毕业设计(论文)-园区网络设计与实现.doc
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1、摘 要随着计算机网络的迅猛发展,曾经在园区网中被广泛使用的10M/100M以太网技术、ATM等技术已经渐渐不能适应业务需求。现在,千兆以至10G级别以太网技术正逐渐成为园区网主干的主流技术。因此,许多大型园区网络面临着技术改造或者重新设计。本文针对当前园区网络中存在的设计混乱、层次复杂、稳定性低,安全性不足等一系列问题,采用工程化设计方法,依照行业规范,设计并模拟实现一个园区网络,该网络依照行业规范设计,采用新近成熟的产品与技术,满足用户安全性、通用性、可操作性和拓展性的要求,由于网络设计过程中严格依照行业规范,采用模块化设计思想,因此网络系统各层可移植性强,极大的方便了以后的网络设计工作。关
2、键词:交换机;路由器;设计;实施AbstractWith the rapid development of computer network, the kinds of business in enterprise or organization have increased, and the data flow of business has risen a lot, the tendence of which is very evident. The once widely usesd technologies 10/100M Ethernet, ATM etc. gradually fa
3、il to meet the demands of business; at the moment, the Ethernet of 1000M or even 10G is becoming the main technology in the major campus network. In consequence, many large campus network are facing the problems of technology changing or new designing. Aiming at the problems in campus net and enterp
4、rise net such as disorderly design, complicated levels, low stability, lack of security and so on, this thesis will adopt the engineering design method, According to the professional standards, the author of this thesis intends to design and imitate a large scale of campus net. By following the prof
5、essional standards and adopting the updated products as well as technology, this net can satisfy the users for its security, versatility, manipulation and extension. Because of the strict conformity to professional standards in the designing of the net and the employment of module design technology,
6、 every level in this net system can be implanted, which will greatly benefit the net designing work in the future.keywords:switch;router;design;implement目 录摘 要I英文摘要II第一章 绪论11.1 选题来源11.2 主要内容11.3 论文结构1第二章 园区网概述32.1 园区网含义32.2 园区网特点32.3 园区网发展趋势3第三章 园区网设计43.1 需求分析43.2 网络设计原则43.3 网络模型设计53.3.1 核心层(Core La
7、yer)63.3.2 汇聚层(Distribution Layer)63.3.3 接入层(Access Layer)63.4 网络模型选择63.5 园区网络拓扑图73.6 IP地址规划73.7 VLAN规划83.8 路由协议选择83.9 网络设备选择103.10 配置规范10第四章 网络安全设计124.1 VLAN技术124.2 AAA技术134.3 VPN技术134.4 防火墙技术134.5 安装杀毒软件144.6 其它安全措施14第五章 网络模拟实现155.1 模拟器介绍155.2 模拟环境拓扑图165.3 需求实现175.4 配置方法18第六章 网络测试226.1 单体测试226.2 网
8、络连通性测试256.3 网络冗余性测试26第七章 总 结29谢 辞30参考文献3131第一章 绪论1.1 选题来源随着计算机网络的迅速发展,曾经在园区网中被大量使用的10M/100M以太网技术、ATM技术已经渐渐不能适应现在的业务需求,作为园区主干网,10M/100M以太网作为主干网络核心技术带宽不足的弊病渐渐凸显,已经严重影响着园区网络的运行效率,目前仍有许多大型园区网络在使用ATM技术,这样的网络面临两个问题:VLAN间路由的性能不能满足网络需求,并且ATM技术正在逐步被淘汰。现在,千兆以至10G级别以太网技术正逐渐成为园区网络主干的主流技术。因此,许多大型园区网络面临技术改造或者重新设计
