网络实验室方案的设计与建设
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2.1 核心机房 核心机房主要包括了一个核心功能机柜和一个服务器机柜。连接方
式见图2。
服务器机柜包括安装了IPCC(IP Contact Center)系统的服务器3 台, DELL服务器4台。思科IPCC(IP Contact Center)系统,具体功能包
括智能呼叫路由、自动呼叫分配(ACD)功能、交互式语音响应(IVR)集成 等功能,可基于现有IP网络,与传统呼叫中心的平台与网络进行集成。HP 服务器安装了Windows server2003和Linux系统,可以为实验室网络提供 WWW、FTP、DNS、DHCP、NAT等多种服务。 2. 2 实验机柜组
网络实验室设计和建设方案
建设目标：针对高校教学的需求提出了计算机网络实验室建设的总体构 思,设计基于思科网络设备的网络实验室建设与维护方案,并予以实施。 关键词:计算机网络实验室、方案、实施
随着信息技术的迅速发展,网络技术已经渗透到社会生活的各个层 面,社会对计算机网络技术人才的需求量与日俱增,因此培养具备网络设 备配置、管理维护、安全管理能力的人才成为计算机专业的一项重要任 务。计算机网络是一门与实践结合紧密的课程,而许多学校由于实验条 件不足,在进行该课程的设置时重理论、轻实践,造成学生对计算机网络 学习积极性不高,缺乏深刻理解,实践能力薄弱。为解决这个问题,就必 须加强计算机网络实验室的建设,培养学生的实际动手能力,才能为社会 输送合格的网络技术人才。
分组实验柜和核心功能柜中的理线架均采用双排理线架,学生若要进 行跳线,只需在理线架上进行简单插拔,而不需要对设备的物理端口进行 插拔线操作,既方便灵活又可起到保护设备物理端口的作用。 2. 3 终端实验用计算机
>40台实验用终端计算机平均分为6组,每组6台,各组对应一个分组实 验机柜,每台终端计算机的COM口通过地板下面的桥架布线与分组实验机 柜中对应设备的Console端口连接,形成一个学生单独对应一台设备的环 境,可以通过终端软件登录设备控制端口进行实验操作。每组6台计算机 的Ethernet口又全部连接至对应分组实验机柜中的一台2950交换机,组 成一个小型局域网。2950交换机再通过机柜中的3750交换机上连至核心 交换机,最终实现实验室中所有终端计算机的互联。 2. 4 无线设备
实验室共有6个分组实验机柜,每个分组实验机柜中有6台设备: 3725 路由器1台, 2620路由器2台, 3750交换机1台, 2950交换机2台。机柜中 不同的设备具有不同的特性,能较全面地涵盖实验内容,具体拓扑连接方 式见图2。其中Cisco 3725路由器具备多个NM和HDSM插槽,可根据服务需 求进行扩展配置,而且语音模块可实现普通模拟语音与IP语音的对接,与 核心机房中的IPCC系统相结合可建立真实的语音通信环境。2620路由器 具有高速路由性能,能提供全面的协议和服务,包括虚拟专用网、防火墙 保护、加密、WAN优化和经过改进的多媒体支持功能,并且支持多服务语 音数据网络。Catalyst3750交换机可实现高达32Gbps的堆叠互联,可以 使用服务质量(QoS)、速率限制、访问控制列表和基本的静态和路由功 能,利用2950交换机可以将组内的学生实验使用的计算机组成局域网。 各实验分组机柜中的设备均上连至本机柜中的3750交换机,汇聚后再通 过3750交换机上连至核心功能机柜中的核心交换机6509,如图2,可将实 验室网络设备形成星形拓扑的连接方式。
