二层交换机组网方案

《计算机网络》课程设计二层交换机组网方案院（系）名称专业班级学号学生姓名指导教师2010年6月13日课程设计任务书2009—2010学年第二学期专业：网络工程学号：姓名：课程设计名称：计算机网络课程设计设计题目：二层交换机组网方案 ---需求分析及设备B的设置完成期限：自 2010 年5 月 31日至 2010年 06 月06日共 1 周设计目的:能够充分利用所学的计算机网络知识，建立一个以二层交换机为媒介的小型局域网，通过这个局域网可以对该网上的其他主机进行连通，利用较少而又简单的设备，达到组网连通的作用。

功能要求：包括两个二层交换机，数台主机，组建一个简单小型的局域网，实现此局域网内部的通信。

设计的任务：对此次组网进行整体规划和布局，分析各个方面的需求及设备的选用，包括怎样设计，划分VLAN的必要性，网络拓扑的定义及意义。

一、开发工具：交换机，visio。

二、进度安排：三、主要参考资料：[1] 《计算机网络教程（第2版）》谢希人人民邮电出版社 2007[2] 《计算机网络交换路由实验实训指导（第2版）》王鸿运 2010[3] 《校园网组建与管理》清华大学出版社王竹林 2002.1指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日摘要21世纪是一个以网络为核心的信息时代。

要实现信息化，就必须依靠完善的网络，同时也需要与之相关的设计与服务。

本课程设计, 主要基于交换机的设置，建立一个以交换机为媒介的小型局域网的组网方案，例如校园网、企业网等。

由于在教学教育领域，资源共享、教学网络化、办公自动化无疑是大势所趋，为了让师生之间、教工之间达成互联互通，很多中小学校、大学都需要急需建立校园网。

由于条件限制，本课程设计只进行了一个小的模拟测试，并没有实地布线操作。

此次模拟测试只使用了两台二层交换机，两台主机以及数根网线进行简单的配置，然后测试。

关键词：交换机switch;主机PC；局域网：LAN。

目录一、课程设计的目的和意义 (1)二、二层交换机的工作原理 (1)三、设计题目和要求 (2)3.1设计题目 (2)3.2设计要求 (2)四、设计内容 (2)4.1需求分析 (2)4.2设计原则 (3)4.3网络拓扑设计方案 (3)4.4子网设计方案 (4)4.5交换机B的VLAN划分和配置 (6)4.6测试 (7)五、设计成成果及心得 (8)参考文献 (10)参考网站 (10)一、课程设计的目的和意义21世纪是一个Internet为核心的信息时代，要实现信息化，就必须依靠完善的网络。

通过利用二层交换机组网设计，使学生在对计算机网络技术与发展整体了解基础上，掌握vlan原理，掌握二层交换机vlan的划分方法，和如何验证vlan的划分，掌握跨二层交换机相同vlan间通信的调试方法，了解交换机的trunk口。

是广大网民对网络如何运行和管理有了进一步的了解。

二、二层交换机的工作原理二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。

具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。

不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。

从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC （Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。

由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。

以上三点也是评判二层交换机性能优劣的主要技术参数。

三、设计题目和要求3.1 设计题目题目：二层交换机的组建3.2 设计要求设计要求：Internet的风起云涌，带动了网民数量的急速增长，上网已经成了许多人的生活必需品，网吧亦因应而生，满足相当一部分网民的上网需求。

网吧的硬件设备主要包括主机和网络设备，而其中网络设备是整个网吧的核心，对于网吧的经营者而言，如何选择一套可靠稳定、具备良好的扩充性、并且具有优秀的性价比的设备，是网吧经营者首先要考虑的重要条件。

随着VOD、网络游戏等网络应用的迅速发展，人们对计算机和网络带宽的需求越来越高。

早期的网吧通常规模较小、档次较低，且出口带宽较窄，已远远不能满足网民们日益增长的需求。

因此现有的网吧急需升级，而在新建网吧的时候，也需要站在一个较高的起点上。

四、设计内容4.1 需求分析随着生产发展，对工作效率和管理水平现代化要求的提高，对数据流畅通和信息共享提出了更高的要求：根据具体情况，在计算机网络的规划、设计和实施中遵循以下原则:充分考虑业务需求和业务发展趋势，具有实用性、灵活性、安全性、先进性。

