工业网络与通信技术实训报告——校园无线网络组网设计方案.docx

工业网络与通信技术实训报告题目：校园无线网络组网设计方案摘要随着网络的普及，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，也是实现数字化校园目标的必由之路。校园网网络系统是个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的。校园网工程是一项技术性较强的综合工程，它涉及到网络交换设备、路由设备、服务器与工作站、校园网应用软件、传输介质等许多方面。选择一个理想的、适合学校特点的校园网方案需要做大量的工作。因此本课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，如：Vian、Nat、AcK路由、无线互联技术和网络安全技术等。并通过部分网络虚拟，分段分层实验，得出详细具体的实验数据和果,为校园网的建设提供理论依据和实践指导。目录一、设计任务及要求（需求分析）41、题目42、任务43、要求4二、总体规划5三、设备配置61 .相关理论62 .基本思路9三、详细设计101 .四层VLAN102 .STP生成树协议143 .链路聚合154 .ACL配置155 .NAT配置156 .RIP配置157 .拓扑图16四、测试161 .内网互通测试162 .服务器测试17五、总结17六.参考文献18一、设计任务及要求（需求分析）1、题目设计一个网络，结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术，提供用户满意的高质服务。构建一个综合的、复杂的校园网网络。主服务器有高速接入网络的需求。要求网络有足够的主干带宽和扩展能力。应用已有知识，构建和部署一个校园网络，同时必须考虑到网络的可用性，经济性，安全性等因素，完成网络设备的配置。规划VLAN,并允许VLAN间通信。内网路由器配置NAT与外网通信，同时使用ACL限制内外网相互间访问。逻辑上业务网和管理网必须分开，所以建成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离，并能做到灵活改变配置，以适应教学办公环境的调整和变化。2、任务设计网络拓扑，网络中必须有三层VLAN、链路聚合、STPNAT、RIP,通过抓包分析VLAN帧在不同VLAN中的格式、NAT转换过程、RIP的工作过程。外网可以访问内网的WwW服务器，禁止访问FTP服务；内网可以Ping外网，外网禁止Ping内网。递交一个可以工作的系统。撰写详细的项目报告，含有系统配置思路及配置过程。3、要求列出所需设备，设计完成网络拓扑结构图;在实验环境下完成设备的具体配置；调试验证。不同的区域之间采用不同的VLAN进行划分，相同部门的计算机利用二层交换机进行互联，不同部门之间的通信通过三层核心交换机进行转发。由于考虑到学生的人数很多，且学生常利用自己的计算机连接学校的网络，所以进行静态网络配置显得不那么合适，这里将采用DHCP动态配置学生宿舍区域、教学楼区域、行政楼区域的IP地址，而对于图书馆区域将采用静态方式配置IP地址。在出口路由器中配置NAT地址转换协议，使得校园网中的任意主机可以通过出口路由访问公网中的主机。还要考虑先进性与现实性；系统与软件的可靠性；系统安全性与保密性；易管理与维护。二、总体规划首先我们将整个网络体系分为内网和外网两部分，内网和外网之间的路由器配置ACL来进行限制访问，同时为路由器设置RIP,用于定时更新路由表。从外网接入到出口路由器，配置ACL并实现NAT功能,出口路由器连接核心路由器，核心路由器与两个核心三层交换机连接。内网模拟两大部分，一部分是教学楼的模拟场景，一部分是信息楼的模拟场景，两个场景单独划分VLAN隔离广播域，同时使用三层交换机的路由功能实现VLAN间通信，同时考虑到信息楼信息交换中心的信息量较大，所以设置较多的环路，为了防止冗余链路造成的较大网络开销，使用STP协议备份冗余链路。教学楼主要模拟了机房的场景,和外网一样在合适的网络节点之间实现链路聚合，拓展带宽同时实现负载均衡。外网的简单划分，校园划分为5个区域，分别包括教学楼，图书馆，院办、教务处、男生宿舍、女生宿舍。三、设备配置1 .相关理论1.1. 三层VLANVLAN(VirtualLocalAreaNetWork)的中文名为虚拟局域网。