网络工程与组网技术题目二课程设计

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1、目目 录录第一章 课程设计题目名称及设计所完成的任务要求.21.1 课程设计任务内容 .2 1.2 课程设计任务要求 .3第 2 章 系统环境配置和使用工具简单介绍32.1 二层交换机 .3 2.1.1 二层交换机的简单介绍.3 2.1.2 二层交换机的基本原理.4 2.2 三层交换机 .4 2.2.1 三层交换机的简单介绍.4 2.2.2 三层交换机的工作原理.5 2.3 路由器 5 2.3.1 路由器的简单介绍.5 2.3.2 路由器的工作原理.6第 3 章 可行性分析和系统需求分析63.1 划分 VLAN 的分析 6 3.1.1 划分 VLAN 的基本策略 .7 3.2 配置 RSTP

2、协议分析 7 3.3 ACL 的相关分析7第 4 章 系统总体规划和拓扑设计8第 5 章 系统物理设计和 IP 设计105.1 VLAN 的划分10 5.2 配置 RSTP 协议 .12 5.3 运用 OSPF 配置全网路由 .14 5.4 在路由器 A 上应用 ACL.19第 6 章 系统安装配置与调试.22课程设计总结.24参考文献.25第一章 课程设计题目名称及设计所完成的任务要求1.11.1 课程设计任务内容课程设计任务内容下图为某学校网络拓扑模拟图，接入层设备采用二层交换机，汇聚层设备采用三层交换机。在接入交换机上划分了办公子网 VLAN 20 和学生子网 VLAN 30，在汇聚交换

3、机上划分了服务器子网 VLAN 10。为了保证网络的稳定性，接入层和汇聚层通过两条链路相连，汇聚层交换机通过 VLAN1 中的接口 F0/1 与 Router A 相连，Router A 通过广域网口和Router B 相连，Router B 则通过以太网口连接到 ISP，通过 ISP 连接到Internet。通过路由协议，实现全网的互通。用访问控制列表使 VLAN 30 中的用户在时间（9:0017:00）不允许访问 FTP 服务器和 WWW 服务器。在 L2-Switch 上划分 VLAN 20 、30，L3-Switch 上划分 VLAN 10。配置 RSTP 协议实现 L2-Switc

4、h 和 L3-Switch 之间的冗余链路，选取 L3-Switch 为根。配置三层交换机的路由功能，运用 OSPF 配置全网路由。在路由器 A 上应用 ACL，要求：学生不可以访问服务器的 FTP 服务，可以访问其他网络的任何资源，对办公网的任何访问不做限制。1.21.2 课程设计任务要求课程设计任务要求针对本课程设计，需完成以下课程设计任务：1、熟悉系统实现工具和上机环境。 2、本课题的可行性分析、开发计划，通过调研完成系统的需求分析。简要叙述技术可行性、省略经济可行性和法律可行性等。制定项目开发计划，完成项目需求分析。3、系统设计包括：系统总体设计，拓扑设计，物理设计（设备选型） ，IP

5、 设计。根据分层设计思想，确定本项目的核心层、汇聚层及接入层相关设备，包括交换机、路由器、服务器及防火墙等，根据总体规划给出项目的拓扑设计。4、针对不同设备选择不同命令集，为各层设备编写配置代码，完成对设备的配置。5、设备的安装及调试。6、书写系统上述文档和撰写课程设计报告。第第 2 2 章章 系统环境配置和使用工具简单介绍系统环境配置和使用工具简单介绍2.2.1 1 二层交换机二层交换机2.2.1 1.1.1 二层交换机的二层交换机的简单介绍简单介绍二层交换技术发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的 MAC 地址信息，根据 MAC 地址进行转发，并将这些 MAC 地址与

6、对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体过程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源 MAC 地址，这样它就知道源 MAC 地址的机器是连在哪个端口上；（2）再去读取包头中的目的 MAC 地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的 MAC 地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上。2.2.1 1.2.2 二层交换机的基本原理二层交换机的基本原理从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有 N 个端口，每个端口的带宽是 M，交换机总线带宽超过 NM，那么这交换机就

