wǎng)建設(shè)的重要考核指標(biāo)之一。2.2組建校園網(wǎng)的目的校園網(wǎng)為學(xué)生學(xué)習(xí)活動服務(wù)，促使學(xué)生學(xué)習(xí)最優(yōu)化。校園網(wǎng)為教師的教育教學(xué)和科研活動服務(wù)，促使教師教育教學(xué)最優(yōu)化。校園網(wǎng)為學(xué)校教育教學(xué)管理服務(wù)，促使學(xué)校管理最優(yōu)化。2.3校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)校園網(wǎng)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)基本上是混合型的，它是由星型、總線型等典型拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)組成，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線工程中多采用星型結(jié)構(gòu)，主要用于同一樓層，由各個房間的計(jì)算機(jī)間用集線器或者交換機(jī)連接產(chǎn)生的，它具有施工簡單，擴(kuò)展性高，成本低和可管理性好等優(yōu)點(diǎn)；而校園網(wǎng)在分層布線主要采用樹型結(jié)構(gòu)；每個房間的計(jì)算機(jī)連接到本層的集線器或交換機(jī)，然后每層的集線器或交換機(jī)在連接到本樓出口的交換機(jī)或路由器，各個樓的交換機(jī)或路由器再連接到校園網(wǎng)的通信網(wǎng)中，由此構(gòu)成了校園網(wǎng)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然這其中還有對網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如vlan的劃分，各不同區(qū)域的細(xì)劃分都需要根據(jù)學(xué)校情況來定。校園網(wǎng)絡(luò)中心以及各分校區(qū)均通過2ME1光纖或ADSL接入Internet。對于我們畫定的區(qū)域如圖書館、宿舍等，都可以通過100M交換口連入校園網(wǎng)，而各個終端可以采用10/100M共享式端口。目前的校園網(wǎng)大多數(shù)是純?nèi)龑拥慕粨Q網(wǎng)絡(luò)。由于交換機(jī)都具有三層功能，匯聚層一般已經(jīng)可以與接入層歸納為一個層次。各樓層和各樓之間的交換設(shè)備都直接上連到核心設(shè)備上。2.4北郵校園網(wǎng)絡(luò)介紹北京郵電大學(xué)三期校園網(wǎng)是2004年開始建設(shè)的。隨著我校網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、IPv6等新技術(shù)的興起，以及萬兆位網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，三期校園網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。原有的二期校園網(wǎng)主要采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用千兆交換以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行骨干互聯(lián)。隨著校內(nèi)用戶數(shù)量的增多，用戶信息量需求的激增，二期校園網(wǎng)已不能完成高帶寬、新業(yè)務(wù)的發(fā)展，三期校園網(wǎng)改造的主要目的是將整個校園網(wǎng)的性能、帶寬進(jìn)行全網(wǎng)的改造及無線網(wǎng)絡(luò)的部署。三期校園網(wǎng)的主干先期采用環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，后采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。核心層骨干設(shè)備之間提升至萬兆互聯(lián),由教學(xué)區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、服務(wù)器群3個核心節(jié)點(diǎn)組成。核心曾設(shè)備分別采用思科和華為3com萬兆交換機(jī)，三個核心層骨干設(shè)備萬兆聯(lián)到中心節(jié)點(diǎn)設(shè)備。在教學(xué)區(qū)內(nèi)，各教學(xué)樓采用Cisco、Extreme系列產(chǎn)品，使用千兆交換機(jī)與核心交換機(jī)相連，各辦公室、教室百兆接入；宿舍網(wǎng)在二期的基礎(chǔ)上學(xué)生宿舍區(qū)又新增2個宿舍樓，使用Cisco、華為3com系列產(chǎn)品，每個宿舍樓采用千兆交換機(jī)與核心交換機(jī)相連，各宿舍百兆接入。同時重新規(guī)劃了IP地址，在防止MAC地址及IP地址的盜用、防止私起DHCP服務(wù)器、防病毒攻擊、對惡意用戶監(jiān)控等方面也應(yīng)用了很多先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理手段，使校園網(wǎng)絡(luò)的安全性有了很大的提高。鑒于IPv4向IPv6過渡的長遠(yuǎn)考慮，校園網(wǎng)三期中使用了同時支持IPV4與IPV6雙棧的三層交換機(jī)，搭建了IPv6環(huán)境，完成了‘十五’211校園網(wǎng)公共服務(wù)體系的建設(shè)目標(biāo)。使得我校師生可以對IPv6網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行研究、訪問。同時逐步在IPv6網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中開展純IPv6業(yè)務(wù)，如：IPv6組播、IPv6FTP、IPv6流媒體資源服務(wù)集群等。更多學(xué)校通過IPV6與我校相連，從我校獲得更多網(wǎng)絡(luò)資源。