网络系统工程综合实训——某小型校园网规划与设计要点

当今的世界正从工业化社会向信息化社会转变，随着计算机、网络和多媒体等信息技术的飞速发展，信息的传递越来越快捷，信息的处理能力越来越强，信息的表现形式也越来越丰富，对社会经济和人们的生活产生了深刻的影响。现在，随着学校教育手段的现代化，很多学校已经逐渐加紧对信息化教育的规划和建设。开展的校园网络建设，旨在推动学校信息化建设，其最终建设目标是将建设成为一个借助信息化教育和管理手段的高水平的智能化、数字化的教学园区网络，最终完成统一软件资源平台的构建，实现统一网络管理、统一软件资源系统，并实现网络远程教学、在线服务、教育资源共享等各种应用；利用现代信息技术从事管理、教学和科学研究等工作。

本次的实训就是设计规划一个小型校园网，通过作需求的分析，并设计画网络拓扑图和IP地址的规划等工作。最终，利用实验室设备和boson software软件组建一个模拟的小型校园网，并对校园网内的各种互联设备和部门进行综合配置，以了解和熟悉校园网建设的过程。

关键词：信息，校园网，网络拓扑，IP地址，boson software

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一、 实训题目及设计要求

1、实训题目

某小型校园网规划与设计 2、网络设计要求

本次实训要求规划的校园网内覆盖五个大楼，分别是教学楼、实验楼、图书馆、办公楼和学生宿舍楼，外与Internet相连接。其具体设计要求如下 1) 内网计算机共享两个全局IP地址（59.78.84.1和59.78.84.2）上

Internet。（提示：做NAT动态地址映射）。

2) 不同大楼内的客户机划分不同的VLAN，以控制广播风暴。 3) 办公楼和教学楼的计算机能互相通信。 4) 校园内所有计算机都能访问服务器。

5) 给校园内各个部门的机器分配内网地址。

6) 给校园内的服务器（ftp、www等）分配内网地址，并要求用户可以访

问。（提示：做NAT静态地址映射，外部地址是59.78.1.1和59.78.84.9）。

7) 教学楼100台机器，实验楼150台机器，图书馆100台机器，办公楼机器

100台，学生宿舍600台。

8) IP地址规定为B类（172.序号.0.0----172.序号.255.255）或C类

（192.168.序号.0---192.168.序号.255）。

二、 设计思路

分析实训题目及其设计要求可知，五栋大楼其实也就是五个不同的VLAN了，已经可以控制广播风暴，提高网络的性能。其次，在规划IP地址、给网络中的设备分配IP地址时，要特别注意每栋楼的主机数，以免发生IP地址不够用或冲突的情况，还有在控制各楼栋间的访问时，要采用ACL的标准访问控制列表。另外，通过NAT网络地址转换还可以实现内部地址到外部地址的转化，在服务器访问外部网络时，可以一对一的转换分配外部的地址。而通过动态地址的转换则可以实现校园网内的所有主机共享两个全局IP地址（内部合法地址）访问Internet。但由于每栋大楼的主机数都是上百的，在设计时如果把所有主机都连上会比较的麻烦和不实际，所以在设计拓扑图时我就在每栋楼选了两台主机作为代表。以下就是我设计规划的网络拓扑框图：

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WWW 教学楼 交换机 PC1 PC2 FTP R4 Internet PC13 R3 R1 R2 实验楼交换机 图书馆交换机 办公楼交换机 学生宿舍楼交换机 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 PC8 PC9 PC10 三、 网络设备选型

在boson software软件上画仿真拓扑图时，5台交换机的型号我都选用了3550，路由器R1，R2，R3用了30，而R4用了2514，下面我们来了解一下这些型号的交换机和路由器。 （1）、Catalyst 3550系列智能以太网Cisco交换机是一种新型的企业级可堆叠多层交换机，可提供高可用性、可扩展性、安全性和可改进网络运营的管理能力，属于中端产品。现可实现以下内智能服务，如QoS、限速、Cisco安全访问控制列表、多播管理和高性能IP路由选择，并与此同时保持了传统LAN交换的简便性，这在市场上堪称是首开先河。Catalyst 3550内部嵌有Cisco 集群管理套件（CMS）软件，使用户能使用标准Web浏览器同时配置多台Catalyst Cisco交换机并对其进行纠错。Cisco CMS软件提供新配置向导，因而能大大简化综合应用和网络内服务的实施。

