网络实验室解决方案

局域网技术与组网工程目录一、实验目的 (2)二、实验内容 (2)三、实验原理 (2)1.1 三层换机 (2)1.2 代理服务器 (2)四、实验环境与网络拓扑 (3)五、实验步骤 (3)1、需求分析 (3)1.1 技术目标分析 (3)1.2 网络应用分析 (4)1.3 数据存储位置 (4)2、网络特征 (4)2.1网络的概括和拓扑 (4)2.2 网络性能参数 (5)3、网络逻辑设计 (6)3.1 网络拓扑结构设计 (6)3.2 IP地址方案和VLAN的划分 (6)3.3 安全方案 (7)4、网络实施 (7)4.1 网络设备的选择 (7)4.2 典型的配置与实施 (8)4.3 NET转换的配置 (8)4.4 VLAN的划分 (9)六、实验故障排除与调试 (10)七、实验总结和心得体会 (10)网络实验室局域网的设计一、实验目的（1）掌握设计网络实验室的技能与方法。

（2）掌握设计网络方案的基本技能和方法。

（3）用visio绘制网络拓扑图二、实验内容为新建的网络实验室设计局域网，进行网络实验室的网络需求分析（如80台计算机，每40一个VLAN,每10台pc连接到百兆交换机上，交换机之间互连。

VLAN间通讯通过三层交换机，80台计算机共享如下服务如ftp/代理/www服务等。

通过三层交换机的上端千兆口连接到网络中心，通过网络中心实现外网的连接）。

给出设计方案和2层、3层交换机上的典型配置（如单臂路由、地址划分）。

三、实验原理1.1 三层换机交具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是围着目的而服务，能够做到一次路由，多次转发。

对于数据包转发的规律性的过程有硬件高速实现，而路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能由软件实现。

三层交换技术、十三层转发技术。

传统交换技术是在OSI网络标准模型第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发，即可实现网络路由功能又可根据不同网络状况做到最优网络性能。

1.2 代理服务器在Internet上指proxy server，即代理服务器，它是一个软件，运行于某台计算机上，使用代理服务器的计算机与Internet交换信息时都先将信息转发给代理服务器，由其转发，并且将收到的应答回送给该计算机。

使用代理服务器的目的有：出于安全考虑或局域网的internet出口有限等。

单臂路由：是将一个物理端口模拟成多个逻辑上的子接口，即在路由器上设置多个逻辑子接口，每个子接口对应与一个VLAN。

由于物理路由接口只有一个，各子接口的数据在物理传递要进行标记封装。

四、实验环境与网络拓扑给出实验用到的设备、仪器、系统开发环境、系统运行环境、开发语言、对应实验环境版本；给出实验用到的网络拓扑结构和设备清单。

利用visio做出网络实验室设计方案的拓扑图为如图1-1所示：图1-1 网络实验拓扑图五、实验步骤1、需求分析1.1 技术目标分析·重新设计IP地址规划。

·增加已有因特网接入带宽，以支持新的应用和现有应用的扩展。

·为学生提供一个安全﹑私密的无线网络用于访问园区网络和因特网。

·提供一个响应时间大约为1/10的网络。

·网络的可靠性大约为99.9%(可靠性最高的达到99.999%)，MTBF为3000个小时,MTTR为3个小时（可用性可以用每年﹑每月﹑每天或者每小时内正常工作的时间占该时期总时间的百分率来表示。

衡量可用性通常采用失败的平均时间（MTBF）和修复的平均时间（MTTR）来定义。

公式为：可用性=MTBF/(MTBF+MTTR)。

·提高安全性，保护因特网连接和内部网络，防止入侵。

·使用网络管理工具，提高IT部门的效率和效果。

·网络具有良好的可扩展性，可以在将来支持多媒体应用。

1.2 网络应用分析表1-1所示为网络实验室网络应用分析表表1-1 网络实验室网络应用应用名称应用类型新应用重要性电子邮件电子邮件否√主页Web浏览否√FTP 文件共享否√网络维护网上报修否安全更新安全否无线网络无线网络是校内代理代理服务是部门域名域名服务否√1.3 数据存储位置表1-2所示为该实验室局域网典型数据存储表表1-2 网络实验室数据存储位置表数据存储位置应用团体Web服务器网络中心服务器集群Web站点主机所有E-mail服务器网络中心服务器集群电子邮件所有FTP服务器网络中心服务器集群文件下载所有DHCP服务器计算机中心服务群编址所有网络管理服务器计算机中心服务群网络管理管理部门DNS服务器计算机中心服务群命名所有2、网络特征2.1网络的概括和拓扑核心交换机是一台8512三层交换机，通过多模光纤连接到计算机网络中心、外部网络，实验室内的PC机每10台连接到一个百兆的交换机上，然后百兆的交换机经过汇聚连接到千兆交换机上，并且每40台交换机给划分一个VLAN。

同时在路由上拿出一个端口连接到DMZ区域，防火墙提供实验室的WWW、DNS、电子邮件等服务；FTP和DHCP服务器也连接到bq-8512上，提供实验室的动态地址分配；边界路由通过CERNRT（中国教育科研网）和两根网通的线连接到Internet上。