9、。针对当今的企业园区网络中存在的设计混乱、层次复杂、稳定性低,安全性不足等一系列问题,本文采用工程化设计方法,依照行业规范,设计并使用路由交换模拟软件模拟实现一个园区网络,通过对本项目的实际操作,增加对网络整体构架的认识,提高自己的网络设计能力,全方位提升自身素质,使大学生摆脱网络学习理论与实践的脱节现象。1.2 主要内容本文主要做了以下两个方面的工作:第一,介绍了园区网络的含义、特点以及未来发展趋势,并且针对现实中存在的实际情况,按照规范化的系统方法规划设计一个完整的园区网络,并针对各种路由协议、设计模型进行了综合对比分析,以选取最符合实际的方案。第二,使用Dynamips GUI软件配合S
10、ecure CRT对部分网络进行了模拟,以实现网络的互通互联,对各层设备进行了配置,并以配置文档的形式给出。1.3 论文结构本文共分为八章,第1章是绪论部分,第2章至第6章为论文的主体部分,第7章为总结。第1章:绪论。讲述本论文的选题来源以及选题意义等,并对论文主要研究内容作概述。第2章:园区网概述。主要是对园区网做概括性阐述,包括其含义、特点、发展趋势,以及园区网建设的必要性。第3章:园区网设计。详细阐述园区网设计方法,包括需求分析、设计原则、网络模型选择、VLAN及IP地址规划、路由协议选择和网络设备选择等。第4章:网络安全设计。概括阐述当今流行的VLAN技术、AAA技术、VPN技术和防火
11、墙技术等。第5章:网络模拟实现。介绍Dynamips GUI和Secure CRT使用方法,给出实验拓扑,并针对实验拓扑给出详细配置方法。第6章:网络测试。详细介绍网络测试方法以及测试过程中现象以及需要注意的问题。第7章:总结。介绍自己毕业设计过程总遇到的问题,对毕业设计的过程进行总结。第二章 园区网概述2.1 园区网含义园区网是指为企事业单位组建的办公局域网。典型的园区网包括校园网、社区网、住宅小区网、企事业单位网等。2.2 园区网特点园区网是网络的基本单元。园区网较适合于采用三层结构设计。园区网对线路成本考虑的较少,对设备性能考虑的较多,追求较高的带宽和良好的扩展性。园区网的结构比较规整。
12、2.3 园区网发展趋势从计算机网络应用角度来看,网络应用系统将向更深和更宽的方向发展,这也相应的影响着未来园区网的发展方向。首先,Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等技术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。其次,远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物等应用将逐步从实验室走出,不再只是幻想。网络多媒体技术的应用也将成为网络发展的热点话题。第三章 园区网设计3.1 需求分析某企业园区刚刚建成,是一大型企业的分支机构,为了实现企业的办公信息自动化,扩大企业的影响,方便和总部的信息交流,需要建立自己企业的Intranet。企业现在有2幢9层的办公大楼,分别是生
13、产部和销售部,另外还有一个家属区,家属区有3幢6层的大楼,两个相距300米。企业局域网需要考虑覆盖办公区和家属区。局域网需要实现的目标如下:实现有效的信息交换和共享。企业通过两条专线接入电信和网通。企业需要实现办公自动化。局域网提供企业内部电子邮件收发、信息浏览、文件管理、会议管理、电子公告等多方面应用。为了扩大企业的影响,企业对外提供自己的宣传网站,并且能够保证网站安全,不受外部或者内部攻击。充分考虑今后各部门的接入扩展性。充分考虑企业内部网络的安全性。3.2 网络设计原则我们遵循以下的原则进行网络设计: 实用性实用性是网络系统建设的首要原则,该网络必须最大限度的满足需求,保证网络服务的质量
14、,否则就会影响日常工作效率。 标准化整个网络从设计、技术和设备的选择,要确保将来可能的不同厂家设备、不同应用、不同协议连接的需求,必须支持国际标准的网络接口和协议,以提供高度的开放性。 先进性先进性主要是针对网络系统的设计思想、网络结构、软硬件设施以及所选用技术等方面。只有先进的技术才可能为网络带来更高的性能,并且能保证在技术上不容易被淘汰。 可扩展性可扩展性是指该网络系统能够适应需求的变化。随着技术发展,信息量增多和业务的扩大,网络将在规模和性能两方面进行一定程度的扩展。 可靠性网络要求具有高可靠性,高稳定性和足够的冗余,提供拓扑结构及设备的冗余和备份,为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪
15、,要避免网络出现单点失效,核心设备需要支持冗余备份。 安全性网络安全性在整个网络中是个很重要的问题,网络系统建设应采取一定手段控制网络的安全性,以保证网络正常运行。 管理性随着网络规模和复杂程度的增加,管理和故障排除就会越来越困难。为保障网络中心的正常运行,网络必须易于管理,支持网络网段与端口的监控、网络流量与出错的统计、网络故障的定位、诊断、修复。3.3 网络模型设计图3.1 典型的三层网络模型三层网络架构采用层次化模型设计,即将复杂的网络设计分成三个层次,每个层次着重于某些特定的功能,这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网络架构设计的网络有以下三个层次:3.3.1 核心层
