计算机网络课程设计指导书.docx
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计算机网络课程设计指导书.docx
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计算机网络课程设计指导书
昆明学院
计算机网络课程设计指导书
(适用于计算机科学与技术专业)
(学分:
1学时:
1周)
计算机与网络技术系
2010年9月
目录
一、课程设计的基本任务3
二、课程设计的基本要求3
三、课程设计时间进度安排3
四、课程设计提交成果3
五、课程设计成绩评定3
六、课程设计报告的主要内容4
七、课程设计的内容、步骤和方法4
八、主要参考文献7
附录:
一个社区园网的设计例子8
一、设计题目和要求8
二、设计内容8
三、设计成成果及心得20
一、课程设计的基本任务
计算机网络课程设计是使学生全面系统理解和掌握计算机网络的原理和方法的重要环节。
在理论课完成之后,给学生创造一个将理论应用于实际的机会。
学生在教师的指导下,通过1周时间,完成一个简单的网络应用的设计、分析、实施与调试工作。
通过实际训练,使学生充分掌握计算机网络理论的应用技能。
二、课程设计的基本要求
每位学生必须在指导教师的指导下,独立完成一个简单的网络应用程序的设计、编写与调试工作,设计课题一般由指导教师拟定,课题选择时,应保证课题包含有课程的主要内容,或是有一定实践意义的内容,整个课程设计的工作量应适当,以使学生有充分的时间进行设计、编程与调试。
三、课程设计时间进度安排
时间(天)
完成内容
说明
1
课题介绍、任务要求,分组、总体设计
1
IP地址规划、网络拓扑图
1
流量分析、设备选型
1
DHCP、WEB等服务的安装与配置
1
完善设计
4、课程设计提交成果
课程设计报告,按照下发的课程设计(大作业)报告的要求完成。
五、课程设计成绩评定
课程设计成绩=平时成绩(含考勤)40%+任务完成情况40%+小组成员承担任务情况20%
课程设计最终成绩分为“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五级。
其中,“优秀”为100分到90分,“良好”为89分到80分,“中等”为79分到70分,“及格”为69分到60分,“不及格”为60分以下。
六、课程设计报告的主要内容
每个学生提交个人课程设计报告(A4打印稿,不少于10页)按照课程设计(大作业)报告的要求完成。
7、课程设计的内容、步骤和方法
题目1:
如果某企业规模有1000人,需要对外提供互联网服务,对内提供企业内部服务,并允许员工访问互联网。
假定企业部门数量有10个,每个部门最多100人。
试根据本公司的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、信息点分布,设计出该公司初步组网方案。
设计时,既要考虑当前的网络需求,也要兼顾今后的可扩展性。
假设使用预留的Internet地址,网络主干传输速率为1000Mbit/s。
方案中应明确网管中心的位置,确定拓扑方案,完成设备选型,注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、与配置。
要求:
1、根据要求对指定园区建网进行需求分析,提交需求分析报告;
2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型,规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等,划分子网,设计子网地址、掩码和网关,为每个子网中的计算机指定IP地址;
3、接入互联网技术选择;
4、根据条件进行设备选型,决定各类硬件和软件的配置方案;
5、构建工作型局域网,在指定计算机内安装网络接口卡,动手制作双绞线网线,把计算机与集线器(交换机)相连;在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议,配置IP地址、掩码和网关等参数,并测试网络的连通性,设置资源共享,例如,设置网络内打印机的共享;
6、创建一个简单的Web服务器,并制作一些网页,放入WEB服务器内,进行Web服务的测试,在此基础上,创建一个FTP服务器,实现文件的上、下传。
7、创建局域网内的DNS服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机作域名解析。
8、创建局域网内的DHCP服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机进行动态IP地址的分配。
9、创建局域网内的Mail服务器,配置相关文件,可以在局域网内进行邮件管理。
(*此项选作)
需提交:
1需求分析设计
2网络系统的方案设计
3各楼的IP地址分配
4LAN设计与服务器配置
5主要设备的选用
题目2:
某高校本部分为办公区、教学区和生活区三部分。
现假设:
办公区中各楼宇名及需要的信息点为:
教务处(15),党政办公楼(30),图书馆(60),教学区中,除计算机系大楼需要240个信息点外,其余各系部大楼及教学楼各需设置信息点的个数为100(共有5栋大楼),生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点(目前共有3000个信息点)。
