图书馆计算机网络课程设计报告

计算机网络课程设计报告

――图书馆局域网络设计

组号：

班级：软工153班

专业：软件工程

时间：2017年7月9号

贵州大学计算机科学与技术学院

目录

1．设计目的 (3)

2．需求分析 (3)

3．方案设计 (5)

3.1 网络拓扑结构设计 (5)

3.2 网络设备的比较和选型 (6)

3.3 综合布线系统 (6)

3.4 IP地址分配 (7)

4．方案实现 (7)

5. 网络应用部署 (16)

6. Web网站设计 (17)

7．总结与展望 (17)

8．参考文献 (18)

附录： (18)

1．设计目的

现代信息技术的发展已经进入了网络化的时代。它主要由计算机网、通信网和信息资源网三种网络组成，其中计算机网是核心，它利用通信网络担负了信息在整个网络中的存贮和传递的重要作用。而图书馆拥有大量丰富的信息资源，也必须借助现代化信息技术手段，才能发挥其传递、交流信息的重要枢纽作用。因此，图书馆计算机网络化是图书馆未来发展的必然趋势。

图书馆局域网主要有这样几个特点：具有极高的可靠稳定性、可扩展性、可管理性，具有高速度和高带宽，满足流介质媒体、远程学习等对带宽和数据敏感的实时应用。

组建图书馆局域网，加快图书馆自动化建设和网络化进程，提高图书馆自动化管理水平和图书馆工作效率，是为了更好更快更准确地为读者提供阅读信息；组建图书馆局域网，实现对全馆文献资源的采购、编目、流通、借阅等方面的自动化管理；建设以图书馆文献为基础的图书馆基础数据库和具有本馆藏书的特色书籍数据库；提高图书馆采编、流通效率，合理地对全馆文献资源进行分类、编目、分区管理。利用共享通信网络资源进入其他计算机网络，实现网络互连。相互独立又相互统一于图书馆网络服务器，能联机进行传统文献的采集与编目，能使图书馆总体工作协调一致更方便的进行传统型文献的流通、阅览、检索；为教师和学生提供各种网络阅读体验。而且便于图书文献资料的管理和维护，减少人工管理的成本。

2．需求分析

2.1 网络概况

图书馆采用专线接入方式，光纤铺设到大楼，并且分配有6个C类地址202.114.88.40～202.114.88.45。大楼内布线系统比较完善。

图书馆办公大楼共有5层

第一层：2950-24交换机两台，WRT300N无线路由一台，办公室计算机10

台

第二层：2950-24交换机一台，采编部计算机10台

第三层：2950-24交换机一台，技术部计算机10台

第四层：2950-24交换机一台，参考咨询部计算机10台

第五层：2950-24交换机一台，数字化部计算机10台

每层有一台交换机20个接入点。馆内有5个部门，各部门最大接入点数不超过20个，每层有一个部门。一楼大厅阅览室有100个无线的访问点。

如表1所示：

表1 图书馆主要部门及信息点分布

2.2 网络应用需求

内网用户可以接入外部因特网。图书馆的领导和老师可以在因特网上查阅资料，能够在网络上办公，要求有足够高的带宽，可以畅通无阻。

外网用户可以访问部分资源。图书馆的资源大部分主要提供给内网读者使用，外网用户不需要验证，可以使用小部分功能。

内网用户可以使用全部功能。内网用户可以查阅书目，阅读电子期刊，进行视频点播，修改账户信息等，必须通过服务器的登录验证。

阅览室可以无线上网，但是不能访问管理部门的主机。

办公设备20Mbs；无线设备：2Mbs；外网设备：10Mbs。

2.3 网络安全需求

图书馆外购了很多国内高校和国外高校电子图书馆数据库和书籍，积累了大量非常重要的数据，这就要求图书馆网络系统具备强大的安全性。

内外网隔离。为了保证图书馆业务管理系统的稳定和内部数据库的安全，

禁止一切外网用户访问内部工作站和篡改服务器数据。3．方案设计

3.1 网络拓扑结构设计

3.2 网络设备的比较和选型

网络设备选型价目表：

3.3 综合布线系统

综合布线系统是一种模块化的、高灵活性的信息传输系统，它使语音、数据、图像通信设备、交换设备与其他信息管理系统彼此相连，使这些设备与外部网络相连接。包括建筑物到外部网络、电信局线路上的连线点与工作区的语音或数据终端之间的所有电缆及相关的布线部件。

