03xxxx323（陈XX：网络基本认知（2）--网络拓扑图的规划与设计）
《计算机网络》上机实验报告
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专业和班级 |
数理综合班 |
成绩 |
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姓名 |
陈XX |
学号 |
03xxxx323 |
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课程名称 |
计算机网络 |
实验名称 |
网络基本认知（2）--网络拓扑图的规划与设计 |
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实 验 目 的 和 要 求 |
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知 识 理 论 基 础 |
简要解释下面网络术语。 1.什么是网络工程？简述其概念。 答： 网络工程是指按计划进行的以工程化的思想、方式、方法，设计、研发和解决网络系统问题的工程。 计算机网络工程是为了达到一定的目标，根据相关的规范，通过详细的规划，按照可行的方案，将计算机网络的技术、系统、管理高效的集成在一起的工程。 网络工程是将系统化的、规范的、可度量的方法应用于网络系统的设计、建造和维护的过程，即将工程化应用于网络系统中。 2.什么是网络工程的需求分析？指出其分析的重点。 答： 需求分析：在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作，是针对用户需求所做的相关分析。 分析的重点：需求分析阶段的任务是确定软件系统功能。其主要是分析用户现状和项目集成需求，明确网络应用需求、网络业务和网络功能；核心是确定如何满足用户的需求。 3.什么是网络拓扑图？常用的网络拓扑图有哪些类型？ 答： 网络拓扑图是指由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图，即传输媒体互连各种设备的物理布局，是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接。是从逻辑上表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接方式，一定程度上可以说是网络电缆构成的几何形状。 常见的有线局域网拓扑图按形状分类主要有：星型、环型、总线型、树型、网状五种。 星型：以中央节点为中心，再与各节点连接而形成。主要应用于以太局域网。 环型：各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中。主要应用于以同轴电缆或光纤作为传输介质的“令牌网”和FDDI网络中。 总线型：用一条称为中央总线的主电缆（通常为同轴电缆或光纤），将相互之间以线性方式连接的共站连接起来。 树型：现在有两种说法，其一说它是总线型结构的扩展；另一种则是星型结构的扩展。 网状：在网状拓扑结构中，网络的每台关键节点设备中间均有点到点的链路连接。 常见的无线局域网拓扑图按形状分类主要有：Ad-Hoc和Infrastructure两种。前者连接性能较差，连接用户较少，主要用于小型家庭、SOHO网络中；后者连接性能较好，主要用于较多用户的企业网络中，应用较为广泛。 4.简述网络拓扑图对于网络工程设计的作用。 答： 网络拓扑图对网络工程设计的作用：网络拓扑图是工程计划的体现，有了拓扑图，我们可以知道需要些什么东西。通过网络拓扑图可以直观明了的看清楚网络中各个节点之间的链接，还有接口之间的链接，方便配置和排除错误。且其反应网络中各实体间的结构关系。网络拓扑设计的好坏对整个网络的性能和经济性有重大影响。 |
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实 验 内 容 和 步 骤
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1.根据某公司网络工程设计的拓扑图（见下图1），尝试写出其需求分析。 答： 需求分析概念：在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作。 我们看到图中网络Internet经防火墙连接路由器，路由器接三层交换机。三层交换机接两个服务器和电脑。三层交换机下接两个子网，分别为子网A和子网B。每个子网由以下构成：一台二层交换机接一台服务器，下接两台二层交换机，下面的每台二层交换机接两台电脑（虽然这边仅显示两台电脑，但在实际运用中可以连接不只两台电脑）。 可以看到网络经过防火墙，可以有效隔绝内外网，防止信息外泄和网络攻击，满足公司的安全性需求。拓扑图中的核心层为最顶层的路由器，汇聚层为三层交换机、服务器和网管电脑，接入层接入的是两个子网。 