计算机网络课程设计报告校园网网络构建方案设计和实现.docx

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计算机网络课程设计报告校园网网络构建方案设计和实现

计算机网络课程设计

校园网网络构建方案设计和实现

学院：

计算机科学与技术学院

班级：

计XXX

姓名：

XXX

学号：

XXXXXXXXX

小组成员：

姓名名、姓名名、姓名、姓名

指导教师：

姓名

一、具体设计任务

（1）题目：

校园网网络构建方案设计与实现

（2）任务：

某高校现有两个地理位置分离的分校区，每个校区入网信息点有2000多个，现准备通过科教网接入因特网，但从科教网只申请到4个C类网络（222.191.1.0——222.191.4.0），为了安全，要求每个分校区的学生公寓子网和教师子网不在同一广播域。

同时，学校有若干台应用服务器，同时对内和对外提供Web等网络服务。

（3）要求：

（1）分析以上情况，结合实验室条件，完成需求分析；

（2）列出所需设备，设计完成网络拓扑结构图；

（3）在实验环境下完成设备的具体配置；

（4）调试验证。

二、基本思路及所涉及的相关理论

（1）相关理论：

●虚拟局域网VLAN的划分；

●网络地址转换NAT（静态NAT配置、动态NAT配置及端口多路复用PAT）；

●路由表的配置（回址路由和默认路由）；

●网际控制报文协议ICMP。

（2）基本思路：

●虚拟局域网VLAN[1]主要为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题。

这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN间则不能直接互通。

所以通过虚拟局域网VLAN技术可以很好地达到把每个分校区的学生公寓子网和教师子网分在不同的广播域。

这样，广播报文被限制在一个VLAN内，使得学生公寓子网和教师子网不能直接通信。

所以，虚拟局域网VLAN技术不但增强了局域网的安全性，同时也灵活于构建虚拟工作组，用VLAN可以划分不同的用户到不同的工作组，同一工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，所以也很好解决了该高校有两个地理位置分离的分校区的问题，使得网络构建和维护更方便灵活。

而且VLAN是在数据链路层的，划分子网是在网络层的，所以不同子网之间的VLAN即使是同名也不可以相互通信。

●网络地址转换[2]（NetworkAddressTranslation或简称NAT）是一种在IP数据包通过路由器或防火墙时重写源IP地址或目的IP地址的技术。

借助于NAT[3]，私有（保留）地址的“内部”网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转换成合法的IP地址，一个局域网只需使用少量IP地址（甚至是1个）即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求。

　　NAT将自动修改IP报文头中的源IP地址和目的IP地址，IP地址校验则在NAT处理过程中自动完成。

NAT的实现方式[3]有三种，即静态转换StaticNat、动态转换DynamicNat和端口多路复用OverLoad。

静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。

借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备（如服务器）的访问，所以，对于学校有若干台应用服务器，要同时对内和对外提供Web等网络服务，就可以通过对路由器进行静态NAT配置来实现。

动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址对是不确定的，而是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。

也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。

动态转换可以使用多个合法外部地址集。

当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时，可以采用动态转换的方式。

所以，针对学校只申请到4个C类网络（222.191.1.0——222.191.4.0），而该高校的每个校区入网信息点就达到2000多个的情况，可以利用动态NAT配置解决这个IP地址不足的问题。

端口多路复用（PortaddressTranslation,PAT）是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换（PAT，PortAddressTranslation）.采用端口多路复用方式。

内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。

同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自Internet的攻击。

因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

所以在真实方案中，该高校最好是用PAT的配置来解决几千个入网信息点却只有几百个合法IP地址的问题。

三、设计方案（设备、拓扑结构图）

（1）设备：

DCRS-5526S三层交换机（2台）

DCR-2626路由器（2台）

直连双绞线（4根）

交叉双绞线（3根）

Console电缆（1根）[注：

该线本实验没用到]

