思科网络课程设计2

企业网络拓扑图：

1.需求分析

1.1总架构

本课程设计是关于企业的网络设计，其中企业的总体架构为，企业分为总部和分支机构，总部有6个部门，其中有后勤、销售、策划、人事、财务、董事局，而且包括会议室，预计可设30、100、50、50、50、15、20台PC；

1.2网络性能分析

1.2.1 以太网分层网络模式：

企业采用接入层、汇聚层、核心层的总架构，接入层目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性；汇聚层交换层是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。而将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，提供油画，可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。

1.2.2VTP

VTP（VLAN Trunking Protocol），是VLAN中继协议，也被称为虚拟局域网干道协议。

对与一个有多交换机的网络，vtp有着方便管理员管理相关vlan的好处，vtp定义交换机的角色有服务器模式（Server）客户机模式（Client）透明模式（Transparent）3种，client的特点就是限制本交换机配置vlan，但是它可以通过server交换机配置的vlan获得相关vlan的信息；Transparent只对vtp数据包转发，而不存在响应server交换机；而server交换机可以配置vlan并使client交换机一致；因此，一个网络的交换机配置了vtp，对于管理维护是一种好的事情，这也正是本网络的需要；

1.2.3VLAN

VLAN（Virtual Local Area Network）"虚拟局域网"，主要为了解决交换机在进行局域网互连时无法限制广播的问题。这种技术可以把一个LAN划分成多个逻辑的LAN——VLAN，每个VLAN是一个广播域，VLAN内的主机间通信就和在一个LAN内一样，而VLAN 间则不能直接互通，这样，广播报文被限制在一个VLAN内。

1. 限制网络上的广播。VLAN可以提供建立防火墙的机制，防止交换网络的过量广

播。使用VLAN，可以将某个交换端口或用户赋于某一个特定的VLAN组，该VLAN组可以在一个交换网中或跨接多个交换机，在一个VLAN中的广播不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到其他VLAN产生的广播。这样可以减少广播流量，释放带宽给用户应用，减少广播的产生。

2. 增强局域网的安全性。不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的，即一个VLAN

内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行通信，则需要通过路由器或三层交换机等三层设备。

3. 增加了网络连接的灵活性。借助VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用

户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境，就像使用本地LAN一样方便、灵活、有效。

VLAN可以降低移动或变更工作站地理位置的管理费用，特别是一些业务情况有经常性变动的公司使用了VLAN后，这部分管理费用大大降低。

VLAN是在数据链路层的，划分子网是在网络层的，所以不同子网之间的VLAN即使是同名也不可以相互通信。

因此，这也是我们想把vlan的技术应用在本企业网的原因所在；

1.2.4STP

STP（Spanning Tree Protocol）生成树协议。正因为设计的是一个企业网，网络的可靠性应该要高，所以冗余对于需要一个可靠的网络是不二的选择，但是由于冗余要增添备用链路，这往往会导致链路环路的问题，于是必定要一个协议定义相关机制来防止链路环路，这也是STP协议的诞生意义；虽然在每个交换机中，stp协议是默认启动的，但是对STP的有序配置，会给管理带来不少的好处；在一定程度上也有提高网络性能，实现均衡负载；尤其对于cisco的交换机，它支持PVST、PVST+、rapid-PVST+，可以实现每个vlan一棵生成数，所以说对每棵生成树的根桥的配置将会影响网络的性能；

1.2.5路由协议：

动态路由协议大概可分为距离矢量路由协议（RIP、IGRP、EIGRP）、链路状态协议（OSPF、IS-IS）、路径矢量协议（BGP），其中路径矢量协议大多应用于ISP之间，企业网的动态路由协议为内部网之间的路由，所以并不考虑路径矢量协议；而在选用其他路由协议时，RIPv1、IGRP是有类路由协议，不支持不连续网络，自动汇总，不支持VLSM,不支持CIDR，而RIPv2虽然克服了RIPv1历史遗留下来的问题，但是其收敛时间还是比较慢，而OSPF 虽然在多方面都很出色，但是它对硬件设备的要求高，所以折中选择EIGRP这路由协议应用于本网络；

EIGRP路由协议简介

是Cisco的私有路由协议,它综合了距离矢量和链路状态2者的优点,它的特点包括:

1.快速收敛：链路状态包(Link-State Packet,LSP)的转发是不依靠路由计算的,

所以大型网络可以较为快速的进行收敛.它只宣告链路和链路状态,而不宣告路由,所以即使链路发生了变化,不会引起该链路的路由被宣告.但是链路状态路由协议使用的是Dijkstra算法,该算法比较复杂,并且较占CPU和内存资源和其他路由协议单独计算路由相比,链路状态路由协议采用种扩散计算(diffusingcomputations ),通过多个路由器并行的记性路由计算,这样就可以在无环路产生的情况下快速的收敛.

