1、小型網絡設計與通信1.課程設計的目的通過對網絡的具體規劃和組建，掌握網絡互連設備的使用及工作原理；掌握IP地址的配置及數據傳輸過程和路由的選擇。具體求達到：1）增加對計算機網絡軟、硬件組成的感性認識，初步學會典型局域網絡的組建操作、使用技能；2）加深理解網絡分層結構概念尤其是對會話層、表示層、應用層等高層協議軟件的通信功能、實現方法，掌握網絡互連設備的使用及工作原理，掌握IP地址的配置；3）初步掌握局域網的設計技術和技巧培養開發網絡應用的獨立工作能力。2.課程設計的基本要求設計時可以根據課題需要，要求學生獨立完成或分組完成設計任務，完成網絡組建、路由器和交換機的配置，對所要求的PC間各通信功能

2、均可正確通信，并提交包括下述內容的課程設計總結報告：1）設計說明書：說明如何設計的網絡及組網設備的配置過程；2）網絡設計及調試過程總結（需指出解決所遇到問題的途徑）。3.課程設計的主要內容設計內容：使用模擬仿真軟件，構建一個小型網絡。網絡規模要求如下：(1)終端用戶包括：1號樓有48個校園網普通用戶；2號樓有1個包含24個多媒體用戶的電子閱覽室；3號樓有1個包含48個用戶的多媒體教室(性能要求高于電子閱覽室)。4號樓是網絡中心。支持遠程教學，可以接入互聯網，具有廣域網訪問的安全機制和網絡管理功能。(2)各樓之間的距離超過500米3.1計算機網絡計算機網絡是指通過傳輸媒體連接的多部計算機組成的系

3、統，使登錄其上的所有用戶能夠共享軟硬件資源。計算機網絡如按網絡的組建規模和延伸范圍來劃分的話，可分為局域網(Local Area Network,LAN)、城域網(Metropolitan Area Network,MAN)、廣域網(Wide Area Network,WAN)。我們經常用到的因特網(Internet)屬于廣域網，校園網屬局域網。未來的網絡技術將向著使用簡單、高速快捷、多網合一、安全保密方向發展。3.1.1校園網的建設思路校園網的建設是一項非常復雜的系統工程，校園作為一個特殊的網絡應用環境，它的建設與使用都有其自身的特點。在選擇局域網的網絡技術時要體現開放式、分布式、安全可靠，

4、維護簡單的原則。校園網的建設主要應用局域網技術以及多媒體技術為主的各種網絡應用技術。局域網技術是一項在20世紀70年代發展起來的計算機互聯技術，經過多年的發展，技術已經成熟，并得到了廣泛的應用，局域網技術成為網絡技術的重要組成部分。計算機多媒體技術是伴隨著多媒體信息的應用而得到迅速的計算機應用技術，在網絡環境下，多媒體得到了更快更好的應用，使我們得到了更好更多的信息。校園網是使用了局域網技術以及各種多媒體應用技術，并結合Internet應用等其它的技術來建設。使得校園網能滿足現代教學對信息處理的要求，使計算機的應用能對教學管理現代化起重要的促進作用，能實現信息查詢、教務管理，并與外部網絡系統進

5、行交流等多種需要。3.1.2校園網的建設原則校園網建設是一項綜合性非常強的系統工程，它包括了網絡系統的總體規劃、硬件的選型配置、系統管理軟件的應用以及人員培訓等諸多方面。因此在校園網的建設工作中必須處理好實用與發展、建設與管理、使用與培訓等關系，從而使校園網的建設工作健康穩定地開展。首先，校園網的建設是一個為學校教育教學活動長期服務的工作，因此在校園網的規劃建設過程中，必須從學校長遠發展規劃出發，以服務于教育為基本點，結合學校當前教育教學的實際需要，做出科學的規劃部署。在校園網的規劃建設中，一般學校應遵循“統一規劃、整體設計、分步實施”的原則。其次在校園網的建設中必須堅持硬件建設與組織管理協調

