【實驗題目】：局域網的設計和組建一、實驗目的1.了解局域網的根本特點2.掌握局域網的規劃及拓撲結構的繪制3.利用網絡設備組建一個小型局域網二、實驗原理1.局域網局域網是同一建筑、同一校園、方圓幾公里遠的地域內的專用網絡。局域網通常用來連接公司辦公室或企業內部的個人計算機和工作站，以共享軟、硬件資源。美國電氣和電子工程師協會〔IEEE〕局域網標準委員會員會曾提出局域網的一些具體特征：局域網在通信距離有一定的限制，一般在1~2Km的地域范圍內。比方在一個辦公樓內、一個學校等。較高傳輸率的物理通信信道也是局域網的一個主要特征，在廣域網中用線連接的計算機一般也只有20~40Kpbs的速率。因為連接線路都比擬短，中間幾乎不會愛任何干擾，所以局域網還具有始終一致的低誤碼率。局域網一般是一個單位或部門專用的，所以管理起很方便。另外局域網的拓撲結構比擬簡單，所支持連接的計算機數量也是有限的。組網時也就相對很容易連接。2.以太網技術在所有網絡中，關鍵的問題是：當信道的使用產生競爭時，如何分配信道的使用權。用來決定信道分配的協議屬于數據鏈路層的子層，稱作介質訪問控制MAC(mediumaccesscontrol)子層。由于幾乎所有的局域網都以多路復用信道作為通信的根底，而廣域網中除衛星網以外，都采用點到點連接，所以MAC子層在局域網中尤其重要。介質訪問子層的中心論題是相互競爭的用戶之間如何分配一個單獨的信道。其分配方法有靜態分配和動態分配兩種。而所有傳統的信道靜態分配方法均不能有效地處理通信的突發性，所以我們必須采用信道動態分配。3.網絡的拓撲結構(1).總線型(2).星型(3).環型(4).網狀型4網絡的體系結構網絡通常按層或級的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上。不同的網絡，層的名字、數量、內容和功能都不盡相同。但是每一層的目的都是向它的上一層提供效勞，這一點是相同的。層和協議的集合被稱為網絡體系結構。作為具體的網絡體系結構，當前重要的和使用廣泛的網絡體結構有OSI體系結構和TCP/IP體系結構。OSI是開放系統互連根本參考模型OSI/RM〔OpenSystemInterconnectionReferenceModel〕縮寫，它被分成7層，這7個層次分別定義了不同的功能。幾乎所有的網絡都是基于這種體系結構的模型進行改良并定義的，這些層次從上到下分別是應用層、表示層、會話層、運輸層、網絡層，數據鏈路層和物理層，其中物理層是位于體系結構的最低層，它定義了OSI網絡中的物理特性和電氣特性。TCP/IP〔TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,傳輸控制協議和互連網協議〕縮寫，TCP/IP體系結構是當前應用于Internet網絡中的體系結構，它是由OSI結構演變來的，它沒有表示層，只有應用層、運輸層，網際層和網絡接口層。5常用網絡設備網絡設備主要是指硬件系統，各種網絡設備之間是有著相互關聯而不是相互獨立的，每一局部在網絡中有著不同的作用，缺一不可，只有把這些設備通過一定的形式連起來才能組成一個完整的網絡系統，網絡設備主要包括網卡、集線器、交換機、路由器、傳輸介質等。5.1網卡網卡〔簡稱NIC〕，也網絡適配卡或網絡接口卡，網卡作為計算機與網絡連接的接口，是不可缺少的網絡設備之一。無論是雙絞線網絡、同軸電纜網絡還是光纜網絡，都必須借助于相應類型的網卡才能實現與計算機的連接，是計算機與局域網相互連接的惟一接口。每塊網卡上都有一個世界惟一的ID號，也就是MAC〔MediaAccessControl〕地址，計算機在連入網絡之后，就是依靠這個ID號才能實現在不同計算機之間的通信和信息交換。網卡有很多種，不同類型的網絡需要使用不同種類的網卡，不同速度的網絡需求也要使用不同的網卡。如根據帶寬來分的話，有10Mbit/s網卡、10/100Mit/s自適應網卡和1000Mbit/s網卡；如按總線分，有ISA總線、PCI總線、PCMCIA總線網卡等。從目前校園網建設的實際情況來看，工作站網卡選擇PCI總線的10M/100Mbit/s自適應網卡最適合。