【正文】 高等[12]。（5）網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)（Gateway），又叫協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以支持不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互連，主要用于不同體系的網(wǎng)絡(luò)或者局域網(wǎng)與主機(jī)系統(tǒng)的連接。在互連設(shè)備中，它最為復(fù)雜，一般只能進(jìn)行一對一的轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定應(yīng)用協(xié)議的轉(zhuǎn)換[1]。網(wǎng)關(guān)一般是一種軟件產(chǎn)品。目前，網(wǎng)關(guān)已成為網(wǎng)絡(luò)上每個用戶都能訪問大型主機(jī)的通用工具。1) 物理層中繼系統(tǒng)、即轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）。2) 數(shù)據(jù)鏈路層中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)橋或橋接器（bridge）。3) 網(wǎng)絡(luò)層中繼系統(tǒng)，即路由器（router）。4) 在網(wǎng)絡(luò)層以上的中繼系統(tǒng)，即網(wǎng)關(guān)（gateway）。當(dāng)中繼系統(tǒng)是轉(zhuǎn)發(fā)器時，僅僅是把一個網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了，而這仍然是一個網(wǎng)絡(luò)。一般討論網(wǎng)絡(luò)互連時都是指用交換機(jī)和路由器進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。（6）防火墻防火墻（Fire Wall）是一種隔離控制技術(shù)，在某個機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)和不安全的網(wǎng)絡(luò)（如Internet）之間設(shè)置屏障，阻止對信息資源的非法仿問。仿火墻有硬件防火墻和軟件防火墻之分。如果不是非常必需，一般的校園網(wǎng)采用軟件防火墻也就夠了[12]。 主要技術(shù)（1）VLANVLAN即是廣播域。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加，網(wǎng)絡(luò)管理日益成為一種挑戰(zhàn)。而且使用未劃分VLAN的交換機(jī)，作為主要的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備時，雖然每個端口分別屬于各自的沖突域，但是網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備卻屬于一個廣播域，存在許多不安全的因素。VLAN可以減輕網(wǎng)絡(luò)工程師的工作負(fù)擔(dān)，還可以允許網(wǎng)絡(luò)管理員取消過去的物理限制，并對用戶的第3層網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行控制，而不管它處在網(wǎng)絡(luò)中的哪個位置。交換機(jī)可以定義多個VLAN，交換機(jī)的端口便成為VLAN中的成員。將端口分配給VLAN的方式有兩種，分別是靜態(tài)的和動態(tài)的。形成靜態(tài)VLAN過程是將端口強(qiáng)制性地分配給VLAN的過程，只能對將端口映射到合適的VLAN所必須的命令進(jìn)行手工輸入。不過，這是將端口映射到VLAN的一種最通用的方法。動態(tài)的VLAN形成很簡單，由端口自己決定它屬于哪個VLAN時，就形成了動態(tài)的VLAN，這個映射取決于在交換機(jī)服務(wù)器上創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。分配給動態(tài)VLAN的端口被激活后，交換機(jī)就緩存初始幀的源MAC地址，隨后，交換機(jī)便向一個稱為VMPS（VLAN管理策略服務(wù)器）的外部服務(wù)器發(fā)出請求，VMPS中包含一個文本文件，文件中存有進(jìn)行VLAN映射的MAC地址，交換機(jī)對這個文件進(jìn)行下載，然后對文件中的MAC地址進(jìn)行校驗(yàn)。如果在文件列表中找到MAC地址，交換機(jī)就將端口分配給列表中的VLAN。如果列表中沒有MAC地址，交換機(jī)就將端口分配給默認(rèn)的VLAN，端口不會被激活。這是維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全一種非常好的方法。但創(chuàng)建這個數(shù)據(jù)庫是個難題[1]。使用VLAN的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：VLAN允許一組不限物理地域的用戶共享一個獨(dú)立的廣播域，通過有效劃分用戶群和控制廣播范圍等方式，從根本上提高網(wǎng)絡(luò)效率與安全性；通過劃分VLAN，可以使廣播域數(shù)量更多，但每個廣播域的規(guī)模小，使得用戶的影響減小，同時也提高了網(wǎng)絡(luò)中用戶的安全性。（2）組播將數(shù)據(jù)從一個源站發(fā)送到一個組播組的所有成員的行為稱為組播。組播在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上將數(shù)據(jù)包從一個發(fā)送者傳送到一組接收者而不是一個接收者，并且依靠網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包只傳送給需要接收它的網(wǎng)絡(luò)。