简单校园网的设计与实现
****课程设计说明书
学院名称：计算机及信息工程学院班级名称：网工131
学生姓名：*****
学号：2013211509
题目：简单校园网的设计及实现指导教师
姓名：******
起止日期：2015.06.23-2015.06.25
计算机网络课程设计任务书
正文部分
1．选题背景
随着现代化教学活动的开展和及国内外教学机构交往的增多，对通过Internet网络进行信息交流的需求越来越迫切，为促进教学、方便管理和进一步发挥学生的创造力，校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。
本校园网是学校发展的重要基础设施，是提高学校教学和科研水平不可缺少的支撑环境。校园网一方面它为学校提供各种本地网络应用，另一方面它是沟通学校校园网内外部网络的桥梁。
通过实践和结合有关学校网络的实际情况进行了系统分析，我们就校园网的建设构建比较切实可行的设计方案。根据小组的实地调查，我校现占地1500余亩，现有在校生14000多名，教职员工800多名。学校主要建筑分布如下图1－1所示。
图1-1学校主要建筑分布图
2.方案论证
本校园网将采用三层交换技术，三层交换机技术及传统的路由技术不同，
传统的路由技术是通过一定的路由算法来选择到达各个子网的最佳路径，实现路由选择和网络的互连；而三层交换机技术是利用第三层（网络层）中的IP数据的包头信息来加强二层交换，以便解决路由技术中转发效率较低的技术“瓶颈”。本校园网的组建中，中心（核心）交换机选择支持三层交换技术的交换机，同一VLAN之间的数据包传输直接由内网普通交换机来实现，不需要经过核心交换机，不同VLAN之间的数据包传输则经过三层交换机实现交换技术，可以减轻核心交换机的负担，提高网络利用效率。
在搭建网络环境时，使用了服务器连接核心交换机，三层交换机也可通过路由器连接外网进行通信，在局域网内二层交换机使用六个普通交换机分给不同的建筑，每个建筑内使用一台主机代表一个部门，同一个部门划分为一个独立的子网，一个子网使用一个vlan，交换机之间采用交叉线通过trunk 链路进行网内、网间数据传输，交换机及主机之间采用直通线相连。
3.过程论述
3.1校园网IP地址规划
根据互联网络技术发展的趋势，结合学校网络目前真实IP地址的现实情况，将IP地址规划遵循如下原则来设计：
（1）服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；
（2）及internet 互联设备IP地址采用真实IP地址；
（3）部分内部互连采用私有IP地址。
3.2校园网络拓扑图
参考上述设计方案，通过Tracket Packer仿真软件实现方案的具体规划，使用相应的网络配置命令，模拟真实的校园网网络环境，使用了一个三层交换机，一个服务器，六个普通交换机，十二台主机，交换机及主机之间使用直通线相连，交换机及交换机之间使用交叉线相连。具体的校园网模拟环境如下图3-2所示。
图3-2 校园网络拓扑图
3.3 VLAN的划分
（1）将不同建筑内的多媒体教室和机房划为同一个VLAN，方便于日常课程的学习和资料的共享。
（2）将不同建筑内的办公室划为同一个VLAN，有利于教师，工作人员之间的沟通及交流，以及教学资料的共享。
（3）将图书馆内的借阅室单独划分为一个VLAN，借阅室使用的是独立的借阅系统，需要有独立的子网来规划，仅限于图书管理人员内部使用，方便图书的管理。
（4）将宿舍划为男生宿舍和女生宿舍，各两个VLAN。高校学生的流动性大，例如换寝室，毕业等，而导致的学生的人数和班级的变动。所以将宿舍单独分出来。而男生及女生对网络的需求不一样，男生偏爱于玩游戏，比较占用带宽，所以将男女生分别划分VLAN。
根据上述内容现将各部门划分为以下5个VLAN，即：VLAN1、VLAN2、VLAN3、VLAN4、VLAN5.