6、發展的原則，在重視硬件建設的同時，加強網絡的組織管理水平，不斷開發網絡的功能，從而充分發揮校園網絡的功效，提高校園網對學校教育的服務水平。3.2局域網簡介局域網是同一建筑、同一校園、方圓幾公里遠的地域內的專用網絡。局域網通常用來連接公司辦公室或企業內部的個人計算機和工作站，以共享軟、硬件資源。美國電氣和電子工程師協會（IEEE）局域網標準委員會員曾提出局域網的一些具體特征：1）局域網在通信距離有一定的限制，一般在12Km的地域范圍內。比如在一個辦公樓內、一個學校等。2）較高傳輸率的物理通信信道也是局域網的一個主要特征，在廣域網中用電話線連接的計算機一般也只有2040Kpbs的速率。3）因為連接

7、線路都比較短，中間幾乎不會受任何干擾，所以局域網還具有始終如一的低誤碼率。4）局域網一般是一個單位或部門專用的，所以管理起來很方便。5）另外局域網的拓撲結構比較簡單，所以支持連接的計算機數量也是有限的。組網時也就相對很容易連接。網絡的體系結構網絡通常按層或級的方式來組織，每一層建立在它的下層之上。不同的網絡，層的名字、數量、內容和功能都不盡相同。但是每一層的目的都是向它的上一層提供服務，這一點是相同的。層和協議的集合被稱為網絡體系結構。作為具體的網絡體系結構，當前重要的和使用廣泛的網絡體結構有OSI體系結構和TCP/IP體系結構。OSI是開放系統互連基本參考模型OSI/RM(Open Syst

8、em Interconnection Reference Model）縮寫，它被分成7層，這7個層次分別定義了不同的功能。幾乎所有的網絡都是基于這種體系結構的模型進行改進并定義的，這些層次從上到下分別是應用層、表示層、會話層、運輸層、網絡層，數據鏈路層和物理層，其中物理層是位于體系結構的最低層，它定義了OSI網絡中的物理特性和電氣特性。TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協議和互聯網協議）縮寫，TCP/IP體系結構是當前應用于Internet網絡中的體系結構，它是由OSI結構演變來的，它沒有表示層，只有應用層、運

9、輸層，網際層和網絡接口層。3.3網絡協議網絡協議是通信雙方共同遵守的約定和規范，網絡設備必須安裝或設置各種網絡協議之后才能完成數據的傳輸和發送，在校園局域網上用到的協議主要有，ICP/IP協議、IPX/SPX協議等。(1) TCP/IP協議TCP/IP協議是目前在網絡中應用得最廣泛的協議，ICP/IP實際上是一個關于Internet的標準，并隨著的Internet廣泛應用而風靡全球，它也成為局域網的首選協議。TCP/IP是一種分層協議，它共被分為個4層次，大約包含近期100個非專有協議，通過這些協議，可以高效和可靠地實現計算機系統之間的互連。TCP/IP協議中的核心協議有TCP（傳輸控制協議）

10、、UDP（用戶數據報協議）和IP（因特網協議）TCP協議可以在網絡用戶啟動的軟件應用進程之間建立通信會話，并實現數據流量控制和錯誤檢測，這樣就可以在不可靠的網絡上提供可靠的端到端數據傳輸。UDP協議是一種無連接的協議，它在傳輸數據之前不建立連接，也不提供良好的可靠性和差錯檢查，只僅僅依賴于校驗來保證可靠性。UDP不進行流量控制，沒有序列或者確認，因此它處理和傳輸數據的速度快，還被用來傳輸關鍵的網絡狀態消息。IP協議的基本功能是提供數據傳輸、數據包編址、數據包路由，分段等。通過IP編址約定，可以成功地將數據通過路由傳輸到正確的網絡或者子網。每個網絡站點具有一個32位的IP地址，它和48位MAC地