5.2交換機交換機，也稱交換式集線器，是專門設計的，使各計算機能夠相互高速通信的獨享帶寬的網絡設備。作為高性能的集線設備，隨著價格的不斷降低，交換機已逐步取代了集線器而成為集線設備的首選。由交換機構建的交換式網絡系統不僅擁有高速的傳輸速率，而且交換延時很小，使得信息的傳輸效率大大提高，適合于大數據量并且使用非常頻繁的網絡通信，被廣泛應用于各種類型的多媒體和數據傳輸網絡。交換機具有很強的網絡管理功能，它能自動根據網絡通信的使用情況來動態管理網絡，因為交換機采用了獨享網絡帶寬的設計。5.3路由器路由器除了有連接不同的網絡物理分支和不同的通信媒介、過濾和隔離網絡數據流及建立路由表，還有控制和管理復雜的路徑、控制流量、分組分段、防止網絡風暴及在網絡分支之間提供平安屏障層等到功能。根據路由設備的組成可以分為軟路由和硬路由。根據路由表的設置方式可以將路由器分為靜態的和動態的。路由器工作在網絡層，因此它可以在網絡層交換和路由數據幀，訪問的是對方的網絡地址。當數據幀到達路由器后，路由器查看數據幀的目標地址，并在路由表查看到達目標地址的路徑，根據路徑的代價，選擇一條最正確的路徑，然后把數據幀沿這條路徑發送給目標地址。5.4傳輸介質網絡要求把各個獨立的計算機連接起來的，這樣就必然要求有一種介質將計算機連接起來，這就是傳輸介質，局域網的傳輸介質可分為有線介質和無線介質兩種，一般情況下都是用有線介質的，因為它的穩定性高，連接可靠，無線介質只是在特殊環境下才使用的傳輸方式。常用的有線介質主要有以下幾類。三、構建局域網的目的·實現教學管理網絡化，完成學校教學管理信息的采集、處理、查詢、統計、分析。同時，實現學校各部門辦公自動化，提高學校管理工作效率?！ぐl揮計算機在教學中的作用，實現多媒體課件制作網絡化，逐步實現教師備課電子化、多媒體化?！けＷC網絡系統的開放性、可持續開展性，便于以后集成視頻點播、遠程教學等功能?！ぞW絡系統必須平安可靠，保證教學數據的平安運行，并能滿足學校不斷開展的需要?！ば@網以Internet的方式來組織網內信息。建立校內電子郵局，同時校園網能與Internet全面接入?！そ尤胫袊逃蒲芯W(CerNET)及因特網(Internet)，實現真正意義上的數據共享、信息共享。四．實驗內容1.實驗設計校園網的建設是一項非常復雜的系統工程，校園作為一個特殊的網絡應用環境，它的建設與使用都有其自身的特點。在選擇局域網的網絡技術時要表達開放式、分布式、平安可靠，維護簡單的原那么。校園網的建設主要應用局域網技術以及多媒體技術為主的各種網絡應用技術。局域網技術是一項在20世紀70年代開展起來的計算機互聯技術，經過多年的開展，技術已經成熟，并得到了廣泛的應用，局域網技術成為網絡技術的重要組成局部。計算機多媒體技術是伴隨著多媒體信息的應用而得到迅速的計算機應用技術，在網絡環境下，多媒體得到了更快更好的應用，使我們得到了更好更多的信息。校園網是使用了局域網技術以及各種多媒體應用技術，并結合Internet應用等其它的技術來建設。使得校園網能滿足現代教學對信息處理的要求，使計算機的應用能對教學管理現代化起重要的促進作用，能實現信息查尋、教務管理，并與外部網絡系統進行交流等多種需要。校園的網絡化建設，是學校信息化建設的根底，校園網建成以后應能滿足學?，F代化教學及管理需要，實現教育現代化、提高教學水平，通過計算機網絡加強學校與學校之間的資源共享。2.需求分析校園網建設是一項綜合性非常強的系統工程，它包括了網絡系統的總體規劃、硬件的選型配置、系統管理軟件的應用以及人員培訓等諸多方面。因此在校園網的建設工作中必須處理好實用與開展、建設與管理、使用與培訓等關系，從而使校園網的建設工作健康穩定地開展。首先，校園網的建設是一個為學校教育教學活動長期效勞的工作，因此在校園網的規劃建設過程中，必須從學校長遠開展規劃出發，以效勞于教育為根本點，結合學校當前教育教學的實際需要，做出科學的規劃部署。在校園網的規劃建設中，一般學校應遵循“統一規劃、整體設計、分步實施〞的原那么。其次在校園網的建設中必須堅持硬件建設與組織管理協調開展的原那么，在重視硬件建設的同時，加強網絡的組織管理水平，不斷開發網絡的功能，從而充分發揮校園網絡的成效，提高校園網對學校教育的效勞水平。