小型网络设计 计算机网络课程设计.docx
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小型网络设计计算机网络课程设计
小型网络设计
——校园网
1.课程设计的目的
通过对网络的具体规划和组建，掌握网络互连设备的使用及工作原理；掌握IP地址的配置及数据传输过程和路由的选择。
具体求达到：
1.增加对计算机网络软、硬件组成的认识初步学会典型局域网络的操作、使用技能；
2.加深理解网络分层结构概念尤其是对会话层、表示层、应用层等高层协议软件的通信功能、实现方法，掌握网络互连设备使用及工作原理，掌握IP地址的配置；
3.初步掌握局域网的设计技术和技巧培养开发网络应用的独立工作能力，提高学生的应用能力和手动实践能力。
2.设计方案说明
2.1概要设计
1.使用模拟仿真软件，构建一个小型网络。
要求使用路由器、交换机等网络互连设备。
根据设计要求，选择网络类型。
2.分配和配置IP地址，要求配置内部网络地址。
3.对交换机、路由器等进行配置。
4.通过使用模拟仿真软件，模拟局域网间的数据通信过程。
5.分析通信过程中出现的问题，并加以解决。
2.2详细设计
2.2.1具体实施方案
1.终端用户包括：
1号楼有48个校园网普通用户；2号楼有1个包含24个多媒体用户的电子阅览室；3号楼有1个包含48个用户的多媒体教室（性能要求高于电子阅览室）。
4号楼是网络中心。
支持远程教学，可以接入互联网，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能。
2.各楼之间的距离为500米。
2.2.2各楼设备及型号选择
下表为路由、交换机、集线器、PC机的设备选择情况路由器：
Router-Pt，交换机：
Switch-PT，集线器：
Hub-PT，PC机：
PC-PT，云：
Cloud-PT。
表1设备型号的选择
楼号
设备选择
设备型号
设备数量
1号楼
路由器
Router-PT
1
交换机
Switch-PT
1
集线器
Hub-PT
1
PC机
PC-PT
48
2号楼
路由器
Router-PT
1
交换机
Switch-PT
1
PC机
PC-PT
24
3号楼
路由器
Router-PT
1
集线器
Hub-PT
1
交换机
Switch-PT
3
PC机
PC-PT
48
4号楼
路由器
Router-PT
1
交换机
Switch-PT
2
服务器
Server-PT
3
云
Cloud-PT
1
PC机
PC-PT
若干
2.2.3主要器件的介绍
1.路由器是互联网络的枢纽、"交通警察"。
目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。
路由器是互联网的主要节点设备。
路由器通过路由决定数据的转发。
转发策略称为路由选择（routing），这也是路由器名称的由来（router，转发者）。
路由器通常用于节点众多的大型网络环境，它处于ISO/OSI模型的网络层。
与交换机和网桥相比，在实现骨干网的互联方面，路由器、特别是高端路由器有着明显的优势。
路由器高度的智能化，对各种路由协议、网络协议和网络接口的广泛支持，还有其独具的安全性和访问控制等功能和特点是网桥和交换机等其他互联设备所不具备的。
路由器的中低端产品可以用于连接骨干网设备和小规模端点的接入，高端产品可以用于骨干网之间的互联以及骨干网与互联网的连接。
特别是对于骨干网的互联和骨干网与互联网的互联互通，不但技术复杂，涉及通信协议、路由协议和众多接口，信息传输速度要求高，而且对网络安全性的要求也比其他场合高得多。
因此采用高端路由器作为互联设备，有着其他互联设备不可比拟的优势。
路由器的作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。
选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。
2.交换机是一种用于电信号转发的网络设备。
它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。
最常见的交换机是以太网交换机。
其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。
广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
在计算机网络系统中，交换概念的提出改进了共享工作模式。
我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。
也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。
这种方式就是共享网络带宽。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。
交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在那个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。
使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。
通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。
每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。
当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。
假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。
总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
2.2.4确定合适的网络拓扑结构
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。
拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构等。
本网络的实际的拓扑结构常为以下两种方式的综合：
星型拓扑结构：
是指所有节点通过传输介质与中心节点相连接，全网由中心节点执行交易和控制功能。
其特点为：
结构简单便于集中控制和管理，建网容易。
树状拓扑结构：
将节点按层次连接，是一种具有顶点的分层或分级结构。
其特点为：
由顶点执行全网的控制功能，控制简单，易扩展，故障隔离容易。
当计算机台数较多或可靠性要求高时，应优先考虑采用星型或树型连接；对于少数几台距离较远或可靠性要求不高，共享任务不繁重，可考虑用一根电缆进行总线型连接。
2.2.5OSI参考模型
IEEE802.3在制定时突出的一个基本思想是将系统进行逻辑划分，并研究如何将连接在一起。
我们知道，ISO组织将网络按其功能划分为7个功能层，每层都完成一特定功能。
图1所示为OSI参考模型。
图1OSI参考模型
路由器工作在网络层,网络层主要支持网络连接的实现,为传输层提供整个网络内端到端的数据传输的通路,完成寻址。
从传输层来的报文在此转换为分组进行传送，然后在收信节点在装配成报文转给传输层，并保证分组按正确顺序传递。
网络层提供路径选择与中继，对通信子网的流量进行控制，防止因信息量过大造成通信子网的性能下降，甚至造成网络拥塞。
交换机工作在数据链路层，链路层主要功能是保证上层数据帧在信道上无差错的传输；实现链路管理。
链路层为了保证通信双方有效、可靠、正确的工作，把比特流划分成帧，并规定识别帧的开始与结束标志，以便于检测传输差错及增加传输控制功能，并提供数据的流量控制。
链路层由通信实体中实现链路层协议的硬件、软件，调制解调器或其他的数据电路终接设备、数据传输电路与设备等构成。
2.3运用packettracer5.0仿真
图2网络拓扑结构图
2.4配置路由的程序代码
（1）Router0的配置如下：
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#interfaceSerial2/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.11.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet1/0
Router（config-if）#noipaddress
Router（config-if）#ipaddress192.128.10.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet1/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet1/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet0/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.20.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#routerrip
Router（config-router）#network192.128.11.0
Router（config-router）#network192.128.10.0
Router（config-router）#network192.128.20.0
Router（config-router）#
Router（config-router）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
Router#copyrunning-configstartup-config
Destinationfilename[startup-config]?
