某高校局域网设计上课讲义.doc

某高校局域网设计

精品文档

一．建设高校校园网络的背景
1. 校园内部实现资源共享。如教务信息共享、教研成果共享、教学资料共享、图书资料共享等。
2. 校园内信息传递畅通无阻，能准确、可靠地传输学校的教育教学信息；努力创造与上级教育部门、社会、家庭之间通讯接口，实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机整合。
3. 完成与Internet的常规接轨，使教师、学生能利用因特网的信息优势为教育教学与学习提供良好帮助。

二． 需求分析
校园网的建设是一项非常复杂的系统工程，校园作为一个特殊的网络应用环境，它的建设与使用都有其自身的特点。在选择局域网的网络技术时要体现开放式、分布式、安全可靠，维护简单的原则。校园网的建设主要应用局域网技术以及多媒体技术为主的各种网络应用技术。局域网技术是一项在20世纪70年代发展起来的计算机互联技术，经过多年的发展，技术已经成熟，并得到了广泛的应用，局域网技术成为网络技术的重要组成部分。计算机多媒体技术是伴随着多媒体信息的应用而得到迅速的计算机应用技术，在网络环境下，多媒体得到了更快更好的应用，使我们得到了更好更多的信息。校园网是使用了局域网技术以及各种多媒体应用技术，并结合Internet应用等其它的技术来建设。使得校园网能满足现代教学对信息处理的要求，使计算机的应用能对教学管理现代化起重要的促进作用，能实现信息查寻、教务管理，并与外部网络系统进行交流等多种需要。

三.系统拓扑结构

高校拓扑图

四．方案所采用的关键技术
4.1路由协议——OSPF
在网络核心层和汇聚层上需要使用三层设备为网络内部不同的网段的数据和不同vlan 间的数据转发而需要路由协议时，我们采用OSPF协议作为路由协议。
OSPF是一种典型的链路状态路由协议。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议——OSPF。
OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。