具体划分如下表所示：
表3-4-3 VLAN及IP地址规划
3.4校园网具体配置实现
1. 信息中心三层交换机的配置
Switch>en Switch#conf t Switch(config)#hostnameCenter
Center(config)#ip routing
Center(config)#vtp mode server
Center(config)#vtp domain test Center(config)#int f0/24
Center(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Center(config-if)#switchport mode trunk
Center(config-if)#int f0/20
Center(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q Center(config-if)#switchport mode trunk
Center(config)#int f0/1
Center(config-if)# ip add 192.168.8.1 255.255.255.0
Center(config-if)#no shut
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down
Center(config-if)#
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up
Center(config-if)#exit
Center(config)#vlan 1
Center(config)#vlan 2
Center(config)#vlan 3
Center(config)#vlan 4
Center(config)#vlan 5
Center(config)#int vlan 1
Center(config-vlan)#ip add 192.168.0.1 255.255.255.0
Center(config-vlan)#no shut
Center(config-vlan)#int vlan 2
Center(config-vlan)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
Center(config-vlan)#no shut
Center(config-vlan)#int vlan 3
Center(config-vlan)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Center(config-vlan)#no shut
Center(config-vlan)#int vlan 4
Center(config-vlan)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0 Center(config-vlan)#no shut
Center(config-vlan)#int vlan 5
Center(config-vlan)#ip add 192.168.4.1 255.255.255.0 Center(config-vlan)#no shut
Center(config-vlan)#exit
Center(config)#^Z
2.教学楼交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Teach
Teach(config)#vtp mode client
Teach(config)#vtp domain test
Teach(config)#int f0/24
Teach(config-if)#switchport mode trunk
Teach(config-if)#int f0/23
Teach(config-if)#switchport mode trunk
Teach(config-if)#int f0/1
Teach(config-if)#switchport access vlan 1
Teach(config-if)#int f0/2
Teach(config-if)#switchport access vlan 2
Teach(config-if)#exit
Teach(config)#^Z
3. 实验楼交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Lab
Lab(config)#vtp mode client
Lab(config)#vtp domain test
Lab(config)#int f0/22
Lab(config-if)#switchport mode trunk
Lab(config-if)#int f0/23
Lab(config-if)#switchport mode trunk
Lab(config-if)#int f0/1
Lab(config-if)#switchport access vlan 1 Lab(config-if)#int f0/2
Lab(config-if)#switchport access vlan 2
Lab(config-if)#exit
Lab(config)#^Z
4. 图书馆交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Libr
Libr(config)#vtp mode client
Libr(config)#vtp domain test
Libr(config)#int f0/22
Libr(config-if)#switchport mode trunk
Libr(config-if)#int f0/23
Libr(config-if)#switchport mode trunk
Libr(config-if)#int f0/1
Libr(config-if)#switchport access vlan 3 Libr(config-if)#int f0/2
Libr(config-if)#switchport access vlan 2 Libr(config-if)#exit
Libr(config)#^Z
5.逸夫楼交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Yifu
Yifu(config)#vtp mode client
Yifu(config)#vtp domain test
Yifu(config)#int f0/23
Yifu(config-if)#switchport mode trunk
Yifu(config-if)#int f0/1