另外,通过增加配置光口模块,可满足光纤接入需求,再加上交换 模块包括了48个具备自动适应和自动协商的RJ45端口,可具有非常 高速的核心交换能力。带VPN模块的3725路由器可提供VPN相关实验 的良好环境。防火墙在实验室内网联入校园网时,在内网电脑、服 务器与外网之间起到保护作用,阻挡外网的不良攻击,再与入侵检测 IDS设备相结合,更有效地阻断攻击事件,进一步提高网络安全性。
无线路由器和无线访问点,可按实验拓扑要求灵活地连接至实验组机 柜任何一台设备的RJ45端口,实现多种无线组网方案。每台计算机均安 装无线网卡,让学生了解体验并掌握无线网络的特点与配置方法。 3 实验环境 (1)终端计算机安装W indows2003 Server操作系统,运行“超级终 端”或其它同类终端软件,与设备Console端口连接后即可登录设备进行
终端计算机可以使用硬盘保护卡来防止学生修改系统文件并实现便 捷的文件发布,使用备份软件如Ghost将最初的安装状态做备份,因此在 计算机操作系统出问题时也可以通过镜像恢复来实现系统修复。为保证 计算机的安全,需为每台计算机安装杀毒软件,但由于实验性质,不得在 终端上安装防火墙,以免影响学生观察实验结果。杀毒软件可采用瑞星 杀毒软件,因为该杀毒软件未捆绑防火墙,不会影响学生观察网络实验结 果,而且安装很方便。考虑到瑞星杀毒软件每天其病毒定义库均有更新, 要做到及时升级终端计算机到相应最新病毒库,可采用服务器/客户端的 模式,将核心机柜中的一台HP服务器作为升级服务器端, >40台终端计算
配置。 (2)教师在授课时若需演示设备配置过程,可使用多媒体讲台上的计算机 Telnet任一分组实验柜中的任一设备,如图1所示,再通过讲台前的投影 屏幕让学生清晰地了解实验步骤,并可与教师同步动手操作。这为教师 提供了相当灵活的互动演示环境,也便于对设备进行监控与排错。 (3)由于学生使用的终端计算机COM口与相应设备的Console端口连接,而 Ethernet端口则均上连本组机柜中2950交换机的FastEthernet端口。在 实验过程中既可通过Console端口对设备进行本地配置,也可以通过 FastEthernet端口Telnet到其它设备进行配置,有利于学生进行比较学 习,全面掌握不同型号设备的配置方法。 (4)在实验过程中,可采用分组实验的方式,并事先规定IP地址等实验参 数的分配规则,以避免因学生随意配置IP地址而导致地址冲突,影响实验 过程。 4 恢复与维护 4. 1 网络设备恢复
核心功能机柜中的设备有: Cisco 6509核心交换机1台,带VPN模块 3725路由器2台,防火墙ASA5510 1台,入侵检测IDS-4215 1台。作为 思科重要的智能多层模块化交换机, Catalyst 6509系列能够提供 安全的端到端融合网络服务。配置的Supervisor Engine 720集成 了高性能的720Gpbs交换矩阵与新型的路由和转发引擎,其数据交换 可达到400Mpps,还具备增强型QOS机制、基于硬件的GRE隧道和NAT, 高达200Mpps的硬件IPv6能力,可进行通信与网络的顺利过渡。
1 实验室的总体构思 实验室的方案设计基于以下几个方面考虑:
(1) 内容丰富 实验室设备能涵盖局域网、广域网、无线、网络安全、VoIP、综合 布线等实用技术功能模块,在此基础上实现实践课程与理论课内容的紧 密结合,全方位为学生提供实践动手的机会。 (2)设备完善 同类网络设备具备多种不同的型号,为学生在实验中提供广泛的操作 平台,在对比中学习,学习中对比,进一步拓宽眼界。 (3)拓扑灵活 灵活的拓扑设计只需要通过简单的跳线即可改变拓扑,满足多种实验 要求,并且可以根据多种需求进行扩展,让学生在实验中有机会充分发挥 创新能力,根据实验目的自行完成实验的设计与配置,并且可实现实验室 内部网络与校园网的轻松连接。 (4)易于维护 紧凑连续的实验课程安排要求在一个班级完成实验后能够迅速恢复 实验设备,以免影响下一个班级的上机使用,这就需要一个易于维护与恢 复的实验环境,包括对网络设备及终端计算机的恢复。 (5)安全可靠 设备系统具备较高的安全性、容错能力,并且能防止内部网络受到外 部攻击和感染病毒,保证网络设备以及终端计算机的安全。 (6)环境友好
