高校数据中心网络规划设计及思科模拟器CISCO模拟实现（网络安全、数据冗余）

摘要

        数据中心在现代社会中的地位愈加重要，这得益于信息技术的迅速发展。信息处理的能力、安全性等方面的要求也在不断攀升。因此，在服务器的计算能力、稳定性、可靠性、安全性、未来扩展性以及方便管理等多个方面，都应对其要求更高水平。

        高校没有自己的数据中心机房，数据一般都存储在本地硬盘中，网络可靠性、稳定性、网络安全性不能保证，出现硬盘故障时，会严重影响教学平台正常运行、学生线上实验实训活动、教师科研等工作。通过建设高校自己的数据中心，提高教学工作者的科研工作效率和科研成果的安全性。

       本文将从网络规划、设备选型、网络冗余、网络安全、综合布线、数据中心建设工程等方面对数据中心进行系统性的规划设计。根据配置设备协议和设备连接解决网络冗余问题，加入防火墙及一系列的协议配置解决安全问题，选择高性价比的设备，简洁综合布线结构，方便处理后期管理维护问题，搭建一个适合新华学院科研工作需求的数据中心。

关键词:数据中心;网络规划;网络冗余;网络安全;综合布线

目录

摘要

一、课程设计目录

二、数据中心拓扑图和visio图

三、网络配置（代码简化了，因为限制论文字数，只能留下了关键的代码部分，保证能看懂是什么操作，但是实际配置还需要很多其他代码）

1.核心层交换机

2.接入层交换机

3.汇聚层交换机

4.防火墙

5.出口路由器

四、数据中心网络测试

1.数据中心服务器通信情况

2.链路故障测试

3.设备故障测试

4.服务器切换测试

五、总结

一、课程设计目录

第一章 引言............................................................ 1

1.1计算机网络系统现状................................................ 1

1.2需求分析.......................................................... 1

第二章 系统设计原则和实现目标...................................... 3

2.1网络系统设计原则.................................................. 3

2.2系统建设目标...................................................... 3

2.3网络设计关键技术说明.............................................. 4

2.3.1协议概述.................................................... 4

2.3.2思科模拟器.................................................. 4

2.3.3网络系统监控................................................ 5

第三章 系统总体方案设计............................................. 6

3.1网络拓扑结构设计.................................................. 6

3.2网络系统接入设计及安全设计........................................ 6

3.2.1网络系统接入设计............................................ 6

3.2.2网路系统安全设计............................................ 7

3.3 VLAN划分及子网配置.............................................. 8

3.4 IP地址分配........................................................ 8

3.5传输及综合布线设计................................................ 8

第四章 网络设备选型及配置.......................................... 10

4.1网络设备选型..................................................... 10

4.2系统配置方案..................................................... 10

4.2.1核心层交换机............................................... 10

4.2.2接入层交换机............................................... 12

4.2.3汇聚层交换机............................................... 12

4.2.4防火墙..................................................... 13

4.2.5出口路由器................................................. 13

4.2.6服务器配置................................................. 15

4.3工程造价......................................................... 17

4.3.1综合布线及传输介质报价..................................... 17

4.3.2网络设备报价............................................... 17

4.3.3工程总报价................................................. 18

第五章 系统测试...................................................... 19

5.1数据中心服务器通信情况........................................... 19

5.2链路故障测试..................................................... 20

5.3设备故障测试..................................................... 20

5.4服务器切换测试................................................... 21

第六章 总结........................................................... 23

参考文献.............................................................. 24

二、数据中心拓扑图和visio图

三、网络配置（代码简化了，因为限制论文字数，只能留下了关键的代码部分，保证能看懂是什么操作，但是实际配置还需要很多其他代码）

1.核心层交换机

1. 双机热备协议配置:

core-sw1(config)#int vlan 10

core-sw1(config-if)#ip add 192.168.10.254 255.255.255.0

core-sw1(config-if)#standby 10 ip 192.168.10.252//双机热备组号为10

core-sw1(config-if)#standby 10 priority 120//提高优先级

core-sw1(config-if)#standby 10 preempt//抢占模式

core-sw1(config-if)#standby 10 track f0/1//开启上行链路接口

core-sw1(config)#int vlan 20

core-sw1(config-if)#ip address 192.168.20.254 255.255.255.0

core-sw1(config-if)#standby 20 ip 192.168.20.252//双机热备组号为20

core-sw1(config-if)#standby 20 track f0/1//开启上行链路接口

core-sw1(config)#int fastEthernet 0/1

core-sw1(config-if)#no switchport //开启f0/1端口

core-sw1(config-if)#ip address 192.168.3.2 255.255.255.0//给f0/1端口配置ip

1. 开启路由功能:

core-sw1(config)#ip routing  

1. 链路聚合协议配置:

core-sw1(config)#int port-channel 1

core-sw1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

core-sw1(config-if)#switchport mode trunk

core-sw1(config)#int range fastEthernet 0/2-3

core-sw1(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

core-sw1(config-if-range)#switchport mode trunk

core-sw1(config-if-range)#channel-group 1 mode on//将端口2、3捆绑在1组里

core-sw1(config-if-range)#ex

1. 生成树协议配置:

core-sw1(config)#spanning-tree mode pvst //启动pvst模式

core-sw1(config)#spanning-tree vlan 10 root primary//设置vlan10为根网桥

core-sw1(config)#spanning-tree vlan 20 root secondary//设置vlan20为副根网桥

1. ospf协议配置:

core-sw1(config)#router ospf 10//ospf区域10

core-sw1(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0

core-sw1(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0

core-sw1(config-router)#network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0