虚拟局域网(VLAN)是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像它们在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种比较新的技术，工作在OSl参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，它具有以下优点：网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少；可以控制广播活动；可提高网络的安全性。在计算机网络中，一个二层网络可以被划分为多个不同的广播域，个广播域对应了一个特定的用户组，默认情况下这些不同的广播域是相互隔离的。不同的广播域之间想要通信，需要通过一个或多个路由器。这样的一个广播域就称为VLAN。1.2.STPSTP(SpanningTreeProtocol)是生成树协议的英文缩写。该协议可应用于在网络中建立树形拓扑，消除网络中的二层环路，并且可以通过一定的方法实现路径冗余，但不是一定可以实现路径冗余。生成树协议适合所有厂商的网络设备，在配置上和体现功能强度上有所差别，但是在原理和应用效果是一致的。1.3. .链路聚合链路聚合(LinkAggregation)是指将多个物理端口捆绑在一起,成为一个逻辑端口，以实现出/入流量在各成员端口中的负荷分担，交换机根据用户配置的端口负荷分担策略决定报文从哪一个成员端口发送到对端的交换机。当交换机检测到其中一个成员端口的链路发生故障时，就停止在此端口上发送报文，并根据负荷分担策略在剩下链路中重新计算报文发送的端口，故障端口恢复后再次重新计算报文发送端口。链路聚合在增加链路带宽、实现链路传输弹性和冗余等方面是一项很重要的技术。1.4. ACLACL(AccessControlList)是路由器和交换机接口的指令列表,用来控制端口进出的数据包。ACL适用于所有的被路由的协议，如IP、IPX、APPleTaIk等。信息点间通信和内外网络的通信都是企业网络中必不可少的业务需求，为了保证内网的安全性，需要通过来安全策略保障非授权用户只能访问特定的网络资源，从而达到对访问进行控制的目的。简而言之，ACL可以过滤网络中的流量，是控制访问的一种网络技术手段。配置AeL后，可以限制网络流量，允许特定设备访问，指定转发特定端口数据包等。如可以配置ACL,禁止局域网内的设备访问外部公共网络，或者只能使用FTP服务。AeL既可以在路由器上配置，也可以在具有ACL功能的业务软件上进行配置。ACL是物联网中保障系统安全性的重要技术，在设备硬件层安全基础上，通过对在软件层面对设备间通信进行访问控制，使用可编程方法指定访问规则，防止非法设备破坏系统安全，非法获取系统数据。1.5. NATNAT(NetworkAddressTranSlation)网络地址转换，能够实现一个单位或部门的所有主机利用一个共有IPv4地址接入Internet并进行通信。NAT的实质是通过修改进出NAT设备IP报文头部的源IP地址、目的IP地址、端口号等信息，实现私有IPv4地址与少量注册公司公用IP地址之间的转换，达到利用私有IP地址空间连接到Internet进行通信的目的。动态NAT能够将内部网络空间的私有地址动态地映射到内部全局地址池中的空闲共有地址上，实现多个内部本地地址与一个内部全局地址见的映射关系，提高网络访问的效率。1.6. RIPRIP(RouterInformationPrOtOCOl)路由信息协议，是一种适用于中小型园区网络的动态内部网关路由协议。RIP采用距离矢量算法的路由协议，利用跳数来作为计量标准,收集全网所有可达目的网络的不同路径，并保存有关到达每个目的网络的最少站点数的路径信息。除到达目的网络的最佳路径外，任何其他信息均被丢弃。同时路由器将收集到的路由信息通过RIP协议通知相邻的其它路由器，确保正确的路由信息逐渐扩散至全网。2 .基本思路首先我们将整个网络体系分为内网和外网两部分，内网和外网之间的路由器配置ACL来进行限制访问，同时为路由器设置RIP,用于定时更新路由表。从外网接入到出口路由器，配置ACL并实现NAT功能,出口路由器连接核心路由器，核心路由器与两个核心三层交换机连接。内网模拟两大部分，一部分是教学楼的模拟场景，一部分是信息楼的模拟场景，两个场景单独划分VLAN隔离广播域，同时使用三层交换机的路由功能实现VLAN间通信，同时考虑到信息楼信息交换中心的信息量较大，所以设置较多的环路，为了防止冗余链路造成的较大网络开销，使用STP协议备份冗余链路。教学楼主要模拟了机房的场景，和外网一样在合适的网络节点之间实现链路聚合，拓展带宽同时实现负载均衡。外网简单划分，校园划分为5个区域，分别包括教学楼，图书馆,院办、教务处、男生宿舍、女生宿舍。