4.2.NAT 的描述及策略路由的实现
在组建网络时，为了节约地址，我们在内部使用保留的私有地址段中的地址，但是使用私有地址不能访问 Internet,所以必须申请多个公开地址配置在和 Internet 相连的局域网边缘设备上。应用 NAT 进行地址转换。
NAT 是网络地址翻译技术，在路由器上起用 NAT 之后，可以在部私有地址和外部公网地址之间做转换。比如我们可以把网络内部使用的 IP 翻译成外部公网的 IP。
配置基于策略的路由选择时，可使用路由映射表来指定基于 IP 地址，应用程序，协议或者分组长度的条件。基于策略的路由选择命令对中选的路由实现策 略。
基于策略的路由和静态路由有很多共同之处。然而，静态路由根据目标网络地址来转换分组，而策略路由根据源地址来转发分组。在路由选择表中使用访问 列表时，可根据诸如目标地址，分组长度，IP 协议字段，优先级或端口号来转发数据流。这样可以指定范围更广泛，更细致的条件，并根据这些条件来决定下 一跳路由器。
4.3.ACL访问控制列表
访问列表为我们提供了一种对网络访问进行有效管理的方法，通过访问列 表，我们可以设置允许或拒绝数据包通过路由器，或者允许或者拒绝具体的某些 端口进行访问和使用，如果满足条件则执行相应的操作，放行这个包或者放弃这 个包。我们通过这些设置来满足实际网络的灵活需求，从而达到设置网络安全策 略，防止网络中的敏感设备受到非授权访问的情况。
在具体实现过程中从技术上来说我们需要了解到 ACL 分为两种类型,他们分别是标准访问列表(Standard access lists)和扩展访问列表（Extends access lists） 前者在过滤网络的时候只使用 IP 数据报的源地址，那么在使用这种访问列表的情况下它做出允许或者拒绝这个决定完全是依赖于源 IP 地址，它无法区分具体的流量类型。而扩展访问列表则可以提供更细的决定，它可以具体到端口，从而精确到某一个服务，比如对 WEB,FTP 的访问等，给我们网络的策略提供了更细的控制手段。我们利用这种访问列表进行协议级的控制以达到对网络一个有效的管理。标准访问控制列表一般放在靠近目标的路由器上,而扩展访问控制列表一般放于近源端的路由器上。
4.4VPN技术
VLAN 虚拟局域网是一种在二层设备上隔离和划分广播域的技术，通过这种 划分，我们可以把物理位置上分离的网络设备在逻辑上划为同一个广播域，或者 把物理位置上邻近的网络设备划为不同的广播域，从而更方便我们管理和做一个 逻辑层次的划分。从技术上说 VLAN 可以分为静态 VLAN 和动态 VLAN,那么静 态的 VLAN 是基于交换机端口进行划分，根据网络设备连接不同的交换机端口， 则进入相应的 VLAN。动态 VLAN 则更灵活，它可以根据接入计算机的 IP 地址， MAC 地址，甚至是用户的登陆账号做出相应的处理，把计算机划分进相应的 VLAN 中，这样就为我们实际的网络管理带来了比较大的方便性和灵活性。那么 在我们的校园网方案中，我们希望通过使用VLAN 技术进行划分达到以下目的：
隔离、划分广播域，减小不必要的广播流量，从而提高整个网络的利用效率。
五． IP规划与VLAN
1. 学院网络IP地址分配总则
IP地址规划根据所分配的公网IP地址和内部私网IP地址分配，地址可分为三大块，一块是Cernet分配多个C类公网IP地址，作为和国际互联网互连的地址，域名就解析在这片地址上，主要供网络中心和图书馆电脑部、部分实验室专用；校园网的普通用户,使用内部地址192.168.xxx.xxx，，不能和国际互联网直接发生联系，不能避开代理和计费系统；学校同时还可以申请一块ChinaNet的公网IP地址，作为接入电信公网和部分关键的服务器出口备份,关键服务器拥有两个公网IP，分别跨接在Cernet和ChinaNet上。
2. VLAN的划分
当前交换技术的迅速发展，也加快了虚拟子网技术(VLAN—Virtual Local Area Network)的应用速度，特别是在当前校园网上的应用更广泛。通过将校园网络划分为虚拟子网（VLAN），可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。学校内部对于灵活、动态地组建VLAN网段的要求也越来越多，客观上要求VLAN本身的结构可以实现动态组建、调整和管理。为了有效地提高网络管理的灵活性，提高网络效率和网络安全性，充分合理地进行VLAN划分，是必需的。
该方案的VLAN划分如下：
VLAN划分表
VLAN号
VLAN名称
IP网段
默认网关
说明
VLAN 1
-
192．168．0．0/24
192．168．0．254
管理VLAN
VLAN 10
JWC
192．168．1．0/24
192．168．1．254
教务处VLAN
VLAN 20
XSSS
192．168．2．0/24
192．168．2．254
男生公寓VLAN
VLAN 30
CWC
192．168．3．0/24
192．168．3．254
财务处VLAN
VLAN 50
JZX
192．168．5．0/24
192．168．5．254
医务室VLAN
VLAN 60
GLX
192．168．6．0/24
192．168．6．254
女生公寓VLAN
VLAN 70
JSJX
192．168．7．0/24
192．168．7．254
教学楼VLAN
VLAN 100
WQQ
192．168．100．0/24
192．168．100．254
图书馆VLAN
5.2核心层设计及设备选型
校园网是各种应用的统一通信平台，平均无故障时间以及故障恢复时间要保持在一个可容忍的许可范围之内。在这种前提下，主干设备应有一定的冗余度，这种冗余度不单只是设备,也应该考虑物理线路，数据链路层、网络层以及应用层的容错能力。主干网以校园网络中心的主机房为中心节点向外辐射，通过各部门（院、系、所）所在的建筑楼节点构成主干网。校园网物理结构分为三层：核心层、汇聚层、接入层。
5.3汇聚层设计