在边界路由NE40和所有的三层交换机上配置OSPF路由协议；在边界路由上配置NA T作地址转换；在核心交换机8512上划分VLAN1和VLAN2对实验室VLAN进行管理，使实验室内每40台PC机划分一个VLAN。

该网络实验室的实验拓扑图为如图1-2所示：图1-2 实验室网络拓扑图2.2 网络性能参数（1）带宽：从网络中心到网络实验室设备间要铺设多模光纤，带宽可以达到千兆每秒，从设备间到实验室的各台PC机要采用超5类双绞线，使带宽达到在百兆每秒左右。

（2）吞吐量：在网络高峰期时，上网人数比较多，发生冲突的可能性达到10%，这样吞吐量=90%*G（网络负载），其他时间的吞吐量几乎等于网络的负载。

（3）可用性：以边界路由NE40为例计算设备的可用性，如图表1-3所示：表1-3 设备可用性清单平均故障间隔时间（h）平均修复时间（h）第一次故障5000 5第二次故障10000 8第三次故障6000 3平均时间7000 5.33可用性= 7000/（5.33 + 7000）= 99%。

3、网络逻辑设计3.1 网络拓扑结构设计8512核心交换机在整个网络实验室占了主导地位，所以必须保证它的安全性和可靠性，因此在原有的基础上增加了一台8512核心交换机作为冗余设备，当其中一台出现故障时，另一台可以继续工作，保证网络的可靠性。

同时还为实验室增加了无限局域网的发射装置，提供了更多的网络节点。

在每个三层交换机上配置STP协议，同时为了减轻DHCP服务器的通信，因此在三层交换机上开启DHCP协议。

为了提高带宽，增加CNC带宽到1000MB，实现负载平衡，并在三层交换机上运行OSPF协议。

如图1-3所示为改进后的网络拓扑图。

图1-3 改进后具有核心层冗余无线接入的网络拓扑图3.2 IP地址方案和VLAN的划分每一个三层交换机的接口都对应一个V ALN，在Bq_7606上划分的VLAN，VLAN配置清单如表1-4所示：表1-4 VLAN的配置清单列表端口VLAN ID 说明1 ~ 10 VLAN 1 网管中心11 ~ 50 VLAN 2 连接到1~40台PC机上51 ~ 90 VLAN 3 连接到41 ~ 80台PC机上下面是各VLAN的IP地址划分和功能描述，如表1-5所示。

表1-5 VLAN地址配置清单列表VLAN ID 网段IP 网关IP 描述1 172.16.1.0/24 172.16.1.254/24 网络管理中心2 172.16.2.0/24 172.16.2.254/24 1 ~ 40台PC机3 172.16.3.0/24 172.16.3.254/24 41 ~ 80台PC机3.3 安全方案在边界路由上设置了防火墙的功能，对不安全的信息进行了过滤，保证了内部网络不受到入侵。

如果经济允许，可在8512和Ne40之间搭建硬件防火墙，从而有效地保护内网。

同时为了防范ARP攻击，要求每个终端桌面安装认证端以方便进行管理。

4、网络实施4.1 网络设备的选择（1）接入层设备选择接入层网络作为二层交换机，提供工作站等设备的网络接入。

接入层在整个网络中接入交换机的数量最多，具有即插即用的特性。

对此类交换机的要求，一是价格合理，二是可管理性好，易于使用和维护；三是有足够的吞吐量；四是稳定性好，能够在比较恶劣的环境下稳定的工作。

（2）汇聚层设备选择汇聚层主要负责接入层节点和核心层中心，汇聚分散的接入点，扩大核心层设备的端口密度和种类，汇聚各区域数据流量，实现骨干网络之间的优化传输。

汇聚交换机还负责本区域内的数据交换，汇聚交换机一般与核心层交换机同类型，仍需要较高的性能和比较丰富的功能，但吞吐量较低。

工作在这一层的交换机最重要的要求就是支持安全策略和冗余组件。

前者并不一定很有用，因为主要在汇聚层上做这块功能，而后者就比较关键，一旦正常工作的链路物理层断开，就要重新选择可用线路。

（3）核心层设备的选择网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供优化、可靠的主干传输结构，因此核心交换机应拥有更高的可靠性能和吞吐量。

工作在这一层的交换机要具备高速转发、路由以及吞吐量较大等功能，同时性能也要有保证。

为了提高网络可靠性和可用性，可选择同系列设备作为冗余设备。

4.2 典型的配置与实施（1）OSPF路由协议的配置OSPF路由协议是一种典型的链路状态的路由协议，一般用于同一个路由域内。

在这里，路由域是指一组通过统一的路由政策或路由协议相互交换路由信息的网络。

在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。

作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。

运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。

给出典型的配置命令。

首先，在路由器上面启用OSPF，命令如下。

R1(config)#router ospf process-id其次，通告参与更新、接受路由信息所有接口的网络。

配置如下。

R1(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id网络地址和通配符掩码一起，用于指定此network命令启用的接口或接口范围。