### 计算机网络课程设计小型互联网的设计与实现
#### 一、课程设计目标与意义
本课程设计旨在通过实际操作加深学生对于计算机网络基础知识的理解，重点培养学生的科研能力和编程能力，使学生能够掌握广域网（WAN）、局域网（LAN）以及虚拟局域网（VLAN）的基本结构和工作原理。通过使用BOSON软件，学生能够完成一个小型互联网络的综合设计，包括但不限于两个局域网和一个广域网的构建，以及一个虚拟局域网的配置。
#### 二、课程设计要求详解
1. **知识掌握与概念清晰**：要求学生对课程设计的相关知识有深入的理解，并能够清晰地表达出各种概念。
2. **程序设计与运行验证**：学生需要编写合理的程序，并确保程序能够正确运行，通过程序验证网络设计的有效性。
3. **小型互联网设计方法**：学生需通过查阅资料和分析用户需求，掌握小型互联网络的设计方法。
4. **CISCO设备配置**：熟练掌握CISCO路由器、交换机以及PC的基本配置命令。
5. **网络调试**：使用所学的CISCO配置命令，调试整个网络，确保至少包含两个局域网、一个广域网，并且网间设备能够互联互通。
6. **虚拟局域网配置**：配置一个虚拟局域网，以满足特定场景的需求。
#### 三、相关知识详解
##### 3.1 局域网概述
局域网作为计算机网络的重要组成部分，在20世纪70年代末随着微型计算机价格的下降而得到广泛应用。局域网的主要特点是网络为一个单位所有，且地理范围和站点数目有限。与广域网相比，早期的局域网具有更高的数据传输速率、更低的延迟和误码率。尽管随着光纤技术的发展，广域网的数据传输速率和误码率也得到了显著提升，但局域网仍因其独特的优点而在计算机网络中占据着重要地位。
- **优点**：
- 方便共享昂贵的外部设备、主机及软件资源。
- 支持系统的扩展和灵活变化。
- 提高系统的可靠性、可用性和残存性。
- **分类**：局域网按网络拓扑可分为星型、环形、总线型等多种类型。其中，星型以太网及多级星形结构的以太网应用最为广泛。此外，还有令牌环形网、总线型网等其他类型。
##### 3.2 虚拟局域网（VLAN）
虚拟局域网(VLAN)是由一系列局域网网段组成的逻辑组，这些网段具有某些共同的需求，如安全性或管理需求。VLAN通过为每个成员工作站分配一个明确的标识符来区分不同VLAN中的流量。这种逻辑分组使得网络管理员能够在物理网络的基础上创建多个逻辑网络，从而更好地控制网络流量和安全策略。
- **实现方式**：通常使用以太网交换机来实现VLAN。通过在交换机上配置VLAN规则，可以将不同物理端口上的设备划分为不同的逻辑组。
##### 3.3 广域网
广域网主要用于连接地理位置分散的网络节点，如城市间或国家间的网络连接。它由多个节点交换机以及连接这些交换机的链路组成。节点交换机执行分组的存储和转发功能，确保数据包能够准确地从源节点到达目标节点。
- **特点**：
- 结点交换机之间通过点到点链接进行连接，提高网络的可靠性和容错能力。
- 使用路由选择算法来确定数据包的最佳传输路径。
- 广域网主要关注的是网络层的协议，如IP协议。
#### 四、课程设计分析
##### 4.1 两个LAN，一个WAN的设计
此部分设计涉及两个局域网和一个广域网的连接。具体包括：
- **路由器R1、R2**：选用CISCO 2500系列，具备两个以太网端口和两个串行端口，用于连接交换机和路由器。
- **交换机SW1、SW2、SW3**：选用CISCO 1900系列，用于连接路由器和主机。
- **主机**：表示各个站点，用于验证网络配置是否正确。
设计思想：首先对主机、路由器和交换机进行基本设置，然后进行路由表设置，确保两个路由器之间能够通信，最后使用ping命令测试各主机之间的连通性。
##### 4.2 虚拟局域网的设计
此部分设计涉及一个虚拟局域网的构建。具体包括：
- **路由器和交换机**：选用与前一部分相同型号的路由器和交换机。
- **主机**：表示各个站点，用于验证虚拟局域网配置是否正确。
设计思想：通过在交换机上配置VLAN规则，划分不同的逻辑网络，确保不同VLAN内的主机只能与同一VLAN内的其他主机通信。通过这种方式，可以实现更细粒度的安全控制和流量管理。