Buildingconfiguration...
[OK]
Router#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial2/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial2/0,changedstatetoup
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#interfaceFastEthernet0/0
Router（config-if）#
Router（config-if）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
Router#copyrunning-configstartup-config
Destinationfilename[startup-config]?
Buildingconfiguration...
[OK]
Router#
（2）Router1的配置如下：
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#interfaceSerial2/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.11.2255.255.255.0
Router（config-if）#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial2/0,changedstatetoupnoshutdown
Router（config-if）#clockrate250000
Router（config-if）#
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial2/0,changedstatetoup
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceSerial3/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.21.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial3/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial3/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet0/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.30.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#routerrip
Router（config-router）#network192.128.11.0
Router（config-router）#network192.128.30.0
Router（config-router）#network192.128.21.0
Router（config-router）#
Router（config-router）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
Router#copyrunning-configstartup-config
Destinationfilename[startup-config]?
Buildingconfiguration...
[OK]
Router#
（3）Router2的配置如下：
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#interfaceSerial2/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.21.2255.255.255.0
Router（config-if）#clockrate250000
Router（config-if）#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial2/0,changedstatetoupnoshutdown
Router（config-if）#
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial2/0,changedstatetoup
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceSerial3/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.31.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet0/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.40.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet1/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.50.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet1/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet1/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#routerrip
Router（config-router）#network192.128.40.0
Router（config-router）#network192.128.50.0
Router（config-router）#network192.128.21.0
Router（config-router）#network192.128.31.0
Router（config-router）#
Router（config-router）#exit
Router（config）#routerrip
Router（config-router）#
Router（config-router）#end
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
Router#copyrunning-configstartup-config
Destinationfilename[startup-config]?
Buildingconfiguration...
[OK]
Router#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial3/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial3/0,changedstatetoup
（4）Router3的配置如下：
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#interfaceSerial2/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.31.2255.255.255.0
Router（config-if）#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial2/0,changedstatetoupnoshutdown
Router（config-if）#clockrate250000
Router（config-if）#
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceSerial2/0,changedstatetoup
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceSerial3/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.41.1255.255.255.0
Router（config-if）#
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceSerial3/0,changedstatetoupnoshutdown
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet0/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.60.1255.255.255.0
Router（config-if）#noshutdown
%LINK-5-CHANGED:
InterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
%LINEPROTO-5-UPDOWN:
LineprotocolonInterfaceFastEthernet0/0,changedstatetoup
Router（config-if）#
Router（config-if）#exit
Router（config）#interfaceFastEthernet1/0
Router（config-if）#ipaddress192.128.70.1255.255.255.0
Router（config-if）#
Rou
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