网络课设.docx
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网络课设.docx
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网络课设
《计算机网络》课程设计评阅书
题目
计算机网络系统设计
设计目的
(1)运用课程知识,对一个模型化的小型计算机网络系统进行设计。
(2)学会运用合适的工具进行系统分析与设计工作,并独立完成程序的编制,培养独立工作与研究的能力。
(3)学习课程设计报告书的撰写方法,使学生受到基本的科研素质训练。
设计要求
(1)据需求分析,以层次化的网络设计方法,选择合适的网络技术,设计一个性能价格比相对优化的网络解决方案,该网络要提供尽可能高的先进性、可靠性、有效性、可扩展性和可管理性。
(2)方案文档的撰写
以通用的网络方案编制规范撰写一个相应的书面文档,在该文档中要包括需求分析(网络建设的目标与原则)、主干技术的选择、工程总体设计(拓朴结构、功能设计、硬件与软件选择、结构化布线等)、网络管理与安全、投资预算和设备清单。
(3)要求按照科技文格式撰写不少于3000字的课程设计说明书,并按时上交。
正文应包括以下几个方面的内容:
需求分析、概要设计、详细设计、测试分析报告、用户使用说明、测试结果、参考文献。
(4)设计结果
包括报告书1份(打印),其中附源程序(打印)。
教师评语及成绩
教师签名:
年月日
教研室意见
室主任签名:
年月日
小区局域网的组建方案
作者:
指导老师:
邮编:
[摘要]利用两周的时间,对小区的现状进行实地调查,并根据具体情况进行需求分析,依托小区自身特点设计出性价比比较高的小型局域网组建方案。
其中主要包括网络拓扑结构、功能设计、设备选择、网络管理与安全等内容。
[关键词]需求分析;小型局域网;方案设计;性价比;
1课程设计的目的及意义
在这个以网络为核心的信息时代,要实现数字化,就必须依靠完善的网络。
办公智能化是信息化的一个重要部分,毫无疑问小区也同样面临着信息化的变革。
通过本次课程设计,使学生在全面了解计算机网络技术与发展的基础上,掌握网络的主要种类和常用协议的概念及原理,初步掌握以TCP/IP协议为主的网络协议结构,培养学生在TCP/IP协议和LAN、WAN上的实际工作能力:
学会网络构建、日常维护及管理的方法,使学生掌握在信息化社会建设过程中所必需的计算机网络组网和建设所需的基本知识与操作技能。
本课程是电子商务专业的专业基础课之一。
通过课程设计,达到:
(1)综合运用所学知识,进行网络的设计工作,提高学生的实践能力;
(2)针对网络功能要求,提出设计或改进意见,提高学生分析并解决问题的能力;
(3)能够撰写符合科技文格式要求的设计报告,增强学生综合素质。
2设计题目及要求
2.1课程设计题目
小区局域网的组建
2.2课程设计要求
通过本课程设计,可以了解计算机网络工程设计的一般任务,明确计算机网络设计与建设的基本原则,熟悉计算机网络需求分析的目标、任务与方法,掌握计算机网络设计的通用方法,学会撰写规范的计算机网络组建方案书。
本课程设计是以一个具有200个住户的小区为背景,组建小型局域网,使小区智能化且具有网络通讯功能。
我们将整个小区划分成为四个区域:
(1)网络中心区:
以物业管理中心及监控中心为主的核心交换设备和服务器群;
(2)远程网络接入区:
包括外部网络接入口的路由器设备和网络安全设备;
(3)园区网络区:
包括从网络中心到社区服务设施的骨干交换设备;
(4)家庭网络区:
包括从网络中心到楼宇中的骨干交换设备,并为各住户单元提供网络接入端口,是整个小区网络系统的最基本单元。
具体要求:
(1)根据要求对小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)构建小区局域网,在指定计算机内安装网络接口卡,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;
(6)组建完成后,进行结果检测;
(7)进行局域网的安全威胁分析,并提出相应的防范策略。
3需求分析
随着信息化的不断推进,要实现小区的现代化管理就必须构建小区局域网络,达到资源共享与信息传递的目的。
提高小区的服务质量,给用户营造一个舒适、温暖的现代化小区。
为了构建一个性价比比较高的局域网络,就必须进行相应的调查分析。
3.1应用需求分析