试根据本部校园网的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、信息点分布,设计出本部的校园网初步组网方案。
设计时,既要考虑当前的网络需求,也要兼顾今后的可扩展性。
假设使用预留的Internet地址,网络主干传输速率为1000Mbit/s。
方案中应明确学院网管中心的位置,确定拓扑方案,完成设备选型,注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、与配置。
要求:
1、根据要求对指定园区建网进行需求分析,提交需求分析报告;
2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型,规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等,划分子网,设计子网地址、掩码和网关,为每个子网中的计算机指定IP地址;
3、接入互联网技术选择;
4、根据条件进行设备选型,决定各类硬件和软件的配置方案;
5、构建工作型局域网,在指定计算机内安装网络接口卡,动手制作双绞线网线,把计算机与集线器(交换机)相连;在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议,配置IP地址、掩码和网关等参数,并测试网络的连通性,设置资源共享,例如,设置网络内打印机的共享;
6、创建一个简单的Web服务器,并制作一些网页,放入WEB服务器内,进行Web服务的测试,在此基础上,创建一个FTP服务器,实现文件的上、下传。
7、创建局域网内的DNS服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机作域名解析。
8、创建局域网内的DHCP服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机进行动态IP地址的分配。
9、创建局域网内的Mail服务器,配置相关文件,可以在局域网内进行邮件管理。
(*此项选作)
需提交:
1需求分析设计
2网络系统的方案设计
3各楼的IP地址分配
4LAN设计与服务器配置
5主要设备的选用
题目3:
某医院以门诊大楼、住院部和办公楼三部分为主构成建筑群。
现假设:
信息点分布:
门诊大楼有180个,住院楼每栋有200个(共有3栋),办公楼有250个,网络中心机房位于办公楼内,试根据医院的的应用需求和管理需求、各信息点的分布,对该单位进行网络组建的初步方案设计。
设计时,既要考虑当前的网络需求,也要兼顾今后的可扩展性。
假设使用预留的Internet地址,网络主干传输速率为1000Mbit/s。
方案中应明确网管中心的位置,确定拓扑方案,完成设备选型,注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、与配置。
要求:
1、根据要求对指定园区建网进行需求分析,提交需求分析报告;
2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型,规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等,划分子网,设计子网地址、掩码和网关,为每个子网中的计算机指定IP地址,绘制网络结构拓扑图;
3、接入互联网方案选择;
4、根据条件进行设备选型,决定各类硬件和软件的配置方案;
5、构建工作型局域网,在指定计算机内安装网络接口卡,动手制作双绞线网线,把计算机与集线器(交换机)相连;在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议,配置IP地址、掩码和网关等参数,并测试网络的连通性,设置资源共享,例如,设置网络内打印机的共享;
6、创建一个简单的Web服务器,并制作一些网页,放入WEB服务器内,进行Web服务的测试,在此基础上,创建一个FTP服务器,实现文件的上、下传。
7、创建局域网内的DNS服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机作域名解析。
8、创建局域网内的DHCP服务器,配置相关文件,可以对局域网内的主机进行动态IP地址的分配。
9、创建局域网内的Mail服务器,配置相关文件,可以在局域网内进行邮件管理。
(*此项选作)
需提交:
1需求分析设计
2网络系统的方案设计
3各楼的IP地址分配
4LAN设计与服务器配置
5主要设备的选型
八、主要参考文献
1、易建勋主编.《计算机网络设计》.人民邮电出版社,2007年7月
2、谢希仁主编.《计算机网络》(第五版).电子工业出版社2008年1月
3、JamesF.Kurose,KeithW.Ross.《ComputerNetwork》(第四版)(影印版)机械工业出版社,2009年8月。
4、郭春柱编著.《网络规划设计师考试考点解析》电子工业出版社,2010年1月
5、郭春柱编著.《网络工程师软考辅导》机械工业出版社,2012年4月
附录:
一个社区园网的设计例子
一、设计题目和要求
设计一个校园网网络解决方案
要求:
1、根据要求对园区建网进行需求分析,提交需求分析报告;