Cisco Catalyst 3550系列智能以太网交换机包括下列千兆位以太网配置： 1）、Catalyst 3550-12T交换机10个10/100/1000 BaseT端口和2个基于千兆位接口转换器（GBIC）千兆位以太网端口；

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2）、Catalyst 3550-12G交换机10个基于GBIC的千兆位以太网端口和2个10/100/1000BaseT端口。 （2）、Cisco 3600系列是一个适合大中型企业internet服务供应商的模块化、多功能访问平台家族。Cisco 3600系列拥有70多个模块化接口选项，提供语音/数据集成、虚拟专网、拨号访问和多协议数据路由解决方案。 （3）、Cisco 2500系列路由器提供众多的适用于中小型远程办公室的访问产品，基本特点有： 1）、用连接到单个现场路由器上网现有设备实现分支机构与企业WAN和internet的告诉连接； 2）、有效集成LAN和传统的SNA流量，节省通信开销并便利管理； 3）、经济有效地集成以太网和令牌环LAN； 4）、用两个同步串行端口快速传输数据。

四、 IP地址规划

从设计要求来看，本次的实训要求内部网络采用B类（172.序号.0.0----172.序号.255.255）或C类（192.168.序号.0---192.168.序号.255）地址来规划IP地址。而通过计算五栋大楼共有1050台主机，如果采用C类地址最多可以容纳的主机数为28-2=2＜1050，它所能容纳的主机数远远小于所要求的主机数，所以不能用C类的IP地址。而在采用B类地址时，如果子网掩码是用默认的，可以容纳216-2=65534台主机数远远大于了1050，这样会造成不必要的浪费，而且可用的网络地址也很少，所以子网掩码采用255.255.240.0，即向主机借4位，这样就在不浪费的前提下解决了网络地址不够用的情况。

在各楼栋主机的IP地址规划时我遇到了困难，是请教了同学才划出来的。教学楼主机的起始IP地址为：172.42.144.3，由于教学楼共有100台主机，要27=128才能容纳100台主机，所以教学楼的IP地址范围是：172.42.144.3～172.42.144.128。实验楼主机起始IP地址为172.42.160.3，由于共有150台主机，要28=256才能容纳150台主机，所以实验楼的IP地址范围是：172.42.160.3～172.42.161.0。同样的道理，图书馆、办公楼、学生宿舍的主机也是这样来规划的，图书馆和办公楼的主机数也是100台，也就是27=128，而学生宿舍的主机600台要210=1024才够。

下面的表格便是五栋楼的IP地址的分配情况： 名 称 IP地址分配 子网掩码 教学楼主机 172.42.144.3～172.42.144.128 255.255.240.0 实验楼主机 172.42.160.3～172.42.161.0 255.255.240.0 图书馆主机 172.42.192.3～172.42.192.128 255.255.240.0 办公楼主机 172.42.176.3～172.42.176.128 255.255.240.0 学生宿舍主机 172.42.224.3～172.42.228.0 255.255.240.0

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五、网络设备安装与调试

1、网络设备安装

从前面的分析，根据我设计规划的网络拓扑框图在boson software上画出仿真的拓扑图如下：

其各个设备端口的IP地址规划如下表所示： 设 备 端口 IP地址 掩 码 R1 R2 R3 R4 S3/0 172.42.96.2 f0/0 f1/0 f2/0 S3/0 f0/0 f1/0 S3/0 S3/1 S3/2 f0/0 f1/0 S0 e0 172.42.144.1 172.42.160.1 172.42.192.1 172.42.128.2 172.42.176.1 172.42.224.1 172.42.96.1 172.42.128.1 59.78.84.4 172.42.32.1 172.42..1 59.78.84.3 59.58.1.1 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.0.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.0.0 255.255.0.0 默认网关

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PC1 e0 172.42.144.3 PC2 e0 172.42.144.4 PC3 e0 172.42.160.3 PC4 e0 172.42.160.4 PC5 e0 172.42.192.3 PC6 e0 172.42.192.4 PC7 e0 172.42.176.3 PC8 e0 172.42.176.4 PC9 e0 172.42.224.3 PC10 e0 172.42.224.4 FTP e0 172.42.32.2 WWW e0 172.42..2 PC13 e0 59.58.1.2 2、路由器的配置命令 （1）、R1配置命令 1）、R1基本配置