11、址一起協作，完成網絡通信，IP協議也是一種無連接的協議。（2）超文本傳輸協議(HTTP)HTTP(HyperText Transfer Protocol ),超文本傳輸協議)是WWW瀏覽器和WWW服務器之間的應用層協議，是用于分布式協作超文本信息系統的、通用的、面向對象的協議，HTTP協議還是基于TCP/IP協議之上的應用層協。（3）文件傳輸協議(FTP)FTP(File Transfer Protocol ,文件傳輸協議)是由支持Internet文件傳輸的各種規則所組成的集合。這些規則能使網絡用戶把文件從一個主機拷貝到另一個主機上，FTP是采客戶/服務器方式服務的。遠程登錄協議的目的是提供一

12、個全面的、雙向的、面（4）遠程登錄協議（Telnet）向8個比特字節的通信工具，其主要目標是提供終端設備與面向進程接口的標準方法，Telnet是應用層的協議，采用客戶/服務器模式工作的，Telnet不僅允許用戶登錄到遠端主機上，還允許用執行遠端主機的命令，這樣用戶就能以極小的網絡資源代價完成大型的網絡應用。3.4常用網絡設備網絡設備主要是指硬件系統，各種網絡設備之間是有著相互關聯而不是相互獨立的，每一部分在網絡中有著不同的作用，缺一不可，只有把這些設備通過一定的形式連起來才能組成一個完整的網絡系統，網絡設備主要包括網卡、集線器、交換機、路由器、傳輸介質等。網卡網卡（簡稱NIC），也網絡適配卡或

13、網絡接口卡，網卡作為計算機與網絡連接的接口，是不可缺少的網絡設備之一。無論是雙絞線網絡、同軸電纜網絡還是光纜網絡，都必須借助于相應類型的網卡才能實現與計算機的連接，是計算機與局域網相互連接的惟一接口。每塊網卡上都有一個世界惟一的ID號，也就是MAC（Media Access Control）地址，計算機在連入網絡之后，就是依靠這個ID號才能實現在不同計算機之間的通信和信息交換。網卡有很多種，不同類型的網絡需要使用不同種類的網卡，不同速度的網絡需求也要使用不同的網卡。如根據帶寬來分的話，有10Mbit/s網卡、10/100Mit/s自適應網卡和1000Mbit/s網卡；如按總線分，有ISA總線、

14、PCI總線、PCMCIA總線網卡等。從目前校園網建設的實際情況來看，工作站網卡選擇PCI總線的10M/100Mbit/s自適應網卡最適合。交換機交換機，也稱交換式集線器，是專門設計的，使各計算機能夠相互高速通信的獨享帶寬的網絡設備。作為高性能的集線設備，隨著價格的不斷降低，交換機已逐步取代了集線器而成為集線設備的首選。由交換機構建的交換式網絡系統不僅擁有高速的傳輸速率，而且交換延時很小，使得信息的傳輸效率大大提高，適合于大數據量并且使用非常頻繁的網絡通信，被廣泛應用于各種類型的多媒體和數據傳輸網絡。交換機具有很強的網絡管理功能，它能自動根據網絡通信的使用情況來動態管理網絡，因為交換機采用了獨享

15、網絡帶寬的設計。路由器路由器除了有連接不同的網絡物理分支和不同的通信媒介、過濾和隔離網絡數據流及建立路由表，還有控制和管理復雜的路徑、控制流量、分組分段、防止網絡風暴及在網絡分支之間提供安全屏障層等到功能。根據路由設備的組成可以分為軟路由和硬路由。根據路由表的設置方式可以將路由器分為靜態的和動態的。路由器工作在網絡層，因此它可以在網絡層交換和路由數據幀，訪問的是對方的網絡地址。當數據幀到達路由器后，路由器查看數據幀的目標地址，并在路由表查看到達目標地址的路徑，根據路徑的代價，選擇一條最佳的路徑，然后把數據幀沿這條路徑發送給目標地址。4主要技術關鍵的分析、解決、方案比較4.1使用office軟件