3.4 IP地址分配

因特网访问路由器：ip地址200.200.201.1

数据库服务器：ip地址200.200.201.2

Web服务器：ip地址200.200.201.3

办公室PC机：ip地址200.200.201.4

采编部PC机：ip地址200.200.201.5

技术部PC机：ip地址200.200.201.6

参考咨询部PC机：ip地址200.200.201.7

数字化部PC机：ip地址200.200.201.8

无线路由器：ip地址192.168.0.1

无线智能设备：ip地址192.168.0.100

4．方案实现

根据第三部分网络设计方案，通过网络模拟器Cisco Packet Tracer进行网络方案的模拟实现（请查阅相关资料学习）。相关网络设备的配置包括（根据需要选择）：

1)路由器的概念及工作原理：

路由器工作于OSI参考模型中的第三层网络层。它的主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据该网络包中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个物理地址，同时IP数据包头的TTL （Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。

路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情

况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。

网络中，每个路由器的基本功能都是按照一定的规则来动态地更新它所保持的路由表，以便保持路由信息的有效性。为了便于在网络间传送报文，路由器总是先按照预定的规则把较大的数据分解成适当大小的数据包，再将这些数据包分别通过相同或不同路径发送出去。当这些数据包按先后秩序到达目的地后，再把分解的数据包按照一定顺序包装成原有的报文形式。路由器的分层寻址功能是路由器的重要功能之一，该功能可以帮助具有很多节点站的网络来存储寻址信息，同时还能在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发作用；选择最合理的路由，引导通信也是路由器基本功能；多协议路由器还可以连接使用不同通信协议的网络段，成为不同通信协议网络段之间的通信平台。

一般来说，路由器的主要工作是对数据包进行存储转发，具体过程如下：

●当数据包到达路由器，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应的链路层功能模块，以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单，主要是对数据的完整性进行验证，如CRC校验、帧长度检查等。

●在链路层完成对数据帧的完整性验证后，路由器开始处理此数据帧的IP 层。这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧中IP包头的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳的IP地址；同时，IP数据包头的TTL

（Time To Live）域开始减数，并重新计算校验和（Checksum）。

●根据路由表中所查到的下一跳IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层，被封装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。

简单地说，路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径策略或叫选择最佳路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据——路由表（Routing Table），供路由选择时使用。

路由器接口IP地址和子网掩码的配置步骤如图：

（1）点击config按钮

（2）点击INTERFACE下面的FastEthernet0按钮得到如下图,之后就可以在IP Address 和Subnet Mask 的配置IP地址和子网掩码

路由的配置；DHCP的配置；NAT配置步骤类似等。

2)交换机的概念原理：

VLAN的基本概念

VLAN是以交换机式网络为基础，把网络上的用户终端被划分为多个逻辑工作组，每一个逻辑工作组即一VLAN。该逻辑组都是一个独立的逻辑网端和广播域。这个逻辑组的设定不受实际交换机区段的限制，也不受用户所在的物理位置和物理网段的限制。逻辑组的设定在交换机中是通过软件完成的。

(2)VLAN的技术特点

a)VLAN工作在OSI参考模型的第2层数据链路层。

b)每一个VLAN都是一个独立的逻辑网段和广播域，其广播的信息只发送给该VLAN中的结点。

c)每一个VLAN都是一个独立的网络，各自有唯一不同的子网号，VLAN只能通过第3层路由才能进行通信而不能直接完成通信。

(3)VLAN的结构

网络上的用户终端被划分为多个逻辑工作组，每一个逻辑工作组即为一个VLAN。VLAN最大的特点是在组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中物理位置。

VLAN的配置。

3)服务器的基本概念：

服务器是一台高性能计算机，具有网络管理、运行应用程序、处理网络工作站各成员的信息请示等功能，并连接相应外部设备如打印机、CD－ROM、调制解调器等等。根据其作用的不同可划分为文件服务器，应用程序服务器、通讯服务器、打印服务器等。例如：Internet网管中心就有WWW服务器、Gopher服务器等各类服务器。

根据要提供的具体服务进行配置。

4)PC机的基本概念：

主机是一个电脑的主要配件,主要功能是指将自己的服务器放在能够提供服务器托管业务单位的机房里，实现其与INTERNET连接，从而省去用户自行申请专线连接到INTERNET。数网公司提供的服务器托管有别于一般公司，因为数网公司拥有CHINANET的接入中心，所以被托管的服务器可以通过100M 的网络接口连接INTERNET，这种速度是一般公司难于提供的。

