【文章內(nèi)容簡介】 ............................. 29 PC 機(jī)設(shè)置 ............................................................................................................................... 29 第八章 結(jié)束語 ...................................................................................................................................... 30 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 第一章 緒論 研究背景 隨著當(dāng)今社會的不斷信息化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特別是 Inter已經(jīng)在社會的各行各業(yè)被普及，可以說網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了人們工作、學(xué)習(xí)、生活中不可或缺的一部分。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連同數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及其他應(yīng)用技術(shù)一起，改變著整個世界。在以知識傳授和人才培養(yǎng)為主要目的的學(xué)校也迫切的需要使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)讓學(xué)校的教學(xué)、科研、管理更加信息化、現(xiàn)代化。在利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，學(xué)校能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校各個部門的信息化管理。全體師生也能夠利用這個信息化平臺進(jìn)行更加有效便捷的交流，更加方便 的投入到日常的教學(xué)學(xué)習(xí)中來。 因特網(wǎng) Inters 是指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而形成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用 TCP/IP 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的 ARPANET（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，謝）。 因特網(wǎng)從不同程度上促進(jìn)了社會各個行業(yè)的發(fā)展，教育是其中之一。 Inter 上有無比豐富的教育資源。校園網(wǎng)是一個局域網(wǎng)，把校園網(wǎng)接入到 Inter 后使得校園網(wǎng)成為了因特網(wǎng)的一小部分，從而可以利用因特網(wǎng)上數(shù)量巨大的教育資源。學(xué)校不應(yīng)該是閉門造車的一個點(diǎn)的，而應(yīng)該是一個能與其他學(xué)校、機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效 通信的 Inter 中的一部分。這樣的學(xué)校才能進(jìn)行更加有效的教學(xué)、科研、管理和決策。 校園網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國在 1994 年開始建設(shè) CERNET（ China Education and Research Network，中國教育科研網(wǎng) ），校園網(wǎng)的研究工作被正式啟動。國內(nèi)高校紛紛開始建設(shè)自己的校園網(wǎng)，并在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建出用于日常管理教學(xué)的信息系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)高校中已經(jīng)建設(shè)校園網(wǎng)的已經(jīng)超過 90%，剩下的高校中大部分校園網(wǎng)正在建設(shè)。可見，校園網(wǎng)已經(jīng)成為絕大多數(shù)學(xué)校所必須基礎(chǔ)設(shè)施之一。 隨著教育 信息化的的發(fā)展，校園網(wǎng)應(yīng)用涌現(xiàn)出種類繁多的形式。非傳統(tǒng)的教學(xué)方式開始走進(jìn)學(xué)校教育，如網(wǎng)絡(luò)課程、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻點(diǎn)播等。而隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，特別是P2P 軟件的使用對校園網(wǎng)的性能特別是帶寬提出了更高的要求。 