3.1.1用户应用需求
该网络的用户包括物业管理中心人员、社区服务人员、户主等。
所有的用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的资源,通过www服务器、电子邮件服务器、文件传输服务器、远程登录等实现远程交流。
同时要具有一定的视屏音频传输能力。
3.1.2通信与性能需求
一般通过E-mail及网上BBS以及其他辅助的网络功能就能够满足全小区的信息传递和通信要求。
实现数据共享和信息交换。
该小区局域网支持小区的日常办公和管理,包括:
办公自动化、信息管理、财务管理、物资管理、用户管理等。
支持互联网上的多媒体交流的信息传输。
根据性能分析,慎重考察和分析本网络对性能的根本要求,以便选择相应品牌和型号的交换机,在设备采购的过程中要首先考虑性价比,降低小区局域网的构建成本。
3.1.3安全与管理需求
小区用户的基本信息档案和重要的工作文件对数据存储、传输的安全性要求较高,如信息管理、用户管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相结合的方法进行管理。
网络安全对于网络系统来说是十分重要的,它直接关系到网络能否正常使用。
由于小区局域网与外部网特别是和Internet互联,而Internet是一个开放式网络系统,它的安全性是很差的,所以在互联过程中就必须保证信息的安全性。
这就必须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。
网络系统数据还具备高度的安全性和保密性。
3.1.4数据传输与发展需求
多媒体已经成为局域网所必须支持的功能之一,办公过程中工作人员经常需要传输数据量较大的文件。
基于这种大传输量的需求,以1000Mb/s光纤作为主干和垂直布线,以100Mb/s超五类双绞线作为水平布线,从而实现100Mb/s交换到桌面的网络,已经成为最普通的网络架构,且100Mb/s高性能交换机也已逐步从部门走向工作组。
这种高性能的数据传输更有利于局域网的扩展和延伸,是一个比较经济的选择。
局域网的构建不仅要考虑到当前网络中容纳的用户,而且还应当保留至少3-5年的可扩展能力,从而使网络在用户增加时,依然能够满足需要。
小区网络采取的拓扑结构,扩展性相对比较好,施工时留有额外的接口插头.有扩展需求时只需购买网络连接设备就可以完成扩展工作。
3.2功能分析
根据以上的需求分析,小区网主要具有以下几种功能:
1.信息资源共享
通过小区网,实现小区内部,小区与社会等范围内的信息快速交流,达到资源共享,使广大用户及时了解小区内外的建设及服务的最新动态,促进和谐小区的建设,推动四个现代化的建设与发展。
2.小区管理信息化、自动化
依托小区网络,构建相应的交互式应用软件平台,实现日常生活、后勤、财务、设施、用户信息等管理工作的自动化,实现小区电脑化和办公自动化统一管理,提供管理水平和效率。
3.最新动态检索自动化
构建动态检索及数据库系统,实现远程计算机数据检索和查看功能,使用户可以在第一时间内了解小区内外动态。
4.开通小区论坛
通过小区论坛的形式,保证小区内事务的透明度,有利于实现公开公平,从而营造健康和谐、舒适温馨的小区生活环境。
这也是构建小区网络的目的之一。
5.计算机生活辅助系统
建立基于网络的电子生活指南、信息咨询、答疑、纠纷处理等计算机生活辅助系统,实现生活管理的现代化,提高小区事务管理的效率,让用户的生活变得更加的舒适便捷。
6.为广大的用户提供宽松、开放、易用的网络环境,使网络融入到日常工作和生活中,发挥网络的最大效用。
3.3网络设计目标与原则
通过以上的需求分析和功能分析,构建一个小区局域网络是一个不错的选择,是适应时代发展的。
我们组建的网络是一个高速、安全、可靠、可扩充的网络系统,可实现小区内部信息的高度共享、传递,辅助及管理信息化,管理人员能及时、全面、准确地掌握全小区设施、财务、用户等各方面情况,并通过与Internet的互联,实现与其他小区间的信息共享、远程管理等功能,为小区管理、日常办公、内外交流、远程交流等各方面提供全面、切实的帮助。
建立一个小区局域网是一项大型网络工程,整个小区划分为四个区域的子网块,各个子网区域需要根据自身的实际情况来制定网络设计原则,但网络建设在总体上都需要遵循以下几个设计原则:
1.系统性
网络的规划、设计、硬件建设、软件建设以及网络的使用、扩充等均以系统的眼光来看待。