通常把CPU、内存、和输入输出接口和在一起构成的子系统称为主机。主机中宝航了出输入输出设备以外的所有电路部件，是一个能够独立工作的系统

地址的配置（静态设置或通过DHCP动态获取）。

交换机配置命令：

创建VLAN10，将它命名为test的例子

Switch# configure terminal

Switch(config)# vlan ID（例vlan 10）

Switch(config-vlan)# name 名字（例name test）

Switch(config-vlan)# end

把F 0/1作为access口加入了VLAN10

Switch# configure terminal

Switch(config)# interface fastethernet0/1

Switch(config-if)# switchport mode access

Switch(config-if)# switchport access vlan 10

Switch(config-if)# end

网络拓扑结构：

VLAN的配置步骤：

1.按照拓扑图搭建Ciso Packet Tracer仿真图

2.将二层交换机划分为6个VLAN

3.将每台主机连接到交换机的端口，并将两两接口添加到同一VLAN中。

4.配置5台主机的IP地址，200.200.201.4~200.200.201.4

测试：

查看交换机VLAN情况：show vlan结果如下：

主机办公室pc机和web服务器数据包情况如下：可以正常通信

不能正常通信（发生请求超时）：

其他主机情况与之类似。

5.网络应用部署

数据库单独在一台机器上，和服务分离

Web服务器（及其它服务）安装在一台机器上，数据库安装在另一台机器上，所有的客户机能访问应用服务器，但是只有内网用户能访问数据库，Web服务器置于防火墙之后。这种部署方式，更有利于保护数据的安全。

1)Web服务器

提供网络访问，外网用户通过防火墙过滤后访问。

为客户机和数据库服务器提供访问连接。

2)数据库服务器

提供文件传输服务

通过web服务器实现与客户机的文件传输

6. Web网站设计

7．总结与展望

课程设计总结和展望

计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现共享和信息传递的计算机系统。

在课程设计过程中，我们一共完成了网络拓扑结构设计、方案实现、综合布线系统、网络应用部署比较和选型、IP地址分配

课程设计分好组后，我们很快确立了研究对象为图书馆计算机网络，我们很快分配了每个人的任务，在小学期开始前，已经有人把需求分析写出来了，我们按照需求分析中的网络概况、网络应用需求、和网络安全需求使用网络模拟器（Cisco packet Tracer）进行网络方案的模拟实现，然后我们通过查阅书籍和网上查阅资料对网络设备的比较和选型制定

了相关的网络设备选型价目表，之后实现了综合布线系统和IP地址的分类。在方案实现阶段，我们使用网络模拟器Cisco Packet Tracer进行路由器接口IP地址和子网掩码的配置、VLAN的配置这个步骤比较困难，我们在查了很多资料和操作，才实现了所要的配置。我们使用了数据库单独在一台机器上，和服务分离这种部署方式，更有利于保护数据的安全。最后我们根据网络需求分析，为目标机构设计了一个简单的Web网站，对机构的相关情况进行介绍和展示。终于在多人协力的情况下，我们完成本次课程设计，虽然在功能方面还不算完美，在再实验过程中我们都收获了很多。

计算机网络的设计是一个要求动手能力很强的一门实践课程，在课程设计期间我努力将自己以前所学的理论知识向实践方面转化，尽量做到理论与实践相结合，在课程设计期间能够遵守纪律规章，不迟到、早退，认真完成老师布置的任务，同时也发现了自己的许多不足之处。在这次实习过程中，我们发现平时学习的知识与实践环节所用到的有一定的差距，往往我们觉得自己掌握的很好或者自认为熟练的技术却在此次实践环节中往往出问题，书本上的知识只提供方法的借鉴，实践中自己必须摸索出适合具体工作的方法，这一切都离不开钻研精神与勤学好问的精神．在人与人相处过程中我收获更大，首先要谦虚谨慎，不能自以为是，认为自己懂得很多，而仅仅埋头苦干，而不向他人请教，工作不但是人的交流。

局域网在工业农业、交通运输、邮电通信、文化教育等方面都有广泛的应用。这次课程设计便使我们了解了局域网在文化教育方面的应用。局域网已经从传统以共享硬盘系统为主朝以支持客户机/服务器应用模式为主，最终向网络计算方向发展。利用网络资源和工具实现信息处理、信息传输以及存取各种信息应用。从局域网提供的服务功能看，局域网的功能服务将会对社会进步取到重大作用。这次课程设计我们实现的功能还太表面，希望在以后我们能完成更好的配置，实现功能更好的设计。

8．参考文献

[1]谢希仁计算机网络（第6版）北京：电子工业出版社.2013

[2]谢希仁计算机网络（第7版）北京：电子工业出版社.2017

[3]宋凯，刘念计算机网络北京：清华大学出版社.2010

[4]蔡皖东计算机网络北京：清华大学出版社.2015

附录：