03 333（朱：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 |
信息与计算科学 |
成绩 |
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姓名 |
朱 |
学号 |
03 333 |
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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。
答： 网络工程就是讲工程化的技术和方法应用到计算机网络系统中。计算机网络工程是在信息系统工程方法和完善的组织机构指导下，根据网络应用的需求，按照计算机网络硬件设备、软件和技术系统地集成在一起，以成为满足用户需求、高性价比的网络系统的组建工作。 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。培养掌握网络工程的基本理论与方法以及计算机技术和网络技术等方面的知识，能运用所学知识与技能去分析和解决相关的实际问题，可在信息产业以及其他国民经济部门从事各类网络系统和计算机通信系统研究、教学、设计、开发等工作的高级网络科技人才。
答： 需求的定义：需求是指从系统外部发现系统所具有的满足用户的特点、功能及属性等。需求是指明必须实现什么的规格说明，它描述了系统的行为、特性或属性，是在开发过程中对系统的约束。 需求分析的概念：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。需求分析是软件工程中的一个关键过程。在这个过程中，系统分析员和软件工程师确定顾客的需要。只有在确定了这些需要后，他们才能够分析和寻求新系统的解决方法。需求分析阶段的任务是确定软件系统功能。 网络工程需求分析的重点：描述网络系统的行为特征和约束条件，指明网络系统必须实现的具体指标。从广义上理解，需求分析包括需求的获取、分析、规格说明、变更、验证、管理的一系列需求工程。狭义上理解，需求分析指需求的分析、定义过程。
答： 网络拓扑图的定义：网络拓扑结构是指网络中通信线路和结点的几何排序，用于表示整个网络的结构外观，反映各结点之间的结构关系。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等重要方面，是计算机网络十分重要的要素。 常用的网络拓扑结构有总线型、星型、环形、树型和分布式结构等。 常用的网络拓扑图有： （1）总线型：总线型拓扑结构其特点位置有一条双向通路，便于进行广播式传送信息；总线型拓扑结构属于分布式控制，无需中央处理器，故结构简单；结点的增、删和位置的变动较容易，变动中不影响网络的正常运行，系统扩充性能好；结点的接口通常采用无源线路，系统可靠性高；设备少、价格低、安装使用方便。 （2）星型：在星型结构中，使用中央交换单元以放射状连接到网中的各个结点。中央单元采用电路交换方式以建立所希望通信的两结点间专用的路径。通常用双绞线将结点与中央单元进行连接。 （3）环形：环型结构的信息传输线路构成个封闭的环型， 各结点通过中继器连入网内，各中继器间首尾相接，信息单向沿环路连点传送。 （4）树型：树型结构是总线型结构的扩充形式，传输介质是不封闭的分支电缆，他主要用于多个网络组成的分级结构中，其特点同总线型网。 （5）分布式：分布式结构无严格的布点规定和形状，个结点之间有多条线路相连。
答： （1）性能管理：掌握和控制网络的状态，用二层的物理连接拓扑和三层逻辑图来描绘所有的网络设备的连接关系，以适当的比例映射到这个拓扑图上。用精心设计的各种图标来表示各种网络对象，而这些图标又往往涂上不同颜色来表示相应设备的不同状态。使管理员能够通过拓扑图就可以很及时的了解到网络运行情况。 （2）故障管理：检测、定位和排除网络设备的故障。当出现故障时，能够及 时确认故障、记录故障，并找出故障的位置尽可能地排除这些故障。 （3）配置管理：在生成拓扑图的同时，系统会记录下每个网络设备的配置信息，一旦配置发生变化，会通过短信、邮件等多种方式告知管理员。即使是误操作使设备无法正常运行，也可以通过恢复配置文件的方法来解决问题。 （4）安全管理：对网络资源及其重要信息访问的约束和控制，不同的用户身份可以设置不同的访问权限及访问时间，详细记录下每个用户登录的时间及做过的操作、设置等，以保证系统有较高的安全性。 （5）拓扑管理：提供灵活的自定义拓扑的工具，使用这些工具可以定义出多种风格的网络拓扑图，以满足多用户的需求。除此之外，可根据实际行政区域划分来定义每个网络设备的位置使拓扑视图更加清晰、易懂。
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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： （1）实现公司网络连接Internet方案； （2）实现出差员工、分公司网络、家庭办公员工可访问公司内网资源； （3）实现采用虚拟网技术对各部门网络用户具有分类控制功能； （4）实现内网用户访问Internet的限制功能及防止网络黑客入侵网络系统功能； （5）实现内网客户机IP地址分配方案； （6）实现内网服务器及Internet域名解析方案； （7）实现web运行环境及向Internet提供公司信息资源方案； （8）实现邮件服务器解决方案。
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： 该公司采用的是树型结构的拓扑图。 树型网络拓扑结构是网络节点呈树状排列，整体看来就象一棵朝上的树。树型网络拓扑结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，也可以把它看成是星型结构的叠加。 优点： (1) 结构比较简单，成本低。 (2) 网络中任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。 (3) 网络中节点扩充方便灵活，寻找链路路径比较方便。 缺点： (1) 除叶节点及其相连的链路外，任何一个工作站或链路产生故障都会影响整个网络系统的正常运行。 (2) 对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。因此这种结构的可靠性问题和星型结构相似。
3.分析该公司的网络运行环境，指出各种设备的作用； 答： 公司网络主干网通过单、多模光纤连接各子系统。各局域网采用快速以太网。系统采用树型结构连接。 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。 三层交换机：三层交换机就是具有 路由器功能的交换机，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。 防火墙：在Internet之间建立一个安全网关，保护内部网免受非法用户的侵入，将内、外部网分开，做到内、外隔离。 路由器：路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。 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。
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： 网络拓扑图的优缺点，优点是使得原本复杂的网络结构一目了然，层次分明。缺点是只能起到一个参考的作用，还有一些实际的问题是无法现象的。 2.你的收获。 答： （1）理解网络工程的有关概念； （2）对网络工程的需求有了一定的了解； （3）学会根据用户需求，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。 3.你的困难。 答： 对网络工程进行全面的需求分析。 4.你的启示。 答： 拓扑图对于实际应用来说具有很重要的意义。网络安全防护上离不开拓扑图，没有拓扑图，很难了解一个网络。
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