三、详细设计1 .四层VLAN1.1 设备：设备型号设备类型数量（台）Cisco2811路由器3Cisco3650-24PS三层交换机2Cisco2950-24二层交换机3serve-pt服务器4PC-pt终端141.2 IP地址的划分:(I)VLANlO中PC-I的IP地址为192.168.100.2,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.100.253午PC-1-XPhysicalConfigDeSktOPProgrammingAttributesPC-2的IP地址为192.168.100.3,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.100.253?PC-2-XPhysicalConfigDeSktoPProgrammingAttnbutes(2)VLAN20中PC-3的IP地址为192.168.110.2,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.110.253吧 PC-3 ×Physical ConfigProgramming AttributesPC-4的IP地址为192.168.110.3,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.110.253? PC-4 XPhysical Config DeSktOP Programming Attributes(3)VLAN30中PC-5的IP地址为192.168.120.2,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.120.253P PC-5XPhysical ConfigProgramming AttnbutesPC-6的IP地址为192.168.120.3,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.120.253XPhysicalConfigDeSktoPProgrammingAttnbutes(4)VLAN40中g PC 6 XPhysical Config DeSktOP Programming AttributesPC-7的IP地址为192. 168. 130. 2,子网掩码为255. 255. 255. 0,网关为192.168.130.253PC-8的IP地址为192.168.130.3,子网掩码为255.255.255.0,网关为192.168.130.253? PC-8×Physical ConfigProgramming Attributes1 .1三层VLAN功能：将一号楼的八台主机划分入不同的VLAN,两两为同一VLAN并使用三层交换机实现VLAN之间的通信1.3 功能：为了保证通信的安全性，减小广播域，使得同一VLAN的人可以获得更好的通信，并且不同网段的各VALN之间可以互相通信。1.4 配置命令:二层交换机的配置命令:IOSCommandL*nInterfaceReE>enableR-Eiconfiguretormina!Cntzerconfigurationcommands,oneperline.£ndwithCNTL/Z.R-E(config)*if<ceFaetEthornotO/1R-E(config-if)*R-E(config-if)*exitR-E(onfig)*interfaceFastEthernetO/OR-E(config-if)#ipaddress10.0.100.1255.255.255.252R-E(config-if)#ipAddress10.0.100l255.0.0.0R-E(config-if)#ipddrsa10.0.100.1255.255.255.0R-E(config-if)*R-E(config-if)*R-E(config-if)#exR-E(config)#R-E(con£i.q)#R-E(config)#R-E(Config)tintf0/1R-E(conficj-if)«R-E(config-if)#noShR-E(config-if)*R-E(COnfiq-If)*R-E(config-if)#ipadd218.12.10.1255.255.255.252R-E(confi<g-if)*R-E(config-if)fe×it:R-E(confi,<)11nLexafaoFaetEtKornotO/0R-E(config-if)#ipaddress10.0.100.1255.255.255.252R-E(config-if)«三层交换机的配置命令:2 .STP生成树协议为了保障链路的稳定性，内部网络采用冗余拓扑结构的交换网络。