2.减少带宽占用:EIGRP不作周期性的更新,它只在路由的路径和度发生变化以后

做部分更新.当路径信息改变以后,DUAL只发送那条路由信息改变了的更新,而不是发送整个路由表.和更新传输到一个区域内的所有路由器上的链路状态路由协议相比,DUAL只发送更新给需要该更新信息的路由器。在WAN低速链路上,EIGRP可能会占用大量带宽,默认只占用链路带宽50%,之后发布的IOS允许使用命令ip bandwidth-percent eigrp来修改这一默认值 .

3.支持多种网络层协议:EIGRP通过使用“协议相关模块”(即

protocol-dependentmodule),可以支持IPX,ApplleTalk,IP,IPv6和NovellNetware等协议.

4.无缝连接数据链路层协议和拓扑结构:EIGRP不要求对OSI参考模型的层2协议

做特别是配置.不像OSPF,OSPF对不同的层2协议要做不同配置,比如以太网和帧中继总之,EIGRP能够有效的工作在LAN和WAN中,而且EIGRP保证网络不会产生环路(loop-free);而且配置起来很简单;支持VLSM;它使用多播和单播,不使用广播,这样做节约了带宽;它使用和IGRP一样的度的算法,但是是32位长的;它可以做非等价的路径的负载平衡.

1.2.6WAN：

采用WAN连接方式使分支机构与总部连接，使分支机构不用直接连接在互联网，在一定程度上符合安全性。大致上现今wan交换网可分为电路交换、分组交换，而分组交换又分为报文交换和虚电路交换；而在这些交换网络中衍生出不同的连接方式其中电路交换的大致有PSTN、ISDN，而分组交换的有X.25、帧中继、ATM、PPP等等；

其中，帧中继是一种网络与数据终端设备(DTE)接口标准。由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,因此,可以减少X.25的某些差错控制过程,从而可以减少结点的处理时间,提高网络的吞吐量。帧中继就是在这种环境下产生的。帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范,任何高层协议都独立于帧中继协议,因此,大大地简化了帧中继的实现。目前帧中继的主要应用之一是局域网互联,特别是在局域网通过广域网进行互联时,使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。

帧中继的主要特点是:使用光纤作为传输介质,因此误码率极低,能实现近似无差错传输,减少了进行差错校验的开销,提高了网络的吞吐量；帧中继是一种宽带分组交换,使用复用技术时,其传输速率可高达44.6Mbps。但是,帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息,它仅限于传输数据。

帧中继 Frame Relay

帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps 的广域分组交换网的用户接口。帧中继是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。

大多数主要的电信公司象AT＆T，MCI，US Sprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。两种可能的广域连接方法，如下面所述：

□专用网方法在这种方法中，每个场点将需要三条专用（租用）线路和相联的路由器，以便与其它每一个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。

□帧中继方法在这种公共网方法中，每个场点仅需要一条专用（租用）线路和相联的路由器直至帧中继网。这时，在其它网间的交换是在帧中继网内处理的。来自多个用户的分组被多路复用到一条连到帧中继网上的线路，通过帧中继网它们被送到一个或多个目的站。

永久虚电路（PVC）是通过帧中继网连接两个端节点的预先确定的通路。帧中继服务的提供者根据客户的要求，在两个指定的节点间分配PVC。这些信道保持连续不间断地运行，并且保证提供一种客户洽商好了的指定级别的服务。交换式虚电路在1993年后期被加到帧中继标准：这样，帧中继就成为了真正的“快速分组”交换网。

因此，鉴于帧中继是一种高性能WAN协议，其成本低于专用线，设置简单等特点，我们决定把它应用到企业的总部与分支机构之间的连接；

1.2.7 无线LAN：

1.3 IP编址

根据企业的部门情况，可把各部门的IP分配列为下表所示：总部：

分支机构1：

分支机构2

1.3.1DHCP

每台连接到网络的设备都需要一个IP地址，然而管理员为每台设备都设置IP地址的话，未免有一点麻烦，特别是在大型网络里，为每一台设备设置IP的话更是难上加难，而且假若网络中的PC机的物理位置经常改变的话，需要管理员重新分配；所以为统一、方便的管理，可以使用DHCP分配IP地址；DHCP包括3种不同的地址分配地址机制：*手工分配：管理员为客户端分配固定IP，DHCP负责将该IP通告给设备

