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1、 毕业设计（论文）课 题 名 称 基于VLAN技术的校园网规划和设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 指 导 教 师 职 称 2015年 5 月 15日摘要校园网发展日益迅速,随之而来的问题也逐渐增加，这时候建立一个安全稳定的校园网络已经势在必行，而Vlan技术的出现正好有效地解决了这个问题，它便于管理, 同时有利于校园网的安全可靠。本文结合高校校园网的特点，从IP 规划、网络架构设计、协议选择、网络设备配置等方面出发，志在建立一个稳定、安全、可靠的校园网络。本文在设计中，采用了VLAN技术，通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组, 在不改动网络物理连接
2、的情况下可以任意移动工作站组成新的逻辑工作组或虚拟子网，从而提高了系统的运作性能, 起到了均衡网络数据流量, 合理利用网络资源的作用。合理利用Vlan技术，科学设计，可以建立稳定、安全、可靠的校园网络。关键词：校园网；Vlan；安全ABSTRACTCampus network development growing rapidly, the resulting problems also increase gradually, then set up a security and stability of the campus network is inevitable, and the em
3、ergence of Vlan technology is effective to solve the problem, it is convenient for management, also is advantageous to the campus network safe and reliable. In this paper, combining the characteristics of the campus network in colleges and universities, from the aspects of IP, protocol, equipment, e
4、tc, aim to establish a stable, safe and reliable campus network.In this paper, in the design, using the principle and characteristics of Vlan technology, thus improve the performance of the system, the reasonable use of network resources. Reasonable use of Vlan technology, scientific design, can bui
5、ld a stable, safe, reliable, the campus network.Keywords: campus network; Vlan; safe目录摘要IABSTRACTII1 概述11.1 Vlan技术背景11.2本课题的意义52 Vlan技术的讨论72.1 TRUNK链路技术72.2 VTP协议82.3 Vlan的帧标识92.4 Vlan间的通信113 Vlan技术在校园网中的设计143.1 网络设备的选择143.2 校园网络的设计143.3 校园网IP的规划153.4 Vlan在网络中的划分164 Vlan技术在校园网的测试204.1 基于RIP协议的测试204.
6、2 基于OSPF协议的测试23总结25参考文献27附录28致谢291 概述1.1 Vlan技术背景1.1.1 Vlan技术产生背景传统的以太网，一个广播域集结了所有用户，这样不但浪费资源，而且会导致性能下降。所以需要重新划分网络，于是就诞生了Vlan技术。1.1.2 Vlan技术的定义Vlan 是通过将LAN设备逻辑地划分成一个个网段的新兴技术。Vlan可以在Vlan内部控制广播风暴，划分Vlan后，广播域将会大大减小，这样网络中的资源消耗也会减少，而网络的性能得到显著的提高。 Vlan 建立在交换机的基础之上， 同时Vlan 也是交换网络的核心。并且，Vlan技术具有灵活性、可扩张性，等等特
7、点，在校园网中使用Vlan技术方便于网络维护和管理，这些都导致了Vlan技术在校园网中的广泛应用。1.1.3 Vlan技术的特征Vlan具有以下特点：(1)同一Vlan中的用户可以直接通过数据链路层通信，而不同Vlan之间用户不能直接通信，需要借助网络层才能通信。(2)来自同一Vlan中的流量只能在本Vlan中洪泛，不同的Vlan处于不同的广播域；(3)一个Vlan即代表一个虚拟局域网，为了区分身份，它们都有唯一的一个ID；1.1.4 Vlan技术的划分(1)根据端口来划分Vlan目前常用的Vlan划分方法是根据端口划分Vlan。它的优点是便于定义Vlan成员，即定义所有端口到相应的Vlan组