采用千兆以太网技术，实现核心层与汇聚层的互连。核心网络以星型结构连接各汇聚层节点。根据信息点分布情况，选用千兆可堆叠交换机作为用户的链路汇聚。汇聚层交换机支持灵活的组网能力、强大的网络适应能力丰富的QoS策略。灵活的组网能力:支持多种规格千兆接口模块供选择；并可提供堆叠接口模块，可以和系列交换机堆叠，能够提供更灵活的组网模式。强大的网络适应能力:支持丰富的二层、三层协议：支持OSPF，RIP I/II，等路由协议，支持802.1q ，GVRP等二层协议；提供RSTP，PIM协议，支持802.1x用户认证功能，可胜任各种复杂网络的组网需求。可控组播技术使得网络的组播源和组播用户可控，能够对组播业务进行可靠的管理。丰富的QoS策略:支持对不同优先级业务进行调度及良好的网络拥塞控制策略，支持基于L2/3/4的流分类，丰富的Qos策略是构建高质量网络的基础。[7]
5.4接入层设计
接入层选用可堆叠交换机作为用户的接入。采用10/100/1000M以太网交换机系列，该系列交换机使用可堆叠式机型。
接入交换机要求支持全线速的二层交换；完备的安全智能控制策略：支持802.1x认证，，还可以通过灵活的MAC、IP、VLAN、PORT任意组合绑定，有效的防止非法用户访问网络。支持多种ACL访问控制策略，能够对用户访问网络资源的权限进行设置，保证网络的受控访问。高可靠性：支持STP/RSTP生成树协议。丰富的QOS策略：支持基于源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、端口、协议的L2~L7复杂流分类，支持带宽控制功能。好的扩展性：提供良好的堆叠功能，同时支持不同设备的混合堆叠，从而保证了网络的平滑升级和降低了扩建成本。
5.5服务器选型
在该方案中，校园网服务器选用清华同方的超强系列服务器产品。
1. Web服务器选型分析
根据校园网服务器的应用特点，Web服务器选型应该按照如下原则：
1) 要求反应时间短，能快速响应和处理用户的访问需求。
2) 具有强大的信息吞吐能力、多Web站点和内容缓存、能在一定投资下提供更多的访问服务和提高用户满意度。
3) 易于发布和实现信息共享。
4) 易于建立和运行Web应用，简化业务进程。
5) 具有可靠的品质，保证Web服务不间断。
6) 易于设置和管理，使网络管理变得更容易。
7) 易于扩展，满足业务的扩大需求，保护用户投资。
基于以上需求，推荐选用清华同方超强2250L服务器。
2．其他服务器
在大型校园网中，还有E-mail、BBS、资源库、远程教育、电子预览等应用，清华同方超强1580L服务器可以满足上述应用要求。
六.主要的配置代码
三层交换机静态路由： 
Switch>en 进入用户模式
Switch#config t 进入特权模式
Switch(config)#hostname he2 更改设备名为he2
he2(config)#ex 退出特权模式
he2#vlan da 进入vlan数据库
he2(vlan)#vtp domain ming 设置VTP域名为ming
he2(vlan)#vtp server 设置该设备为VTP服务器
he2(vlan)#vtp v2-mode 设置VTP的版本
he2(vlan)#vlan 10 添加vlan10
VLAN 10 added:
Name: VLAN0010
he2(vlan)#vlan 10 name SC 更改vlan10名为SC
VLAN 10 modified:
Name: SC
he2(vlan)#vlan 20 添加vlan20
VLAN 20 added:
Name: VLAN0020
he2(vlan)#vlan 20 name YF 更改lan20名为YF
VLAN 20 modified:
Name: YF
he2(vlan)#vlan 30 添加vlan30
VLAN 30 added:
Name: VLAN0030
he2(vlan)#vlan 30 name QG 更改vlan30名为QG
VLAN 30 modified:
Name: QG
he2(vlan)#vlan 40 添加vlan40
VLAN 40 added:
Name: VLAN0040
he2(vlan)#vlan 40 name XS 更改vlan40名为XS
VLAN 40 modified:
Name: XS
he2(vlan)#vlan 50 添加vlan50
VLAN 50 added:
Name: VLAN0050
he2(vlan)#vlan 50 name CW 更改vlan50名为CW
VLAN 50 modified:
Name: CW
he2(vlan)#exit 退出vlan数据库模式
he2#config t 进入特权模式
he2(config)#int range fa0/1-2 进入fa0/1-2端口模式
he2(config-if-range)#switchport mode trunk 设置端口为trunk模式
he2(config-if-range)#ex 退出
he2(config)#int port-channel 3 新建一个port-channnel 3汇聚端口
he2(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q 封装dot1q协议
he2(config-if)#switchport mode trunk 设置端口为trunk模式
he2(config-if)#ex 退出
he2(config)#int range fa0/4-6 进入fa0/4-6端口模式
he2(config-if-range)#channel-group 3 mode on 激活汇聚端口
he2(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q
封装dot1q协议
he2(config-if-range)#switchport mode trunk 设置为trunk模式
he2(config-if-range)#ex 退出
