学生宿舍网络设计

1、设计目的

随着信息时代的快速发展，计算机作为一种工具已经成为人类生活不可缺少的一个组成部分，我们对计算机的了解程度也应该有所加深，并且要在操作计算机的基础上，对计算机的联网，对终端设备及其外的连通设备有所掌握，要对路由器，交换机，中继器，网桥等设备的连通也有一定的了解，随着计算机技术的发展，计算机作为一种认知工具在教育领域中的应用越来越广泛，从开始的计算机模拟演示到后来的多媒体辅助教学。

通过对网络的具体规划和组建，掌握网络互连设备的使用及工作原理；掌握IP地址的配置及数据传输过程和路由的选择。具体求达到：

（1）增加对计算机网络软、硬件组成的感性认识，初步学会典型局域网络的操作、使用技能；

（2）加深理解网络分层结构概念尤其是对会话层、表示层、应用层等高层协议软件的通信功能、实现方法，掌握网络互连设备的使用及工作原理，掌握IP地址的配置；

（3）初步掌握局域网的设计技术和技巧培养开发网络应用的工作能力。

2、设计方案论证

当今世界正处于信息化时代，只有通过全面的信息化才能完成资源利用最大化，从而在未来的竞争中处于有利的地位。当计算机台数较多或可靠性要求高时，优先考虑采用星型或树型连接；对于少数几台距离较远或可靠性要求不高，共享任务不繁重，可考虑用一根电缆进行总线型连接。实际的拓扑结构常为以上两种方式的综合。

（1）设计题目：学生宿舍网络设计

（2）设计目的：初步掌握局域网的设计技术和技巧，培养开发网络应用的工作能力。

（3）设计内容：使用模拟仿真软件，构建一个小型网络。网络规模如下：

① 终端用户包括：学校共有5个学生宿舍楼，1号楼是网络中心，可以接入互联网，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能，能容纳63个普通用户；2号楼有42个普通用户，3个具有管理功能用户；3号楼有96个用户，4个具有管理功能用户；4号楼是72个普通用户，3个具有管理功能用户；5号楼有42个普通用户，4个管理用户。

② 各楼之间的距离为500米。

2.1设计思路

    根据要求要先将思路理清，该设计的网络大体包含五部分：一号楼、二号楼、三号楼、四号楼和五号楼。而其中一号楼是主控制楼，这个网络具有远程联网和传递信息的功能。还应把整个需要连接的各子系统综合起来考虑，使它们有机结合起来，避免不必要的重复投资。先进可靠的基础设施为后续应用的不断开发提供了有力的保证。特别注重各子系统的信息共享，从而提高整个校园系统的运作效率和管理水平。具体如下：

利用模拟仿真软件，构建一个小型局域网网络拓扑图，主要设计参数如下：1号楼共四层，为网络中心，拥有两个交换机，一个路由器，一个集线器和四台主机，可以接入互联网，远程控制，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能，每个建筑物之间相距500米；2号楼，共三层，拥有一个路由器 ，两个交换机，一个网桥，交换机控制两层，共42个普通用户，3个管理用户；3号楼，共四层，拥有一个路由器，一个交换机，两个集线器，一个集线器代表10个集线器，每层有五个集线器，共96个普通用户，4个管理用户； 4号楼，共三层，拥有一个路由器，一个集线器，一个集线器代表15个集线器，一层包括5个集线器，共72个普通用户，3个管理用户；5号楼，共四层，拥有一个路由器，两个交换机，一个交换机控制两层，共42个普通用户，4个管理用户。

2.2设计方法

要根据实际情况出发，针对网络的需要而提出一些设计的方法，如在Internet接入，信息传输，资源共享，电子邮件，网络服务器，网络管理等方面实现信息的交流与传递，联接与流通都成了至关重要的。对于现在网络中存在多种机型，多种操作系统，多种协议，网络异构等情况。所以很难实现资源共享等工作。

资源共享包括软件资源共享与硬件资源共享。如共享某台计算机上的硬盘分区等，以充分利用现有的软、硬件资源。以用不同的服务器来提供不同的服务，以实现不同的目的。如通过内部FTP服务器实现内部文件快速上传与下载，通过DNS服务器提供域名解析；通过邮件服务器提供邮件收发服务；通过数据库服务器提供各种数据库；通过打印机服务器提供打印机服务器。通过流媒体服务器提供各种流媒体件播放、点播服务；通过网管服务器对宿舍网网络设备进行有效的综合管理等。

2.3主要网络配置设备

（1）1号楼：型号为Router-PT的路由器一台，型号为2960-24TT的交换机两台，型号为Hub-PT的集线器一台，型号为PC-PT的PC机四台，主服务器一台，网络云一个。

