沈阳航空航天大学

课 程 设 计 报 告

课程设计名称：计算机网络课程设计

课程设计题目： （WWW、PPP、RIP、静态路由、VLAN、NAT、ACL）

院（系）：计算机学院

专    业：网络工程

班    级：84010201

学    号： 2008040102021

姓    名： 刘晓骏

指导教师： 毕  静

完成日期： 20##年7月15日

目    录

1 课程设计任务分析... 1

1.1      需求分析... 1

1.2      网络协议分析... 1

1.3      组网技术简介... 2

2  网络系统规划... 3

2.1   网络层次模型与网络拓扑设计... 3

2.2      VLAN划分... 3

2.3      IP地址规划与路由设计... 3

2.4      安全策略... 4

2.5      网络设备选型... 5

3  网络设备配置... 6

3.1  各路由器的配置及实现... 6

3.2      单臂路由协议的配置及实现... 6

3.3      PPP chap 认证的配置及实现... 7

3.4      RIP协议配置及实现... 7

3.5      静态NAT配置及实现... 8

3.6      ACL配置机实现... 8

4  测试及运行结果... 9

参考文献... 13

附   录... 14

 1 课程设计任务分析

1.1      需求分析

分析题目写出相应的需求。题目要求利用三个路由器，两个交换机，一个服务器，三个PC机完成本次课设要求，本次课设的内容交换机S1，路由器R1,R2为局域网内设备，R2为网关；R3和S2为广域网上的设备。PC1、PC2连接到S1，WWW Server连接到R2，PC3连接到S2。其主要完成的功能包括：根据网络结构合理规划IP地址； R1和R2间配置为PPP协议，利用CHAP进行认证；路由设备之间使用RIP协议，并设置一些静态路由；在S1上划分VLAN，并通过R1实现PC1与PC2互通；在R2上应用NAT，实现局域网内设备访问广域网的PC3，并实现PC3可访问局域网内www Server；配置ACL，实现PC2能Ping通R3接口IP，但不能Ping通PC3。

1.2      网络协议分析

本次课设中运用到的网络协议有：

   1.PPP协议（用CHAP进行认证）：是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。是一种分层的协议，最初由LCP发起对链路的建立、配置和测试。在LCP初始化后，通过一种或多种“网络控制协议（NCP）”来传送特定协议族的通信。PPP 提供了一种在点对点的链路上封装多协议数据报（ IP 、IPX和AppleTalk）的标准方法。

CHAP（挑战握后验证协议）使用三次握手机制来启动一条链路和周期性的验证远程节点。通过递增改变的标识符和可变的询问值，CHAP 防止了来自端点的重放攻击，使用重复校验可以限制暴露于单个攻击的时间。认证者控制验证频度和时间。

2.RIP协议：路由器用于判断到达目的网络的最佳路径的一种路由选择协议。全称是一种内部网关协议（IGP），是一种动态路由选择，用于一个自治系统（AS）内的路由信息的传递。RIP协议是基于距离矢量算法（DistanceVectorAlgorithms）的，它使用“跳数”，即metric来衡量到达目标地址的路由距离。

1.3      组网技术简介

从这次课设题目的的要求中构建组网除了需要一些如上述的RIP、PPP协议外还要利用到单臂路由的功能以实现VLAN间的通信任务。并且应用static静态路由之间的通信，配置运用NAT网络地址转换的功能实现对外网的访问。并且利用ACL控制流量访问权限的功能实现题目要求。

PC1和PC2与交换机S1和路由器R1相连组成一个单臂路由系统，实现不同VLAN间的通信；三台路由其之间通过应用RIP和相应的静态路由实现期间的信息传递；利用NAT网络地址转换服务，实现局域网内设备可以访问关于网设备及广域网的设备可以访问www server服务器；利用ACL实现对一网段的流量控制，根据题目所需来实现终端设备对某一网段的通过及屏蔽。

2  网络系统规划

2.1   网络层次模型与网络拓扑设计

网络规划拓扑图 1-1

2.2          VLAN划分

由S1，R1，PC1和PC2组成的单臂路由上的VLAN划分：S1上划分三个VLAN分别是VLAN10，VLAN20。VLAN10和VLAN20.通过单臂路由实现不同VLAN间的通信，使平PC1能够ping通PC2。