he2(config)#int vlan 1 进入vlan1接口模式，配置vlan1的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.0.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex退出接口模式
he2(config)#inter vlan 10 进入vlan10接口模式，配置vlan2的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex 退出接口模式
he2(config-if)#int vlan 20 进入vlan20接口模式，配置vlan20的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex 退出接口模式
he2(config)#int vlan 30 进入vlan30接口模式，配置vlan30的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex 退出接口模式
he2(config)#int vlan 40 进入vlan40接口模式，配置vlan40的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.4.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex 退出接口模式
he2(config)#int vlan 50 进入vlan50接口模式，配置vlan50的ip地址及网关
he2(config-if)#ip add 192.168.5.1 255.255.255.0
he2(config-if)#no shut 开启
he2(config-if)#ex 退出接口模式
he2(config)#int range fa0/1-2 进入fa0/1-2端口模式
he2(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q
封装dot1q协议
he2(config-if-range)#switchport mode trunk 设置端口为trunk模式
he2(config-if-range)#ex 退出端口模式
he2(config)#router rip 进入路由表添加下一跳路由
he2(config-router)#network 192.168.0.0
he2(config-router)#network 192.168.1.0
he2(config-router)#network 192.168.2.0
he2(config-router)#network 192.168.3.0
he2(config-router)#network 192.168.4.0
he2(config-router)#network 192.168.5.0
路由器基本配置：
 Router>en Router#confi Router#configure t Router#configure terminal  
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z. Router(config)#ho 
Router(config)#hostname R1 R1(config)#en R1(config)#ena R1(config)#enable s 
R1(config)#enable secret cisco R1(config)#lin c 0 R1(config-line)#pas 
R1(config-line)#password class R1(config-line)#login R1(config-line)#exit R1(config)#lin vty 0 4 

R1(config-line)#pas 
R1(config-line)#password cisco R1(config-line)#login R1(config-line)#exit R1(config)#int f0/1 
R1(config-if)#ip add 192.168.1.6 255.255.255.252 R1(config)#int f0/0 
R1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.252 R1(config-if)#int s0/1/0  
R1(config-if)#ip add 192.168.1.9 255.255.255.252 路由器静态路由配置： Router>enable 
Router#configure terminal 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z. Router(config)#ip route 192.168.1.4 255.255.255.252 192.168.1.9 Router(config)#ip route 192.168.1.32 255.255.255.252 192.168.1.9 Router(config)#ip route 192.168.1.48 255.255.255.252 192.168.1.9 Router(config)#ip route 192.168.1.64 255.255.255.252 192.168.1.9 Router(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.252 192.168.1.9
的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善
教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。

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