校園網最終必須是一個集計算機網絡技術、多項信息管理、辦公自動化和信息發布等功能于一體的綜合信息平臺，并能夠有效促進現有的管理體制和管理方法，提高學校辦公質量和效率，以促進學校整體教學水平的提高。為了滿足校園網絡系統用戶對網絡的性能、容量、擴展性、先進性和效勞質量等方面的要求，經過對各種網絡技術的分析和比擬，在設計時選擇千兆以太網作為校園網網絡的主干技術。具有高帶寬1000Mbps速率的主干，100Mbps到桌面。這樣運行目前的各種應用系統綽綽有余，還可輕松應付將來一段時間內的應用要求，且易于升級和擴展，最大限度的保護用戶投資；同時網絡設備選型為國際知名產品，性能穩定可靠、技術先進、產品系列全及完善的效勞保證；采用支持網絡管理的交換設備，足不出戶即可管理配置整個網絡。對于網絡的互聯，要求提供國際互聯網ISDN專線接入〔或DDN〕，實現與各公共網的連接；可擴容的遠程撥號接入/撥出，共享資源、發布信息等。應用系統及教學資源豐富；有綜合網絡辦公系統及各個應用管理系統，實現辦公自動化，管理信息化；有以WEB數據庫為中心的綜合信息平臺，可進行消息發布，招生廣告、形象宣傳、課業輔導、教案參考展示、資料查詢、郵件效勞及遠程教學等。五．方案設計具體實施方案與設備要求1、效勞器：為使網絡能適應學校應用要求和未來擴建需要，需用多個專用效勞器，具體為：文件效勞器、視頻效勞器、網絡管理效勞器，數據庫效勞器等。2、交換機：中心機房的交換機建議選用帶光纖接口的千兆交換機。各建筑物主交換機選擇Catalyst3524XL〔2口千兆，24口10/100M〕3、機柜：用以存放交換機、機架式存儲效勞器等設備。4、電源：如在學校建設網站，為確保24小時不間斷提供外界訪問，機房必須有不間斷電源。5、主交換機直接在1000M接視頻網絡直播效勞器，教室與樓層交換機之間用雙絞線連接。光纖接入樓層，每層樓中間放置一臺帶光纖接口的二層交換機。6、辦公室需一臺二層交換機〔S2000〕機房需3臺二層交換機〔S2000〕7、此外還需要以下一些設備，傳輸介質連接設備、網絡適配器、Internet接入設備、路由器，PC機、大容量存儲設備和投影儀等。8、主干采用三層構架，充分利用三層交換的高性能管理，滿足大容量、高速率的數據傳輸。9、基于三層的管理，對網絡的各種信息數據處理游刃有余。10、分布式的三層提供強大的系統張力，有利于今后網絡的擴充、維護和管理。11、三層交換技術實現網絡路由管理。不但有效地控制了網絡風暴，又能實現跨VLAN的網絡連接，為網絡平安提供了強有力的保障。12、分布式三層結構使管理智能化，提高了管理效率。網絡為星形結構，并分為主干層、分布層、接入層三層，中心機房設在東校區新教學樓，東校區和西校區的接入交換機通過1000M光纖上聯主干交換機，并通過IO／IOOM接入各教學樓內終端PC。這樣，通過三級連接，保障網絡整體速度，增加網絡整體平安性。根據學校的實際應用，配效勞器7臺，用途如下：eq\o\ac(○,1)主效勞器2臺：裝有Solaris操作系統，負責整個校園網的管理，教育資源管理等。其中一臺效勞器裝有DNS效勞，負責整個校園網中各個域名的解析。另一臺效勞器裝有電子郵件系統，負責整個校園網中各個用戶的郵件管理。eq\o\ac(○,2)WWW效勞器1臺：裝有Linux操作系統，負責遠程效勞管理及WEB站點的管理。WEB效勞器采用現在比擬流行的APACHE效勞器，用PHP語言進行開發，連接MYSQL數據庫，形成了完整的動態網站。③電子閱覽效勞器1臺：多媒體資料的閱覽、查詢及文件管理等；④教師備課效勞器1臺：教師備課、課件制作、資料查詢等文件管理以及Proxy效勞等。⑤光盤效勞器1臺：負責多媒體光盤及視頻點播效勞。⑥圖書管理效勞器1臺：負責圖書資料管理。在充分考慮學校未來的應用，整個校園的信息節點設計為3000個左右。交換機總數約50臺左右，其中主干交換機5臺，配有千兆光纖接口。原有計算機機房通過各自的交換機接入最近的主交換節點，并配成多媒體教學網。INTERNET接入采用路由器接ISDN方案，也可選用DDN專線?？杀ＷC多用戶群的數據瀏覽和下載。