2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型,规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等,划分子网,设计子网地址、掩码和网关,为每个子网中的计算机指定IP地址;
3、根据条件进行设备选型,决定各类硬件和软件的配置;
4、构建工作型局域网,在指定计算机内安装网络接口卡,动手制作双绞线网线,把计算机与集线器(交换机)相连;在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议,配置IP地址、掩码和网关等参数。
5、搭建相关服务器。
二、设计内容
2.1需求分析
随着信息时代的到来,校园网已经成为现代教育背景下的必要基础设施,成为学校提高水平的重要途径。
校园网络的主干所承担的信息流量很大,校园网络的建设的目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播(VOD)等信息共享功能,能实现办公的自动化、无纸化。
能通过与Internet的互联,为全校师生提供国际互联网上的各种服务。
教师可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源,能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。
学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源,从而可以更好地进行学习,校园网能为学校的信息化建设打下基础。
根据本校园实际情况主要应用需求分析如下:
用户的应用需求:
所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源,通过WWW服务器、电子邮件服务器、文件服务器、远程登录等实现远程学习,此外为教务处提供教务管理、学籍管理、办公管理等。
通信需求:
通过E-mail及网上BBS以及其它网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求,提供文件数据共享、电子邮箱服务等。
信息点和用户需求:
按照要求本校园网内信息点总数为N个,
其中教学区为(XX个),生活区为(XX个),电子邮件服务器、文件服务服务器等为内部单位服务,WWW服务器、远程登录等实现远程学习,从外部网站获得资源。
性能需求:
此校园网络支持学校的日常办公和管理,包括:
办公自动化、图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等。
支持网络多媒体学习的信息传输要求。
安全与管理需求:
学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高,如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相集合的方法进行管理。
网络安全对于网络系统来说是十分重要的,它直接关系到网络的正常使用。
由于校园网与外部网进行互联特别是和Internet的互联,Internet是一个开放式网络系统,它的安全性是很差的。
因此安全问题更加重要。
应该采用一定的技术来控制网络的安全性,从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。
当前主要的网络安全技术有,用户身份验证,VLAN划分,防火墙等技术。
网络系统还就具备高度的数据安全性和保密性。
实用与经济性:
校园网的特点决定了网络系统必需要有实用与经济性。
实用性使得网络便于管理、维护,以减少网络使用人员运用网络的难度,从而降低人为操作引起的网络故障,并使更多的人掌握网络的使用。
应根据学校的实际情况,由于学校的建设资金有限,所以一般都要求网络具有较高的性价比,所以在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备,以节约建设资金。
2.2网络拓扑设计方案
考虑到地理位置和服务点等因素,将网络中心设在主楼,以主楼为中心,用光纤连接到其它建筑物,构成江宁校区校园网光纤主干。
通过DDN专线将整个校园网连入教育科研网CERNET,即连入国际互联网,同时接入电信网。
网络结构分成三层:
核心层、汇聚层、接入层。
考虑传输高速率和扩展的需求,校园网整体采用光线传输。
网络主干采用6芯多模光纤。
网络中心到主建筑物结点采用六芯多模光纤连接,在全双工条件下传输距离可达两公里。
光纤布线采用星形拓扑结构,这样当过渡到ATM时,不需要重新布线可使整个网络保持原有的拓扑结构
本校园网网络系统的设计采用层次化的设计方法,即核心层、分布层(汇聚层)和接入层。
网络设计的层次可如右图所示:
以上特点分层网络结构可以获得良好的扩展性,根据实际需求,整个校园网采用星型结构,并分为核心层(分布于网管中心内)和访问层(分布在各宿舍楼、教学楼内,包括分布广泛的各种低端网络连接/交换设备及各种终端设备)二层。
对于整个网络的拓扑结构为混合型结构,以快速交换机为网络中心的星型结构,各部门以二级交换机为主结点的树型结构。
本校园网络设计的层次拓扑结构图如下图所示:
图2.2-1层次结构拓扑图
网络系统设计原则