16、(Core Layer)核心层是网络的高速交换主干,对整个网络的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性:可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。该层必须是基于千兆高速交换和路由的设计,设备的性能容量也是最高的(高达百Gbps 容量和每秒千万级数据包转发能力)。主要是由全模块化的高性能多层路由交换机和高性能服务器组成,系统带宽必须是千兆甚至10Gbps。3.3.2 汇聚层(Distribution Layer)汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”,就是在工作站接入核心层前先做汇聚,以减轻核心层设备的负荷。汇聚层具有实施路由策略、安全、工作组接入、虚拟局域网(VL
17、AN)之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。该层一般采用100M 或1000M的快速交换路由设计,设备的性能容量性也很高,主要由固定配置+可选模块的三层路由交换设备组成。3.3.3 接入层(Access Layer)接入层向本地网段提供工作站接入。在接入层中,减少同一网段的工作站数量,能够向工作组提供高速带宽。访问层是由100M 快速以太网交换机和客户机组成,该层次一般采用100M 快速以太网,采用可管理的固定配置的工作组级别的交换机,能提供多层堆叠功能实现大量用户的接入。三层网络架构的特点是网络性能高,层次清晰,网络管理直观、方便,并合理地分散了网络设备带来的安全风险,网络结构安全可靠
18、。3.4 网络模型选择单核心网络模型适用于规模小,信息节点少,对网络冗余性要求不高的网络,一般中小学网络最为常见,而双核心网络模型适用于规模大,信息节点多,网络冗余性要求高的网络,一般的园区网都使用双核心网络。3.5 园区网络拓扑图图3.2 三层网络架构的园区网拓扑图3.6 IP地址规划在构建基于 TCP/IP 的企业网络时,IP 地址的选择是根据企业网络规模大小从以下三类国际Internet 组织公布的私有网段中产生,这些范围内的IP 地址不在Internet 上传输,是专门提供给企业用来建设内部网络(Intranet):A 类私有IP: 10.0.0.0 10.255.255.255。B
19、类私有IP: 172.16.0.0172.16.31.255。C 类私有IP: 192.168.0.0192.168.255.255。对于小型园区网络,由于上网用户少、设备数量少,建议使用地址空间小的192.168.0.0/16的网络。而对于中大型园区网络,如三层结构的校园网,由于上网人数多,设备数量多,建议采用地址空间大的10.0.0.0/8的网络。3.7 VLAN规划虚拟局域网(VLAN)是将局域网内广播域逻辑地划分为若干子网。在一个交换局域网中,所有局域网段通过交换机连接到一起,路由器连在交换机上(如果是三层交换机,则不需路由器),可以按网段和站点的逻辑分组形成广播域,通过在局域网交换机
20、内过滤广播包,使得源于特定虚拟局域网的信息包仅传送到那些也属于这个虚拟局域网的网段上。虚拟局域网之间的寻径由路由器完成。虚拟局域网建立以后,能有效地控制网络的广播风暴,减少不必要的资源带宽浪费,并能随着企业规模的发展和调整改变通信流的模式。VLAN规划需要考虑如下因素:用户VLAN与设备管理VLAN分开(IP地址)。为网络扩容进行可汇总的预留设计。IP地址与VLAN编号(其它相关因素)有一定的对照性。如图3.3所示:图3.3 IP和VLAN对应规则根据具体需求与安全性要求等情况综合分析,园区网IP地址详细规划如表3.4所示:表3.4 IP地址规划表物理位置VLAN范围IP网段默认网关获取方式住
21、宿区VLAN 10VLAN 30172.16.1.0172.16.30.0/24172.16.x.254/24DHCP办公区VLAN 40VLAN 50172.16.40.0172.16.50.0/24172.16.x.254/24DHCP服务器组VLAN100202.117.144.1-202.117.144.253202.117.144.254静态指定3.8 路由协议选择路由协议可分为距离矢量、链路状态和混合型路由协议。使用距离矢量路由协议时,所有路由器只能向它的邻居路由器发送自己的整张路由表。然后路由器使用接收到的路由条目确定是否需要更新自己的路由表。这个过程会周期性的重复进行。与此相反
22、,当网络使用链路状态路由协议时,每个路由器可以向其它所有的路由器发送自己的接口(链路)状态信息,但是这仅仅发生在网络拓扑发生变化的时候,每个路由器使用收到的链路状态信息重新计算自己到每个目标网络的最佳途径,然后把这些路由信息保存到自己的路由表中。混合型路由协议,顾名思义,该协议借用了距离矢量和链路状态协议的思想。混合型协议能向邻居路由器(类似距离矢量)发送变动的信息(类似链路状态)。路由协议的比较路由信息协议(Routing Information Protocol,RIP)RIP是一种简单的动态路由协议,RIP至今有两个版本,RIPv1和RIPv2,后者是前者的改进版本,RIP是一种有类的距
23、离矢量路由协议,它最显著的特点是在路由更新报文中不携带子网信息,RIP默认的管理距离是120,它使用跳数做为度量值,最大跳数是15,如果超过15就认为目标网络不可达,所以RIP只能适用于小型的网络中。内部网关路由协议(Interior Gateway Routing Protocol,IGRP)IGRP是Cisco私有的协议,其目的是为了取代RIP,它也是一种距离矢量路由协议,IGRP克服了RIP的一些严重缺陷,如IGRP在计算路由度量值时没有使用跳数,而是采用链路特征,因此要优于RIP协议。但由于IGRP是Cisco私有的协议,非Cisco厂商的设备不能支持IGRP协议,它的改进版是EIGR
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