國內(nèi)不少高校已經(jīng)建設(shè)了千兆主干網(wǎng)，百兆到桌面的校園網(wǎng)，相比之下，中學(xué)對校園網(wǎng)的性能要求沒有高校那么高，但是為 了保證網(wǎng)絡(luò)在未來較長的時間內(nèi)仍能滿足需求應(yīng)該建設(shè)處高標(biāo)準(zhǔn)的中學(xué)校園網(wǎng)。不少中學(xué)也已經(jīng)建設(shè)了自己的網(wǎng)絡(luò)辦公系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)等眾多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。 論文的體系結(jié)構(gòu) 本論文共分為 8 章。第一章是緒 論，主要介紹了課題背景。第二章是校園網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，主要介紹了組網(wǎng)過程中要使用的二層、三層、安全以及 QoS 技術(shù)。第三章是校園網(wǎng)的需求分 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 析，主要分析了校園網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)信息節(jié)點(diǎn)、功能需求、維護(hù)需求。第四章是校園網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)使用模塊設(shè)計(jì)和分層設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)出校園網(wǎng)的整體拓?fù)?，合理劃分?IP 地址和 VLAN，并給出了用戶上網(wǎng)方案和 QoS 方案。第五章是設(shè)備選型，介紹了本次組網(wǎng)中選擇的各種設(shè)備的型號，并給出了選擇它們的原因。第六章是綜合布線，給出了建筑群綜合系統(tǒng)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。第七章是模擬工程實(shí)現(xiàn)，通過使用模擬工具給出了盡可能貼 近實(shí)際的模擬工程。第八章是結(jié)束語，對論文所完成的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。 第二章 校園網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) 交換技術(shù) VLAN（ Virtual Local Area Network） 傳統(tǒng)交換機(jī)能夠隔離沖突域，但是卻不能隔離廣播域。這時連接在同一臺交換機(jī)上的終 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 端都在同一個廣播域之中，如果其中一個計(jì)算機(jī)發(fā)送廣播包那么在同這一個廣播域之中的其他計(jì)算機(jī)都會收到這個廣播包。如果廣播域中的計(jì)算機(jī)數(shù)量眾多，那么大量的廣播包會占用大量的帶寬，同時大量的廣播包也加重 了 CPU 的負(fù)擔(dān)。而 VLAN 技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個問題。 VLAN 可以隔離廣播域，同一個 VLAN 內(nèi)的計(jì)算機(jī)在同一個廣播域之中，不同 VLAN 的計(jì)算機(jī)要想通信必須經(jīng)過三層設(shè)備。 使用 VLAN 有很多好處。第一，使用 VLAN 之后一個廣播域之中的計(jì)算機(jī)數(shù)量將大大降低，一般，一個 VLAN 包含一個獨(dú)立的子網(wǎng)。 第二，使用 VLAN 提高了網(wǎng)絡(luò)的安全程度。如果一臺主機(jī)感染了病毒那么廣播域內(nèi)的其它主機(jī)就很容易受到感染。另外， VLAN 把含有重要數(shù)據(jù)的部門和其他部門隔離開來，增加了信息的安全性。第三，使用 VLAN 使得網(wǎng)絡(luò)的管理更加方便，管 理員在不改變網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)涞那闆r下能夠很容易的改變 VLAN 的設(shè)置。例如，一個員工原先屬于公司的技術(shù)部，現(xiàn)在他被調(diào)派到了市場部，那么他的辦公地點(diǎn)不許改變，只需通過交換機(jī)上的幾條配置命令就能把他的計(jì)算機(jī)從技術(shù)部的 VLAN 劃分到市場部的 VLAN。 Trunk 簡介 在不增加交換機(jī)之前的連接線的前提下，通常連接在同一臺交換機(jī)上的同一 VLAN 可以相互通信，但是連接在不同交換機(jī)上的同一 VLAN 卻不能通信，這在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中明顯是不可取的。所以有必要實(shí)用 Trunk 技術(shù)?！?Trunk”一詞在英文中意為“干道”?？梢赃@樣 來理解“ Trunk”：就像條馬路原先只允許一種交通工具通過，如果想使用其他交通工具必須修建另外一條馬路，現(xiàn)在使用一種技術(shù)使得這條馬路允許不同交通工具都能通過。這種技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)工程中就是“ Trunk”技術(shù)。 Trunk 技術(shù)在實(shí)現(xiàn)上使用的是“打標(biāo)簽”的方法。