（2）2号楼：型号为Router-PT的路由器一台，型号为2960-24TT的交换机两台，型号为Bridge-PT的网桥一个，型号为PC-PT的PC机三台。

（3）3号楼：型号为Router-PT的路由器一台，型号为2960-24TT的交换机一台，型号为Hub-PT的集线器两台，型号为PC-PT的PC机四台。

（4）4号楼：型号为Router-PT的路由器一台，型号为Hub-PT的集线器一台，型号为PC-PT的PC机三台。

（5）5号楼：型号为Router-PT的路由器一台，型号为2960-24TT的交换机两台，型号为PC-PT的PC机四台。

2.3传输介质 

（1）双绞线

双绞线是一种柔性的通信电缆，它的特点是价格便宜，所以被广泛应用，分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)：STP 有 3 类、5 类和超 5 类几种，UTP 有 3 类、4 类、5 类和超 5 类等几种。3 类线用于语音传输及 10Mbps 的数据传输；4 类线语音传输和 16Mbps 的数据传输；5 类线用于语音传输及 100Mbps 的数据传输。双绞线每网段 100 米。 

（2）同轴电缆

同轴电缆是比较熟悉的一类传输介质，它的最大特点就是抗干扰能力好，传输数据稳定，而且价格也便宜，所以一度被广泛使用，一般分粗缆和细缆两种。粗缆造价高、安装难度大、标准距离长、可靠性高，可用于大型局域网的主干部分。粗缆每段 500 米，最长网络范围可达 2500 米，收发器间最小 2.5 米，收发器电缆最长 50 米，每干线最大节点数 100 个。细缆造价低、安装方便、可靠性差、抗干扰能力强，用于局域网的主干连接，每段最长 185 米，最长网络范围可达 925 米。

（3）光纤

光纤是新一代的传输介质，与铜质介质相比，光纤在安全性、可靠性、带宽及网络性能方面都有了很大的提高，由于光纤光缆具有抗电磁干扰性好、保密性强、速度快、传输容量大等优点，所以它的价格也较为昂贵，目前比较常见的有两种不同类型的光纤，分别是单模光纤和多模光纤。多模光纤一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。而单模光纤传递数据的质量更高，传输距离更长，通常被用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。光缆的网络距离为 2000 米，每干线最大节点数无。

2.4网络拓扑图

学校共有5个学生宿舍楼，1号楼能容纳63个普通用户；2号楼有42个普通用户，3个具有管理功能用户；3号楼有96个用户，4个具有管理功能用户；4号楼是72个普通用户，3个具有管理功能用户；5号楼有42个普通用户，4个管理用户。

根据要求：将1号楼、2号楼、3号楼、4号楼和5号楼连入网络中。1号楼为网络中心，支持远程操作，可以接入互联网，含有主机与服务器，建筑物之间用多模光纤连接；2号楼可以接入互联网，支持远程教学，能进行正常的邮件传输等网络运用，支持多媒体服务；3号楼可以接入互联网，支持远程教学，能满足邮件传输等应用具有广域网访问的安全机制；4号楼可以接入互联网，支持远程教学等；5号楼支持远程教学，可以接入互联网，具有广域网访问的安全机制。

主要设计参数如下：

1号楼共四层，为网络中心，拥有两个交换机，一个路由器，一个集线器和四台主机，可以接入互联网，远程控制，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能，其中两层由集线器控制，一个集线器代表8个同种类型的集线器，一个集线器包含5个用户，每层有4个集线器，另外两层由交换机控制共23个用户；共能容纳63个普通用户；每层楼包含一个管理用户；2号楼，共三层，拥有一个路由器 ，两个交换机，一个网桥，Switch2控制两层，每层以一个PC机为代表，一个PC代表11个用户，另外一层由一个交换机控制，包含23个用户；共能容纳42个普通用户，3个具有管理功能用户；每层楼包含一个管理用户；3号楼，共四层，拥有一个路由器，一个交换机，两个集线器，一个集线器代表10个集线器，每层有五个集线器，每层控制25个用户；共96个普通用户，4个管理用户；每层楼包含一个管理用户；4号楼，共三层，拥有一个路由器，一个集线器，一个集线器代表15个集线器，一层包括5个集线器，每层控制25个用户；共72个普通用户，3个管理用户；5号楼，共四层，拥有一个路由器，两个交换机，一个交换机控制两层，每个交换机控制23个用户每层楼包含一个管理用户；，共42个普通用户，4个管理用户。   

网络拓扑图如下：

图1  网络拓扑图

2．5相关参数设置

构建小型网络步骤为先放置部件，再对其进行连线（联接），最后进行设置。对其中的各个部件进行设置主要分为三大类，即PC机、服务器、路由器。集线器、网桥和交换机不需要太多设置，相对较为简单。为了确保数据和人体的安全，应该注意和保障设备的安全性，因此，所选用的网络设备、服务器微机设备其质量必须稳定可靠服务尽可能地减少电磁泄

