基于Packet Tracer的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真

蔣志松 霍旭輪

摘 要：信息技術(shù)的日趨成熟為各領(lǐng)域在管理機(jī)制及運(yùn)營模式的完善與優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而教育事業(yè)也不例外。本文基于此，對Packet Tracer下校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真進(jìn)行相關(guān)研討，旨在從根本上提升校園網(wǎng)的教學(xué)效益、管理效益及服務(wù)效益，以供參考。

關(guān)鍵詞：Packet Tracer；校園網(wǎng)；設(shè)計(jì)與仿真

就目前來看，校園網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)原則是滿足學(xué)校、教師及學(xué)生三者共同的網(wǎng)絡(luò)需求，具有開放性，已實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源和信息共享。因此基于Packet Tracer軟件的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真，也應(yīng)受到同行教師的高度重視。

一、Packet Tracer軟件的相關(guān)概述

Packet Tracer是由思科公司開發(fā)出的輔助學(xué)習(xí)軟件，其主要作用是為初學(xué)者提供設(shè)計(jì)、配置及網(wǎng)絡(luò)故障分析的模擬環(huán)境[1]。使用者可在軟件的用戶界面中更快的建立起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并基于系統(tǒng)所提供的參數(shù)進(jìn)行模擬，在網(wǎng)絡(luò)處理過程中，更為直觀的觀察網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。因此，Packet Tracer軟件的應(yīng)用能夠從根本上提升校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真過程中的質(zhì)量及效率。

二、Packet Tracer下校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求

在校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真期間，應(yīng)明確相關(guān)設(shè)計(jì)要求，即：第一，校園網(wǎng)規(guī)模，其決定信息和資源的傳輸與儲存；第二，校園網(wǎng)應(yīng)具有接入、匯聚及核心層等多層交換體系，并利用相關(guān)配置端口等連接各個節(jié)點(diǎn)，以更好的實(shí)現(xiàn)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接與通訊；第三，設(shè)置不同類型的服務(wù)器，構(gòu)建與外界之間的通訊平臺；第四，校園網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)可以加入VPN撥號入網(wǎng)等其他輔助功能。

三、Packet Tracer下校園網(wǎng)的具體設(shè)計(jì)與仿真

（一）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在Packet Tracer下的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真工作中，需應(yīng)用到以下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：1.交換機(jī)。主要肩負(fù)起儲存及轉(zhuǎn)發(fā)的職責(zé)，以太網(wǎng)交換機(jī)的儲存及轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息之間的轉(zhuǎn)發(fā)及交換；2.三層交換機(jī)。主要指具有部分路由器功能的交換配置，在原有基礎(chǔ)上加快與局域網(wǎng)下內(nèi)數(shù)據(jù)及信息轉(zhuǎn)發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)信息的多次轉(zhuǎn)發(fā)[2]；3.路由器。又稱網(wǎng)關(guān)設(shè)備，是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)之一，通過路由策略將收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去，能有效降低了校園網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通道的堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

（二）VLAN的設(shè)計(jì)與仿真。校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真中，VLAN的劃分應(yīng)以校園不同的功能區(qū)為重要參考依據(jù)。根據(jù)校園網(wǎng)的實(shí)際需求，利用虛擬技術(shù)，無論網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增減、人員變動都不影響網(wǎng)絡(luò)管理和用戶體驗(yàn)。具體而言，學(xué)校宿舍區(qū)VLAN的劃分應(yīng)分別針對學(xué)生及教師宿舍；而教學(xué)區(qū)域應(yīng)細(xì)化成機(jī)房、辦公室、教室及實(shí)驗(yàn)室等劃分VLAN，以此提升校園網(wǎng)的功能，達(dá)到全面管理校園的目的。因此，虛擬網(wǎng)技術(shù)可提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和靈活性。

（三）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真。校園網(wǎng)設(shè)計(jì)期間應(yīng)構(gòu)建起三層結(jié)構(gòu)模型，具體而言，此三層結(jié)果模型主要涉及以下方面：