8、；其适用于任何大小的网络。但是它也有一定的局限性，而且当网络中计算机的数目过大时，那么端口的设定将变得非常麻烦。图1.1 根据端口来划分Vlan(2)基于MAC地址划分Vlan一块网卡对应一个MAC地址，通过主机的MAC地址划分Vlan。它的优点是当用户在交换机之间切换时，无需再次配置Vlan，因为它是相对于用户而言的，而不是相对于端口。它的缺点是在设定前需调查所有计算机的MAC地址；并且计算机更换网卡的时候，需要更改设定。图1.2 根据MAC来划分Vlan(3)根据网络层划分Vlan根据网络层划分的Vlan，能够跨越多个Vlan交换机进行广播。这对于网络管理员来说，可以组织具体应用和服务，非
9、常有用；并且，用户在网络里面是非常自由的，怎么移动其Vlan身份都不会改变。Vlan识别有效地减少网络流量，因为它无需帧标签，但是它的效率低且很费时。图1.3 根据网络层来划分Vlan(4)根据IP组播划分Vlan基于IP组播来划分Vlan是指一个Vlan代表一个组播组，这种划分的方式具有更大的灵活性，且比较容易扩展；主要适用于不同范围的局域网用户。相对于局域网而言，因为效率不高，感觉不适合。图1.4 根据IP组播来划分Vlan在实际生产应用中我们一般基于接口来划分Vlan。1.1.5 Vlan技术的发展随着校园网的规模越来越大，Vlan技术的迅速发展已经势不可挡，现今的Vlan技术已经基本上
10、可以满足广大网络用户的需求，但如果想要更好的保障数据以及控制流量，则需要进一步完善Vlan的各种技术。可以预见的是，Vlan将会在未来的网络中大放异彩。1.1.6 Vlan技术的优点(1)增加网络的安全性人们经常把一些重要和机密数据在线传输。通过MAC地址表和路由访问列表，等等，可以控制用户访问权限，可以隔离不同用户群，将他们分在不同Vlan中，提高网络的安全稳定性。图1.5 将不同用户划分于不同Vlan中(2)有效地控制广播风暴通过创建一个或者多个Vlan，可以极大的减小广播域的范围，有效的控制由于广播频繁而产生的风暴，因为一个Vlan就代表着一个广播域。图1.6 通过创建Vlan隔离广播(
11、3)增加了网络连接的灵活性网络管理员可以对网络按业务功能分组。Vlan可以降低管理成本, 尤其是一些公司经常变动业务, 这部分管理成本大大降低。1.1.7 Vlan技术的局限性(1)Vlan数目的限制；(2)复杂的STP；(3)IP地址的紧缺；(4)路由的限制。1.2本课题的意义1.2.1 本课题的意义随着高校网络发展，各种网络问题层出不穷，增强高校网络的安全性和可靠性已是当前面临的主要问题，而Vlan技术正好可以有效的解决这个问题。本文用到的Vlan技术主要是相对于端口而言的,实现了以下几个方面:(1)避免了IP 地址使用混乱的情况。校园网容易出现IP地址混乱的情况，通过划分Vlan, 可以
12、很好的解决这个问题，而且便于管理；(2)通过划分Vlan, 可以控制访问权限, 保障子网安全；(3)广播被隔离，也就防止了广播风暴的产生,提高了网络的安全性，并提高了网络的传输效率。2 Vlan技术的讨论2.1 TRUNK链路技术Trunk技术是在两台交换机之间建立一条点到点的链路, 每台交换机的相应端口称为中继端口。一条中继链路可以传输多个VLAN 的数据流, 并允许用户将VLAN的范围从一台交换机扩展到另一台交换机。Trunk是一种封装技术,它是在两台交换机之间的一条点到点链路,主要功能就是仅通过一条链路就可以连接多个交换机,从而扩展已配置的多个VLAN,传输多个VLAN 的数据流。还可以
13、采用通过Trunk技术和上级交换机级连接的方式来扩展端口的数量,将VLAN的范围从一台交换机扩展到另一台交换机,节省了网络硬件的成本,从而扩展整个网络。TRUNK 可通过的VLAN 范围缺省下是11005, 可以修改, 但必须激活Trunk协议。使用Trunk 的端口不在任何VLAN 中。在校园网建设时, Trunk绝对是必需的. 在设置Trunk后, Trunk链路不属于任何一个VLAN. Trunk链路在交换机之间起着VLAN管道的作用,交换机会将该Trunk以外及Trunk中的端口处于一个VLAN中的其他端口的负载自动分配到该Trunk中的各个端口. 因为同一个VLAN中的端口之间会相互
14、转发数据,而位于Trunk中的Trunk端口被当作一个端口来看待,因此在设置了Trunk后,该Trunk将自动加入其成员端口所属的VLAN中,而其成员端口则自动从VLAN中删除。对于Trunk端口来说,其上允许通过的VLAN范围体现的是一种能力,与系统中是否存在对应的VLAN实体没有关系。Trunk技术具有以下优点:1 可以在不同的交换机之间连接多个VLAN,可以将VLAN扩展到整个网络中; 2 Trunk可以捆绑任何相关的端口,也可以随时取消设置,提供了很高的灵活性;3 Trunk可以提供负载均衡能力以及系统容错. 由于Trunk实时平衡各个交换机端口和服务器接口的流量,若某个端口出现故障,
15、它会自动把故障端口从Trunk组中撤消,进而重新分配各个Trunk端口的流量,从而实现系统容错。2.2 VTP协议VLAN中继协议最早由思科公司提出的。作为思科VLAN技术的重要组成部分，VTP减少了跨越网络设置VLAN的管理任务，减少了配置的不连续性。VLAN干道协议是VLAN动态协议的一种，它能自动的在网络中传播VLAN的各种配置信息，因此能保持VLAN在网络中的连续性和统一性， VTP是一个交换机到交换机，交换机到路由器VLAN管理协议。VTP是一种消息协议，它通过一台工作在服务器模式下的交换机，通过使用二层中继Frame在整个网络中负责管理VLAN的添加，删除和重命名。从而保证VLAN在网络中的传播和统一，VTP负责在VLAN域内同步VLAN信息，能传播到每一台工作在客户
