计算机网络课程设计-校园网的设计

目录一、需求分析……………………………………………………1.1学院概况1.1校园网基础平台………………………………………………1.2建网目标………………………………………………………二、校园网设计……………………………………………………2.1项目目标……………………………………………………2.2网络技术分析及选型………………………………………2.3网络结构图……………………………………………………2.4VLAN及IP地址规则……………………………………………2.5网络设备清单……………………………………………………2.6网络安全策略……………………………………………………三、网络文件加密解密的实现………………………………………3.1RSA算法描述……………………………………………………3.2RSA算法中随机素数的产生……………………………………3.3密钥对产生………………………………………………………3.4公钥共享…………………………………………………………3.5文件加密…………………………………………………………3.6密文传输…………………………………………………………3.6文件解密…………………………………………………………3.7加密解密性能测试…………………………………………………四、网络安全实验………………………………………………………4.1防火墙实验…………………………………………………………4.2NAT配置与管理实验……………………………………………4.3使用PGP实现电子邮件安全……………………………………4.4使用X-SCANNER扫描工具………………………………………4.5使用SnifferPro网络分析器………………………………………五、总结…………………………………………………………………六、参考文献……………………………………………………………一、需求分析1.1学院概况重庆大学城市科技学院是经国家教育部批准设立的一所以本科教育为主的综合性全日制普通高等学校。学院是按照教育部相关文件的有关规定，采用新的机制和模式运行的独立学院，由重庆大学实施对学院的教学管理和质量监督。学院充分利用重庆大学的雄厚师资力量，选聘具有较高教学水平和学术水平的教师任教。学院以全新的教育理念，先进的办学模式，兼收并蓄，博采众长，使莘莘学子全面发展、学有所长。重庆大学城市科技学院坐落在重庆市永川区，校园规划用地1000亩，办学规模为15000人。学院的教学楼、实验楼、图书馆、学生公寓、食堂、体育场，教师住宅等教育教学基础设施一应俱全。现代化的主教楼可以同时容纳10000余名学生同时学习。现有通用计算机机房18间、专业英语语音室12间、物理实验室3间、建筑CAD实验室2间以及建筑材料、建筑测量、电工基础、电子技术、单片机、EDA、网络技术、会计等多个多功能实验室，同时有专业美术教室2间、美术作品陈列室1间、模型制作室1间以及模拟法庭1间。幽雅的校园环境和现代化的生活设施将为学生提供一个良好的学习和生活空间。1.3建网目标：随着计算机、网络应用的不断普及，学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理，又能达到事半功倍的效果？校园网的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建设的当务之急。校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。具体而言这样的设计目标应该是：建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网等连接起来，并与有关广域网相连:在网上宣传和获取教育资源;在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境;开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务;系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。1.2建网目标重庆大学城市科技学院校园网命名为CQUCC；要求与CERNET联接，并与国际Internet互联。网络目标的远期数据速率为622Mbps，近期规划的数据速率为10-155Mbps。目标规划支持交互多媒体应用，近期内主要支持数据传输；并进行多媒体应用局部实验。校园网主干网联接到院内主要楼群；行政楼，教学主楼，图科楼，有线楼，无线楼，培训楼等；支持院内大多数智能设备（微机，工作站等）联接入网；透明的网络应用环境，用户界面友好一致；具有广泛的可移植性，灵活的可扩性，方便的可联接性；广泛的网络服务和管理，丰富的共享资源，安全的应用环境；与实验通信网相联，最终向信息网发展。二、校园网设计2.1项目目标随着计算机、网络应用的不断普及，学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理，又能达到事半功倍的效果？校园网的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建设的当务之急。校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。具体而言这样的设计目标应该是：建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网等连接起来，并与有关广域网相连:在网上宣传和获取教育资源;在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境;开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务;系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。