机作为客户端。 5 结束语
该网络实验室的拓扑设计和环境配置为学生提供了真实丰富的实验 环境和良好的科研平台,有利于学生在实践动手过程中加深对网络基础 理论的认识,通过一系列的实验,希望学生能够掌握不同型号路由器、交 换机的基本配置方法,VLAN、路由协议的配置方法,网络规划与管理,了 解无线、IP语音,网络安全等实用技术,提高创新能力。如果完全按照 CCNA的实验教材来安排实验内容,一是不利于多人上机,因为CCNA实验的 设置往往只考虑到单独管理员,而几十个学生同时上机必然会出现混乱 状况;二是CCNA教材中不少实验内容比较陈旧,一些命令并不适用于较新 设备。这就要求实验室工作人员及教材编写人员投入大量精力与时间来 进行实验与测试,设计合理的实验环境内容,以保证学生正常完成实验, 达到实验目的。为学生提供良好的动手实践环境,为他们从学校到社会 工作的过渡打好基础是实验室各项教学的立足点。当然,该实验室也完 全具备CCNA、CCNP、CCIE各项思科认证的实验环境要求,能面向社会提 供相关的系列培训。
设备类型 核心交换 机 三层交换 机 二层交换 机 路由器 路由器 防火墙 入侵检Leabharlann Baidu 服务器 无线路由
设备型号 CISCO WS-C6509
CISCO WS-C3750-24TS-S
CISCO WS-2950T-24
CISCO 3725 CISCO 2620XM CISCO ASA5510 CISCO IDS-4215 HP 380G7 Linksys WRT54G
结合多媒体教学,加强教与学的互动,让学生边学边做,边做边学。 2 实验室的实施方案
经过多方面考察与研究,鉴于CISCO公司提供业界范围最广的网络硬 件产品及其较完善的技术方案,建设计算机网络实验室采用CISCO的网络 设备,其中主要网络设备清单见表1。从实验室建设的总体构思出发,方 案主要包括了五大模块:核心机房、实验机柜组、终端实验用计算机、 无线设备、教学用多媒体设备。实验室总体拓扑见图1。
设备数量 1
6
6
8 6 2 1 4 4
器 无线AP 无线网卡
CISCO AP1231G WMP54G
IP语音系统 CISCO IPCC
PC
lenovo
网络测试 福禄克网络测试基础套包 FLUKE-EDU
打线工具 安普
综合布线 安普
投影仪 日立
2 根据PC终端数量配置当前 配置为40台内 1 >40 3
由于目前计算机专业班级较多而课时有限,实验课程往往安排两个班 级先后连续上机。前一个班级学生实验完成后,所有的配置都会写到设 备DRAM中Running-config文件中,改变了设备的运行配置,直接影响后一 个班级的上机环境,若将网络设备一台接一台重新恢复配置会需要较长 时间,因此需要一个快捷的方法将设备恢复到初始状态。为此,在每次实 验之前,可将已经配置好的文件拷贝至本地设备的NVRAM中的启动文件 Startup-config和Flash中,在实验后,执行重启命令或是将Flash中的备 份文件导出至NVRAM中则可轻松使设备恢复至初始环境。在每台终端计 算机上安装TFTP工具软件,将其对应的设备的初始配置文件以及IOS文件 均备份至终端上TFTP软件指定的目录下。在学生进行误操作时,比如误 删Flash中的IOS文件或是误擦除Startup-config文件时可以及时恢复设 备的正常运行。 4. 2 终端计算机维护