2.3          IP地址规划与路由设计

首先对任务书中要求的各设备（PC机，交换机，路由器，服务器）配置适当的IP，相连设备相应端口处于同一网段，对内网的PC1，PC2进行地址转换，然后，在三个路由器之间配以RIP协议并配置必要的静态路由协议实现全网连通。

主机PC0分配网段为192.21.10.0；PC1分配网段为192.21.20.0；PC3分配网段为192.21.4.0；路由器R1的s2/0及路由器R2的s2/0端口分配在192.21.1.0网段；R2的s3/0和R3的 s3/0分配192.21.2.0网段；R3的fa0/0分配在192.21.4.0网段；路由器R2的 fa 0/0 分配在192.21.7.0网段。

2.4          安全策略

网络地址转换(NAT,Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术,是一种将私有(保留)地址转化为合法IP地址的转换技术,它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。原因很简单，NAT不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。NAT的实现方式有三种，即静态转换Static Nat、动态转换Dynamic Nat 和 端口多路复用OverLoad。

　　静态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公有IP地址，IP地址对是一对一的，是一成不变的，某个私有IP地址只转换为某个公有IP地址。借助于静态转换，可以实现外部网络对内部网络中某些特定设备(如服务器)的访问。

　　动态转换是指将内部网络的私有IP地址转换为公用IP地址时，IP地址是不确定的，是随机的，所有被授权访问上Internet的私有IP地址可随机转换为任何指定的合法IP地址。也就是说，只要指定哪些内部地址可以进行转换，以及用哪些合法地址作为外部地址时，就可以进行动态转换。动态转换可以使用多个合法外部地址集。当ISP提供的合法IP地址略少于网络内部的计算机数量时。可以采用动态转换的方式。

端口多路复用(Port address Translation,PAT)是指改变外出数据包的源端口并进行端口转换，即端口地址转换(PAT，Port Address Translation).采用端口多路复用方式。内部网络的所有主机均可共享一个合法外部IP地址实现对Internet的访问，从而可以最大限度地节约IP地址资源。同时，又可隐藏网络内部的所有主机，有效避免来自internet的攻击。因此，目前网络中应用最多的就是端口多路复用方式。

访问控制列表（Access Control List，ACL） 是路由器和交换机接口的指令列表，用来控制端口进出的数据包。ACL适用于所有的被路由协议，如IP、IPX、AppleTalk等。这张表中包含了匹配关系、条件和查询语句，表只是一个框架结构，其目的是为了对某种访问进行控制。

ACL可以限制网络流量、提高网络性能。例如，ACL可以根据数据包的协议，指定数据包的优先级。

　　ACL提供对通信流量的控制手段。例如，ACL可以限定或简化路由更新信息的长度，从而限制通过路由器某一网段的通信流量。

　　ACL是提供网络安全访问的基本手段。ACL允许主机A访问人力资源网络，而拒绝主机B访问。

　　ACL可以在路由器端口处决定哪种类型的通信流量被转发或被阻塞。例如，用户可以允许E-mail通信流量被路由，拒绝所有的Telnet通信流量。

　　例如：某部门要求只能使用 WWW 这个功能，就可以通过ACL实现； 又例如，为了某部门的保密性，不允许其访问外网，也不允许外网访问它，就可以通过ACL实现。

2.5          网络设备选型

简要介绍选择各种设备的依据。

本系统所选择的设备参数及功能详见下表。

表2.1 设备选型

3  网络设备配置

3.1  各路由器的配置及实现

Router(config)#hostname R1

R1(config)#interface serial 2/0

R1(config-if)#ip address 192.21.1.2 255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

Router(config)#hostname R2

R2(config)#interface serial 2/0

R2(config-if)#ip address 192.21.1.1 255.255.255.0

R2(config-if)#clock rate 64000

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface serial 3/0

R2(config-if)#ip address 192.21.2.1 255.255.255.0

R2(config-if)#clock rate 64000

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface fastEthernet 0/0

R2(config-if)#ip address 192.21.7.1 255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