2.2网络技术分析及选型2.21网络技术选型采用千兆以太网技术，具有高带宽1000Mbps速率的主干，100Mbps到桌面，运行目前的各种应用系统绰绰有余，还可轻松应付将来一段时间内的应用要求，且易于升级和扩展，最大限度的保护用户投资；网络设备选型为国际知名产品，性能稳定可靠、技术先进、产品系列全及完善的服务保证；采用支持网络管理的交换设备，足不出户即可管理配置整个网络。此次校园网设计主要采用千兆以太网的设计方案在网络方案的选择上，采用千兆以太网做为校园网的网络总体结构无论在高带宽、可适应性、可扩展性、高性价比、良好的管理性和维护性等各方面都是最明智的选择，成为学校校园网完整的、经济的解决方案2.22路由技术路由器在网络层工作，主要功能之一是进行路由选择，当网络中一台主机要给一个网络中主机发送分组时，它首先把分组送给同一网络中用于网间连接的路由器，路由器根据目的地址信息，选择合适的路由，传递分组。该分组被网络中的其他中继路由传递，直到目的网络路由器，最终被递交到目的主机上。路由协议工作在OSI参考模型的第3层，因此它的作用主要是在通信子网间路由数据包。路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径的能力。除了可以完成主要的路由任务，利用访问控制列表（AccessControlList，ACL），路由器还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。在本工程案例设计中，内网用户不仅通过路由器接入因特网、内网用户之间也通过3层交换机上的路由功能进行数据包交换。2.13交换技术通过三层交换技术，特别是基于硬件的第三层交换，可以充分地利用交换机的包处理能力，实现真正的线速交换。2.14VLAN技术VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑的而不是物理的划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。基于网络层划分VLAN的方法是根据每个主机的网络层地址或协议类型(如果支持多协议)划分的，虽然这种划分方法是根据网络地址，比如IP地址，但它不是路由，与网络层的路由毫无关系。VLAN将广播域限制在单个VLAN内部，减小了各VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现。VLAN具有以下优点：控制网络的广播风暴，确保网络安全，简化网络管理。2.1.5远程访问技术远程访问是服务的一部分,用来为远程办公人员、外出人员,以及监视和管理多个部门办公室服务器的系统管理员提供远程网络。有运行Windows的计算机和网络连接的用户可以拨号远程访问他们的网络来获得服务.它可以为教学办公用户和学生远程访问学校网站获取信息服务。远程访问有三种可选的服务类型：专线连接、电路交换和包交换。在本设计中，采用专线连接（到因特网）和电路交换（到校园网）两种方式实现远程访问需求。2.23链路聚合技术:链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道,该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备,例如连接骨干网络的服务器或服务器群。它支持IEEE802.3协议，是一种用在交换机与交换机之间扩大通信吞吐量、提高可靠性的技术，也称为骨干连接，作为一个较为完整的校园网实现，路由、交换与远程访问技术缺一不可。2.1.7交换技术：现代交换技术还实现了第3层交换和多层交换。高层交换技术的引入不但提高了校园网数据交换的效率，更大大增强了校园网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。2.24防火墙技术与DMZ防火墙能增强机构内部网络的安全性，防火墙系统决定了哪些内部服务可以被外界访问；外界的哪些人可以访问内部的服务以及哪些外部服务可以被内部人员访问。另外防火墙可以作为部署NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址变换）的地点，利用NAT技术，将有限的IP地址动态或静态地与内部的IP地址对应起来，用来缓解地址空间短缺的问题。防火墙的两大分类：1、包过滤防火墙2、代理防火墙；根据定义好的过滤规则ACL审查每个数据包，以便确定其是否与某一条包过滤规则匹配。过滤规则基于数据包的报头信息进行制订。报头信息中包括IP源地址、IP目标地址、传输协议(TCP、UDP、ICMP)等等。学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如(图书、管理、学生、教学、财务、物资)管理等可以通过分布式、集中式相集合的方法进行管理。防火墙作为网络的第一道防线，应放置在外网和需要保护的校园内网之间作为对不同信息资源提供不同安全级别的保护,此外还应构建一个“DemilitarizedZone”(DMZ)的区域，放置一些不含机密信息的公用服务器。这样来自外网的访问者可以访问DMZ中的服务，但不可能访问到存放在内网中的学校机密或私人信息，等等。即使DMZ中服务器受到黑客的攻击，也不会对内网中的机密信息等造成危害。2.3网络结构图2.4VLAN及IP地址规则VLAN划分与IP地址规划IP网段网关VLANID端口VLAN说明（哪些部门等）192.168.0.0/24192.168.0.11S37501-2、6-24办公室192.168.1.0/24192.168.1.12S37503网络教室1192.168.2.0/24192.168.2.13S37504网络教室2（备用）192.168.3.0/24192.168.3.14S37505网络教室3（备用）192.168.4.0/24192.168.4.15S37506实验室4192.168.5.0/24192.168