校园网络设计方案 - 满足教学、科研和办公需求

校园网络设计方案

本方案旨在构建一个满足学校教学、科研和办公需求的校园内部网络，并通过路由器接入互联网。方案将涉及以下内容：

1. 功能需求

   • 校园内部终端用户可以使用互联网。
   • 校园网对校内用户提供E-mail、WWW和DHCP服务，并对外提供E-mail、WWW服务。
   • 校园内部终端采用自动方式获取IP地址等网络参数。
   • 校园内部采用私有IP地址，访问互联网时通过出口路由器进行NAT转换。
   • 进行必要的VLAN划分，便于管理，同时提高网络安全性和灵活性。
   • 可以通过Telnet远程管理交换机和路由器。

2. 安全需求

   • 只允许用户通过对应的应用层协议访问E-mail、WWW和DHCP服务，禁止其他与服务器之间的通信（例如不允许ping）。
   • 只允许网络管理办公室的终端通过密码对三层交换机和路由器进行Telnet。

3. 说明与提示

   • 校园网内部提供私有IP地址块192.168.0.0/16使用，出口路由器具有202.96.1.1～202.96.1.50范围内的公网IP。
   • E-mail、WWW和DHCP服务器静态分配私有IP地址，并通过静态NAT映射为固定的公网IP；其他校园内部终端通过DHCP实现IP地址自动获取，并采用PAT映射。
   • 为了便于管理，每栋楼（单位）划分为一个VLAN；3台服务器构成一个服务器集群，也划分为一个VLAN；网络管理办公室也划分为一个VLAN。
   • 各单位通过三层交换机或者路由器与出口路由器连接，出口路由器连接互联网。
   • 安全需求通过ACL实现。

设计方案

1. 校园网拓扑结构及文字说明

校园网拓扑结构采用三层交换机和路由器相结合的方式，如下图所示。其中，每个楼宇（单位）划分为一个VLAN，3台服务器构成一个服务器集群，也划分为一个VLAN；网络管理办公室也划分为一个VLAN。出口路由器连接互联网，通过NAT转换实现校园网内部终端用户访问互联网。校园网内部终端用户可以通过E-mail、WWW和DHCP服务访问互联网。

文字说明：

校园网采用三层交换机和路由器相结合的方式，交换机之间采用VLAN隔离，路由器实现不同VLAN之间的通信。每个楼宇（单位）划分为一个VLAN，服务器集群和网络管理办公室也分别划分为一个VLAN。出口路由器连接互联网，通过NAT转换实现校园网内部终端用户访问互联网。校园网内部终端用户可以通过E-mail、WWW和DHCP服务访问互联网。为了保证网络安全，只允许网络管理办公室的终端通过密码对三层交换机和路由器进行Telnet。

2. VLAN划分及网络结构图

根据需求，划分VLAN如下表所示。其中，每个VLAN下要有一定的地址容纳主机。

| VLAN ID | 名称 | IP地址范围 | 备注 | |---|---|---|---| | 10 | 教学楼 | 192.168.10.0/24 | 包括教学楼内所有主机 | | 20 | 实验楼 | 192.168.20.0/24 | 包括实验楼内所有主机 | | 30 | 行政楼 | 192.168.30.0/24 | 包括行政楼内所有主机 | | 40 | 图书馆 | 192.168.40.0/24 | 包括图书馆内所有主机 | | 50 | 学生宿舍 | 192.168.50.0/24 | 包括学生宿舍内所有主机 | | 60 | 服务器集群 | 192.168.60.0/24 | 包括3台服务器 | | 70 | 网络管理办公室 | 192.168.70.0/24 | 包括网络管理办公室内所有主机 |

根据VLAN划分，绘制的网络结构图如下。其中，每个VLAN下仅画出2台PC机作为代表，服务器集群VLAN画出全部服务器。

3. IP地址设计

根据VLAN划分，进行IP地址设计如下表所示。其中，VLAN地址采用表1所示的格式进行设计。网络设备地址采用表2所示的格式进行设计。

| 设备名称 | 接口 | 接口所属VLAN | IP地址 | |---|---|---|---| | 教学楼交换机 | -- | -- | 192.168.10.1/24 | | 实验楼交换机 | -- | -- | 192.168.20.1/24 | | 行政楼交换机 | -- | -- | 192.168.30.1/24 | | 图书馆交换机 | -- | -- | 192.168.40.1/24 | | 学生宿舍交换机 | -- | -- | 192.168.50.1/24 | | 服务器交换机 | -- | -- | 192.168.60.1/24 | | 网络管理办公室交换机 | -- | -- | 192.168.70.1/24 | | 出口路由器 | eth0 | -- | 202.96.1.2/24 | | | eth1 | -- | 192.168.0.1/16 | | E-mail服务器 | -- | 60 | 192.168.60.2/24 | | WWW服务器 | -- | 60 | 192.168.60.3/24 | | DHCP服务器 | -- | 60 | 192.168.60.4/24 | | PC1 | eth0 | 10 | 192.168.10.2/24 | | PC2 | eth0 | 20 | 192.168.20.2/24 | | PC3 | eth0 | 30 | 192.168.30.2/24 | | PC4 | eth0 | 40 | 192.168.40.2/24 | | PC5 | eth0 | 50 | 192.168.50.2/24 | | PC6 | eth0 | 60 | 192.168.60.100/24 | | PC7 | eth0 | 70 | 192.168.70.2/24 |

4. NAT映射方案和路由协议选择

为了实现校园网内部终端用户访问互联网的需求，需要进行地址NAT映射。具体方案如下：

• E-mail、WWW和DHCP服务器静态分配私有IP地址，并通过静态NAT映射为固定的公网IP。
• 其他校园内部终端通过DHCP实现IP地址自动获取，并采用PAT映射。

路由协议选择：

• 内部路由：采用OSPF协议，实现VLAN之间的路由。
• 外部路由：采用静态路由，将所有互联网流量都发送到出口路由器。

5. 设备配置

根据需求，对各设备进行配置，使之符合校园网建设需求。具体配置如下：

• 教学楼、实验楼、行政楼、图书馆、学生宿舍交换机：

  • 划分VLAN
  • 启用DHCP
  • 启用ACL实现安全需求
  • 配置OSPF协议
  • 配置Telnet密码

• 服务器交换机：

  • 划分VLAN
  • 启用ACL实现安全需求
  • 配置OSPF协议
  • 配置Telnet密码

• 网络管理办公室交换机：

  • 划分VLAN
  • 启用ACL实现安全需求
  • 配置OSPF协议
  • 配置Telnet密码

• 出口路由器：

  • 配置静态路由
  • 配置NAT映射
  • 配置Telnet密码

• E-mail、WWW和DHCP服务器：

  • 静态分配私有IP地址
  • 通过静态NAT映射为固定的公网IP
  • 配置Telnet密码

• PC1-PC7：

  • 启用DHCP
  • 配置Telnet密码

总结

本方案详细介绍了如何构建一个校园内部网络，包含功能需求、安全需求、网络拓扑结构、VLAN划分、IP地址设计、NAT映射方案、路由协议选择以及设备配置等。该方案使用三层交换机和路由器相结合的方式，满足学校教学、科研和办公需求，并提供安全可靠的网络环境。

附录

• 设备型号及配置信息
• 具体配置命令
• 相关技术文档