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1、第 1 页/共 24 页 山东师范大学成人高等教育 毕业设计（论文） 题 目：组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 教学单位： 山东师范大学信息科学与工程学院 年级专业： 计算机科学与技术 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 山东师范大学继续教育学院 论文完成时间： 年 月 日 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 2 页/共 24 页 摘要摘要 评语： 指导老师： 年 月 日 答辩组长： 年 月 日 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 3 页/共 24 页 当前随着计算机网络技术的发展，网络越来越贴近人们的生活，越来越多的网络出 现在家庭、办公室、学校以及公共场所。为
2、了缓解网络压力，减少投资，提高速率， 提高网络的安全性能与稳定，拥有可扩展的网络结构以及对网络结构的优化是形势所 趋。而它的重要组成就是网络的拓扑结构和 IP 地址的划分。一个合理的网络结构是实 现网络的扩展以及优化的必要条件。现使用 Dynamips GUI 和 WinPcap 软件来构建一个 虚拟的网络结构，模拟网络的拓扑连接以及虚拟局域网的划分，从而达到深入了解网 络技术，如何有效的构建网络，培养分析、创造、设计的能力、计算机应用能力以及 解决实际问题的能力的目的。为了未来网络的可扩展性从事相关的技术奠定一定的基 础。 关键词：关键词： 交换机、路由器、虚拟局域网、DynamipsGUI
3、、IP 地址 AbstractAbstract The more and more press close to peoples life , more and more many network of network appears currently with the development of computer network technology, in the family , office , school and a public place. For relieving network pressure , cutting down investment , improvin
4、g a rate,improve the network safe function and stability , own expansion the network structure and be what circumstances tends towards to network structure optimization. But, its importance is composed of the partition being network topology structure and IP address. A rational network structure is
5、to realize network expansion and the prerequisite optimizing. Use Dynamips to structure a suppositional network structure coming GUI and the WinPcap software now, the simulation network topology connection and suppositional local area network partition, reach the thorough .know about network technol
6、ogy thereby , how to the purpose structuring a network , training ability , computer applications analysing , being created by , designing that an ability and resolving actual problem abilitys having effect. Be engaged in the pertinent technology for future network expansion establish the certain ba
7、sis. KeywordsKeywords： Switch、Router、Vlan、DynamipsGUI、IP Address 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 4 页/共 24 页 目录 摘要.1 ABSTRACT.1 前言.3 第一章 计算机网络的概述 .3 1.1 计算机网络的定义、组成与功能.3 1.2 交换机的概念和原理 3 1.3 VLAN 的定义 .4 第二章 虚拟环境的搭建 .5 2.1 需求5 2.2 所需软件5 2.3 安装与搭建5 2.4 生成拓扑文件8 2.5 连接网络设备8 2.6 启动网络设备8 2.7 用 SECURECRT 连接网络设备9 第三章 设
8、计的实现 .9 3.1 设计目标9 3.2 拓扑设计10 3.3 VLAN 对照表 .10 3.4 配置过程10 3.5 结果分析15 第四章 网络的优化.16 结论.17 致 谢.17 参考文献.18 附 录.18 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 5 页/共 24 页 前言 随着计算机技术的不断发展，计算机网络已经成为信息时代的重要特征，人们称它为信息高速 公路。网络是计算机技术和通信技术的产物，是应社会对信息共享和信息传递的要求发展起来的， 各国都在建设自己的信息高速公路。我国近年来计算机网络发展的速度也很快，在国防、电信、银 行、广播等方面都有广泛的应用。我相信在不长的时间里
9、，计算机网络一定会得到极大的发展，那 时将全面进入信息时代。 正因为网络应用的如此广泛，又在生活中扮演很重要的角色，所以网络的稳定性与安全性是非 常重要的。而这又取决于网络的结构，只有一个合理的网络结构才能够保证网络的高效、安全与稳 定，所以我们要对网络的结构进行优化，使之能够符合现阶段的网络状况需求，这也是我们将要完 成的的目的之一。 既然网络发展如此之快，大大小小的网络进行互联，许许多多的计算机加入到了网络中，那么 旧的网络结构必然不能胜任我们的要求，在如此飞速发展的现在，只有一个构造成本低，可扩展性 强的网络结构才能符合我们的要求。本文就这两个现在网络面临的问题结合软件进行探讨和研究。
10、第一章第一章 计算机网络的概述计算机网络的概述 1.1 计算机网络的定义、组成与功能 计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通 过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调 下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。 计算机网络通俗地讲就是由多台计算机（或其它计算机网络设备）通过传输介质 和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括： 计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的，如无线网络的 传输介质就是空气）以及相应的应用软件四部分。 从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按
11、这种标准可以把各种 网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网一般来说只能是一个 较小区域内，城域网是不同地区的网络互联，不过要说明的一点就是这里的网络划分 并没有严格意义上地理范围的区分，只能是一个定性的概念。 网络为计算机提供了以下主要功能： 数据传输：网络间个计算机之间互相进行信息的传递。 资源共享：进入网络的用户可以对网络中的数据、软件和硬件实现共享。 分布处理功能：通过网络可以把一件较大工作分配给网络上多台计算机去完成。 1.2 交换机的概念和原理 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
12、上的技术统称。广义的交换机（switch）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，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。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 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 6 页/共 24 页 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
13、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）挂接在哪个端口上， 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
14、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210Mbps20Mbps，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
15、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。 1.3 Vlan 的定义 VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种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的新兴技术。IEEE 于 1999 年颁布了用以标准化 VLAN 实现方案的 802.1Q 协议标准草案。 VLAN 技术允许网络管理者将一个物理的 LAN 逻辑地划分成不同的广播域（或称虚 拟 LAN，即 VLAN），每一个 VLAN 都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理 上形成的 LAN 有着相同的属性。但由于它是逻辑地而
16、不是物理地划分，所以同一个 VLAN 内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一 个物理 LAN 网段。一个 VLAN 内部的广播和单播流量都不会转发到其他 VLAN 中，即使 是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的 VLAN 号，它们各自的广播流也 不会相互转发,从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全 性。 VLAN 是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，它在以太网帧的基础上增加 了 VLAN 头，用 VLAN ID 把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互 访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能 够形成虚拟工作组，动态管理网络。 既然 VLAN 隔离了广播风暴，同时也隔离了各个不同的 VLAN 之间的通讯，所以不 同的 VLAN 之间的通讯是需要有路由来完成的。 组建可扩展的计算机网络和网络结构的优化 第 7 页/共 24 页 第二章第二章 虚拟环境的搭建虚拟环境的搭建 本
