基于Cisco Packet Tracer 6.2的校园网仿真实验

校园网仿真

• 前言

  前段时间，《计算机网络》这门课开始写实验了，虽然只有三个实验，但是一个一个比一个麻烦。
  实验二的内容是用思科的模拟软件写一个仿真实验，我虽然知道思科，但是从来都不知道思科有什么仿真软件，老师更是任由我们自生自灭。没办法，只好自己查找资料了。
  然而，我找了诸多资料，发现不是这里有错误就是那里少点什么东西。后来索性我就不再参考别人写的那些教程了。我开始找这个软件的使用手册，自己研究，研究了很长时间，总算有点成果。
  今天把它发出来，希望能够给那些苦于寻找资料无果遭受痛苦的人一点帮助。

• 需求分析

  • 范围

    这里的范围指的就是校园网包含几个区域。
    大学校园确实是一个比较复杂的网络，但是毕竟这里只是一个小的仿真的校园网，也没有必要做太复杂，这里我就设置了服务器群、学生宿舍、行政楼、教学楼、图书馆这五个区域，足以理解校园网的构造了。

  • 功能

  1. 学校学生人数很多，IP地址又不足，所以肯定会有DHCP服务器动态分配IP地址。
  2. 每个学校都有自己的官网，所以必然需要www服务器。
  3. 搭建教育邮箱，使用Email服务器。
  4. ftp服务器有时也是需要的。
  5. DNS服务器提供域名转换服务。
  6. 局域网的主机需要和外部网络进行通信，使用NAT转换协议。

• 总体设计

  • 拓扑结构

    计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、环形拓扑、树形拓扑、星形拓扑、混合型拓扑以及网状拓扑。其中环形拓扑、星形拓扑、总线型拓扑是三个最基本的拓扑结构。在局域网中，使用最多的是星形结构。我这里使用的拓扑结构也是星型拓扑结构。更多有关拓扑结构的介绍请点击拓扑结构。
    大概就是这个样子：
    

  • 层级结构

    层级结构采用的是三层结构：

    • 核心层：

      中心机房设置一台千兆核心交换机，负责整个校园网内部的数据交换。

    • 汇聚层：

      在教学楼、宿舍楼、图书馆以及行政楼等地方分别设置二级交换机节点。

    • 接入层：

      整个校园网只有一个外网出口，即核心交换机上连到边缘路由器，边缘路由器和广域网设备相连。
      注意：汇聚层的作用就是把下方的交换机集中起来，共用一条线路连接到中心交换机上，这样可以避免中心交换机连接过多的线路。其实这种层级结构就是树结构。

  • 使用的设备

    • 核心层

      使用三层交换机，在这个版本的Cisco模拟器中，我使用

    • 汇聚层

      使用普通的交换机就好。例如：

    • 接入层

    普通的PC

• 详细设计

  先放一张总图：
  
  我会逐步添加设备，同时附上代码。

  • 连接基本线路

    红线右边的就是校园网部分，左边的路由器是边缘路由器（Border-R）。

  • 配置Vlan

    vlan的全称是 virtual local area network，即虚拟局域网。它可以使一组设备和用户之间相互通信，好像它们是在同一个网段中一样。

    IEEE于1999年颁布了用于标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

    我在这里设置了5个vlan，分别是服务器群、学生宿舍局域网（简称学生宿舍）、教学楼、行政楼、图书馆。它们的vlan网段分布如下表所示：

  vlan名称	对应区域	网段	掩码
  vlan2	服务器群	192.168.0.1	255.255.255.0
  vlan3	学生宿舍	192.168.8.1	255.255.248.0
  vlan4	行政楼	192.168.1.1	255.255.255.0
  vlan5	教学楼	192.168.2.1	255.255.255.0
  vlan6	图书馆	192.168.3.1	255.255.255.0

  • 配置VTP：

    
    说明：VTP(Vlan Trunk Protocol) 即VLAN中继协议。VTP通过网络(ISL 帧 或cisco 私有DTP帧) 保持VLAN配置统一性。VTP在系统级管理增加，删除，调整的VLAN，自动地将信息向网络中其它的交换机广播。此外， VTP减小了那些可能导致安全问题的配置。便于管理, 只要在vtp server 做相应设置,vtp client 会自动学习vtp server 上的vlan 信息。

  • 配置中继

    
    说明：配置中继，使VTP管理域能够覆盖所有的分支交换机。Trunk是一个在交换机之间、交换机与路由器之间传递VLAN信息和VLAN数据流的协议，将交换机之间的相连的端口配置为dot1q封装，就可跨越交换机进行整个网络的VLAN设置。
    注意：fa 0/2~fa 0/6都要进行这样的配置!

  • 创建vlan及端口划分

    
    其实创建vlan也可以在 config>vlan数据库 设置
    
    

  • 配置服务器群交换机

    

  • 配置学生宿舍交换机

    
    

  • 配置行政楼交换机

    

  • 配置教学楼交换机

    

  • 配置图书馆交换机

    

  • 配置主机IP地址

    配置主机IP地址有两种方式：1.静态IP地址（手动设置）２.动态IP（依靠DHCP服务器来实现），由于需要，这两种方式都会用到。

  • 手动设置IP

    服务器的IP必须是静态的，而且一般来讲，教学楼和行政楼的PC都使用的是静态IP地址，因此，我就配置PC6和PC8为静态IP，其余都设置为动态IP。
    
    找到 Desktop>IP Congiguration 即可配置，如图：

    

  • DHCP服务器配置

    首先把DHCP服务打开,如下图：
    添加这些IP池：
    
    然后在中心交换机上设置指向DHCP服务器：
    
    最后，开启中心交换机的路由功能：
    
    测试：
    

    至此，校园网内各个网段之间都可以相互通信了。下面我们开始搭建外网。

  • 搭建外网

    先连接线路：
    
    注意：ISP-R和Border-R之间连接线路之前，需要先添加WIC-2T模块。

  • 设置IP地址

    
    第一行：
    
    第二行：
    
    第三行:
    
    第四行：
    
    第五行：
    
    第六行：
    
    第七行：
    
    第八行：
    
    第九行（记得打开DNS服务）：
    
    第十行（记得打开HTTP服务）：
    
    第十一行（记得打开Email服务）：
    

  • 配置NAT

  NAT的实现方式有三种：静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat、端口多路复用 Overload。我这里使用了三种方式：

  • 静态转换

    
    

  • 动态转换

    
    其中students处使用的是端口复用技术。

    nat设置
    
    接下来指定内部端口和外部端口：
    
    配置路由：
    
    
    简单测试一下，用PC10 ping一下PC5:
    

  • 配置服务器

  • DNS服务器

    DNS服务器的配置非常简单，只要添加一些记录就可以了。例如:
    

  • HTTP服务器

    开启服务即可。
    在PC上的Web Browserh输入网址：
    

    其他服务器的配置也很简单，可以自己探索配置。

到此结束！
附上一点我找到的参考资料。https://pan.baidu.com/s/1_zM1a3xYAF2SKHyEdEgs0g
提取码：va40

pkt文件我已经放到上面那个链接中了。