基于ipv4技术高校校园网设计与实现毕业论文(编辑修改稿)

基于ipv4技术高校校园网设计与实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

情况，来选择合适的网络产品，保证高校网络安全、高速运行。 结构合理： 在进行分部设计时，一定要保持一定的层次感，做到思路清晰，以及有一定的层次结构，便于管理整个网络系统。 高效实用 ： 科学分析，实现资金的效益最大化，能 基本满足对高校网络 提出的各项要求。 良好的环境： 较高的网络 ， 快速访问网络 ， 保证学校间的交流。 高校校园网 设计 图 31 高校校园网络拓扑图 IP 地址 规划 本高校校园网络根据需求一共划分了 18 个 VLAN。 具体的划分如下表所示： 表 31 IP 地址 规划 6 选项 网段 IP 网关 IP 注意事项 服务器集群 教学 A 区 学生 寝室 财务部 教务部 办公室 教学 B 区 实训区 高校校园网设备选型 在本次课题设计中，笔者引入了 Cisco 公司 开发的相关设备。 从当前情况来看，网络是实现 企业、社会、家庭 等各方互相连接的设施 ，而 Cisco 网络 可以为多方之间进行通信提供有效的解决方案。 在选取了 Cisco 的硬件 、软件 和相关的服务方案以后 ， 可以使个人，学校的能力都得以提升，同时也使更多的顾客满意。 交换机 交换机 牵涉到两个重要参数 ：背板带宽和吞吐率， 它们是网络交换能力强弱的指标 ， 是实现网络交换的基础性工作。 三层交换机选择 : 本次设计方案选择 Cisco Catalyst 4948 系列交换机。 Catalyst 4948 交换机 使多项高级功能整合为一体 ，用户 可以借助于这台交换机，配上相应的 QoS、 ACL 和路由协议等， 这一功能也是以往的二层交换机所不具备的。 这样使得整个交换网络更加简洁明了。 表 32 三层交换机主要参数 7 品牌 思科 CISCO 型号 WSC34948S 传输速率 10/100/1000Mpps 传输模式 全双工 背板带宽 96Gbps 端口数 48 个 模块化插槽数 4 个 产品数量 3 台 二层交换机选择 : 在 本 课题设计中，笔者选取了 思科 2950 系列交换机。 该系列交换机拥有基于 Web 的 Cisco 集群管理套件和集成的 Cisco 操作系统软件，它提供了增强的服务质量（ QoS）和组播管理特性 [5]。 表 33 二层交换机主要参数 品牌 思科 CISCO 型号 295024 产品类型 快速以太网交换机 传输速率 10/100Mbps 交换方式 存储转发 背板带宽 端口数量 24 个 接口介质 10BASET/10BASE TX 3 类或 3 类以上UTP ,100BASETX 五 类 [6]。 传输模式 支持全双工 堆叠功能 可级联 产品数量 10 台 路由器 本次设计方案选择 Cisco 3925/K9 路由器。 8 它可以安全、快速、高质量的为校园网络 可以提供多类并发性的服务。 提供VPN 模块； 入侵防御和防火墙功能； 在各种需求的连接接口 都适用 ；性能充足。 表 34 路由器主要参数 品牌 思科 CISCO 型号 3925/K9 路由器类型 多业务路由器 传输速率 10/100/1000Mbps 局域网接口 3 个 其它端口 2 个基于 SFP 端口 +2 个内部 端口 +1 个串行控制台端口 +1 个串行辅助端口 [7] 扩展模块 2 个服务模块化插槽 +1 个双宽度服务模块插槽 +4 个EHWIC 的模块化插槽 +2 个双宽度 EHWIC 插槽 +1 个 ISM插槽数 +4 个板载 DSP(PVDM)插槽 [8] 防火墙 内置防火墙 Qos 支持 支持 VPN 支持 支 持 产品数量 3 台 小结 本章讲述了关于高校校园网的总体设计思想和规划的科学性，从设计拓扑图上给出 IP 规划以及校区的 VLAN 划分。 其中 VLAN1021 属于 CampusA，CampusA 包括数据中心、教学 A 区、学生宿舍区、图书馆区； VLAN2227 属于 CampusB， CampusB 包括教学 B 区、实验区。 最后还介绍了高校校园网设备选型。 下一章节主要介绍高校校园网实施技术。 