*自动分配：DHCP自动从地址池分配一个静态地址，并永久租借给客户端

*动态分配：DHCP自动从地址池分配一个静态地址，并以租借的形式，在指定租期租借给客户端；

存在的问题：

客户端的DHCP请求消息是以广播作为第3层目标地址的，然而，在一个大型的网络中由于划分了不同网段，服务器的子网是不可能都和各客户端都处在同一个子网的，而且由于路由器不转发广播，所以必需要用另一种方式来使路由转发DHCP请求广播，也因此，我们需要给网络的路由器配置为DHCP中继，给服务器配置DHCP；

1.3.2NAT

网络地址转换(NAT,Network Address Translation)，属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。

NAT的实现方式有三种，即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat 和端口多路复用OverLoad

根据实际情况，企业网络会NAT重载，然而NAT重载的工作原理是根据端口号来工作的，有时也称NAT为端口地址转换（PAT），据统计，端口号是一个16位的编码，理论上可以将一个公有地址分给65535个内部本地地址，但实际上只可以分给大约4000个（由于端口也分为注册端口和私有端口的原因），然而根据本网络的实际情况，这足以供给使用，所以，我们将会用一对一的NAT重载；

2.配置：

2.1相关VTP的实施

正如需求分析所述，vtp的实施对本企业网络是必要的，所以根据本企业网的架构，本企业网的总部是由2台核心层级交换机、4台汇聚层级的交换机和12台接入层级的交换机，其中接入层分布于各部门的工作站，所以接入层交换机并不适合做server角色，应该配置为client，而且处于vtp的目的，server交换机应该比网络的交换机数要少的多，一般设server交换机为2台，所以，交换机的vtp角色配置为：

接入层：

汇聚层：

核心层—由于交换机默认的VTP模式是server，所以并不需要另作配置，但可以配置相关的域名，如下所示：

其他设置：（由于VTP数据包是基于trunk中继链路才能转发的，所以一定将相关端口设置为中继模式）

后勤：

后勤&销售:

销售2：

销售3:

销售4:

销售5:

人事1：

人事2：

人事&策划：

策划：

策划&财务：

财务：

distribute01：

distribute02：

distribute03：

distribute04：

Core1：

Core2：

2.2 相关Vlan的实施

正如需求分析所述，一个有vlan设置的网络不但对管理维护有着方便，提高效率的作用，也对整个网络的性能有所提升，更重要的是对于一个以信息为价值所在的企业来说，vlan对相关信息提供了一定程度上的保护；因此，从本企业的部门设立情况以及根据网络设备的实际情况，对企业6个部门（后勤、销售、策划、财务、人事、董事局）分别设为vlan 60 、（由于销售预计有100台PC，为了汇聚层的均衡负载，于是把销售分为vlan30和vlan10）、vlan20、vlan50、vlan40、vlan70，其中为了方便个层交换机的管理，设置管理vlan和本征vlan为vlan 99；

在设置了VTP前提下，相关交换机的vlan配置如下：

核心层（server）--由于vtp，只需要设置其中的一台

接入层：

后勤：

后勤&销售：

销售2：

销售3：

销售4：

销售5:

人事1:

人事2:

人事&策划:

策划:

策划&财务:

财务：

Vlan 99：

在具体交换机的中继端口设置本征vlan99，配置如下：接入层（汇聚层和核心层的配置和接入层类同）：

2.3 相关STP配置

根据网络拓扑图的以太网的分层网络模型，将每个vlan生成树的根桥配置在核心层是不二的选择，因为其位置是最接近网络的出口，而且其核心交换机处于网络中心，便于管理员管理，安全性也较好；

其次，因为cisco的生成树协议默认是PVST，因此可以在两台核心交换机均衡、合理分配每个vlan的根桥；在汇聚层也可同理地分配次要网桥，以下是具体配置：

vlan10

核心层：

汇聚层：

vlan20 核心层：

汇聚层：

vlan30 核心层：

汇聚层：

vlan40 核心层：

汇聚层：

vlan50 核心层：

汇聚层：

vlan60

核心层：

汇聚层：

2.4相关EIGRP配置：

总部ToInternet路由器配置：

总部ToWan路由器配置：

分支机构1的Organization1路由器配置：

分支机构2的Organization2路由器配置：

2.5 相关帧中继的配置：

2.5.1在packet tracer中的网络云设置：

2.5.2总部ToWan路由器配置：

2.5.3分支机构1的Organization1路由器配置：

2.5.4分支机构2的Organization2路由器配置：

2.6 相关路由子接口ip配置：

*有关分支机构的各vlan的网关配置都是采用同总部ToInternet路由大致相同，在此不作具体配置