任何一项工作都应从全局、长远的角度出发,体现整体最优性。
这样才能保证网络的性价比较高,可以适应时代的快速发展,有利于网络的维护和发展。
2.实用性和经济性
小区网的特点决定了网络系统必需要有实用性与经济性。
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。
同时也应根据小区的实际情况(如小区有限的建设资金),选择构建性价比较高的局域网。
因而在建设小区局域网时一定要使用性价比较高的网络技术和网络设备,以节约建设资金。
3.先进性和成熟性
小区网络的设计要保证其先进性,顺应用户的应用要求,与社会发展步伐相一致,吸引用户的使用,只有这样才能使局域网真正发挥其效用。
同时也要保证应用软件的成熟性,一切以用户便利为原则研究、开发、建设应用平台,只有这样才能让用户愿意接受这个软件系统,愿意去使用它,从而真正达到小区服务、管理现代化。
4.可靠性和稳定性
一个网络的好坏取决于这个网络的可靠性和稳定性。
只有遵守和实现这两项原则才能保证网络的可用性,这个网络才具有真正的效用。
5.安全性和保密性
网络安全性和数据的保密性是必须要考虑的。
可以通过多层次的安全控制手段,完善的安全管理体系,防止系统被攻击和被破坏。
6.开放性、可扩展性和易维护性
系统的规划设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口,有良好的兼容性,以便于网络的维护、扩展、升级及与外界的沟通。
要有发展的眼光,既要满足现在和未来五年的用户需求,又要考虑将来向更为先进的技术实现低成本平滑地升级过渡。
同时系统要求设计简单,层次清晰,设备性能优良,功能完善,运行稳定,易于使用和维护。
4主干技术的选择
4.1动态IP光纤传输技术
动态IP光纤传输技术DPT(DynamicPacketTransport)。
定义了一种全新的传输方法-IP优化的光学传输技术。
这种技术提供了带宽使用的高效率、服务类别的丰富性以及网络的高级自愈功能,从而在现有的一些解决方案基础上,为网络营运商提供了性价比较高和功能丰富的更先进的解决方案。
它吸取了POS技术的精华(可以识别SDH帧中的K1/K2比特从而保证快速的通道切换,可以基于原有的SDH线路进行传输等),而克服了成本较高的缺点。
DPT技术的关键在于提供了一种对带宽的空间复用(SRP:
SpatialReuseProtocol))机制,使多点可以共享一个光纤环、带宽可以进行动态分配。
高性能价格比是DPT技术一个比较诱人的地方。
一个SRP环上的每个设备永远只需要一对SRP端口(而点对点网状网中,每节点需N2个端口),从而使网络扩容时不再需要增加端口,大大降低了网络成本。
4.2主干网组网技术——千兆以太网和ATM技术
千兆以太网技术(GE):
单路最高传输速率为1Gbps,与以太网技术、快速以太网技术向下兼容。
在对带宽需求比较高的情况下,可以若干路快速以太网捆绑起来形成FastEtherChannel,也可以把若干路千兆以太网捆绑起来形成GigabitEtherChannel,所捆绑的通道最高的双向传输速率可以达到16Gbps。
千兆以太网是网络界公认的技术发展方向之一,它是对成功的10Mbps和100MbpsIEEE802.3以太网标准的扩展,仍然沿用以太网IEEE802.3帧格式,全双工操作和流控制方法。
在半双工模式下,千兆以太网使用同样的CSMA/CD访问方法来解决媒体的通信竞争问题,并使用由IEEE802.3小组定义的同样的管理对象。
概括起来,千兆以太网的优点在于:
网络技术可靠,易于管理,具有可伸缩性,且它相对于ATM的价格水平要低得多;缺点为部分标准不统一。
千兆以太网能与桌面的以太网和快速以太网无缝衔接,因为他们采用的协议是相同的。
ATM网络与以太网共存时,需在帧和信元之间进行转换。
在小区网中,90%的应用都是基于以太网或快速以太网的,千兆以太网以其从以太网及快速以太网升级方便、易管理和低廉的价格使ATM举步维艰,ATM的传统优势如传输多媒体和传输的距离长也日渐逊色。
千兆以太网支持资源预留协议(RSVP)、IEEE802.3、IEEE802.1Q、IPPrecedence、独立组播路由协议(PIM)、国际互联网成组管理协议(IGMP)等,这就使得千兆以太网传输多媒体成为可能,已有厂家的千兆以太网产品传输距离超过100公里。