組播協(xié)議IGMP（Internet Group Management Protocol）利用局域網(wǎng)的廣播特性提供了一個種高效率的在組播主機(jī)和路由器之間交換信息的ICMP報(bào)文格式[1]。指向一個或多個網(wǎng)絡(luò)中的一組主機(jī)的地址稱為組播地址，組播地址的范圍：（1） 到 地址范圍被IANA 預(yù)留，地址 ，其它地址供路由協(xié)議及拓?fù)洳檎液途S護(hù)協(xié)議使用。（2） 到 ，在全網(wǎng)范圍有效。（3） 到 地址范圍為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效。IGMP 的操作：1) 當(dāng)主機(jī)欲入某個組時要發(fā)送一個IGMP報(bào)文，其中組地址字段即該組的組播地址。所有該組播組的當(dāng)前成員都會收到此報(bào)文并得知這個新成員。該局域相連的每個路由器會監(jiān)聽所有IP組播地址，以便獲取所有報(bào)告。2) 組播路由器會定期發(fā)送IGMP詢問報(bào)文，以維護(hù)一份活動組地址的列表，主機(jī)收到后必須為每個需要聲明成員身份的組回應(yīng)一個報(bào)告報(bào)文。第五章 校園網(wǎng)建模及仿真分析 校園網(wǎng)的建模許多校園網(wǎng)都建的比較早，受當(dāng)時的資金，技術(shù)等條件的限制，一般用于網(wǎng)頁瀏覽，郵件發(fā)送，文件下載等簡單的業(yè)務(wù)，而且聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)目也不多，所以校園網(wǎng)并沒有出現(xiàn)什么突出的問題。但是隨著學(xué)校的規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大以及學(xué)生人數(shù)的增多，多媒體教學(xué)的廣泛應(yīng)用，學(xué)校校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)需求也發(fā)生了打的增長，特別是語音視頻業(yè)務(wù)的出現(xiàn)更是加重了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。本節(jié)就利用OPNET建模仿真對現(xiàn)有的校園網(wǎng)進(jìn)行仿真，并對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)在增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)后的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行仿真。 需求分析以一般大學(xué)校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)為例，其中每一種功能的大樓抽象為一個局域網(wǎng)，一個服務(wù)器組為一個局域網(wǎng)，所有局域網(wǎng)連接著一臺核心交換機(jī)，所有鏈路都用100BaseT以太網(wǎng)雙絞線。OPNET提供了近似于真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接的仿真環(huán)境，利用豐富的模型庫，可以快速建立所需要的網(wǎng)絡(luò)模型，該學(xué)校有圖書館、網(wǎng)絡(luò)樓、辦公樓、綜合樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、教工宿舍以及各個學(xué)院樓。現(xiàn)將該校園的校園網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)映射到OPNET中，建立起如下圖51所示的網(wǎng)絡(luò)模型。圖51 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 網(wǎng)絡(luò)建模OPNET提供了近似于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的仿真環(huán)境，利用豐富的模型庫，可以快速建立所有所需要的網(wǎng)絡(luò)模型。（1） 建立一個新的項(xiàng)目，選擇菜單File/New/project，單擊OK。項(xiàng)目名稱為1_xy；場景名稱為scenario l_xy，單擊OK。如圖52所示。圖52 建立新項(xiàng)目（2）依照設(shè)置向?qū)е械奶崾荆涸贗nitial Topology（初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）對話框中，點(diǎn)擊Create Empty Scenario（建立空場景），如圖53所示。在點(diǎn)擊next，彈出Startup Wizard：Choose Network Scale對話框，如圖5_4所示。 圖53 設(shè)置Initial Topology對話框圖54 設(shè)置Choose Network Scale對話框（3） 在Choose Network Scale對話框中，點(diǎn)擊Campus，在點(diǎn)擊next,彈出specify size對話框，如圖55所示，用于指定網(wǎng)絡(luò)大小。 圖55 設(shè)置specify size對話框（4）彈出Startup Wizard：Select Technologies對話框，如圖56所示。選擇SM_Int_Model_List、internet _toolbox，將它們值改為YES。這樣就可用在新建的場景的創(chuàng)建中使用。單擊Next，點(diǎn)擊OK，就完成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新建工作。如圖57所示。 