基于CiscoPacketTracer的高校校園網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

顏汝南 徐輝壯

摘要：本文通過Cisco Packet Tracer模擬器設(shè)計(jì)了一個(gè)校園的網(wǎng)絡(luò)模型，并通過配置完成校園普遍存在的技術(shù)要求，闡述了CERNET是如何給校園網(wǎng)分配公有IP和校園網(wǎng)如何使用公有IP的，同時(shí)加深了讀者從網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)角度去理解一個(gè)園區(qū)型網(wǎng)絡(luò)是如何構(gòu)建的和采用什么樣的技術(shù)問題，提升讀者對路由交換技術(shù)的綜合運(yùn)用能力。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)絡(luò)；模擬軟件；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）21-0063-03

《交換路由技術(shù)》是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)課程中理論性和實(shí)踐性比較強(qiáng)的一門專業(yè)必修課，通過該課程的學(xué)習(xí)后學(xué)生就可以具備一定的工程實(shí)踐能力。課程當(dāng)中所實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)主要是單一的協(xié)議實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榇蟛康氖谡n老師沒有實(shí)施或管理真實(shí)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，從而也沒有意識到如何更好地培養(yǎng)學(xué)生理解一個(gè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架及實(shí)施，以及運(yùn)營商與校園網(wǎng)之間的通信問題，特別是網(wǎng)絡(luò)出口技術(shù)，因此學(xué)生很難理解全網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)計(jì)與配置過程。

本文中筆者結(jié)合自身在教授《交換路由技術(shù)》課程過程和在高校校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及管理的經(jīng)驗(yàn)，利用Cisco Packet Tracer 6.0.0.0045構(gòu)建一個(gè)高校校園網(wǎng)絡(luò)型模型，讓讀者可以學(xué)習(xí)與理解校園網(wǎng)絡(luò)的通信架構(gòu)和技術(shù)實(shí)施，從而提升對網(wǎng)絡(luò)通信過程的理解。

1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型

在Cisco Packet Tracer模擬軟件上構(gòu)建一個(gè)校園網(wǎng)絡(luò)模型，模擬情況是：CERNET（中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)）給某大學(xué)提供115.158.0.0/21段的教育網(wǎng)IP段；出口路由器IP為：175.186.28.73/252，對端CERNET節(jié)點(diǎn)路由器接口IP為：175.186.28.74/252。

2 實(shí)現(xiàn)要求

某大學(xué)服務(wù)器可以直接使用教育網(wǎng)IP直接與外網(wǎng)通信，但不允許PING通，也可以使用私有IP通過出口路由器做靜態(tài)NAT映射與外網(wǎng)通信；內(nèi)網(wǎng)用戶則通過出口路由器采用動態(tài)PAT出去；外網(wǎng)用戶不能直接訪問內(nèi)網(wǎng)用戶，但如果內(nèi)網(wǎng)采用CERNET分配的教育網(wǎng)IP是可以訪問的；內(nèi)網(wǎng)路由采OSPF動態(tài)路由協(xié)議構(gòu)建。

3 實(shí)現(xiàn)思路

3.1 內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

1）對VLAN的劃分，通過對不同的教室、樓層或功能區(qū)等進(jìn)行VLAN劃分，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的分離，隔離廣播域。

2）對交換機(jī)虛擬接口（Switch Virtual Interface，SVI）的配置，在三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下用戶SVI可以放在匯聚層，而如果是二層扁平化結(jié)構(gòu)下，SVI就放在核心層，但這對核心交換機(jī)的性能就要求較高。

3）DHCP的配置。在核心交換機(jī)或匯聚層設(shè)備為接入層的用戶提供DHCP地址池服務(wù)，用戶通過DHCP方式自動獲取IP地址。

4）OSPF動態(tài)路由的配置。通過配置OSPF路由協(xié)議，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)不同網(wǎng)段間的連通。

3.2 校園網(wǎng)出口實(shí)現(xiàn)

校園網(wǎng)出口技術(shù)所采用的是網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT、策略路由和訪問控制列表ACL等關(guān)鍵性技術(shù)，這也是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1）NAT，是負(fù)責(zé)把內(nèi)網(wǎng)的私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)用戶訪問公網(wǎng)的技術(shù)。主要采用動態(tài)PAT和靜態(tài)NAT兩種方式，動態(tài)PAT是以IP+端口實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，靜態(tài)NAT用于對公網(wǎng)發(fā)布服務(wù)的服務(wù)器。

2）策略路由，用于多出口的網(wǎng)絡(luò)模型，解決多出口模型下用戶選擇哪條出口的技術(shù)，本實(shí)驗(yàn)的軟件沒哪提供該技術(shù)，無法在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證。

3）ACL，是一種包過濾技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)流量在接口上或結(jié)合相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)流量過濾。

3.3 外網(wǎng)到校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)

很多人認(rèn)為從外網(wǎng)到校園網(wǎng)絡(luò)由不是我們用戶角度考慮的事，但筆者在這里并不是為運(yùn)營商考慮解決方案，而是要告訴我們讀者運(yùn)營商是如何分配一個(gè)公網(wǎng)地址段給校園網(wǎng)的，這是很多沒有接觸過運(yùn)營商的讀者沒有想過的，也是很多學(xué)生想不通的地方。從本文網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中可以看到CERNET分配115.158.0.0/21網(wǎng)段給A大學(xué)，而與A大學(xué)的出口路由器相連的CERNET節(jié)點(diǎn)路由器接口IP為175.186.28.74/252。為什么可以這樣實(shí)現(xiàn)呢？在這里CERNET路由器是采用靜態(tài)路由和路由重布技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

4 實(shí)驗(yàn)仿真

對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞呐渲?，是先根?jù)規(guī)劃對內(nèi)網(wǎng)的PC和服務(wù)器IP進(jìn)行配置，然后對校園網(wǎng)接入交換機(jī)、核心交換機(jī)到路由器進(jìn)行配置，直到調(diào)試內(nèi)網(wǎng)全網(wǎng)互通。最后再配置到外網(wǎng)的路由協(xié)議和外網(wǎng)路由器到內(nèi)網(wǎng)的路由協(xié)議。

1）接入層

2）核心層配置

3）出口路由器

4）CERNET節(jié)點(diǎn)路由器

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

1）從外網(wǎng)測試機(jī)訪問映射出去的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器（圖2）：

2）根據(jù)我們的配置，從外網(wǎng)Ping不通使用公網(wǎng)地址的外網(wǎng)服務(wù)器（圖3），但可以正常訪問該服務(wù)器所提供的服務(wù)（圖4）。

6 結(jié)束語

本文通過Cisco Packet Tracer模擬器設(shè)計(jì)了一個(gè)校園的網(wǎng)絡(luò)模型，并通過配置完成校園普遍存在的技術(shù)要求，加深了學(xué)生從整體架構(gòu)角度對一個(gè)園區(qū)型網(wǎng)絡(luò)是如何構(gòu)建的和采用什么樣的技術(shù)這些問題的理解。Cisco Packet Tracer模擬器如果在路由器上增加多出口的配置命令將會大大提升模擬器的真實(shí)性。

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【通聯(lián)編輯：張薇】