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一、设计的目的和任务
通过课程设计，使学生理论联系实际，在实践中进一步了解计算机网络体系结构，深入理解TCP/IP参考模型，掌握各种网络工程技术和网络规划与设计，初步掌握高速局域网技术、广域网接入技术、网络互联技术，初步掌握网络配置开发技术以及互联网的应用技术。培养学生分析、解决问题的能力，提高学生的科技论文写作能力。
二、设计要求
三、实现清单
四、设计内容
4.1 所涉及相关知识点
4.1.1 端口IP地址配置
每个设备都会有一个IP地址，并且每个IP地址可以对应多个端口。端口号是一个16位的数字，用来标识特定的应用程序或进程。默认情况下，大多数应用程序使用一些默认的端口号。
在配置IP地址时，需要指定IP地址和子网掩码。IP地址用于识别设备，子网掩码用于定义子网（用于细分网络），以确定哪些IP地址位于同一网络中。
配置端口号通常是由应用程序自动进行的，也可以手动进行端口号的配置。在配置端口号时，需要考虑到端口号的唯一性以及不与其他应用程序占用的端口号冲突。
4.1.2 VLAN相关知识点
VLAN（Virtual Local Area Network），即虚拟局域网，是一种将局域网划分为多个逻辑上的独立网络的技术。可以帮助网络管理员实现更为细致且灵活的网络管理，提升网络的性能和安全性。VLAN的实现可以通过交换机端口划分、MAC地址划分、协议类型划分等方式进行。
VLAN的配置步骤如下：
- 创建VLAN：在交换机中创建需要的VLAN，并为每个VLAN分配一个独立的VLAN ID。
- 确定端口绑定：将需要加入VLAN的端口绑定到已经创建好的VLAN上。
- 配置端口模式：配置端口模式为Access模式还是Trunk模式。
- Access模式：用于连接终端设备，将端口绑定到指定的VLAN中。
- Trunk模式：用于连接交换机，可以承载多个VLAN的信号，用于VLAN之间的数据传输。
- VLAN间路由：如果需要不同的VLAN之间进行通信，需要通过路由器进行VLAN间的通信。
4.1.3 单臂路由知识点
通常用于网络接入控制、流量监测、网络流量控制、网络流量过滤等场景，也广泛应用于网络安全、网关转发和负载均衡等方面。
原理：单臂路由器使用一张网卡与局域网相连，另一张网卡连接互联网或其他网络，实现对流量进行过滤、管理和控制的功能。
优点：单臂路由器可以提供安全性更高、流量过滤更准确、网络管理更灵活的解决方案，在监控、检测和防范网络攻击及安全漏洞方面，具备较高的能力和效率。
缺点：单臂路由通常需要配置复杂，对硬件要求较高，需要平衡接入性能和网络安全的需求。此外，单臂路由通常会引入额外的延迟，可能会对网络性能产生一定程度的影响。
使用场景：单臂路由器通常用于对网络流量进行有针对性的处理和控制，例如实现网络访问控制、隔离和分区、网络流量监控和记账等功能。
配置要点：单臂路由的配置需要注意IP地址、网关、路由表、ACL和NAT等设置，同时需要对网络拓扑结构、设备类型和操作系统进行适配，以确保系统能够正常工作。
4.1.4 动态路由相关知识
动态路由是指路由器能够自动学习网络拓扑，根据路由算法自动计算出最佳路径并通信的路由协议。其优点是自动适应网络变化，工作效率高，缺点是路由器资源消耗大。常见的动态路由协议包括：RIP, OSPF, BGP。
RIP协议：适用于小型网络，在网络变化较少的情况下表现比较良好，但是不适合在大型网络中使用，因为其收敛速度慢，容易产生路由环路和死锁。
OSPF协议：适用于大型、复杂的网络中，在路由器之间建立逻辑邻居关系，根据邻居状态进行路由信息交互，具有快速收敛、支持大型网络、可靠性高等特点。
BGP协议：是互联网中使用的协议，主要用于自治系统（AS）之间的路由交换，具有流量控制、策略控制、灵活性等特点。
4.1.5 路由器OSPF动态路由配置
OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种开放的、链路状态路由协议，具有灵活性、稳定性和可扩展性，被广泛应用于中大型网络中。下面将介绍如何在路由器上配置OSPF动态路由：
1）启用OSPF协议
在路由器的全局配置模式下输入以下命令：
Router(config)# router ospf <进程号>
其中进程号是一个数字，用来区分不同的OSPF进程。
2）配置网络
配置网络地址和掩码，告诉路由器哪些网络是属于OSPF的。
输入以下命令：
Router(config-router)# network <网络地址> <掩码> area <区域号>
如果要将192.168.1.0/24和192.168.2.0/24这两个网络加入OSPF协议中，可以输入以下命令：
Router(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
Router(config-router)# network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0
4.1.6 ACL知识点
ACL，即访问控制列表（Access Control List），是用于控制网络流量的一种重要技术。ACL可以根据网络流量的源地址、目的地址、协议类型、目的端口号等信息来控制网络包的转发或丢弃，以达到保护网络安全的目的。
具体来说，ACL可以分为标准ACL和扩展ACL两种类型。标准ACL可以根据源IP地址来控制流量，而扩展ACL则支持更多的匹配条件。扩展ACL的控制精度更高，配置也更复杂。
ACL一般用于过滤不需要的流量，拒绝来自指定IP地址的访问、限制某些协议或端口的访问等。同时，ACL也可以与其他网络安全机制如VPN、防火墙等结合使用，以提高网络安全性。
4.1.7 网络地址转换NAT配置
NAT（网络地址转换）是一种将私有网络地址转换为公共网络地址的技术。NAT技术可以有效地解决IPv4地址不足的问题，同时还可以提高网络安全性。
NAT配置相关知识：
- NAT的种类：静态NAT、动态NAT、PAT（端口地址转换）等。
- NAT的原理：将内部IP地址转换成外部IP地址。主要过程是：源地址转换、目的地址转换、端口映射等。
- NAT的配置：需要配置源地址、目的地址、端口映射等参数。常见的NAT配置包括静态NAT、动态NAT、PAT等。NAT的配置可以通过路由器、防火墙等网络设备完成。
- NAT对网络安全的作用：NAT技术可以对网络进行隔离，从而提高网络的安全性。同时，NAT可以隐藏网络内部的IP地址，从而使攻击者难以发现和攻击网络内部的主机。
- NAT的优缺点：NAT技术可以提高网络的安全性和扩展性，但是也会影响网络的性能和通信质量。NAT技术会引入