整个网络建设应具备连续性，要保护现有的投资，充分利用现有的计算机资源和通讯资源。

网络的可靠性要高，在考虑现有的通讯网络的基础上，计算机网的拓扑结构应尽量采用稳定可靠的结构形式，冗余备份以保证整个网络的高可靠性。

网络应具有高度的开放性，即对设备的技术开放和对其他网络的接入开放(如:Internet)。

经济实用性，设备的选型应有最优的性能价格比，以最省的投资实现尽可能多的功能。

易于操作和工程实施,立足于实际。

4.2 设计原则1. 实用性和经济性系统建设始终贯彻面向应用，注重实效的方针。

坚持使用、经济的原则建设局域网。

2.先进性和成熟性系统设计既要采用先进的技术和方法。

又要注意结构，设备的相对成熟，不但能反映当今的技术水平，而且具有发展潜力。

3.可靠性和稳定性从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。

4.安全性和保密性在网吧的设计中，既考虑变化的要求，必须充分考虑一最简的方法、最低的投资，实现系统的扩展和维护，采用可网管产品，降低人力资源的费用，提高网络的易用性。

5、信息点和用户需求：按照要求网吧内信息点总数为N个，其中普通为（XX个），液晶区为（XX个），豪华区（XX个），为电子邮件服务器、文件服务服务器等为内部单位服务，WWW服务器、远程登录等实现远程学习，从外部网站获得资源。

6. 可扩展性：规模较大、环境良好的网吧越来越得到网民们的青睐，同时国家有关部门对网吧规模的标准也越来越高，网吧的规模化和规范化经营正成为一种趋势。

4.3 网络拓扑设计方案针对网吧经营的现状，我组提出了一套完整的网吧网络解决方案。

选用设备包括：1、DCS-3926S 二层交换机四台2、PC机若干台3、DSA-3100P打印机4、以太网卡5、路由器一台6、网线若干因此本网吧网络设计的拓扑结构图如下所示：网吧一般采用星型结构进行连接，星型结构网络中有一个唯一的转发结点（中央结点），每一计算机都通过单独的通信线路连接到中央结点，信息传送方式、访问协议十分简单，由于其实利用中央结点可方便地提供服务和重新配置网络：单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障，便于维护。

图4.1 详细拓扑结构图4.4 子网设计方案4.4.1 IP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。

具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义：1、减少对各种资源（内存、CPU的处理能力以及网络带宽等）的需求——IP地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚，因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少，同时更新所占用的网络带宽也降低了；2、有利于IP地址空间的合理使用；3、优化业务流量的分布；4、有利于故障诊断。

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。

4.4.2 IP地址规划根据互联网络技术发展的趋势，结合网吧目前真实IP地址的现实情况，我们建议IP地址规划遵循如下原则来设计：1、服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；2、与internet 互联设备IP地址采用真实IP地址；3、部分内部互连采用私有IP地址；4、面向用户的私有IP地址，由统一出口的边缘设备（路由器、防火墙）进行地址翻译。

即出口路由器（防火墙）互联采用合法IP地址；公共服务器如WWW/FTP/DNS/资源服务器等均采用合法地址（或从安全角度考虑采用私有IP）；部分接入用户采用私有保留IP地址相连。

这样设计，既可以充分利用已有的公网IP地址，解决了IP地址空间不足的，既可以方便的实现互通互连，而且将地址翻译（NAT）这种耗费设备资源的工作由网络边缘设备分担，提高网络数据传输整体性能。

4.4.3 网络VLAN设计在网吧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信息；划分之后，VLAN 是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，可以增加网络的安全性，在不同的VLAN之间不能随意通讯，只限与本子网间通讯，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。