基于IPv4技术高校校园网设计与实现毕业论文.doc
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1、基于IPv4技术高校校园网设计与实现目录1 绪论11.1 选题背景11.2 国内外研究现状11.3 研究内容及组织结构11.3.1 研究内容11.3.2 组织结构22 高校校园网需求分析32.1 高校校园网络需求32.2 高校校园网络实现功能42.3 小结43 高校校园网规划与设计53.1 高校网络规划科学性53.2 高校校园网设计53.3 IP地址规划53.4 高校校园网设备选型63.4.1 交换机63.4.2 路由器73.5 小结84 高校校园网实施技术94.1 VLAN技术94.2 链路聚合技术94.3 生成树协议94.4 HSRP技术104.5 路由协议OSPF104.6 网络地址转换
2、NAT技术104.7 访问控制列表ACL技术114.8 虚拟专用网络VPN技术114.9 小结115 高校校园网实施与测试125.1 高校校园网实施125.1.1 高校校园网A区拓扑图与关键配置125.1.2 高校校园网B区拓扑图关键配置165.1.3 高校校园网外网及VPN拓扑图与关键配置175.2 高校校园网络测试195.2.1 客户端自动获取IP地址测试195.2.2 NAT测试195.2.3 STP生成树测试205.2.4 ACL测试215.2.5 WEB服务器测试215.2.6 FTP测试225.2.7 HSRP测试225.2.8 VPN测试23总结与展望25致谢语26参考文献27基
3、于IPv4技术高校校园网设计与实现摘要进入新世纪以来,网络技术开始前所未有的速度得以空前发展,其最大的特点就是具有强大的生命力,所以一直受到不少相关人员的关注。如今已经进入了知识经济时代,较大的改变了人们的生产和生活方式。在新时期,人们开始对自己生活周围的环境予以高度的关注。因此,在这样的背景下,有不少企业建筑物,医院办公楼,学校教室等也开始进入了网络化的发展行列。本论文主要描述高校校园网的设计,先是对具体的设计方案进行了阐述。然后,按照已有的专业知识,在全面把握网络技术的基础上,以高校网络化建设的未来发展走势为依据,对网络系统建设中提出的各类问题进行了科学的分析,并建立了一个基于高校校园的网
4、络模型。然后在模型的基础上,对系统进行了详细设计,选取了所需要使用的各类网络软件Cisco Packer Tracer 6.0,成功设计了一个实用科学,操作方便,可实现互动的校园网络设计系统等,对设备进行配置,包括IPv4地址和路由协议等,为通过网络进行校园管理奠定了坚实的基础。关键词:高校校园网;IPv4;OSPF;NAT;ACLBased on the IPv4 technology university campus network design and implementationAbstractComputer Network Technology with its rapid pa
5、ce of development and its vitality being popular with people of all ages, and now social intelligence, networking seems to have become the subject of network development. With the popularity of the network and the explosive of information, people living in todays society are increasingly concerned a
6、bout the surrounding environment. So many companies buildings, homes, hospitals, schools, etc. have joined the ranks of the networking. This paper describes the design and implementation of campus network, elaborated the design of university campus LAN project. According to the existing knowledge an
7、d full understanding of the basic LAN networking technology, based on the current development trend of campus network, campus science with the needs of network system analysis, design of an university models campus LAN system, and refined the university campus network model all aspects of design det