圖56 設(shè)置Select Technologies對話框 圖 57 完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新建圖（5）完成新建后，點(diǎn)擊OK，就進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)界面。如圖58為拓?fù)渑渲脠D。圖 59為對象面板圖此時，用鼠標(biāo)左鍵單擊圖 59的對象面板圖中所需要的節(jié)點(diǎn)在圖58的拓?fù)渑渲脠D中進(jìn)行放置，鼠標(biāo)右鍵單擊界面，結(jié)束拖放節(jié)點(diǎn)的操作。圖58 完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新建圖圖 59 對象面板圖（6）以核心交換機(jī)為中心，用100BaseT鏈路連接各個局域網(wǎng)及服務(wù)器，各個局域網(wǎng)圖標(biāo)分別命名為圖書館、網(wǎng)絡(luò)樓、辦公樓、綜合樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、教工宿舍以及學(xué)院樓。從對象面板中拖入一個業(yè)務(wù)配置器，命名為applications，拖入一個主詢配置器，命名為profiles，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖510所示：圖 510 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D其中學(xué)院樓里還包括了計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，商學(xué)院，外國語學(xué)院等十六個局域網(wǎng)規(guī)模較大的學(xué)院。各個學(xué)院自己組成一個局域網(wǎng)，用一臺交換機(jī)連接各個學(xué)院的局域網(wǎng)，再使此交換機(jī)與核心交換機(jī)相連。其中學(xué)院樓的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖511所示：圖 511 學(xué)院樓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D以教職工宿舍的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇槔?，其它局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，如圖512所示：圖 512 教職工宿舍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 業(yè)務(wù)配置校園網(wǎng)主要以教學(xué)科研為目的，故所涉及到的主要業(yè)務(wù)有HTTP網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)，F(xiàn)TP文件下載業(yè)務(wù)，以及Email電子郵件業(yè)務(wù)等。用OPNET進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模仿真，如果想獲得比較準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，那么用于仿真的業(yè)務(wù)源必須能夠正確的反應(yīng)實(shí)際業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，如果不加載業(yè)務(wù)，得出的結(jié)果將不那么精確。配置業(yè)務(wù)一般分為四個步驟，即定義應(yīng)用、設(shè)定業(yè)務(wù)主詢、配置服務(wù)器應(yīng)用以及設(shè)定客戶端業(yè)務(wù)主詢四個步驟。打開應(yīng)用配置（Application Configuration）編輯見面，將其設(shè)為“默認(rèn)（Default）”。打開主詢配置（Profile Configuration）編輯界面，設(shè)定業(yè)務(wù)主詢開始時間以及運(yùn)行模式。打開服務(wù)器配置界面，在“支持的服務(wù)（Supported Services）”里輸入提供的服務(wù)，校園網(wǎng)服務(wù)器主要提供HTTP服務(wù)，F(xiàn)TP服務(wù)，文件傳輸，文件打印，以及Email服務(wù)等[6]。與服務(wù)器配置應(yīng)用相對應(yīng)，客戶端需要設(shè)定業(yè)務(wù)主詢，其業(yè)務(wù)主詢的種類應(yīng)與在業(yè)務(wù)主詢配置器中的設(shè)定吻合。 數(shù)據(jù)收集及仿真分析 數(shù)據(jù)收集對校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模及業(yè)務(wù)配置完之后，就要對仿真過程中所需要的參數(shù)進(jìn)行提取，以對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。本次仿真我們收集的統(tǒng)計(jì)量為：（1） 服務(wù)器負(fù)載Load（Bit/s）：根據(jù)這個指標(biāo)觀察增加節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容時，服務(wù)器是否能承受額外的負(fù)載。（2） 網(wǎng)絡(luò)延時Delay：選擇全局統(tǒng)計(jì)量Delay以觀察整個網(wǎng)絡(luò)延時性能。（3）HTTP的頁面響應(yīng)時間Page Response Time：選擇統(tǒng)計(jì)HTTP頁面響應(yīng)時間，看增加節(jié)點(diǎn)后頁面響應(yīng)時間的變化。（4）Email的下載響應(yīng)時間Download Response Time：選擇統(tǒng)計(jì)Email下載響應(yīng)時間，看增加節(jié)點(diǎn)后下載響應(yīng)時間的變化。（5）學(xué)生宿舍到服務(wù)器組的鏈路利