7、可以实现线速交换。（2）学习端口连接的机器的 MAC 地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为 BUFFER RAM，一为 MAC 表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量。（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用 ASIC 不同，直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。2.2.2 2 三层交换机三层交换机2.2.12.2.1 三层交换机的三层交换机

8、的简单介绍简单介绍三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而像路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。三层交换技术就是二层交换技术三层转发技术。传统交换技术是在 OSI网络标准模型第二层数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，既可实现网络路由功能，又可根据不同网络状况做到最优网络性能。三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将

9、会产生一个 MAC 地址与 IP 地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率。2.2.22.2.2 三层交换机的工作原理三层交换机的工作原理使用 IP 的设备 A三层交换机使用 IP 的设备 B 比如 A 要给 B 发送数据，已知目的 IP，那么 A 就用子网掩码取得网络地址，判断目的 IP 是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的 MAC 地址，A 就发送一个 ARP请求，B 返回其 MAC 地址，A 用此 MAC 封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查

10、找 MAC 地址表，将数据包转发到相应的端口。 如果目的 IP 地址显示不是同一网段的，那么 A 要实现和 B 的通讯，在流缓存条目中没有对应 MAC 地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中 已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在 MAC 表中放的是缺省网关的 MAC 地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路 由表以确定到达 B 的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的 MAC 地址为源 MAC 地址，以主机 B 的 MAC 地址为目的 MAC 地址。通过一定的识别触发机 制，确立主机 A 与 B 的 MAC 地址及

11、转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的 A 到 B 的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。2.32.3 路由器路由器2.3.12.3.1 路由器的路由器的简单介绍简单介绍路由器（Router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。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。路由和交换之间的主 要区别就是交换发生在OSI 参考模型第二层（数据链路层） ，

12、而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是不同的。2.3.22.3.2 路由器的工作原理路由器的工作原理传统地，路由器工作于 OSI 七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个 MAC 地址，同时 IP 数据包头的 TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。路由

13、器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。（1）工作站 A 将工作站 B 的地址 12.0.0.5 连同数据信息以数据包的形式发送给路由器 1。（2）路由器 1 收到工作站 A 的数据包后，先从包头中取出地址12.0.0.5，并根据路径表计算出发往工作站 B 的最佳路径：R1-R2-R5-B；并将数据包发往路由器 2。（3）路由器 2 重复路由器 1 的工作，并将数据包转发

14、给路由器 5。（4）路由器 5 同样取出目的地址，发现 12.0.0.5 就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据包直接交给工作站 B。（5）工作站 B 收到工作站 A 的数据包，一次通信过程宣告结束。第第 3 3 章章 可行性分析和系统需求分析可行性分析和系统需求分析3.13.1 划分划分 VLANVLAN 的分析的分析虚拟局域网 VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为“虚拟局域网”。VLAN 是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交

15、换机都具有此功能，只有 VLAN 协议的第三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。3 3. .1 1. .1 1 划划分分 V VL LA AN N 的的基基本本策策略略从技术角度讲，VLAN 的划分可依据不同原则，一般有以下三种划分方法： 1、基于端口的 VLAN 划分这种划分是把一个或多个交换机上的几个端口划分一个逻辑组，这是最简单、最有效的划分方法。该方法只需网络管理员对网络设备的交换端口进行重新分配即可，不用考虑该端口所连接的设备。 2、基于 MAC 地址的 VLAN 划分MAC 地址其实就是指网卡的标识符，每一块网卡的 MAC 地址都是唯一且固化在网卡上

16、的。MAC 地址由 12 位 16 进制数表示，前 6 位为网卡的厂商标识（OUI），后 6 位为网卡标识（NIC）。网络管理员可按 MAC 地址把一些站点划分为一个逻辑子网。 3、基于路由的 VLAN 划分路由协议工作在网络层，相应的工作设备有路由器和路由交换机（即三层交换机）。该方式允许一个 VLAN 跨越多个交换机，或一个端口位于多个 VLAN中。 就目前来说，对于 VLAN 的划分主要采取上述第 1、3 种方式，第 2 种方式为辅助性的方案。3.23.2 配置配置 RSTPRSTP 协议协议分析分析配置算法协议 RSTP(Rapid Spanning Tree Algorithm and Protocol 快速生 成树算法)将一个桥接 LAN (Bridged LAN)的拓扑简化为一个