255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.240.0 255.255.0.0 172.42.144.1 172.42.144.1 172.42.160.1 172.42.160.1 172.42.192.1 172.42.192.1 172.42.176.1 172.42.176.1 172.42.224.1 172.42.224.1 172.42.32.1 172.42..1 59.78.1.1

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2）、R1访问控制列表

（2）、R2配置命令 1）、R2基本配置

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2）、R2的访问控制列表

（3）、R3配置命令 1）、R3基本配置

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2）、R3静态NAT设置

3）、R3动态NAT设置

（4）、R4配置命令

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六、 网络测试分析

1、各楼栋内部PC机之间的互访 （1）、教学楼 1）、PC1访问PC2

2）、PC2访问PC1

（2）、实验楼 1）、PC3访问PC4

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2）、PC4访问PC3

（3）、图书馆 1）、PC5访问PC6

2）、PC6访问PC5

（4）、办公楼 1）、PC7访问PC8

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2）、PC8访问PC7

（5）、学生宿舍 1）、PC9访问PC10

2）、PC10访问PC9

2、五个大楼间互访 （1）、教学楼 1）、实验楼访问教学楼

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2)、图书馆访问教学楼

3)、办公楼访问教学楼

4）、学生宿舍访问教学楼

(2)、实验楼 1）、教学楼访问实验楼

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2）、图书馆访问实验楼

3）、办公楼访问实验楼

4）、学生宿舍访问实验楼

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（3）、图书馆 1）、教学楼访问图书馆

2）、实验楼访问图书馆

3）、办公楼访问图书馆

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4）、学生宿舍访问图书馆

（4）、办公楼 1）、教学楼访问办公楼

2）、实验楼访问办公楼

3）、图书馆访问办公楼

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4）、学生宿舍访问办公楼

（5）、学生宿舍 1）、教学楼访问学生宿舍

2）、实验楼访问学生宿舍

17

3）、图书馆访问学生宿舍

4）、办公楼访问学生宿舍

3、五个大楼访问服务器

（1）、教学楼访问服务器FTP和WWW

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（2）、实验楼访问服务器FTP和WWW

（3）、图书馆访问服务器FTP和WWW

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（4）、办公楼访问服务器FTP和WWW

（5）、学生宿舍访问服务器FTP和WWW

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4、五个大楼和服务器与internet的连接 （1）、教学楼与internet连接

（2）、实验楼与internet连接

（3）、图书馆与internet连接

（4）、办公楼与internet连接

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（5）、学生宿舍与internet连接

（6）、服务器FPT与internet连接

（7）、服务器WWW与internet连接

5、NAT静态和动态表 （1）、NAT静态表

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（2）、NAT动态表

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七、总结与体会

为期三个星期的网络系统实训，让我对网络方面的知识又有了更进一步的熟悉和了解，也让我知道我们课本上的知识在实际的仿真过程中怎么应用，怎么去操作。一个看似很简单的校园网，尽管在实际中设计仿真起来很困难，但最后我还是成功了。通过本次校园网络的设计，不但巩固我所学的知识，也使我把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我的综合能力。

一开始，我刚拿到这个题目时觉的它还算简单，但是等到实际设计的时候很多问题就出来了。不过在同学的指导帮助下，我结合课本和上课时老师讲述的知识，大量的查阅资料，慢慢的开始一点一点的有了解题的思路，对它的兴趣也是越来越深。在实训过程中，由于我对划分子网和IP地址的知识不是很熟练，在子网划分和IP地址规划时遇到了困难，是请教了同学才划出来的，还有静态NAT和动态NAT的配置也是在同学的帮助下完成的，我非常感谢他们给我的帮助。

通过这次的网络实训，我学到了许多书本上学不到的东西。理论联系实际是我们学习中不可缺少的必要环节，养成细心的良好习惯也是我们大学生所必备的，还有同学之间相互帮助、鼓励也是值得发扬的。在以后的学习和生活中，我会更加努力去做好每一件事，也会尽自己的能力帮助所需要我帮助的人。相信只要我坚持，不怕失败，再大的困难也会被克服的。

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八、参考文献

1、《全国计算机等级考试四级教程----网络工程师（2011年版）》 何新权、肖子东编辑，高等教育出版社。

2、《计算机网络》（第5版）谢希仁编著 电子工业出版社。

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