漏量。

(1)配置PC机的IP地址

表格如下：

表1  配置PC

表2    配置服务器

表3 配置路由

Router1如下：

图2  配置Router0静态路由

Router2如下：

图3  配置Router1静态路由

Router3如下：

图4  配置Router3静态路由

Router4如下：

图5  配置Router4静态路由

（5）配置RIP协议

Router0如下：

图6  配置Router0 RIP协议

2.6相关代码

（1）Router0如下：

Router>enable

Router#configure terminal 

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface FastEthernet0/0

Router(config-ip)#ip address192.168.68.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit

Router# configure terminal

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface Eth1/0

Router(config-if)#ip address192.168.66.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface Serial 2/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-if)#ip address192.168.45.2 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit

Router(config)#interface Serial 3/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-ip)#ip address192.168.90.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit 

Router(config)#interface Serial 7/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-ip)#ip address192.168.55.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit

Router(config)#interface Serial 8/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-ip)#ip address192.168.38.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit

Router(config)#interface Serial 9/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-ip)#ip address192.168.95.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-ip)#exit

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network192.168.38.0

Router(config-router)#network192.168.55.0

Router(config-router)#network192.168.66.0

Router(config-router)#network192.168.68.0

Router(config-router)#exit

Router#

（2）Router1如下：

Router>enable

Router#conf t

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface FastEthernet0/0

Router(config-if)#ip address192.168.10.5 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface FastEthernet1/0

Router(config-if)#ip address192.168.15.5 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit 

Router(config)#interface Serial 2/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-if)#ip address192.168.38.5 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip router192.168.55.0 via192.168.38.1

Router(config)#ip router192.168.90.0 via192.168.38.1

Router(config)#ip router192.168.95.0 via192.168.38.1

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network192.168.10.0

Router(config-router)#network192.168.15.0

Router(config-router)#network192.168.38.0

Router(config-router)#exit

Router#

（3）Router2如下：

Router>enable

Router#conf t

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface FastEthernet0/0

Router(config-if)#ip address192.168.20.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface Serial 2/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-if)#ip address192.168.55.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip router192.168.38.0 via192.168.55.1

Router(config)#ip router192.168.90.0 via192.168.55.1

Router(config)#ip router192.168.95.0 via192.168.55.1

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network192.168.20.0

Router(config-router)#network192.168.55.0

Router(config-router)#exit

Router#

（4）Router3如下：

Router>enable

Router#conf t

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface FastEthernet0/0

Router(config-if)#ip address192.168.75.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface Serial 2/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-if)#ip address192.168.90.2 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip router192.168.38.0 via192.168.90.1

Router(config)#ip router192.168.55.0 via192.168.90.1

Router(config)#ip router192.168.95.0 via192.168.90.1

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network192.168.75.0

Router(config-router)#network192.168.90.0

Router(config-router)#exit

Router#

（5）Router4如下：

Router>enable

Router#conf t

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#interface FastEthernet0/0

Router(config-if)#ip address192.168.110.1 255.255.255.0

Router(config-ip)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#interface FastEthernet1/0

Router(config-if)#ip address192.168.115.1 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit 

Router(config)#interface Serial 2/0

Router(config-if)#clock rate 000

Router(config-if)#ip address192.168.95.5 255.255.255.0

Router(config-if)#no shutdown

Router(config-if)#exit

Router(config)#ip router192.168.38.0 via192.168.95.1

Router(config)#ip router192.168.55.0 via192.168.95.1

Router(config)#ip router192.168.90.0 via192.168.95.1

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network192.168.95.0

Router(config-router)#network192.168.110.0

Router(config-router)#network192.168.115.0

Router(config-router)#exit

Router#

3、设计结果与分析

在这次课程设计的设计过程中，对于路由器的设置算是一个难点，尤其是路由器的

接口在设置过IP地址后要记得打开开关，对所有的接口设置后还要将路由器的RIP协议进行设置，以及静态路由、时钟信号的设置。以上各个子网全部分配以C类子网，因此子网掩码都设置为255.255.255.0 。用模拟软件进行模拟组网，配置如上地址后，可以进行信息的发送与接收，证明配置的IP地址是正确的。我们可以对其进行图示传递，检查连接是否正确，其图如下：

图7传输事件列表示意图

图8传输事件列表示意图

图9传输结果示意图

图10传输结果示意图

4、设计体会

通过本次课程设计，我更加懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正融会贯通， 从而更好地为社会服务。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。                              

在这短短的几天里，可以学到很多的的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，并能够加以扩展，从而应用于实践当中，在Packet  Tracer软件中虚拟实现规划小型局域网，画出整个网络的拓扑图。并分别进行IP地址的规划。

5、参考资料

[1] 周昕.数据通信与网络技术[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2] Douglas E. Comer. Computer Networks and Internets (Third Edition). 北京：清华大学出版社，2002

[3] 熊桂喜，王小虎译.计算机网络. 北京：清华大学出版社，2008

[4]计算机网络应用教程.北京.机械工业出版社.2004    

[5]张蒲生．计算机网络技术及实训［M］．北京:中国水利水电出版社，2007.

[6]袁家政.计算机网络[M]