2.1 核心机房 核心机房主要包括了一个核心功能机柜和一个服务器机柜。连接方
式见图2。
服务器机柜包括安装了IPCC(IP Contact Center)系统的服务器3 台, DELL服务器4台。思科IPCC(IP Contact Center)系统,具体功能包
括智能呼叫路由、自动呼叫分配(ACD)功能、交互式语音响应(IVR)集成 等功能,可基于现有IP网络,与传统呼叫中心的平台与网络进行集成。HP 服务器安装了Windows server2003和Linux系统,可以为实验室网络提供 WWW、FTP、DNS、DHCP、NAT等多种服务。 2. 2 实验机柜组
网络实验室设计和建设方案
建设目标：针对高校教学的需求提出了计算机网络实验室建设的总体构 思,设计基于思科网络设备的网络实验室建设与维护方案,并予以实施。 关键词:计算机网络实验室、方案、实施
随着信息技术的迅速发展,网络技术已经渗透到社会生活的各个层 面,社会对计算机网络技术人才的需求量与日俱增,因此培养具备网络设 备配置、管理维护、安全管理能力的人才成为计算机专业的一项重要任 务。计算机网络是一门与实践结合紧密的课程,而许多学校由于实验条 件不足,在进行该课程的设置时重理论、轻实践,造成学生对计算机网络 学习积极性不高,缺乏深刻理解,实践能力薄弱。为解决这个问题,就必 须加强计算机网络实验室的建设,培养学生的实际动手能力,才能为社会 输送合格的网络技术人才。
分组实验柜和核心功能柜中的理线架均采用双排理线架,学生若要进 行跳线,只需在理线架上进行简单插拔,而不需要对设备的物理端口进行 插拔线操作,既方便灵活又可起到保护设备物理端口的作用。 2. 3 终端实验用计算机
>40台实验用终端计算机平均分为6组,每组6台,各组对应一个分组实 验机柜,每台终端计算机的COM口通过地板下面的桥架布线与分组实验机 柜中对应设备的Console端口连接,形成一个学生单独对应一台设备的环 境,可以通过终端软件登录设备控制端口进行实验操作。每组6台计算机 的Ethernet口又全部连接至对应分组实验机柜中的一台2950交换机,组 成一个小型局域网。2950交换机再通过机柜中的3750交换机上连至核心 交换机,最终实现实验室中所有终端计算机的互联。 2. 4 无线设备
实验室共有6个分组实验机柜,每个分组实验机柜中有6台设备: 3725 路由器1台, 2620路由器2台, 3750交换机1台, 2950交换机2台。机柜中 不同的设备具有不同的特性,能较全面地涵盖实验内容,具体拓扑连接方 式见图2。其中Cisco 3725路由器具备多个NM和HDSM插槽,可根据服务需 求进行扩展配置,而且语音模块可实现普通模拟语音与IP语音的对接,与 核心机房中的IPCC系统相结合可建立真实的语音通信环境。2620路由器 具有高速路由性能,能提供全面的协议和服务,包括虚拟专用网、防火墙 保护、加密、WAN优化和经过改进的多媒体支持功能,并且支持多服务语 音数据网络。Catalyst3750交换机可实现高达32Gbps的堆叠互联,可以 使用服务质量(QoS)、速率限制、访问控制列表和基本的静态和路由功 能,利用2950交换机可以将组内的学生实验使用的计算机组成局域网。 各实验分组机柜中的设备均上连至本机柜中的3750交换机,汇聚后再通 过3750交换机上连至核心功能机柜中的核心交换机6509,如图2,可将实 验室网络设备形成星形拓扑的连接方式。