Router(config)#hostname R3

R3(config)#interface serial 3/0

R3(config-if)#ip address 192.21.2.2 255.255.255.0

R3(config-if)#no shutdown

R3(config-if)#exit

R3(config)#interface fastEthernet 0/0

R3(config-if)#ip address 192.21.4.1 255.255.255.0

R3(config-if)#no shutdown

R3(config-if)#exit

3.2                单臂路由协议的配置及实现

R1(config)#interface fastEthernet 0/0

R1(config-if)#no ip address

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 0/0.10

R1 (config-subif)#encapsulation dot1Q 10

R1(config-subif)#ip address 192.21.10.1 255.255.255.0

R1(config-subif)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 0/0.20

R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 20

R1(config-subif)#ip address 192.21.20.1 255.255.255.0

R1(config-subif)#exit

3.3                PPP chap 认证的配置及实现

R2(config)#username R1 password 0 star

  !以对方的主机名作为用户名,密码和对方的路由器配置一致

R1(config)#interface serial 2/0

R1(config-if)#encapsulation ppp

R1(config-if)#ppp authentication chap   !PPP启用chap

R2(config)#username R1 password 0 star

  !以对方的主机名作为用户名,密码和对方路由器一致

R2(config)#interface serial 2/0

R2(config-if)#encapsulation ppp

3.4                RIP协议配置及实现

R1配置RIP协议

R1(config)#router rip                 !开启rip协议进程

R1(config-router)#network 192.21.1.0   !申明本设备的直连网段

R1(config-router)#version 2           !定义rip协议v2

R2(config-router)#no auto-summary    !关闭路由信息的自动汇总

R2配置RIP协议

R2(config)#router rip

R2(config-router)#network 192.21.1.0

R2(config-router)#network 192.21.2.0

R2(config-router)#network 192.21.7.0

R2(config-router)#version 2

R2(config-router)#no auto-summary   

R3配置RIP协议

R3(config)#router rip

R3(config-router)#network 192.21..2.0

R3(config-router)#network 192.21.4.0

R3(config-router)#version 2

R3(config-router)#no auto-summary

3.5                静态NAT配置及实现

配置静态NAT映射

在R2上配置缺省路由

lan-router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0

配置静态NAT映射

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.10.2 192.21.2.3

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.20.2 192.21.2.4

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.7.2 192.21.2.5

R2(config)#interface fastEthernet 0/0

R2(config-if)#ip nat inside       !定义F0为内网接口

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface serial 3/0

R2(config-if)#ip nat outside     !定义S0为外网接口

R2(config-if)#exit

配置静态路由

R2(config)#ip route 192.21.4.0 255.255.255.0 192.21.2.2

R3(config)#ip route 192.21.1.0 255.255.255.0 192.21.2.1

R1(config)#ip route 192.21.2.0 255.255.255.0 192.21.1.1

R3(config)#ip route 192.21.7.0 255.255.255.0 192.21.1.1

3.6                ACL配置机实现

配置标准IP访问控制列表

R3(config)#access-list 1 deny 192.21.2.4 0.0.0.255 

！拒绝来自192.21.2.4网段的流量通过

R3 (config)#access-list 1 permit 192.21.2.3 0.0.0.255

R3 (config)#access-list 1 permit 192.21.2.5 0.0.0.255

！允许来自192.21.2.3和192.21.2.5 网段的流量通过

 