來自不同 VLAN的數(shù)據(jù)在進(jìn)入 TRUNK 鏈路前會被打上“標(biāo)簽”，然后在 TRUNK 鏈路中傳輸，傳輸?shù)?TRUNK鏈路的另一端時標(biāo)簽會被去掉，然后被轉(zhuǎn)發(fā)到不同的 VLAN 之中去。有兩種主流的幀標(biāo)記技術(shù)： ISL 和 (IEEE)，其中 ISL 是思科私有， 是 國際標(biāo)準(zhǔn)，一般 使用的比較多。在本案例中我們使用的也是 。在配置 TRUNK 鏈路的時候還要注意 Native VLAN的問題，在網(wǎng)絡(luò)管理和排錯的時候 Native VLAN 都是檢查和注意的重點(diǎn)。 VTP（ Virtual Trunk Protocol） 在一個校園網(wǎng)里面會有大量的二層和三層交換機(jī)，而在這些交換機(jī)上管理員會配置大量的 VLAN，配置這些 VLAN 要花費(fèi)大量時間，而且要做大量的重復(fù)性工作，這對每一個網(wǎng)絡(luò)工程師來說都是十分枯燥的。而 VTP 的出現(xiàn)就解決了這一問題。在一個網(wǎng)絡(luò)中，管 理員只需要把其中一臺或者幾臺交換機(jī)設(shè)置為 VTP Server 其他交換機(jī)設(shè)置為 VTP Client 那么在 VTP Server 交換機(jī)上建立、刪除、修改 VLAN 后， VTP Server 上的 VLAN 會通過 VTP 協(xié)議和 VTP Server 同步，這樣就大大簡化了 VLAN 配置的工作量。需要注意的是， VTP 是思科私有的協(xié)議，只能在思科交換機(jī)之間運(yùn)行。由于本案例中采用的都是思科交換機(jī)所以 VTP 將發(fā)揮它的作用。 STP 協(xié)議 如果不做冗余設(shè)計(jì)，那么在網(wǎng)絡(luò)中如果個別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者鏈路出現(xiàn)故障，那么一大部分 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 甚至整個網(wǎng)絡(luò)就有 可能癱瘓。為了避免這種情況的發(fā)生，我們往往會在某些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間添加多條鏈路或者添加一些備用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。但是這樣做在增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性的同時也為網(wǎng)絡(luò)帶來了環(huán)路。環(huán)路會導(dǎo)致三個問題：廣播風(fēng)暴、交換機(jī)的 CAM 表不穩(wěn)定、同一個幀的多次復(fù)制。這時我們就引入了 STP（ Spanning Tree Protocol 生成樹協(xié)議）。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中我們知道，“樹”是沒有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。人們正是利用了“樹”的這個特性開發(fā)出了 STP 協(xié)議，來避免環(huán)路的產(chǎn)生。 STP 的基本思路是通過阻斷交換機(jī)的某些接口來使一個圖變成一個“樹”。 早期人們開發(fā)出 的 這一 STP 協(xié)議。這一協(xié)議雖然能避免網(wǎng)絡(luò)的環(huán)路但是收斂時間（交換機(jī)從檢測到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化開始到所有交換機(jī)重新生成一棵“樹”的時間）通常需要 3050 秒。這明顯不能滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的需要。因此人們做了一些改進(jìn)措施如： Portfast、Uplinkfast、 Backbonefast 技術(shù)。這些措施可以使收斂時間減少一些，但是仍不能滿足人們的需求。因此，又開發(fā)出了一些新的 STP 協(xié)議如： PVST+(思科私有 )、 RSTP（ IEEE ）、MSTP。在實(shí)際應(yīng)用中上述技術(shù)一般兩個或多個同時使用，這樣網(wǎng)絡(luò) 的收斂時間大大的減少了。例如使用 RSTP 的網(wǎng)絡(luò)收斂時間甚至能達(dá)到幾百毫秒。 HSRP（ Hot Standby Router Protocol）技術(shù) HSRP 屬于思科私有，是一種網(wǎng)關(guān)冗余技術(shù)，和它類似的另外一種協(xié)議是 VRRP 協(xié)議（國際標(biāo)準(zhǔn)）。在本案例中我們使用的是 HSRP 協(xié)議，在這里作重點(diǎn)介紹。在理解 HSRP 協(xié)議的時候我們可以把它同其他的冗余技術(shù)作比較。