9 4 高校校园网实施技术 VLAN 技术 VLAN 的全写就是 Vi rtual Local Area Network， 翻译成中文是 虚拟局域网。 VLAN 是以 逻辑 为对象进行划分的 ， 可以实现多网段的通信。 在交换 网中 ，通过引入 VLAN 技术，可以把其中各段进行灵活的划分和科学的组织。 利用对 VLAN 结构 进行设计 ， 可以集 功能、项目组和应用程序 等各种分段方法为一体 ， 而不需要关注用户的物理位置 [9]。 也可以将每个二层交换机的端口只分配给一个 VLAN，从而来加强安全防护。 因为同一个 VLAN 分别归属于一个广 播域，不同的 VLAN 中的端口难以实现广播的共享，所以可以把广播限制在一个 VLAN 中 ， 以此 来改进网络的整体功能。 链路聚合技术 链路聚合（ Link Aggregation）， 把很多数据通道集在一起，形成更小的通道，该信道以某一单一的高宽路的逻辑链路的形式出现。 当交换机 发现 到其中一个接口的链路发生故障时，就 会在此接口上停止 发送报文，并根据负载分担策略在剩下链路中重新计算报文发送的接口，故障接口恢复后再次重新计算报文发送接口[10]。 生成树协议 通常而言， 复杂的网络 是借助于冗余设备与实现相应的设计功能的。 虽然这确实可以使一些问题得以解决，但是还是会出现问题，如产生 环路，广播风暴等。 生成树协议是一种工作在 OSI 模型第二层的链路管理协议， 其主要功能就是保证在复杂的交换网络中不会再现环路现象，同时还 提供了路径的冗余 [11]。 不管是什么 转发帧， 也不管是否清楚其目标地址，都可以借助于一些合适的端口向外转发，从而确保 终端设备 可以获取 转发帧。 但是，当交 换机或者链 路存在故障时， 这种网络设计 难以使用额外的链路来实现冗余 ，于是这样交换机两端的网络将会被隔离。 STP 让交换 可以实现交换机之间的通信 ， 借助于 发送桥协议数据单元来协商根桥、根端口等信息。 10 本高校校园网设计中是采用 PVST。 HSRP 技 术 HSRP 的设计目标 是支持在某些情况下的 IP 流量失败转移 ，而不会引发内部混乱，允许 主机 使用单路由器， 以及就算路由器使用失败以后还可以实现对 路由器间的连通性 的维护 [12]。 HSRP 利用优先级 最高的设备成为 Active 路由器。 其缺省优先级默认为 100。 若优先级相同，具有最高接口 IP 地址的路由器成为 Ative路由器。 抢占（ Preempt）使得具有最高优先级的设备成为 Active。 路由协议 OSPF OSPF 是 链路状态路由协议 ，同时也是内部网关协议。 OSPF 通过路由器之间通告网络接口的状态 建立相应的数据库 ，每个 OSPF 路由器使用这些最短路径来实现路由表的构造 [13]。 链路状态路由协议 采用把 OSPF 将 LSA 数据包 向某一区域内的所有路由器传送 ，这 种 与距离 矢量 路由 选择 协议 有所区别。 运行距离矢量路由协议的路由器是把路由表中的部分或者是全部传递给周边的路由器 [14]。 网络地址转换 NAT 技术 NAT， Network Address Translation，网络地址转换。 局域网内所有的 IP 使用 NAT 地址。 它也可以隐藏个别 IP 地址，这样外界就无法访问内部网络 [15]。 同时，它 可以将网络的私有地址转换成公有地址。 NAT 有三种类型：静态 NAT、动态 NAT、网络地址端口转换 NAPT[16]。 该校园网中心路由器与连接外网处做动态 NAT(网络地址转换 )。 其中 动态地址NAT 主要是在网络外部设置了大量的 合法地址 [17]。 访问控制列表 ACL技术 访问控制表就是 路由器接口的指令列表。 其功能 是 告知 路由器是接受还是拒绝数据包。 至于数据包 到底是接收 还是拒绝， 可以由类似于源地址、端口号 等各指标确定 [18]。 ACL 共有两种 ：标准 ACL 和扩展 ACL。 标准的 ACL 只可以 过滤源地址， 且其具有的功能十分有限。 扩展 ACL 则 可 11 以 过滤源地址和上层应用数据 [19]。 本高校校园网在 CampusA 中的两台核心交换机处做扩展 ACL，限制学生宿舍区访问校园网的办公区，办公区中的财务部需要进入 VLAN 端口限制外网和内网对财务部的访问。 虚拟专用网络 VPN技术 VPN 的 功能是在 公用网络。