把访问控制列表在接口下应用

R3(config)#interface fastEthernet 0/0

R3(config-if)#ip access-group 1 out ！在接口下访问控制列表出栈流量调用

4  测试及运行结果

测试命令：

1.PPP协议结果显示：

显示Chap协议验证图  4-1

2.显示路由配置信息：

R1路由配置验证图 4-2

R2路由配置验证图 4-3

R3路由配置验证图 4-4

3.显示NAT配置信息：

NAT配置验证图 4-4

4.显示ACL配置信息：

ACL配置验证图 4-4

5.显示PC1ping通PC2：

显示PC1与PC2 ping通情况  4-5

6.显示PC2能ping通R3端口但不能ping通PC3

显示PC2 与PC3 ping通情况  4-6

7. 显示局域网内设备可以访问PC3，并且PC3可以访问www server服务器

显示PC3与服务器ping通情况  4-7

参考文献

[1] 计算机网络教程(第二版)[M].北京:人民邮电出版社,2006

[2] 网络设备互连学习指南[M]. 北京: 科学出版社,2009

附   录

基本配置

Router(config)#hostname R1

R1(config)#interface serial 2/0

R1(config-if)#ip address 192.21.1.2 255.255.255.0

R1(config-if)#no shutdown

R1(config-if)#exit

Router(config)#hostname R2

R2(config)#interface serial 2/0

R2(config-if)#ip address 192.21.1.1 255.255.255.0

R2(config-if)#clock rate 64000

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface serial 3/0

R2(config-if)#ip address 192.21.2.1 255.255.255.0

R2(config-if)#clock rate 64000

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface fastEthernet 0/0

R2(config-if)#ip address 192.21.7.1 255.255.255.0

R2(config-if)#no shutdown

R2(config-if)#exit

Router(config)#hostname R3

R3(config)#interface serial 3/0

R3(config-if)#ip address 192.21.2.2 255.255.255.0

R3(config-if)#no shutdown

R3(config-if)#exit

R3(config)#interface fastEthernet 0/0

R3(config-if)#ip address 192.21.4.1 255.255.255.0

R3(config-if)#no shutdown

R3(config-if)#exit

配置PPP CHAP 认证

R2(config)#username R1 password 0 star

  !以对方的主机名作为用户名,密码和对方的路由器配置一致

R1(config)#interface serial 2/0

R1(config-if)#encapsulation ppp

R1(config-if)#ppp authentication chap   !PPP启用chap

R2(config)#username R1 password 0 star

  !以对方的主机名作为用户名,密码和对方路由器一致

R2(config)#interface serial 2/0

R2(config-if)#encapsulation ppp

配置RIP

R1配置RIP协议

R1(config)#router rip                 !开启rip协议进程

R1(config-router)#network 192.21.1.0   !申明本设备的直连网段

R1(config-router)#version 2           !定义rip协议v2

R2(config-router)#no auto-summary    !关闭路由信息的自动汇总

R2配置RIP协议

R2(config)#router rip

R2(config-router)#network 192.21.1.0

R2(config-router)#network 192.21.2.0

R2(config-router)#network 192.21.7.0

R2(config-router)#version 2

R2(config-router)#no auto-summary   

R3配置RIP协议

R3(config)#router rip

R3(config-router)#network 192.21..2.0

R3(config-router)#network 192.21.4.0

R3(config-router)#version 2

R3(config-router)#no auto-summary

R1配置单臂路由协议

R1(config)#interface fastEthernet 0/0

R1(config-if)#no ip address

R1(config-if)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 0/0.10

R1 (config-subif)#encapsulation dot1Q 10

R1(config-subif)#ip address 192.21.10.1 255.255.255.0

R1(config-subif)#exit

R1(config)#interface fastEthernet 0/0.20

R1(config-subif)#encapsulation dot1Q 20

R1(config-subif)#ip address 192.21.20.1 255.255.255.0

R1(config-subif)#exit

在R2上配置缺省路由

lan-router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 serial 0

配置静态NAT映射

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.10.2 192.21.2.3

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.20.2 192.21.2.4

R2(config)#ip nat inside source static 192.21.7.2 192.21.2.5

R2(config)#interface fastEthernet 0/0

R2(config-if)#ip nat inside       !定义F0为内网接口

R2(config-if)#exit

R2(config)#interface serial 3/0

R2(config-if)#ip nat outside     !定义S0为外网接口

R2(config-if)#exit

配置静态路由

R2(config)#ip route 192.21.4.0 255.255.255.0 192.21.2.2

R3(config)#ip route 192.21.1.0 255.255.255.0 192.21.2.1

R1(config)#ip route 192.21.2.0 255.255.255.0 192.21.1.1

R3(config)#ip route 192.21.7.0 255.255.255.0 192.21.1.1

配置标准IP访问控制列表

R3(config)#access-list 1 deny 192.21.2.4 0.0.0.255 

！拒绝来自192.21.2.4网段的流量通过

R3 (config)#access-list 1 permit 192.21.2.3 0.0.0.255

R3 (config)#access-list 1 permit 192.21.2.5 0.0.0.255

！允许来自192.21.2.3和192.21.2.5 网段的流量通过

 

把访问控制列表在接口下应用

R3(config)#interface fastEthernet 0/0

R3(config-if)#ip access-group 1 out ！在接口下访问控制列表出栈流量调用