防止链路冗余引起广播风暴、MAC地址表抖动、多帧复制等危害，故采用STP生成树协议。为了保障链路的稳定性，员工内部网络采用冗余拓扑结构的交换网络。防止链路冗余引起广播风暴、MAC地址表抖动、多帧复制等危害，故采用STP生成树协议。3 .链路聚合增加服务器链路上交换机与交换机之间的带宽，配置3条链路，实现链路聚合。4 .ACL配置配置ACL规则，外网可以访问内网的WEB服务器，禁止访问FTP服务器；内网可以Ping外网，外网禁止Ping内网。5 .NAT配置将内部网的IP进行转换，实现内部与外部网络之间的通信6 .RIP配置满足网络拓扑变化的需求，配置RlP协议，实现路由表自动更新。7 .拓扑图四、测试1.内网互通测试内网除个别设置访问控制列表权限的，其余的都能互相通信。*l ZXlou×Physical Config Desktop Attributes SoftwareZServices2.服务器测试服务器测试主要包括HTTP服务、FTP服务。接下来主要通过技术楼主机访问分院的服务器来展示FTP服务。PtchctXPhyC,q1COnti.Dk*topAtt>3Lb>tSoffkSyv3LcPacRetxTracerPCConunandxne1.0C：>tenet192.168.37.1Trying192.168.37.1.OpenUserAccessVer±r±cac±onPaisswoxrcl:PaSSWOJCd:ROiAtexr>enabPassword:Rotineir#RotiHex*#RouUeir#Router#<zorfUOnf工gu£ng£xromIiexrmxnaX,memoxryroxrno七WOUk(emxraX)?EnterUonEIgtixratxionUommnncin.onePUxrXxne.EndwxHCZNTZ.ROU七OXr(czon£±9)#Routiex*(conf±9)#五、总结通过对这次校园网方案设计的配置，进一步掌握了使用VLSM高效的利用IP地址，通过冗余与ACL配置提升网络的安全性与稳定性。在配置设备冗余的时候拥有了热备份路由配置的经验，在配置STP与验证STP的功能时，学习了CiSCo的基于VLAN的STP,通过观察各交换机端口的状态，切身感受到了生成树的形成与特点，查看到了拓扑变化过程。在NAT配置过程中，体会到NAT在IPV4网络中的巨大作用，内网如此复杂的拓扑，对外只展现为一个IP地址，对内网起到了很好的隐藏和保护的作用。在讨论过程中体会到了RIPVl与RIPV2的区别，并着重学习了汇总功能对网络的影响，这都是非常实际的问题，为我们以后的网络设备互联工作积累了宝贵的经验。在观察VLAN帧在不同VLAN中的格式变化时，让我们对VLAN的理解由理论层次加深到具体实现层次，也体会到了交换机在保证VLAN效率和稳定工作方面的重要性。六.参考文献1.谢希仁.计算机网络M.北京：电子工业出版社，20192 .石硕.交换机/路由器及其配置M.北京：电子工业出版社，20183 .张伊，李明敏.局域网组建于维护实例教程加.北京：清华大学出版,20174 .郭绍青，田富鹏.局域网构建技术M.北京：高等管理出版社，20185 .赵海峰.局域网组网实务M.北京：电子工业出版社，20196 .冯登国.计算机通信网络安全M.北京：清华大学出版社，20207 .唐宝民.局域网与城域网技术M.北京：清华大学出版社，20198 .李群明.网络综合布线M北京：清华大学出版社，20199 .石炎生，郭观七.计算机网络工程实用教程M.北京：电子工业出版社，201810 .邓宝林.高校网络改造工程的规划与设计D.大连大连理工大学，201911 .范玉普.现代高校园区网设计与规划D.云南:云南大学，201912 .张程暄.园区网规划与设计D.吉林:吉林大学，201713 .虞谦.江西服装学院园区网升级规划与设计D.江西:江西财经大学，201714 .王玉婵.园区网规划设计与实现D.福州：福州大学，201815 .1于雷，余兆明.高校校园无线局域网部署方案的分析研究J.中国科技信息.16 .2张圣,陈伟基于WLAN技术的无线校园网组网研究J.中国数据通信17 .3余智，汤旭翔.无线网络在校园网中的应用J.计算机时代.4王燕涛无线局域网技术在校园网中的应用J软件导刊