校本部的無線網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋所有教學(xué)樓、禮堂和風(fēng)雨操場等室外場所，支持支持IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，逐步升級支持IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)。三期校園網(wǎng)的建設(shè)大大提高了網(wǎng)絡(luò)的性能和帶寬，實(shí)現(xiàn)了校本部、校區(qū)間的高速互聯(lián)，使北郵校園網(wǎng)成為可管理、可增值、可持續(xù)發(fā)展的校園網(wǎng)絡(luò)。三期建設(shè)同時對郵件系統(tǒng)做了重大調(diào)整，建設(shè)了及防病毒、防垃圾系統(tǒng)于一體的郵件系統(tǒng)，為在校學(xué)生、教工、校友提供了免費(fèi)的郵件服務(wù)。新郵件系統(tǒng)的注冊與收費(fèi)項(xiàng)目的繳費(fèi)工作也比以前更加方便，用戶只需在web上提交個人信息或充值密碼即可自助完成。2.5整體組網(wǎng)方案及功能實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)以下幾個功能：（1）小型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的資源共享通過路由器、交換機(jī)及VPN技術(shù)將校園網(wǎng)中的所有計(jì)算機(jī)連接起來，形成簡單的共享互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。通過使用飛鴿傳書和FTP等實(shí)現(xiàn)文件、資料的共享，通過WWW來訪問內(nèi)部的網(wǎng)頁信息。（2）VLAN設(shè)置虛擬局域網(wǎng)，使得各個教學(xué)樓和宿舍樓的計(jì)算機(jī)劃分到一個廣播域，減少擁塞，這樣可以很好的控制不必要的廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。同時，若沒有路由的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中不同部門之間的安全性。網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理內(nèi)部不同管理單元之間的信息互訪。（3）防火墻在NAT服務(wù)器中設(shè)置防火墻，有效隔離了公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與Internet的不安全連接，保證公司內(nèi)部信息的安全。通信服務(wù)最終用戶通過廣域網(wǎng)連接可以收發(fā)電子郵件、實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用、接入互聯(lián)網(wǎng)、進(jìn)行安全的廣域網(wǎng)訪問。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的探索與搭建為了對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一個很清楚的認(rèn)識,并了解路由器和交換機(jī)的各個功能，我們嘗試了多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3.1模型一鍵入指令：vlan2quirvlan3quitinterfaceethernet1/0/1portaccess-typeaccessportaccessvlan2quitinterfaceethernet1/0/2portaccess-typeaccessportaccessvlan2quitinterfaceethernet1/0/3portaccess-typeaccessportaccessvlan3quit主機(jī)設(shè)置：主機(jī)D1IP mask主機(jī)D2IP mask主機(jī)D3IP mask將D1、D2分配到同一VLAN2，兩者可以互相PING通，而VLAN3中的D3與VLAN2中的D1、D2均無法PING通。3.2模型二鍵入指令：S1vlan2quirvlan3quitinterfaceethernet1/0/1portaccess-typeaccessportaccessvlan2quitinterfaceethernet1/0/2portaccess-typeaccessportaccessvlan3quitS2interfaceethernet1/0/1portaccess-typeaccessportaccessvlan2quit主機(jī)設(shè)置：主機(jī)D1IP mask主機(jī)D2IP mask主機(jī)D3IP maskS1下的D1與S2下的D3均位于VLAN2，兩者可以互相PING通，而因?yàn)槲挥诓煌腣LAN，相同交換機(jī)下的D1和D2卻無法PING通。實(shí)現(xiàn)了不同交換機(jī)的相同VLAN之間能通，不同VLAN之間不通的功能。利用這個拓?fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)在教學(xué)樓內(nèi)讓兩個子網(wǎng)之間互相不通，而讓不同辦公室間因業(yè)務(wù)需求需要聯(lián)通的子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互相通信。3.3模型三這個實(shí)驗(yàn)里我們想解決同一個交換機(jī)下的不同VLAN的終端互聯(lián)互通的問題。為了實(shí)現(xiàn)拓?fù)?，我們在三層交換機(jī)上劃分出VLAN，并給出IP地址，還將特定端口設(shè)置為trunk狀態(tài)。當(dāng)一臺二層交換機(jī)下有數(shù)個不同VLAN或若干不同網(wǎng)段的PC機(jī)時，二層交換機(jī)將會阻斷他們的連通。這時如果不同VLAN或不同網(wǎng)段的PC機(jī)需要連接，就需要借助于三層交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)不同VLAN或者不同網(wǎng)段之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)之間使用Trunk端口時，多個VLAN的信息都將可以從這個連接上通過。