因此在主要传输数据的情况下,选择千兆以太网作主干技术。
通过对千兆位以太网和ATM两种技术在性能特点及工程中应用的比较,可知:
千兆位以太网在具有以前ATM所有的功能之外,还能提供一个更为综合性的解决方案;千兆位以太网能完成许多ATM的功能,但是有价格低、更易和LAN结构融合的优点。
因此,在网络方案的选择上,采用千兆以太网做为小区网的网络总体结构无论在高带宽、可适应性、可扩展性、高性价比、良好的管理性和维护性等各方面都是最明智的选择,成为小区网完整的、经济的解决方案。
5工程总体设计
5.1拓扑结构设计
5.1.1层次化结构设计
根据实际情况,本小区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。
接入层负责连接终端设备,如PC机、打印机等,以提供对网络其它部分的访问,接入层的主要目的是提供一种将设备连接到网络并控制允许网络上哪些设备可以通信的方法;分布层先汇聚接入层交换机的发送的数据流,在将其传输到核心层,最后发送到目的地,分布层使用策略控制网络的通信流;核心层是网际网络的高速主干,核心层汇聚所有分布层的设备发送的流量,因此必须能够快速转发大量的数据。
网络设计的层次如下图所示:
以上特点的分层网络结构可以降低交换网络的冗余性、提高可扩展性、易管理性及易维护性。
最终使小区局域网的各方面性能得到提高。
5.1.2小区网拓扑结构
根据目前的分析要求,设计一个合理又经济的拓扑网络系统,本局域网是智能化小区的组网,使得一个具有200个以上住户节点的智能化小区能够进行网络通信,且将整个小区划分为四个区域的子网块,构成部分有:
网络中心区、远程网络接入区、园区网络区、家庭网络区。
5.2结构化布线
小区局域网的组网,我们不仅要从小区本身的实际需求出发,根据组网经费的多少来实地规划与设计网络;在采购好网络设备和服务器等设备后,如何对机房、办公地点进行合理的网络布局与布线,是致关重要的,网络布局主要是指机房里的网络设备、服务器等设备如何放置,它们又与网络布线如何相处,总之网络布局要考虑周全。
5.2.1网络布线
布线是连接网络接入层、汇聚层、交换层和网络节点的重要环节,在布线时,最好使用专门的通道,而且不要与电源线,空调线等具有辐射的线路混合布线。
接入层和汇聚层之间的双绞线,可以选择超五类屏蔽双绞线,以使网络性能得到最大的提升。
汇聚层与交换层之间的双绞线,由于是数据传输量最大的一层,同样采用超五类屏蔽双绞线,交换层和网络节点之间,我们就可以采用普通的超五类非屏蔽双绞线。
网络设备的放置,最好放在节点的中央位置,这样做,不是为了节约综合布线的成本,而是为了提高网络的整体性能,提高网络的传输质量,由于双绞线的传输距离是一百米,在九十五米时才能获得最佳的网络传输质量,因此在做网络布线时,最好能够设计一个设备间,放置网络设备。
5.2.2具体布线方案
路由器之间用带时钟的串口线连接,交换机与路由器、主机、打印机、IP电话和服务器等设备之间用直通线连接。
1.路由器之间的连接视图
2.路由器与交换机之间的连接视图
3.其中单个子网设备的连接视图
5.3协议标准
本小区网以TCP/IP为主要协议,保证与ChinaNET和Internet保持一致,还可支持IPX,DECNET等其它协议,真正实现于国际互联网的无缝连接。
从计算机网络通讯的观点来看,TCP/IP网络实质上可称为IP网络,它是由许多IP网关(或称为IP路由器)通过若干直接连通的通信线路(点到点通信)形成一个计算机通信网络。
在IP网点上再接入主机,子网便构成一个互联的计算机网络,这些安装了TCP/IP的各类计算机间需要通信时,它就不再要求设置协议转换开关,而且主要的网络服务都可建立在TCP/IP服务器上。
5.4网络操作系统
本小区网的网络操作系统以MicrosoftWindows2000为主,它是发展速度最快的集成了Web应用的网络操作系统。
具有界面友好、系统强壮、稳定可靠、与桌面主流操作系统相容性好等优点。
并拥有大量的服务器端软件,是Intranet网络中最佳的网络操作系统平台。
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。
5.5设备选择