在增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或者增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間鏈路時我們是為了增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器和交換機(jī)）之間的冗余，主要使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信更穩(wěn)定；而 HSRP 的設(shè)計(jì)是為了增 加計(jì)算機(jī)和網(wǎng)關(guān)之間的冗余，主要使計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信更穩(wěn)定。 在實(shí)際工程中，我們可以把幾個網(wǎng)關(guān)放到一個熱備份組之中（可以創(chuàng)建不同的組），在這個組中，只有一個網(wǎng)關(guān)是處于 Active（活動）狀態(tài)的。如果處于 Active 狀態(tài)的路由器出現(xiàn)了故障，那么 HSRP 會在剩下的備份路由器中選舉出一個路由器置為 Active 狀態(tài)。配置 HSRP時會為所有的網(wǎng)關(guān)地址配置一個虛擬 IP 地址，這時只需把計(jì)算機(jī)的網(wǎng)關(guān)設(shè)置為這個虛擬 IP地址就可以了。在本案例之中，配置 HSRP 是基于 VLAN 的。在每個匯聚層交換機(jī)為每個VLAN 創(chuàng)建一個 SVI（ Switch Virtual Interface），然后把相同 VLAN 的 SVI 接口放到同一熱備份組，為這個熱備份組創(chuàng)建一個虛擬 IP 地址，把同一 VLAN 的所有計(jì)算機(jī)的網(wǎng)關(guān)設(shè)置為這個虛擬 IP 地址。 三層路由技術(shù) 靜態(tài)路由 路由選擇表獲取信息的方式有兩種，以靜態(tài)路由表項(xiàng)的方式手工輸入信息，或者通過幾種自動信息發(fā)現(xiàn)和共享系統(tǒng)（動態(tài)路由選擇系統(tǒng)）之一自動地獲取信息。（ TCP/IP 路由技術(shù)）通俗的說，靜態(tài)路由就是人工告訴路由器每條路應(yīng)該怎么走，而動態(tài)路由則是讓路由器自己學(xué)習(xí)每條路應(yīng)該怎么走。從上 面的敘述中我們不難發(fā)現(xiàn)配置靜態(tài)路由要比配置動態(tài)路由要花費(fèi)更多的時間。因?yàn)橥ǔ］^大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中的路由器都有成百上千條路由，靜態(tài)路由要求我們手工的把數(shù)量巨大的路由條目一條一條的配置到路由表中。另外只要網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化， 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 管理員就得重新更改靜態(tài)路由的配置，這在管理上又是一個巨大的難題。而動態(tài)路由就沒有這些問題，只需較少的配置，較少的維護(hù)。既然這樣我們?yōu)槭裁催€要使用靜態(tài)路由呢？這是因?yàn)殪o態(tài)路由在某些需要精確控制路由選擇的場合能發(fā)揮巨大作用，而動態(tài)路由此時就顯得力不從心了。所以到底是選擇靜態(tài)路由還是選擇動態(tài)路由要根據(jù)具 體情況具體具體分析，不能一概而論。另外，靜態(tài)路由中的默認(rèn)路由在局域網(wǎng)出口路由器連接 Inter 時非常有用。 舉一個簡單的例子，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?、接口設(shè)置、接口 IP 地址如下圖所示。 我們可以這樣告訴路由器 ： R1(config)ip route （ 24 位） 下一跳地址 動態(tài)路由選擇協(xié)議 OSPF 同 RIP 協(xié)議相同， OSPF 也屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（ IGP）。但是，與 RIP 不同的是，ＯＳＰＦ是另外一種全新類型的協(xié)議 —— 鏈路狀態(tài)協(xié)議（ＲＩＰ屬于距離矢量協(xié)議）。 距離向量的意思是， R I P 發(fā)送的報(bào)文包含一個距離向量（跳數(shù)） 。每個路由器都根據(jù)它所接收到鄰站的這些距離向量來更新自己的路由表。在一個鏈路狀態(tài)協(xié)議中，路由器并不與其鄰站交換距離信息。它采用的是每個路由器主動地測試與其鄰站相連鏈路的狀態(tài)，將這些信息發(fā)送給它的其他鄰站，而鄰站將這些信息在自治系統(tǒng)中傳播出去。每個路由器接收這些鏈路狀態(tài)信息，并建立起完整的路由表。（ＴＣＰ／ＩＰ詳解） 。運(yùn)行ＲＩＰ協(xié)議的路由器就 好像一個人，他知道某地應(yīng)該怎么走，但是他都是從別人口中“打聽”得到的，每個人都是從其他人那里“打聽”，如果其中某個環(huán)節(jié)出錯，就會產(chǎn)生錯誤。而ＯＳＰＦ則不同，運(yùn)行ＯＳＰＦ的路由器就好像一個擁有整個區(qū)域地圖的人，他對整個區(qū)域有一個完整的了解。如果想去另外一個地方，那么他查看地圖就可以了，不易出錯。另外，ＯＳＰＦ還有許多其他優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使得ＯＳＰＦ比ＲＩＰ更先進(jìn)，更適合現(xiàn)代的大中型網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) VPN(Virtua