另外,通过增加配置光口模块,可满足光纤接入需求,再加上交换 模块包括了48个具备自动适应和自动协商的RJ45端口,可具有非常 高速的核心交换能力。带VPN模块的3725路由器可提供VPN相关实验 的良好环境。防火墙在实验室内网联入校园网时,在内网电脑、服 务器与外网之间起到保护作用,阻挡外网的不良攻击,再与入侵检测 IDS设备相结合,更有效地阻断攻击事件,进一步提高网络安全性。
无线路由器和无线访问点,可按实验拓扑要求灵活地连接至实验组机 柜任何一台设备的RJ45端口,实现多种无线组网方案。每台计算机均安 装无线网卡,让学生了解体验并掌握无线网络的特点与配置方法。 3 实验环境 (1)终端计算机安装W indows2003 Server操作系统,运行“超级终 端”或其它同类终端软件,与设备Console端口连接后即可登录设备进行
终端计算机可以使用硬盘保护卡来防止学生修改系统文件并实现便 捷的文件发布,使用备份软件如Ghost将最初的安装状态做备份,因此在 计算机操作系统出问题时也可以通过镜像恢复来实现系统修复。为保证 计算机的安全,需为每台计算机安装杀毒软件,但由于实验性质,不得在 终端上安装防火墙,以免影响学生观察实验结果。杀毒软件可采用瑞星 杀毒软件,因为该杀毒软件未捆绑防火墙,不会影响学生观察网络实验结 果,而且安装很方便。考虑到瑞星杀毒软件每天其病毒定义库均有更新, 要做到及时升级终端计算机到相应最新病毒库,可采用服务器/客户端的 模式,将核心机柜中的一台HP服务器作为升级服务器端, >40台终端计算
配置。 (2)教师在授课时若需演示设备配置过程,可使用多媒体讲台上的计算机 Telnet任一分组实验柜中的任一设备,如图1所示,再通过讲台前的投影 屏幕让学生清晰地了解实验步骤,并可与教师同步动手操作。这为教师 提供了相当灵活的互动演示环境,也便于对设备进行监控与排错。 (3)由于学生使用的终端计算机COM口与相应设备的Console端口连接,而 Ethernet端口则均上连本组机柜中2950交换机的FastEthernet端口。在 实验过程中既可通过Console端口对设备进行本地配置,也可以通过 FastEthernet端口Telnet到其它设备进行配置,有利于学生进行比较学 习,全面掌握不同型号设备的配置方法。 (4)在实验过程中,可采用分组实验的方式,并事先规定IP地址等实验参 数的分配规则,以避免因学生随意配置IP地址而导致地址冲突,影响实验 过程。 4 恢复与维护 4. 1 网络设备恢复
核心功能机柜中的设备有: Cisco 6509核心交换机1台,带VPN模块 3725路由器2台,防火墙ASA5510 1台,入侵检测IDS-4215 1台。作为 思科重要的智能多层模块化交换机, Catalyst 6509系列能够提供 安全的端到端融合网络服务。配置的Supervisor Engine 720集成 了高性能的720Gpbs交换矩阵与新型的路由和转发引擎,其数据交换 可达到400Mpps,还具备增强型QOS机制、基于硬件的GRE隧道和NAT, 高达200Mpps的硬件IPv6能力,可进行通信与网络的顺利过渡。
1 实验室的总体构思 实验室的方案设计基于以下几个方面考虑:
(1) 内容丰富 实验室设备能涵盖局域网、广域网、无线、网络安全、VoIP、综合 布线等实用技术功能模块,在此基础上实现实践课程与理论课内容的紧 密结合,全方位为学生提供实践动手的机会。 (2)设备完善 同类网络设备具备多种不同的型号,为学生在实验中提供广泛的操作 平台,在对比中学习,学习中对比,进一步拓宽眼界。 (3)拓扑灵活 灵活的拓扑设计只需要通过简单的跳线即可改变拓扑,满足多种实验 要求,并且可以根据多种需求进行扩展,让学生在实验中有机会充分发挥 创新能力,根据实验目的自行完成实验的设计与配置,并且可实现实验室 内部网络与校园网的轻松连接。 (4)易于维护 紧凑连续的实验课程安排要求在一个班级完成实验后能够迅速恢复 实验设备,以免影响下一个班级的上机使用,这就需要一个易于维护与恢 复的实验环境,包括对网络设备及终端计算机的恢复。 (5)安全可靠 设备系统具备较高的安全性、容错能力,并且能防止内部网络受到外 部攻击和感染病毒,保证网络设备以及终端计算机的安全。 (6)环境友好