8、ails. According to the needs and actual model of network devices need to use the appropriate selection. Here the use of network simulation software Cisco Packer Tracer 6.0, on the campus network planning, equipment configuration, including IPv4 addresses and routing protocols.Keywords:university cam
9、pus network;IPv4;OSPF;NAT;ACL1 绪论1.1 选题背景随着信息技术高速发展,计算机和互联网等现代技术活跃在社会各个领域,尤其在管理方面,信息及时沟通资源共享使大量复杂繁琐的问题变的更简单易行提高了生产效率。随着社会的进步和现代科技的发展,信息在人类的生活中显得越来越重要了。高校间的竞争早已超越了单纯的招生竞争、师资竞争、服务竞争、资源竞争、价格竞争和荣誉竞争等。随着工业革命的完成,人类社会已步入信息时代。在各种竞争的方面也都不可避免地被打上了网络化的烙印1。高校原有的教学和信息传递方式已不能满足当代高校运作的需求。高校校园网是正是在这种背景下产生的,成熟的计算机网络
10、技术和通讯技术为高校教学信息化、网络化的需求提供技术支持。校园局域网为高校营造了一个安全、高效现代化的教育环境,也使计算机的功能得到了充分的发挥2。学校内部网络实现互联互通,资源化、信息化,有利于数据交换(方便各部门之间传递内部数据)、资源共享(随时调用学校内部开放的数据)、打印共享(随时使用位于办公室处的任意打印机)提高高校教学办公的工作效率。1.2 国内外研究现状如今国内和国际的高校都非常重视校园网组建。如今,校园网已经被视为实现教学信息化的一个重要环节,并在高校各大职能部门都有所涉及,可以说在他们学校生活的方方面面都有所体现,同时也一改以往的教学方法与观念2。在国外,大学校园网建设要早于
11、我国,大多数是兴起到上世纪80年代,到了90年代中期,大部分欧美发达国家都建立了相对完善的高校校园网,而且大部分同学都学会利用校园网上的各项资源3。1.3 研究内容及组织结构1.3.1 研究内容(1)研究校园网功能和开展需求调查工作,全面分析学校的特点,教学任务,以及所实施的改革策略,对高校校园网系统进行设计,并准确把握校园网的实际需求;(2)在了解学校信息建设需求的基础上,对学校Intranet的服务类型予以明确,并明确具体的设计目标,包括网络拓扑搭建、服务器设置和路由交换的配置;(3)确立高校校园网的详细结构和所能发挥的作用,按照需求分析和学校的具体情况,开展系统的分析和设计;(4)确立技
12、术设计的原则要求,如在技术选择、设备选择、网络配置等应用要求;(5)设计安排校园网搭建的实现过程。1.3.2 组织结构第一章 绪论,讨论了论文的选题背景、国内外研究现状和研究内容及组织结构。第二章 高校校园网需求分析,介绍了校园网的需求及核心功能。第三章 高校校园网规划与设计,主要阐述了校园网的设计方案的科学性、建设整体内容以及VALN划分和IP规划、设备选型。第四章 高校校园网实施技术,例如:VLAN、OSPF、NAT、ACL、VPN、STP、端口安全等相关技术介绍。第五章 高校校园网实施与测试,利用Cisco Packet Tracer 6.0模拟器搭建校园网络环境,介绍了实现原理、关键配
13、置命令、测试环境和测试记录。总结 整篇论文的总结部分,对高校校园网络设计的课题进行主要结论概述。2 高校校园网需求分析2.1 高校校园网络需求本论文主要是把某个高等院校的校园网设计作为工作中心,进行校园网的规划与模拟,并提出具体的解决方案。以该高校来看主要有两个校区:CampusA、CampusB,通过某一边界路由器C-R与CampusA和CampusB相连组成高校校园内部网络,边界路由器出口是外网与ISP相连。该高校校园网络的具体需求如下:1 该高校校园网由2个校区构成,要求不同区域的PC在不同的VLAN中,根据高校网络设计需求划分VLAN,同时给每个VLAN分配IP地址段,同时利用VTP技
14、术,实现VLAN信息的同步。2 学生宿舍区作为特殊存在不能访问高校的办公区域,而可以访问学校内部网络和Internet。3 由于财务部是高校较为敏感的部门,所以要求财务部不能访问外部网络,也不能跟其它区域互访,但是办公区域之间(除财务部外)可以互访且能够访问学校内网和Internet。4 为了便于IP的管理,在核心交换机对应的VLAN上搭建DHCP服务器,为接入高校校园网中的PC分配IP及相关的配置信息(如:网关,DNS)。5 由于该高校有上Internet的需求,因此要求网络中要部署WEB和DNS服务器。6 为了方便高校师生资源共享,需要在网络中部署FTP服务器。7 为了保证该高校校园网能够
15、实现高速,可靠的数据转发,需要在核心交换机上配置冗余及以太信道的链路聚合。8 为了保证高校内部网络的安全,不希望外网能够访问高校内网,所以需要使用NAT技术,实现单向访问。9 为了实现让出差/在家办公教师能够访问高校的内部资源,要求通过VPN拨号进入高校校园网办公。2.2 高校校园网络实现功能通过建设校园网,可以实现以下的功能:(1)三层架构设计本课题设计和实现过程中,主要是引入了三层网络结构(接入层,汇聚层,核心层)而进行设计的。各层的具体功能如表2-1所示:表2-1 三层结构中各层的具体功能汇总表层名功能接入层提供较多的网络入口汇聚层对接入层网络的连接核心层校园内部和外部数据的交换,完成路
