路由课程设计

网络设备互连课程设计报告

课题: 设计一个基于三层交换技术的校园网

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专业班级：

指导教师：

设计时间：2017 06 22

前言

当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，校园网的建设越来越受到各大校园的重视。校园网络的建设在全国各大校园中掀起一股热潮，许多学校都建起了自己的校园网。在校园网的建设中，应用三层交换技术作为局域网搭建方式已经成为了一种普遍流行的方式。基于三层交换的虚拟局域网技术主要采用VLAN技术对网段进行划分，可以满足校园网络应用中不同方式的网络访问与应用。其对复杂的数据和不同类型的数据都具有良好的网络传输效能。

校园网是利用Internet 技术把一个学校内的信息资源全部链接起来，使全校师生员工能共享和传递校园网络上的各种信息资源，同时又能通过通信线路与外部的Internet网络相互连接。校园网是学校教育资源的重要组成部分，已成为现代高等学校不可或缺的重要基础设施和基础条件。校园网建设为高校利用网络化、信息化手段提高教学质量、促进研究型自主学习提供了更为广阔、自由的教学与科研空间，从而推动了教育教学的整体变革。

一个学校有了自己的校园网，一方面学校的老师和学生足不出校就能及时的获取外界的信息，了解到全国各地最新的动态，方便与其他地区的联系和信息的交流，有利于提高学校的科研教学水平，另一方面也能更好的管理学校，它能为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台。建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情，校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化、信息化教学管理环境系统。

文章首先对三层交换技术进行介绍，主要介绍涉及到的VLAN技术和三层交换技术原理。其次根据学校局域网应用特点设计基于三层交换技术的校园虚拟

局域网，对网络结构设计和VLAN 规划设计进行介绍。最后，针对基于三层交

换技术和虚拟局域网技术在虚拟机上构建校园网。

关键字：校园网；三层交换技术；虚拟局域网

目录

一、项目概述 (4)

二、相关知识 (4)

2.1 三层交换技术的概念 (4)

2.2三层交换技术的原理 (5)

2.3三层交换技术的功能 (5)

2.4三层交换机的特点 (5)

2.5 IP地址规划的重要性 (6)

2.6虚拟局域网（VLAN）技术 (6)

三、需求分析 (7)

3.1用户需求概述 (7)

3.2设计要求 (7)

3.3系统需求 (8)

四、网络结构设计 (8)

4.1 功能结构图 (10)

4.2布线结构 (10)

4.3 网络设备 (10)

4.4 IP地址规划 (11)

五、系统配置 (11)

5.1配置三层交换机 (11)

5.2配置二层交换机 (12)

5.3配置主机IP地址及网关 (13)

5.4配置路由器 (14)

六、方案实施与功能实现情况 (16)

七、任务与总结 (18)

7.1任务 (18)

7.2总结 (18)

八、附录或参考资料 (19)

一、项目概述

校园网是以学校的教学、管理、科研、信息交流和资源共享为目的，以一个学校的管辖区域为覆盖范围的局域网，是通过与Internet的互连实现信息交流和资源共享的系统。

校园网必须能覆盖整个校园，通过校园网不仅能及时的掌握学校和学生的相关动态，与学生的及时交流，还可以方便快捷的浏览与学习相关的网页，查询网上的资源，学生通过校园网还能够及时的了解学校发布的信息、新推出的政策、学校最近一段时间的活动，可以方便的与他人进行交流，从网上查询一些学习资料，通过网络进行网上学习，视频学习等，及时的了解教育方面前沿的信息，扩充最近的知识面，开阔视野；管理人员通过校园网可以方便的对各个部门之间的工作进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和是被资源的共享。整个网络应具有高速的三层交换功能。

本校园网设计的需求目标是将各种不同应用的信息资源通过网络设备互连起来，形成校园内部的Internet系统（内部网络系统），扩展性较强，覆盖学校网络管理中心的主干网络。将学校的各种PC工作站，终端设备和局域网连接起来，为各个部门的工作人员提供充分的网络信息服务。

本次校园网的设计以网络管理中心为中心划分组织部、宣传部和后勤部，实现了通讯，管理、等功能。

二、相关知识

2.1 三层交换技术的概念

在计算机数量众多的局域网络中，为了提高网络安全性和通信效率必须划分VLAN,而不同VL AN间的通信只有通过路由设备才能实现。

如果使用传统路由器作为VLAN间的路由设备，将由于其吞吐量太小而很难适应大规模、高速率网络传输的需要，这无疑将成为快速以太网或千兆以太网网络传输的瓶颈。于是，专门用于解决VLAN间通信的、集第三层转发与第二层交换于一身的第三层交换技术产生了。第三层交换技术实际上是使用了集成电路的路由器，但比传统的路由器提供了更高的速度和更低的成本。

2.2三层交换技术的原理

第三层交换机根据OSI模型网络层（即第三层）的IP地址完成端到端的数据交换，主要应用于不同VLAN子网间的路由。当某一信息源的第一个数据流进行第三层交换（路由）后，交换机会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，并将该表存储起来，如同一信息源的后续数据流再次进入交换机，交换机将根据第一次产生并保存的地址映射表，直接从第二次有源地址传输到目的地址，不再经过第三路由系统处理，提高了数据包的转发效率，解决了VLAN子网间传输

信息时传统路由器产生的速率瓶颈。

2.3三层交换技术的功能

根据第三层协议对路由进行计算，其支持的路由协议包括RIP（路由信息选择协议）和OSPF（开放最短路径优先）等。

支持IGMP（Internet组管理协议）、DVMRP（距离矢量组播路由选择协议）等各种常用的IP组播协议，当交换式路由器收到组播报文后，首先将报文转发到包含组播组成员的VLAN上，继而再把报文转发到组播组成员的端口上。

支持服务质量（QoS），将报文赋予特定的优先级，不同优先级的报文送到不同的队列按先后转发。

支持标准的SNMP（简单网络管理协议）协议，支持传统的命令行接口（CLI）。对虚拟网的多种划分策略，尤其是它不仅支持传统的机遇端口的VLAN划分，而且还支持基于IP地址，子网号和协议类型的VLAN划分，这给园区网的管理带来极大的方便。

具有自动发现功能，该功能可以减少配置的复杂性。第三层交换机可以通过监视数据流来学习路由信息，通过对端口入站数据包的分析，第三层交换机能自动的发现和产生一个广播域、VLAN 、IP 子网和更新他们的成员。自动发现功能在不改变任何配置的情况下，提高网络的性能。

2.4三层交换机的特点

除了优秀的性能之外，三层交换机还具有一些传统的二层交换机没有的特性，这些特性可以给校园和城域教育网的建设带来许多好处，列举如下：

（1）高可扩充性

三层交换机在连接多个子网时，子网只是与第三层交换模块建立逻辑连接，