第一，接入層。主要是最終用戶被允許接入網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)，并通過該層對校園網(wǎng)用戶及訪客起到過濾及流量控制。其中，接入層也需提供帶寬和第二層服務(wù)，將基于MAC地址的VLAN成員權(quán)限及數(shù)據(jù)流進(jìn)一步篩選，從根本上保障校園網(wǎng)的安全性及運(yùn)行高效性。接入層交換機(jī)的端口一般配置兩種協(xié)議，access和trunk。

第二，匯聚層。其主要功能是連接網(wǎng)絡(luò)接入層及核心層，為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚及傳輸處理，同時(shí)也可提供接入層虛擬網(wǎng)之間的互聯(lián)、控制和限制接入層對核心的訪問，能更好地保障核心層的安全和穩(wěn)定。在校園局域網(wǎng)環(huán)境下，匯聚層可實(shí)現(xiàn)VLAN的聚合、學(xué)校部門級用戶的接入、學(xué)校廣播站等多點(diǎn)廣播域的劃分、保障信息介質(zhì)的轉(zhuǎn)換及傳輸安全等；匯聚層交換機(jī)一般配置trunk。

第三，核心層。其主要功能是盡可能快的交換數(shù)據(jù)，是校園網(wǎng)重要組成部分。因此在設(shè)計(jì)與仿真期間應(yīng)注重規(guī)避數(shù)據(jù)包操作或減慢數(shù)據(jù)交換的行為，避免在核心層使用訪問控制列表和數(shù)據(jù)過濾這類的功能。核心層具有以下功能：提供交換區(qū)的連接平臺；保證其他服務(wù)區(qū)塊的有效訪問；提升信息轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的效率。

（四）DHCP服務(wù)設(shè)計(jì)與仿真。DHCP服務(wù)主要指使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機(jī)進(jìn)行IP地址分配等。在應(yīng)用Packet Tracer軟件打造DHCP中繼時(shí)，應(yīng)結(jié)合校園網(wǎng)具體需求，選擇更為合適的DHCP服務(wù)器，降低配置時(shí)間和發(fā)生錯誤的可能性，更好的提升校園網(wǎng)運(yùn)行高效性。

（五）外部網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)計(jì)與仿真。在設(shè)計(jì)與仿真校園網(wǎng)外部網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)，需配置路由器，并保證所配置的路由配置網(wǎng)絡(luò)地址已加入RIP協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連通；同時(shí)，兩個及多個路由器之間應(yīng)將其時(shí)鐘頻率統(tǒng)一。并使用ACL訪問控制列表為網(wǎng)絡(luò)提供防火墻。

四、Packet Tracer下校園網(wǎng)的測試

為根本上保證校園網(wǎng)的運(yùn)行效果符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)與仿真完畢之后，還應(yīng)基于Packet Tracer軟件對校園網(wǎng)進(jìn)行測試，對其實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行系統(tǒng)的評測，并以此發(fā)現(xiàn)校園網(wǎng)在設(shè)計(jì)與仿真過程中存在的局限性，而對原設(shè)計(jì)方案與流程進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)。

校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)與仿真具有長期性和專業(yè)性，仍需對該項(xiàng)工作進(jìn)行深入的研究及探討。就目前來看，利用Packet Tracer進(jìn)行校園網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中依然存在著諸多局限性，因此，為充分發(fā)揮校園網(wǎng)構(gòu)建在促進(jìn)學(xué)校信息化發(fā)展中的積極作用，更應(yīng)從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龊们捌诶碚撜撟C和需求調(diào)研收集工作入手，促進(jìn)校園網(wǎng)可持續(xù)的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鶴飛，云紅艷，張德祥，井文英，錢成功.基于Packet Tracer的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)與仿真[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，36（10）：127-130+157.

[2]魏浩，郭新明，解爭龍.基于OPNET的校園網(wǎng)IP組播設(shè)計(jì)及仿真[J].福建電腦，2016，32（05）：33-34.