在充分熟悉该公司的网络结构后，猜测公司需求为： 该公司打算建立一个局域网，并且该局域网与外界通讯，即需要接入Internet网络，并且需要保证安全性，Internet与局域网之间设置防火墙。各办公室与网络中心相连。网络中心设置网管区，设置电脑，该电脑直接与核心交换机相连，可以管理控制网络。网络需要一定的可用性并且需要划分子网，所以采用三层交换机，三层交换机也可以满足公司可能存在的网络计时功能。 公司有两大部门，且要为该公司的两个部门建立子网，在两部门之间实现受限制的信息交换。设置两个子网，子网分别配备服务器，有一定独立性。子网核心为一台二层交换机，二层交换机下连两台二层交换机，两台二层交换机再分别连接多台电脑，为用户提供网络服务。 2.针对该公司的网络拓扑类型，分析该公司网络拓扑图的特点； 答： 该公司的网络拓扑类型为树型结构，这是一种分级的集中控制式的网络，在网络结构形状上类似于树的“树干—树枝—树叶”分层结构，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支。 这种网络的优点有： 扩展性好。如果该公司再新建一个部门，只需再增加一个子网，不需要改变整个网络结构的大体框架和其他部分。 故障隔离性好。如果一个子网的相关节点出现故障，不会影响到另外一个子网。 便于集中管理。各个节点都有一个根节点与之相连。 缺点有： ① 各个节点对根节点依赖性太大，根节点负担过重容易成为网络的瓶颈，一旦根节点出现故障将导致整个系统瘫痪。 3.分析该公司的网络运行环境，指出各种设备的作用； 答： 网络运行环境：该公司网络系统主要由内部办公网段，服务器网段以及互联网接入部分组成，内部办公网段划分的VLAN比较多。所有VLAN的划分、隔离以及VLAN间的路由主要是通过整个内部办公网络的核心交换机来完成的。 防火墙：防火墙是网络中的防护设备。在Internet之间建立一个安全网关，作为设置在被保护网络和外部网络之间的一道屏障，以防止发生不可预测的、潜在破坏性的侵入。 路由器：路由器是用来连接不同网络的网络设备；也可以应用于局域网内部，用来连接内部网络中的不同子网；在数据库中维持着有关节点地址和网络状态等信息；还可以有规律地交换有关网络流量、网络拓扑结构和网络连接状态等信息。 服务器：服务器是指在局域网中，一种运行管理软件以控制对网络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资源使其犹如工作站那样地进行操作。 三层交换机：三层交换机是具有路由器功能的交换机，用来连接网络中各网络设备。三层交换机最主要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这个目的服务的，能够做到“一次路由，多次转发”。在这个网络中三层交换机是网络骨干（隔离广播、加快数据交换）、连接子网的作用。同时这里可能用到三层交换机的计时计费功能和多媒体传输功能。 二层交换机：二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。
4.参照实例，画出该公司的网络拓扑图，并把“设计者 你的姓名和学号”设计在图的左下脚（见下图2）。
（图1） （图2） 你的拓扑图如图3：
（图3） |
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研 究 与 探 讨 |
1.你的感受。 答：网络是一个耳熟能详的词汇，网络工程师作为一个新兴的职业，发展前景和工资待遇都非常好，对网络工程多一点了解和学习对我们来说有益无害。拓扑是数学里的一个概念，通过构建网络拓扑图使得原本复杂的网络结构明了起来，带给我们对网络结构更直接和明了的印象。 2.你的收获。 答： ① 对网络工程的相关概念有了进一步的理解和掌握； ② 学会了如何描述特定网络工程的需求，并对其进行分析； ③ 学会了如何根据用户需求，进行网络系统设计，满足特定需要； ④ 学会了如何规划与设计有关应用的网络拓扑图； ⑤ 学会了如何使用亿图软件进行画图 3.你的困难。 答：由于这门课程的先修课程计算机组成原理、离散数学和数据结构，现在只修过数据结构，对于计算机相关的内容不够熟悉，在学习工程中会遇到不少新鲜的词汇和概念。同时在针对用户需求进行分析的时候，由于自身缺乏实践经验与一定的社会经验，并不能做到很全面和详细的分析，还需要进一步的学习。 4.你的启示。 答：针对这份报告，我通过网络上查询各种材料，查询网络工程的相关书籍《网络工程师必读——网络工程基础》等，对相关内容有了一定的学习。这告诉我们可以充分利用网络上的资源进行学习。 针对这份报告里的内容，我知道拓扑图在实际运用是非常重要的，实际生活中为了实现丰富的功能，往往网络结构会非常复杂，拓扑图具有语言文字描述所达不到的直观和清晰。
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