六．局域網拓撲圖圖1局域網拓撲圖圖2具體局域網拓撲圖七．配置指令配置路由器根本參數通過BosonNetSim中的工具欄按鈕“eRouters〞選擇“R1〞并按照下面的過程進行路由器根本參數的配置Router>enableRouter#conftRouter(config)#hostISPISP(config)#enasec1ISP(config)#linevty04ISP(config-line)#passc2ISP(config-line)#inteth0ISP(config-if)#noshutISP(config-if)#intse0ISP(config-if)#clockrate64000ISP(config-if)#noshutISP(config-if)#endISP#copyrunstart通過BosonNetSim中的工具欄按鈕“eRouters〞選擇“R2〞并按照下面的過程進行路由器根本參數的配置：Router>enableRouter#conftRouter(config)#hostR2R2(config)#enasec1R2(config)#linevty04R2(config-line)#passc2R2(config-line)#inteth0R2(config-if)#noshutR2(config-if)#intse0R2(config-if)#noshutR2(config-if)#endR2#copyrunstart配置、測試靜態路由選擇路由器R1并配置相關的靜態路由信息，如下所示：ISP#conftISP(config)#endISP#copyrunstart選擇路由器R2并配置相關的靜態路由信息，如下所示：R2#conftR2(config)#endR2#copyrunstart選擇路由器R1并按照下面的步驟測試靜態路由配置結果：ISP#showiproute選擇路由器R2并按照下面的步驟測試靜態路由配置結果：R2#showiproute配置交換機相關程序如下：Switch>enableSwitch#conftSwitch(config)#hostSW1SW1(config)#enasec1SW1(config)#linevty015SW1(config-line)#passc2SW1(config-line)#intfe0/1SW1(config-if)#switchportmodeaccessSW1(config-if)#intfe0/2SW1(config-if)#switchportmodeaccessSW1(config-if)#intvlan1SW1(config-if)#noshutSW1(config-if)#endSW1#copyrunstart通過BosonNetSim中的工具欄按鈕“eSwitches〞選擇“SW2〞并按照下面的過程進行交換機根本參數的配置：Switch>enableSwitch#conftSwitch(config)#hostSW2SW2(config)#enasec1SW2(config)#linevty015SW2(config-line)#passc2SW2(config-line)#intfe0/1SW2(config-if)#switchportmodeaccessSW2(config-if)#intfe0/2SW2(config-if)#switchportmodeaccessSW2(config-if)#intvlan1SW2(config-if)#noshutSW2(config-if)#endSW2#copyrunstart通過BosonNetSim中的工具欄按鈕“eStations〞選擇“Host1〞并按照下面的步驟配置Host1的相關參數給相應網絡PC配置IP地址通過BosonNetSim中的工具欄按鈕“eStations〞選擇“Host1〞并按照下面的步驟配置Host1的相關參數：鍵入“回車鍵〞繼續。在Host1的命令提示符下鍵入ipconfig/ip1為Host1設置IP地址、子網掩碼。在Host2的命令提示符下鍵入ipconfig/ip2