16、的visio畫出網絡的物理分布圖。圖1 各樓分布圖圖2 物理分布圖4.2使用模擬仿真軟件PacketTracer5，構建一個小型網絡。使用模擬仿真軟件PacketTracer5，構建一個小型網絡。要求使用路由器、交換機等網絡互連設備。根據設計要求，選擇網絡類型。基于校園內部計算機的數量的考慮，對于學校本部，各棟樓可以用一個型號為3560的思科交換機做核心。最后通過，路由器實現與外部網的連接。終端用戶包括：1號樓有48個校園網普通用戶；2號樓有1個包含24個多媒體用戶的電子閱覽室；3號樓有1個包含48個用戶的多媒體教室(性能要求高于電子閱覽室)。4號樓是網絡中心。支持遠程教學，可以接入互聯網，具

17、有廣域網訪問的安全機制和網絡管理功能。圖3 小型網絡圖4.3分配和配置IP地址一號樓IP地址如下圖： 圖4 一號樓IP地址二號樓IP地址如下圖：圖5 二號樓IP地址三號樓IP地址如下圖：圖6 三號樓IP地址四號樓IP地址如下圖：圖7 四號樓IP地址圖書館IP地址如下圖：圖8 圖書館IP地址理工實驗樓IP地址如下圖：圖9 理工實驗樓IP地址Server-PT IP地址如下圖：圖10 Server-PT4.4用戶和服務器的配置圖11 IP Address Subnet Mask Default Gatewaly的設置4.5模擬仿真圖12 模擬仿真5.結果分析與總結第一次設置是發現主機只能內部通信，

18、而不能與其他交換機相連的主機通信，后來發現是路由器的RIP沒有設置，添加了網段后再次通信取得了成功。通過本次計算機網絡課程設計，我更加充分的理解了課本上的知識，并能夠加以擴展，從而應用于實踐當中，在Packet Tracer軟件中虛擬實現規劃校園網絡，畫出整個園區網絡的拓撲圖。并分別進行IP地址的規劃。這幾天的課程設計令我受益匪淺，很多平時模棱兩可的知識點都認真復習并實踐了。我對校園網絡規劃提升了認識，我意識到我們所學的東西將來都是要付諸實踐的，所以一切要從實際情況出發，理論聯系實際，這樣才能真正發揮我們所具備的能力。比如劃分IP時，不僅看現存多少主機數，還要看到以后的發展，未來可能增加的主機

19、數，這樣才能保證我們的工作成果不至于提前失效。當然，這就是從實際情況出發了。經過此次課程設計，我向我成功的目標又邁進了一步。6.主要參考資料1.計算機網絡應用教程.北京.機械工業出版社.20042.Douglas E. Comer. Computer Networks and Internets (Third Edition). 北京：清華大學出版社，20023. 計算機網絡.熊桂喜，王小虎譯. 北京：清華大學出版社，20037.附錄一號樓路由器的配置：RouterenableRouter#configureterminalEnterconfigurationcommands,oneperli

20、ne.EndwithCNTL/Z.Router(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddressRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddressRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#

21、interfaceFastEthernet4/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceSerial2/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfac

22、eSerial3/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exit二號樓路由器的配置RouterenableRouter#configureterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#ipaddressRouter(config-if)#Router(c

23、onfig-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet1/0Router(config-if)#ipaddressRouter(config)#interfaceSerial2/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceSerial3/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(c

24、onfig)#interfaceFastEthernet4/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceFastEthernet5/0Router(config-if)#三號樓路由器配置RouterenableRouter#configureterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#interfaceFastEthernet0/0Router(config-if)#noshutdownRouter(co

25、nfig-if)#ipaddressRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config-if)#ipaddressRouter(config)#interfaceFastEthernet4/0Router(config-if)#noshutdownRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interfaceSerial2/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exitRo

26、uter(config)#interfaceSerial3/0Router(config-if)#clockrate800000Router(config-if)#Router(config-if)#exit四號樓路由器配置RouterenableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(conf

27、ig)#interface FastEthernet1/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#no shutdownRouter(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial2/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interface Serial2/0Router(config-

28、if)#clock rate 800000Router(config-if)#Router(config)#interface Serial3/0Router(config-if)#Router(config-if)#exitRouter(config)#interface FastEthernet4/0Router(config-if)#no shutdown圖書館路由器配置RouterenableRouter#configure terminalEnter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.Router(config)#interface FastEthernet0/0Router(config-if)#Router(conf