机作为客户端。 5 结束语
该网络实验室的拓扑设计和环境配置为学生提供了真实丰富的实验 环境和良好的科研平台,有利于学生在实践动手过程中加深对网络基础 理论的认识,通过一系列的实验,希望学生能够掌握不同型号路由器、交 换机的基本配置方法,VLAN、路由协议的配置方法,网络规划与管理,了 解无线、IP语音,网络安全等实用技术,提高创新能力。如果完全按照 CCNA的实验教材来安排实验内容,一是不利于多人上机,因为CCNA实验的 设置往往只考虑到单独管理员,而几十个学生同时上机必然会出现混乱 状况;二是CCNA教材中不少实验内容比较陈旧,一些命令并不适用于较新 设备。这就要求实验室工作人员及教材编写人员投入大量精力与时间来 进行实验与测试,设计合理的实验环境内容,以保证学生正常完成实验, 达到实验目的。为学生提供良好的动手实践环境,为他们从学校到社会 工作的过渡打好基础是实验室各项教学的立足点。当然,该实验室也完 全具备CCNA、CCNP、CCIE各项思科认证的实验环境要求,能面向社会提 供相关的系列培训。
设备类型 核心交换 机 三层交换 机 二层交换 机 路由器 路由器 防火墙 入侵检Leabharlann Baidu 服务器 无线路由
设备型号 CISCO WS-C6509
CISCO WS-C3750-24TS-S
CISCO WS-2950T-24
CISCO 3725 CISCO 2620XM CISCO ASA5510 CISCO IDS-4215 HP 380G7 Linksys WRT54G
结合多媒体教学,加强教与学的互动,让学生边学边做,边做边学。 2 实验室的实施方案
经过多方面考察与研究,鉴于CISCO公司提供业界范围最广的网络硬 件产品及其较完善的技术方案,建设计算机网络实验室采用CISCO的网络 设备,其中主要网络设备清单见表1。从实验室建设的总体构思出发,方 案主要包括了五大模块:核心机房、实验机柜组、终端实验用计算机、 无线设备、教学用多媒体设备。实验室总体拓扑见图1。
设备数量 1
6
6
8 6 2 1 4 4
器 无线AP 无线网卡
CISCO AP1231G WMP54G
IP语音系统 CISCO IPCC
PC
lenovo
网络测试 福禄克网络测试基础套包 FLUKE-EDU
打线工具 安普
综合布线 安普
投影仪 日立
2 根据PC终端数量配置当前 配置为40台内 1 >40 3
由于目前计算机专业班级较多而课时有限,实验课程往往安排两个班 级先后连续上机。前一个班级学生实验完成后,所有的配置都会写到设 备DRAM中Running-config文件中,改变了设备的运行配置,直接影响后一 个班级的上机环境,若将网络设备一台接一台重新恢复配置会需要较长 时间,因此需要一个快捷的方法将设备恢复到初始状态。为此,在每次实 验之前,可将已经配置好的文件拷贝至本地设备的NVRAM中的启动文件 Startup-config和Flash中,在实验后,执行重启命令或是将Flash中的备 份文件导出至NVRAM中则可轻松使设备恢复至初始环境。在每台终端计 算机上安装TFTP工具软件,将其对应的设备的初始配置文件以及IOS文件 均备份至终端上TFTP软件指定的目录下。在学生进行误操作时,比如误 删Flash中的IOS文件或是误擦除Startup-config文件时可以及时恢复设 备的正常运行。 4. 2 终端计算机维护