考虑该智能化小区局域网的所需,产品设备价格等一系列的因素,选用1841router作为配置的路由器,设计分布的子网区域有4个部分,所以选择4台路由器;并且选用了3台CiscoCatalyst2950-24口的交换机作为接入层交换机;同时,为了使远程局域网可以实现访问小区局域网的功能,选择一个网云作为连接外围网络,并且需要使用Modem拨号来实现网络连接;再选用若干PC机和服务器作为单位的核心层,此单位需要实现打印共享,还需要一些满足各种接口需要的连接线等等。
5.6子网设计方案
5.6.1IP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。
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。
5.6.2网络VLAN设计
在小区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风暴;划分之后,VLAN使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,可以提高网络的安全性,在不同的VLAN之间不能随意通讯,只限于本子网间通讯,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。
5.6.3局域网各区的IP地址划分
该局域网内是由4台路由器、3台交换机、5台PC主机、1台服务器、1台打印机、1台IP电话、1台拨号Modem、1个远程广域网网云等组成。
VLAN及IP地址规划如下图:
VLAN号
IP网段
默认网关
说明
VLAN1
192.168.0.0/24
192.168.0.1
园区网络区
VLAN10
192.168.1.0/24
192.168.1.1
远程网络区
VLAN20
192.168.2.0/24
192.168.2.1
家庭网络区
VLAN30
192.168.3.0/24
192.168.3.1
网络中心区
VLAN40
192.168.4.0/24
192.168.4.1
园区网络区
VLAN50
192.168.5.0/24
192.168.5.1
家庭网络区
VLAN60
192.168.6.0/24
192.168.6.1
远程网络区
路由器等其他设备的IP地址分配如下图:
名称
接口
IP
子网掩码
默认网关
R0
Fa0/0
192.168.3.1
255.255.255.0
——
Se0/0/0
192.168.0.1
255.255.255.0
——
Se0/0/1
192.168.1.1
255.255.255.0
——
Se0/1/0
192.168.2.1
255.255.255.0
——
R1
Fa0/0
192.168.6.1
255.255.255.0
——
Se0/0/0
192.168.1.2
255.255.255.0
——
R2
Fa0/0
192.168.4.1
255.255.255.0
——
Se0/0/0
192.168.0.2
255.255.255.0
——
R3
Fa0/0
192.168.5.1
255.255.255.0
——
Se0/0/0
192.168.2.2
255.255.255.0
——
Server0
FastEthernet
192.168.3.2
255.255.255.0
192.168.3.1
Printer0
FastEthernet
192.168.4.2
255.255.255.0
192.168.4.1
PC0
FastEthernet
192.168.5.2
255.255.255.0
192.168.5.1
PC1
FastEthernet
192.168.5.3
255.255.255.0
192.168.5.1
PC2
FastEthernet
192.168.4.3
255.255.255.0
192.168.4.1
PC3
FastEthernet
192.168.5.4
255.255.255.0
192.168.5.1
PC4
FastEthernet
192.168.3.3
255.255.255.0
192.168.3.1
5.7设备配置代码
5.7.1路由器配置命令
1.R0的基本配置参数与IP地址规划
Router>enable
Router#configureterminal
Enterconfigurationcommands,oneperline.
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- 网络