16、由和安全功能 (2)路由模块设计在OSPF路由协议的帮助下,完成选路工作。此处,笔者采用引入OSPF链路状态路由完成这一工作。(3)交换模块设计对虚拟网络进行合理布局,其主要是通过三层路由来实现。接入层交换机在进行二次交换以后,就可以实现互通。(4)安全模块设计把访问控制表安装于路由器上,并拒绝某些网络的来访,出差办公教师和在家办公教师通过VPN拨号接入对Campus A和Campus B进行访问。2.3 小结根据高校校园网的需求分析,明确了本课题的设计任务及需要实现的功能。在本章上讲述了高校校园网网络核心功能的设计,其分为三层架构、路由模块、交换模块、安全模块设计。以及下一章节主要介绍高校校
17、园网规划与设计。3 高校校园网规划与设计3.1 高校网络规划科学性整体安排:按照学校的要求,以及校园的实际情况,提出科学合理的系统目标,结构,以及所能完成的功能,需要的各项支出等。综合性能:可以采用全球尖端技术,按照网络建设需求和实际情况,来选择合适的网络产品,保证高校网络安全、高速运行。结构合理:在进行分部设计时,一定要保持一定的层次感,做到思路清晰,以及有一定的层次结构,便于管理整个网络系统。高效实用:科学分析,实现资金的效益最大化,能基本满足对高校网络提出的各项要求。良好的环境:较高的网络,快速访问网络,保证学校间的交流。3.2 高校校园网设计图3-1 高校校园网络拓扑图3.3 IP地址
18、规划本高校校园网络根据需求一共划分了18个VLAN。具体的划分如下表所示:表3-1 IP地址规划选项网段IP网关IP注意事项服务器集群192.168.10.0/24192.168.10.254Vlan10教学A区192.168.11.0/24192.168.11.254Vlan11192.168.12.0/24192.168.12.254Vlan12学生寝室192.168.13.0/24192.168.13.254Vlan13192.168.14.0/24192.168.14.254Vlan14192.168.15.0/24192.168.15.254Vlan15192.168.16.0/24
19、192.168.16.254Vlan16192.168.17.0/24192.168.17.254Vlan17192.168.18.0/24192.168.18.254Vlan18财务部192.168.19.0/24192.168.19.254Vlan19教务部192.168.20.0/24192.168.20.254Vlan20办公室192.168.21.0/24192.168.21.254Vlan21教学B区192.168.22.0/24192.168.22.254Vlan22192.168.23.0/24192.168.23.254Vlan23实训区192.168.24.0/24192.
20、168.24.254Vlan24192.168.25.0/24192.168.25.254Vlan25192.168.26.0/24192.168.26.254Vlan26192.168.27.0/24192.168.27.254Vlan273.4 高校校园网设备选型在本次课题设计中,笔者引入了Cisco公司开发的相关设备。从当前情况来看,网络是实现企业、社会、家庭等各方互相连接的设施,而Cisco网络可以为多方之间进行通信提供有效的解决方案。在选取了Cisco的硬件、软件和相关的服务方案以后,可以使个人,学校的能力都得以提升,同时也使更多的顾客满意。3.4.1 交换机交换机牵涉到两个重要参数
21、:背板带宽和吞吐率,它们是网络交换能力强弱的指标,是实现网络交换的基础性工作。1、三层交换机选择:本次设计方案选择Cisco Catalyst 4948系列交换机。Catalyst 4948交换机使多项高级功能整合为一体,用户可以借助于这台交换机,配上相应的QoS、ACL和路由协议等,这一功能也是以往的二层交换机所不具备的。这样使得整个交换网络更加简洁明了。表3-2 三层交换机主要参数品牌思科 CISCO型号WS-C34948-S传输速率10/100/1000Mpps传输模式全双工背板带宽96Gbps端口数48个模块化插槽数4个产品数量3台2、二层交换机选择:在本课题设计中,笔者选取了思科29
22、50系列交换机。该系列交换机拥有基于Web的Cisco集群管理套件和集成的Cisco 操作系统软件,它提供了增强的服务质量(QoS)和组播管理特性5。表3-3 二层交换机主要参数品牌思科 CISCO型号2950-24产品类型快速以太网交换机传输速率10/100Mbps交换方式存储转发背板带宽8.8Gbps端口数量24个接口介质10BASE-T/10BASE -TX 3类或3类以上UTP ,100BASE-TX五类6。传输模式支持全双工堆叠功能可级联产品数量10台3.4.2 路由器本次设计方案选择Cisco 3925/K9路由器。它可以安全、快速、高质量的为校园网络可以提供多类并发性的服务。提供
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