网络工程课程设计指导书
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网络工程课程设计
项目一设计并实现一个小型广域网
综合运用《网络原理》和《网络工程》知识，设计并实现一个小型广域网。
参考拓扑如下图所示：
VLAN11
VLAN10VLAN10
要求：所有主机都能互相ping通。
项目二规划一个校园网的IP地址
教学要求：
（1）掌握为大型校园网规划IP地址的技能与方法。
（2）学会利用专用IP地址来解决IPv4地址不足的问题。
教学环境：PC 1台，Microsoft Visio软件1套。
设计要点：
（1）某大学具有6个二级学院。
在位于同一城市的4个校园中，其中大学与一个二级学院在一个园区(园区1)，另外四个二级学院俩俩位于一个园区(园区2、园区3)，而另外一个学院位于该城市的另一个园区(园区4)。
（2）大学向因特网发布信息并为全校提供有关信息化服务，每个学院也自行向因特网发布学院信息并负责学院自己的信息服务，每个学院提供都有超过1500台PC。
（3）大学已从中国教育科研网CERNET有关机构申请了IPv4地址块58.193.152.0/21。
需求分析和设计考虑：
这是一个IP地址规划问题，主要考虑：
（1）大学和各学院都有向因特网发布信息的需求，都需要分配因特网地址。
申请的58.193.152.0/21共包括了8*256个IP地址的容量，这些地址都无法直接满足该大学的IP地址需求，可考虑为大学、6个二级学院各分配256个IP地址，余下的256个IP地址用于大学
校园网主干和科研。
（2）大学和同在一园区的一个二级学院的IP地址分配时应连续。
（3）由于这些IP地址无法满足实际需求，每个学院都可以采用网络地址转换(NAT)技术，增加IP地址的数量。
设计方案：因特网地址的规划方案
对IP地址块58.193.152.0/21进行划分，将其分为8*256个IP地址大小的范围。
划分方法是将前缀从21比特延长为24比特。
设计方案：专用网的IP地址规划
（1）由于分配给该大学校园网的IP地址远远不能满足需求，因此这些IP地址主要用于向因特网发布信息和进行科学研究之用。
（2）而大学内部教学、科研、办公用的校园网，就需要我们采用NAT技术，根据RFC1597建议从专用的IP地址段中取出一个B 类地址进行规划即可。
–例如，我们可以取172.16.0.0/23，将其分配给大学和6个二级学院。
每个单位都能够分配一块IP地址，其中具有
126个子网，每个子网容纳的主机数量达510台
–事实上，由于各学院使用的专用IP地址互不相关，可以由各个学院独立进行规划
网络工程课设作业：
参照项目2，只是这时该大学具有14个学院位于10个校区，从某ISP申请到的地址块为59.193.144.0/20。
试规划该校园网的公用IP 地址和专用网的IP地址。
项目三设计一个大型校园网
教学要求：
（1）掌握设计具有三层结构的大型校园网的设计的基本方法，为校园网设计网络拓扑。
（2）学会选择适当设备构造该网络。
教学环境：PC 1台，Microsoft Visio软件1套。
设计要点：
（1）采用三层结构为该大学设计校园网：选用万兆以太网作为连接大学4个校区的高速主干；选用千兆以太网作为各个校区的主干，形成大学校园网的汇聚层；选用百兆以太LAN作为基本的接入形式。
（2）大学校园网与因特网具有统一接口，即通过百兆以太网接入中国教育科研网CERNET。
需求分析和设计考虑：
这是一个网络设计方案问题，主要考虑：
（1）由于一个时期的网络具有特定的主流技术，因此这几年建设的园区网大多数都采用千兆到楼宇、百兆到LAN/桌面的以太网解决方案。
事实上，这种结构是一种二层结构的网络拓扑，其中的千兆构成了汇聚层的主干，而百兆到LAN/主机构成了接入层。
因此，一
种自然而然的解决方案就是选用万兆以太网作为整个核心层，形成了校园网的主干。
并且该校园网主干采用因特网的公网地址（2）为何选用万兆交换机互联各个园区网，而不选用高速路由器呢？
各园区网均采用的以太网技术体系，兼容性好。
大学将在校园网上开展教学视频观摩、远程听课等多媒体应用，提供高速率信息通道是必要的。
万兆交换机为三层交换机，是具有选路功能的交换机，在校园网环境下能够具有更好的性能。
价格因素。
若在覆盖几十千米范围采用高速路由器的话，底层通常要采用SDH技术，这使有关设备的价格要增加2～3倍。
尽管高速路由器带来的对各个园区有更好的隔离性，在该校园网中用处不大。
（3）根据项目2的分析，该校园网从CERNET获得了IP地址的数量是无法满足需求的，只能供向因特网发布信息和联系或进行网络科学研究之用，因此构成校园网IP地址的主体是经过NAT转换的专用网地址。
使用专用网地址不利于与其他大学的学术交流，但也是不得已而为之的方法；另一方面，可能使得校园网受到网络黑客侵扰会少些。
（4）由于网络的规模较大，考虑到以后的可扩展性，选路协议选用OSPF。
（5）考虑到设备的可管理性，网络管理协议选用SNMP。
设计方案：公网部分
校园网分为公网和专网。
通过防火墙，连接放置各种应用服务器的非军事区部分，并经路由器与CERNET相连。
该三层校园网结构中的核心层位于公网部分，可选用了Cisco公司的万兆交换机Cat6509。
租用电信公司的光纤裸芯，用万兆速率将4个园区的4台万兆交换机连成一个环。
为提高网络可靠性，还在园区2和园区4之间用千兆光缆连接起来。
校园网的核心层结构如下图所示：
设计方案：专网部分
（1）各园区网可基本保持原有的二层网络架构，并在自己的园区网中使用专用IP地址块。
考虑将园区网汇聚层主干千兆主交换机与大学万兆交换机通过防火墙相连的问题，注意到有些万兆交换机可
能具有内置的防火墙。
同时，它们可在内部防火墙处设置自己的非军事区，放置学院的网络应用服务器。
（2）某学院网络与新建的大学万兆核心层主干网的连接。
其中计算机学院网络的主干网以3COM公司的Switch 4007与交换机3C16980连接的千兆光缆构成了学院园区网的主干，向下以百兆以太网作为接入网与用户PC相连。
计算机学院园区网的二层网络拓扑架构如下图所示：
设计方案：其他
（1）各二级学院的园区中具有的PC数量为300～1000台，必要时可划分为若干个子网，也可以划分为多个VLAN，以隔离广播流量，提高网络工作效率，并提高安全性。
（2）网络管理协议选用SNMP。
（3）采用防火墙将校园网分为两部分，一部分为与CERNET直接相连的公网部分，另一部分为专用网部分，即我们上面所设计的部分，采用的地址可采用在项目2中所设计的相应方案。
小结：
（1）选择选路协议和网络管理协议是一件简单的工作。
（2）工作案例：为企业网规划IP地址；设计一个大型校园网。
（3）掌握网络拓扑结构特点与设计技术和IP地址规划是基本的。
网络工程课设作业：
参照项目3，只是这时该大学具有14个学院位于10个校区，试对该校园网进行设计。