PC机（4台）

（2）拓扑结构图：

（利用MicrosoftOfficeVisio环境绘制拓扑结构图如下：

）

四、具体配置步骤

（1）Switch-A三层交换机上VLAN的划分：

Switch-A交换机

VLAN

端口成员

IP地址

1

缺省VLAN

192.168.1.2

100

1~8

192.168.2.1

200

9~16

192.168.3.1

第一步：

交换机恢复出厂设置

switch#setdefault

switch#write

switch#reload

第二步：

给交换机设置IP地址即管理IP。

switch#config

switch（Config）#interfacevlan1

switch（Config-If-Vlan1）#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0

switch（Config-If-Vlan1）#noshutdown

switch（Config-If-Vlan1）#exit

switch（Config）#exit

第三步：

创建vlan100和vlan200。

switch（Config）#

switch（Config）#vlan100

switch（Config-Vlan100）#exit

switch（Config）#vlan200

switch（Config-Vlan200）#exit

switch（Config）#

验证配置：

switch#showvlan

VLANNameTypeMediaPorts

---------------------------------------------------------------------------

1defaultStaticENETEthernet0/0/1Ethernet0/0/2

Ethernet0/0/3Ethernet0/0/4

Ethernet0/0/5Ethernet0/0/6

Ethernet0/0/7Ethernet0/0/8

Ethernet0/0/9Ethernet0/0/10

Ethernet0/0/11Ethernet0/0/12

Ethernet0/0/13Ethernet0/0/14

Ethernet0/0/15Ethernet0/0/16

Ethernet0/0/17Ethernet0/0/18

Ethernet0/0/19Ethernet0/0/20

Ethernet0/0/21Ethernet0/0/22

Ethernet0/0/23Ethernet0/0/24

100VLAN0100StaticENET！

已经创建了vlan100，vlan100中没有端口；

200VLAN0200StaticENET！

已经创建了vlan200，vlan200中没有端口；

第四步：

给vlan100和vlan200添加端口。

switch（Config）#vlan100！

进入vlan100

switch（Config-Vlan100）#switchportinterfaceethernet0/0/1-8

！

给vlan100加入端口1-8

SettheportEthernet0/0/1accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/2accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/3accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/4accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/5accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/6accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/7accessvlan100successfully

SettheportEthernet0/0/8accessvlan100successfully

switch（Config-Vlan100）#exit

switch（Config）#vlan200！

进入vlan200

switch（Config-Vlan200）#switchportinterfaceethernet0/0/9-16

！

给vlan200加入端口9-16

SettheportEthernet0/0/9accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/10accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/11accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/12accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/13accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/14accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/15accessvlan200successfully

SettheportEthernet0/0/16accessvlan200successfully

switch（Config-Vlan200）#exit

验证配置：

switch#showvlan

VLANNameTypeMediaPorts

---------------------------------------------------------------------------

1defaultStaticENETEthernet0/0/17Ethernet0/0/18

Ethernet0/0/19Ethernet0/0/20

Ethernet0/0/21Ethernet0/0/22

Ethernet0/0/23Ethernet0/0/24

100VLAN0100StaticENETEthernet0/0/1Ethernet0/0/2

Ethernet0/0/3Ethernet0/0/4

Ethernet0/0/5Ethernet0/0/6

Ethernet0/0/7Ethernet0/0/8

200VLAN0200StaticENETEthernet0/0/9Ethernet0/0/10

Ethernet0/0/11Ethernet0/0/12

Ethernet0/0/13Ethernet0/0/14

Ethernet0/0/15Ethernet0/0/16

第五步：

配置交换机各vlan虚接口的IP地址

DCRS-5526S（Config）#intvlan100

DCRS-5526S（Config-If-Vlan100）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0

DCRS-5526S（Config-If-Vlan100）#noshut

DCRS-5526S（Config-If-Vlan100）#exit

DCRS-5526S（Config）#intvlan200

DCRS-5526S（Config-If-Vlan200）#ipaddress192.168.3.1255.255.255.0

DCRS-5526S（Config-If-Vlan200）#noshut

DCRS-5526S（Config-If-Vlan200）#exit

DCRS-5526S（Config）#

部分验证配置如下图：

（2）配置Router-A路由器上两个接口的IP地址：

Router-A配置表

F0/0

192.168.1.1/24

F0/1

222.191.1.1/24

（3）配置Router-B路由器上两个接口的IP地址：

Router-B配置表

F0/0

192.168.10.1/24

F0/1

222.191.1.2/24

（4）Router-A路由器动态NAT配置：

（配置Router-A的NAT）

（a）.定义合法IP地址池命令的语法如下：

ipnatpool地址池名称起始IP地址终止IP地址子网掩码

（b）.定义内部访问列表命令的语法如下：

access-list标号permit源地址通配符（其中，标号为1~99之间的整数）

本实验实际对Router-A配置动态NAT过程如下：

Router-A#conf

Router-A_config#ipaccess-liststandard1！

定义访问控制列表

Router-A_config_std_nacl#permit192.168.0.00.0.255.255！

定义允许转换的源地址范围

Router-A_config_std_nacl#exit

Router-A_config#ipnatpoolnetA222.191.1.10222.191.1.254255.255.255.0

！

定义名为netA的转换地址池

【注：

为了简便本次实验暂时只用了两个C类网络222.191.1.0~222.191.2.0，而真实当中应该利用以下配置来添加IP池里面的IP：

ipnatpoolcernet222.191.3.0222.191.3.254netmask255.255.255.0】

Router-A_config#ipnatinsidesourcelist1poolnetAoverload

！

配置将ACL允许的源地址转换成netA中的地址，并且做PAT的地址复用

Router-A_config#intf0/0

Router-A_config_f0/0#ipnatinside！

定义F0/0为内部接口

Router-A_config_f0/0#intf0/1

Router-A_config_f0/1#ipnatoutside！

定义F0/1为外部接口

Router-A_config_f0/1#exit

Router-A_config#iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.1.2！

配置路由器A的缺省路由

Router-A#shipnattranslatios

Pro.DirInsidelocalInsideglobalOutsidelocalOutsideglobal

ICMPOUT192.168.1.3:

512222.191.1.10:

12512192.168.1.2:

12512192.168.1.2:

12512

（5）Router-B路由器动态NAT配置：

本实验实际对Router-B配置动态NAT过程如下：

Router-B#conf

Router-B_config#ipaccess-liststandard2！

定义访问控制列表

Router-B_config_std_nacl#permit192.168.0.00.0.255.255！

定义允许转换的源地址范围

Router-B_config_std_nacl#exit

Router-B_config#ipnatpoolnetB222.191.2.10222.191.2.254255.255.255.0

！

定义名为netB的转换地址池

【注：

为了简便本次实验暂时只用了两个C类网络222.191.1.0~222.191.2.0，而真实当中应该利用以下配置来添加IP池里面的IP：

ipnatpoolcernet222.191.4.0222.191.4.254netmask255.255.255.0】

Router-B_config#ipnatinsidesourcelist2poolnetBoverload

！

配置将ACL允许的源地址转换成netB中的地址，并且做PAT的地址复用

Router-B_config#intf0/0

Router-B_config_f0/0#ipnatinside！

定义F0/0为内部接口

Router-B_config_f0/0#intf0/1

Router-B_config_f0/1#ipnatoutside！

定义F0/1为外部接口

Router-B_config_f0/1#exit

Router-B_config#iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.10.2！

配置路由器B的缺省路由

Router-B#shipnattranslatios

Pro.DirInsidelocalInsideglobalOutsidelocalOutsideglobal

ICMPOUT192.168.10.2:

512222.191.2.10:

12512192.168.10.2:

12512192.168.10.2:

12512

（6）Router-A路由器静态NAT配置[4]：

Router-A（config）#interfaceFastEthernet0/0

Router-A（config-if）#ipnatinside

Router-A（config-if）#exit

Router-A（config）#interfaceFastEthernet0/1

Router-A（config-if）#ipnatoutside

Router-A（config-if）#exit

Router-A（config）#ipnatinsidesourcestatic192.168.1.110222.191.1.110【!

将内部网络地址192.168.1.110转换为合法IP地址222.191.1.110】

Router-A（config）#write

Router-A（config）#

验证配置：

Router-A#shipnattranslations

ProInsidelocalInsideglobalOutsidelocalOutsideglobal

---192.168.1.110222.191.1.110------

（7）Router-A路由器回址路由和默认路由的配置：

配置类型

配置命令

回址路由

iproute192.168.1.0255.255.255.0192.168.1.2

iproute192.168.2.0255.255.255.0192.168.1.2

iproute192.168.3.0255.255.255.0192.168.1.2

默认路由

iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.1.2

配置成功以后执行shiproute所显示的正确结果如下：

（8）Router-B路由器默认路由的配置：

配置类型

配置命令

默认路由

iproute0.0.0.00.0.0.0192.168.1.2

配置成功以后执行shiproute所显示的正确结果如下：

五、结果验证

（一）普通入网信息点上PC和应用服务器上IP地址和网关的设置：

入网信息点类型

IP地址

网关

校区A学生子网（VLAN100）

192.168.2.2（实验时配置为192.168.2.3亦可）

192.168.2.1

校区A教师子网（VLAN200）

192.168.3.2

192.168.3.1

校区B入网信息点

192.168.10.2

192.168.10.1

校区A应用服务器（VLAN1）

192.168.1.110

192.168.1.2

部分验证配置如下图：

校区A学生子网（VLAN100）如下：

校区A应用服务器（VLAN1）如下：

校区B入网信息点如下：

（二）详细结果验证Ping测试：

（1）校区A学生子网（VLAN100）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通。

校区A学生子网（VLAN100）Ping服务器的结果如下：

结果是Ping192.168.1.110通。

（2）校区A教师子网（VLAN200）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通。

校区A教师子网（VLAN200）Ping服务器的结果如下：

结果是Ping192.168.1.110通。

（3）校区B入网信息点Ping各个网段的结果如下：

分别是、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1通、Ping192.168.1.1不通。

（4）校区A应用服务器（VLAN1）Ping各个网段的结果如下：

分别是Ping192.168.1.1通、Ping222.191.1.1通、Ping222.191.1.2通、Ping192.168.10.1不通、Ping校区A内的学生子网上的PC192.168.2.3通。

（5）最后，选择Router-B路由器ping各个网段的结果显示如下：

分别是Ping192.168.10.1通、Ping222.191.1.2通、Ping222.191.1.1通、Ping192.168.1.1不通。

六、