這個模型可以將不同宿舍樓劃分為不同的VLAN，同時也可以使他們互相通信，通過一個校園網(wǎng)核心節(jié)點(diǎn)上的三層交換機(jī)使得不同宿舍樓不同VLAN間互相通信。鍵入指令：vlan2portethernet1/0/1interfacevlan2ipaddressquitS1vlan3portethernet1/0/1interfacevlan3ipaddressquitinterfaceethernet1/0/1portlink-typetrunkporttrunkpermitvlan23主機(jī)設(shè)置：主機(jī)D1IP mask主機(jī)D2IP mask下圖是我們測試拓?fù)鋾r的截圖，由圖可見分屬不同網(wǎng)段的終端之間能夠ping通（ping）：3.4模型四這個結(jié)構(gòu)是建立在上一個結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的，旨在實(shí)現(xiàn)不同二層交換機(jī)下相同VLAN的互相通信。三層交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)可以直接由IP地址對應(yīng)到出端口，完全由硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)D1的數(shù)據(jù)經(jīng)過S2時，將被打上VLAN2的標(biāo)簽信息，三層交換機(jī)識別后將其直接轉(zhuǎn)發(fā)，效率較高。這個模型對應(yīng)于我們的企業(yè)網(wǎng)，可以用來實(shí)現(xiàn)科研樓不同樓層同一部門之間的通信。每個樓層一臺二層交換機(jī)，將處在不同樓層的相同部門劃分為同一VLAN，即可無障礙通信鍵入指令：valn2portethernet1/0/1interfacevlan2ipaddressquitinterfaceethernet1/0/1portlink-typetrunkporttrunkpermitvlan2主機(jī)設(shè)置：主機(jī)D1IP mask主機(jī)D3IP mask下圖是我們測試拓?fù)鋾r的截圖，由圖可見之間能夠ping通組網(wǎng)實(shí)踐4.1VLAN劃分4.1.1配置命令三層交換機(jī)S1的VLAN配置：system-viewvlan10portEthernet1/0/2interfacevlan10ipaddressportlink-typetrunkporttrunkpermitvlanallquitvlan20portEthernet1/0/3interfacevlan20ipaddressportlink-typetrunkporttrunkpermitvlanallquit二層交換機(jī)S2的VLAN配置：system-viewvlan10portEthernet0/1toEthernet0/4quitvlan20portEthernet0/5toEthernet0/8quitinterfaceEthernet0/10portlink-typetrunkquit二層交換機(jī)S3的VLAN配置：system-vewvlan10portEthernet0/1toEthernet0/8 quit interfaceEthernet0/10 portlink-typetrunk quit4.1.2網(wǎng)絡(luò)測試以上第一幅圖顯示了相同VLAN主機(jī)間可以相互通信，第二幅圖顯示了不同VLAN間實(shí)現(xiàn)通信。由此說明了VLAN搭建完成并測試通過。4.2DHCP服務(wù)4.2.1DHCP配置路由器r1配置dhcpenabledhcpserverip-pool1 ；配置地址池1，給VLAN10分配IPnetworkmaskgateway-listdns-listdhcpserverip-pool2 ；配置地址池2，給VLAN20分配IPnetworkmaskgateway-listdns-listdhcpserverip-pool3 ；配置地址池3，用于無線網(wǎng)分配IPgateway-listdns-listquitdhcpserverforbidden-ip ；設(shè)置保留地址dhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ipdhcpserverforbidden-ip dhcpserverforbidden-ip dhcpserverforbidden-ip interfaceGigabitEthernet0/1 ；設(shè)置與三層交換機(jī)S1直連端口的地址 ipaddress quit interfaceGigabitEthernet0/0.10 vlan-typedot1qvid10 ；建立VLAN子虛接口10 ipaddress ；設(shè)置接口IP quit interfaceGigabitEthernet0/0.20 vlan-typedot1qvid20 ；建立VLAN子虛接口20 ipaddress ；設(shè)置接口IP quit interfaceGigabitEthernet0/1 dhcpselectserverglobal-pool ；指定為全局地址池 quit中繼交換機(jī)s1配置 dhcpenable ；三層交換機(jī)啟動DHCP服務(wù) dhcprelayserver-group1ip ；DHCP服務(wù)器地址設(shè)置 interfacevlan10 dhcpselectrelay ；使用中繼 dhcprelayserver-select1 ；選擇設(shè)置好的DHCP服務(wù)組 quit vlan20 quit interfacevlan20 dhcpselectrelay ；使用中繼 dhcprelayserver-select1 ；選擇設(shè)置好的DHCP服務(wù)組 quit4.2.2網(wǎng)絡(luò)測試如上四圖為DHCP配置完成之后接入PC自動獲取IP的結(jié)果圖，兩臺PC分屬于VLAN20和VLAN10，分別獲取和的地址，網(wǎng)關(guān)均為直連的二層交換機(jī)，DNS設(shè)置為學(xué)校的DNS服務(wù)器地址。其余采用默認(rèn)設(shè)置。由此測試說明跨VLAN的中繼DHCP服務(wù)成功實(shí)現(xiàn)。儀器儀表華為QuidwayR1604路由華為Quidway2600series路由華為QuidwayR2501E路由華為H3