Yifu(config-if)#switchport access vlan 1 Yifu(config-if)#int f0/2
Yifu(config-if)#switchport access vlan 2
Yifu(config-if)#exit
Yifu(config)#^Z
6. 1-8栋宿舍交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Edorm
Edorm(config)#vtp mode client
Edorm(config)#vtp domain test
Edorm(config)#int f0/24
Edorm(config-if)#switchport mode trunk
Edorm(config-if)#int f0/23
Edorm(config-if)#switchport mode trunk
Edorm(config-if)#int f0/1
Edorm(config-if)#switchport access vlan 4 Edorm(config-if)#int f0/2
Edorm(config-if)#switchport access vlan 5 Edorm(config-if)#exit
Edorm(config)#^Z
7. 逸夫宿舍交换机的配置
Switch>en
Switch#conf t
Switch(config)#hostname Ydorm
Ydorm(config)#vtp mode client
Ydorm(config)#vtp domain test
Ydorm(config)#int f0/23
Ydorm(config-if)#switchport mode trunk
Ydorm(config-if)#int f0/24
Ydorm(config-if)#switchport mode trunk
Ydorm(config-if)#int f0/1
Ydorm(config-if)#switchport access vlan 4
Ydorm(config-if)#int f0/2
Ydorm(config-if)#switchport access vlan 5
Ydorm(config-if)#exit
Ydorm(config)#^Z
3.5主机IP地址和网关的配置
校园网共设置了12台主机，1台服务器，为其分配为C类私有地址，从192.168.0.0/16地址段中选择连续的地址进行分配，以下是各主机和服务器的IP地址及默认网关的详细分配表：
表3.5-1 PI地址和网关配置表
PC4192.168.2.2192.168.2.1
PC5192.168.1.4192.168.1.1
PC6192.168.0.4192.168.0.1
PC7192.168.1.5192.168.1.1
PC8192.168.3.2192.168.3.1
PC9192.168.4.2192.168.4.1
PC10192.168.3.3192.168.3.1
PC11192.168.4.3192.168.4.1
192.168.8.8192.168.8.1 4.结果分析
4.1查看三层交换机VLAN信息
在核心三层交换机里配置show vlan命令，查得内容如下：
注：其他交换机查看配置同上。
4.2查看路由表
在核心三层交换机里配置show ip route命令，查得内容如下：
4.3测试主机连通性
（1）处于同一网络内的主机间联通测试
测试同一vlan同一网段之间的连通性，选vlan5中的主机PC9及vlan5中的主机PC11使用ping命令相ping，PC9所发送的4份数据已全部被PC4收到，各份数据报的最长传输时间为203ms，最短传输时间为93ms，平均传输时间为121ms。ping得的结果如下图4-1所示：
图4-1同一vlan同一网段主机间联通测试
使用Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性，选择测试教学楼的多媒体教室及实验楼的机房是否连通。
PC0是多媒体教室里的一台主机，它的IP地址是：192.168.0.2 ，PC2是机房里的一台主机，它的IP地址是192.168.0.3。现在从主机PC0端开始向主机PC2发送数据包，通过直通线到达switch0，具体传输路线如下图4-2所示：
图4-2 PC0及PC2通信经过switch0
接着，主机PC0通过switch0和switch1之间的trunk链路到达switch1，实现网间通信，通过switch1及主机间的直通线将数据传输到主机PC2，具体传输路线如下图7-3所示：
图4-3 PC0及PC2通信经过网间trunk链路
最后，PC0向PC2发送ICMP报文，显示通信测试成功, 测试最后状态如下图7-4所示：
图4-4网内通信ICMP报文测试最后状态
（2）处于不同网络间的主机间联通测试
测试不同vlan不同网段之间的连通性， vlan3中的主机PC4及vlan2中的主机PC3使用ping命令相ping，主机PC4所发送的4份数据有3个被主机PC3收到，数据丢包了一个，各份数据报的最长传输时间为203ms，最短传输时间为172ms，平均传输时间为183ms。ping得的结果如下图4-5所示。
图4-5 不同VLAN不同网段的主机间联通测试
使用Packet Tracer仿真软件通过数据包传输测试主机之间的连通性，选择测试图书馆的借阅室及实验楼的办公室是否连通。
主机PC4图书馆借阅室的一台主机，IP地址是192.168.2.2。主机PC3是实验楼办公室的一台主机，IP是192.168.1.1。从主机PC4端开始向主机PC3发送数据包，通过直通线到达switch2，具体传输路线如下图4-6所示。
图4-6 PC4及PC3通信经过switch2
接着，主机PC4通过switch2和switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch1，具体传输路线如下图4-7所示。
图4-7 PC4及PC3通信经过switch1
接着，主机PC4通过switch0和switch1之间的trunk链路将数据包传送到switch0，具体传输路线如下图4-8所示。
图4-8 PC4及PC3通信经过switch0
接着，主机PC4通过switch0和三层交换机之间的trunk链路到达核心三层交换机，实现网间通信，数据包经过三层交换机存储转发，具体传输路线如下图4-9所示。
图4-9 PC4及PC3通信经过三层交换机存储转发
接着，主机PC4通过三层交换机实现数据包存储转发后回到二层交换机上，到达switch0，具体传输路线如下图4-10所示。
图4-10 PC4及PC3通信经过三层交换机转发回到二层交换机
接着，主机PC4的数据包再次通过switch0和switch1之间的trunk链路到达switch1，具体传输路线如下图4-11所示。