由于计算机与网络技术的特殊性,网络建设需要考虑以下一些因素:
系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。
(一)、选择带宽高的网络设计
校园网应用的具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。
多媒体课件包含了大量的声音、图象和动画等信息,需要高带宽的网络通信能力的支持。
在构建校园网时,不能由于网络传输速率的不足,而影响整个网络的整体性能,使传输速率成为网络传输的瓶颈。
所以校园网尽可能地采用最新的高带宽网络技术。
(二)、选择可扩充的网络架构
校园网络的用户数量或服务功能是逐步提高的,网络技术也是日新月异的,新技术新产品不断地涌现。
一般情况下,校园网络的建设资金用量非常大,对于学校来说,办学资金是比较紧张的,所以在校园网构建是,宜采用当时最新的网络技术,结合学校财力,实行分步实施,循序渐进。
这就要求在网络构件时要选择具有良好可扩展性能的网络互连设备,有效地保护现有的投资。
(三)、充分共享络资源
组建计算机网络的主要目的是实现资源共享,这个资源包括硬件资源、软件资源。
网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享,还可以通过网络实现网络设备的共享,如打印机、存储设备的共享等。
(四)、网络可管理性,降低网络运行及维护成本
降低网络运营成本和维护成本是网络设计过程中必须考虑的一个环节。
只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网络设备,才能为将来降低网络运行及维护成本打下坚实的基础。
(五)、网络系统与应用系统的整和
校园网络构建了校园内部通畅的数据流通路了,为应用系统发挥更大的作用打下了基础。
网络系统与应系统要能够很好的融合,才能发挥校园网的效率和优势,构建校园网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。
校园网平台要能够为学校的图书资料管理、网络考试、课件制作、教师档案管理、校长办公系统、多媒体教学等提出技术的支持和帮助。
应用系统应能够在网络平台上,与硬件平台很好的结合,发挥出网络的优势。
(六)、建设成本
考虑校园网工程在建设方面都希望成本较低,整个网络系统有较高的性价比,在设备选型等方面选用性价比高的网络产品。
(七)、高可靠性
网络要求具有高可靠性、高稳定性和足够设备冗余和备份,防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪,避免网络出现单点失效的情况。
在网络干线上要提供备份链路。
在网络设备上要提供适当的冗余配置。
采用各种有效的安全措施,保证网络系统和应用系统安全运行。
安全包括4个层面-网络安全,操作系统安全,数据库安全,应用系统安全。
由于Internet的开放性,世界各地的Internet用户也可访问校园网,校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。
同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。
各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接,构成校园网千兆位以太网的主干网络,各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。
因此本校园网络设计的拓扑结构图如下所示:
图2.2-2详细拓扑结构图
2.3设备的配置方案
系统软件在整个软件架构中处于最底层,直接与各种类型的硬件设备交互,主要作用是有效地支配和管理系统中的各种硬件资源。
系统软件的选择,从理论上讲,可以采用Unix,Linux,Windwos或NetWare。
但是系统软件的选择又是跟硬件平台的选择紧密关联的。
如果硬件平台采用的是IBM公司的小型机,则操作系统十有八九就是采用IBM的AIX;如果硬件平台采用HP的Unix服务器,则一般采用HP-UIX。
对于PC服务器,操作系统可以采用微软的Windows系列、Linux系统或Sun公司的Solaris86。
经比较,决定服务器采用微软Windows2000Server。
工作站的系统最好采用Windows2000Professional或WindowsNTWorkstation,安全性比Windows98好一些。
此外,与微软操作系统平台配合,选用MicrosoftSQLServer2000作为数据库平台软件。
2.4子网设计方案
2.4.1IP地址合理规划
在网络规划中,IP地址方案的设计至关重要,好的IP地址方案不仅可以减少网络负荷,还能为以后的网络扩展打下良好的基础。
IP地址的合理是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。
校区IP地址的分配应该尽可能地利用申请到的地址空间,充分考虑到地址空间的合理使用,保证实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。
具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义:
1、减少对各种资源(内存、CPU的处理能力以及网络带宽等)的需求——IP地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚,因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少,同时更新所占用的网络带宽也降低了;
2、有利于IP地址空间的合理使用;
3、优化业务流量的分布;
4、有利于故障诊断。
IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由政策有非常密切的关系,将对校区网的可用性、可靠性与有效性产生显著影响,应充分考虑本地网对IP地址的需求,以满足未来业务发展对IP地址的需求。
2.4.2IP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,我们建议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、与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;
4、面向用户的私有IP地址,由统一出口的边缘设备(路由器、防火墙)进行地址翻译。
即出口路由器(防火墙)互联采用合法IP地址;公共服务器如WWW/FTP/DNS/资源服务器等均采用合法地址(或从安全角度考虑采用私有IP);部分接入用户采用私有保留IP地址相连。
这样设计,既可以充分利用已有的公网IP地址,解决了IP地址空间不足的,既可以方便的实现互通互连,而且将地址翻译(NAT)这种耗费设备资源的工作由网络边缘设备分担,提高网络数据传输整体性能。
2.4.3网络VLAN设计
在校园网络的整个网络规划当中,VLAN的划分是非常重要的部分,很好的利用VLAN技术的功能,能起到事半功倍的效果,对整个网络的性能也是事关重要的。
主要突出为以下几点:
VLAN划分,可以避免广播风暴,在骨干网络中尤为突出,在多媒体、视频点播等很容易引起广播信息;划分之后,VLAN是广播只在子网中进行,不会做无意义的广播,消除了广播风暴产生的条件。
VLAN划分,可以增加网络的安全性,在不同的VLAN之间不能随意通讯,只限与本子网间通讯,不会对其他的子网产生干扰。
要进行访问,需要通过三层交换,这样信息流就得到相当好的控制。
网络管理系统采用完全独立的IP子网和VLAN,实现更加安全的对所有网络设备进行管理。
建立VLAN和IP子网的对应关系。
提高管理效率,实现虚拟的工作组,减少站点的移动和改变的开销。
VLAN间的子网访问,可以在三层交换机上实现,子网间的通讯也可以在汇聚设备上实行,分流核心交换机的三层交换,优化了组网
VLAN号
VLAN名称
起始IP
子网掩码
说明
VLAN1
—
192.16.1.1
255.255.255.0
网管中心VLAN
VLAN10
JWC
192.16.2.1
255.255.255.0
教务处VLAN
VLAN20
YXBGS
192.16.3.1
255.255.255.0
办公室VLAN
VLAN30
TSG
192.16.4.1
255.255.255.0
图书馆VLAN
VLAN40
LXL
192.16.5.1
255.255.255.0
理学楼VLAN
VLAN50
YAL
192.16.6.1
255.255.255.0
致用楼VLAN
VLAN60
YBL
192.16.7.1
255.255.255.0
致用楼VLAN
VLAN70
GAL
192.16.8.1
255.255.255.0
致高楼VLAN
VLAN80
GBL
192.16.9.1
255.255.255.0
致高楼VLAN
VLAN90
YT
192.16.10.1
255.255.255.0
圆厅VLAN
VLAN100
ZL
192.16.11.1
255.255.255.0
主楼VLAN
VLAN110
BHL
192.16.12.1
255.255.255.0
电气楼VLAN
VLAN120
SHQ
192.16.13.1
255.255.255.0
生活区VLAN
VLAN130
FWQ
172.16.14.1
255.255.255.0
服务器VLAN
表2.4-1 VLAN及IP编址方案
2.5配置WEB服务器
Web服务器是校园网中非常重要的一个服务器,通过Web服务器可以发布Web网站,随着教育经济时代的到来,对生源、师资的竞争会越来越来激烈,学校应该将自己的最新研究成果及有关信息发布到网络上,适时实现对网络资源的更新。
IIS(InternetInformationService)是Windows2000系统提供的Web服务器程序,可提供以下服务:
(1)WWW服务:
将Windows2000计算机配置为Web服务器,在互联网上发布自己的Web站点。
(2)FTP服务:
建立FTP站点,为用户提供文件上传与下载的服务。
(3)NNTP服务:
支持新闻组传输协议。
(4)SMTP服务:
为用户提供发送邮件的功能。
2.5.1安装IIS
步骤1单击"开始",指向"设置",单击"控制面板",然后启动"添加/删除程序"应用程序。
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