2.接入层交换机

Switch(config)#int range fastEthernet 0/1-2

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk // f0/1-2端口改为trunk模式

Switch(config)#int range fastEthernet 0/3-4

Switch(config-if-range)#switchport mode access// f0/3-4端口改为access模式

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10

3.汇聚层交换机

1. 端口聚合协议配置:

Switch(config)#int port-channel 1

Switch(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if)#switchport mode trunk

Switch(config)#int range fastEthernet 0/3-4

Switch(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk

Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode on//将端口3、4捆绑在1组里

1. 双机热备协议配置:

Switch(config)#int vlan 10

Switch(config-if)#ip add 192.168.10.252 255.255.255.0

Switch(config-if)#standby 10 ip 192.168.10.252//双机热备组号为10

Switch(config-if)#standby 10 priority 120//提高优先级

Switch(config-if)#standby 10 preempt抢占模式

Switch(config-if)#standby 10 track f0/1

Switch(config-if)#standby 10 track f0/2//将f0/1和f0/2设置为高优先级端口

Switch(config)#int vlan 20

Switch(config-if)#ip address 192.168.20.252 255.255.255.0

Switch(config-if)#standby 20 ip 192.168.20.252//双机热备组号为20

Switch(config-if)#standby 20 track f0/1

Switch(config-if)#standby 20 track f0/2

1. 生成树协议配置:

Switch(config)#spanning-tree mode pvst //开启pvst思科私有模式

Switch(config)#spanning-tree vlan 10 root primary //设置为根网桥

Switch(config)#spanning-tree vlan 20 root secondary//设置为备用根网桥

4.防火墙

1. 防火墙分区配置:

fw1(config)#int g1/2

fw1(config-if)#ip address 192.168.3.1 255.255.255.0

fw1(config-if)#security-level 100//防火墙下端设置高信任等级

fw1(config-if)#nameif trust-1

fw1(config-if)#no shutdown

fw1(config-if)#int g1/1

fw1(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0

fw1(config-if)#security-level 0//防火墙上端设置高信任等级

fw1(config-if)#nameif untrust

fw1(config-if)#no shutdown

1. ospf协议配置:

fw1(config)#router ospf 30//ospf30区域

fw1(config-router)#network 192.168.1.0 255.255.255.0 area 0

fw1(config-router)#network 192.168.3.0 255.255.255.0 area 0

1. 流量放行配置：

fw1(config)#access-list fx extended permit ip any any//放行所有流量

fw1(config)#access-group fx in interface trust-1

fw1(config)#access-group fx out interface trust-1//信任区域可进出

fw1(config)#access-group fx out interface untrust

fw1(config)#access-group fx in interface untrust//不信任区域可进出

5.出口路由器

1. NAT协议配置:

ck-router(config)#int fastEthernet 0/1

ck-router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0

ck-router(config-if)#no shutdown

ck-router(config-if)#ip nat inside//内网转换口

ck-router(config-if)#int s0/0/0

ck-router(config-if)#ip address 200.10.1.1 255.255.255.252

ck-router(config-if)#ip nat outside//外网转换口

ck-router(config)#interface Serial0/0/0

ck-router(config-if)#clock rate 64000//配置时钟频率

ck-router(config-if)#no shutdown

1. ospf协议配置:

ck-router(config)#router ospf 50//ospf区域50

ck-router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

1. 下放默认路由:

ck-router(config-router)#default-information originate//内网访问外网路由表中没有外网路由条目，不知道的路由条路转发至出口路由器由出口路由器处理

1. 配置静态路由:

ck-router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 200.10.1.2//固定跳入静态ip

1. NAT协议后续配置:

ck-router(config)#ip nat pool DZC 200.10.1.1 200.10.1.1 netmask 255.255.255.252//定义地址池

ck-router(config)#access-list 1 permit any//访问控制列表，内网匹配所有数据转换到DZC

ck-router(config)#ip nat inside source list 1 pool DZC overload //应用

四、数据中心网络测试

1.数据中心服务器通信情况

1. 网络连通性测试，vlan10的HTTP1ping vlan20的HTTP2，记录丢包情况。

预期结果:vlan10与vlan20都是内网，属于不同网段，可通信，无丢包。

记录结果:

C:\>ping 192.168.20.2

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=21ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Ping statistics for 192.168.20.2:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Minimum = 1ms, Maximum = 21ms, Average = 10ms

1. 网络连通性测试,HTTP1ping互联网用户1,记录丢包情况。

预期结果:可通信,无丢包。

记录结果:

C:\>ping 100.10.1.2

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=21ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Ping statistics for 100.10.1.2:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Minimum = 1ms, Maximum = 21ms, Average = 10ms

1. 外网用户pingHTTP1服务器，记录丢包情况。

预期结果:不可通信,全部被拦截。

记录结果:

C:\>ping 192.168.10.1

Reply from 100.10.1.1: Destination host unreachable.

Ping statistics for 192.168.10.1:

Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),

2.链路故障测试

拔出相互冗余的链路其中一条，做链路切换测试。

断开汇聚交换机和接入层交换机上的链路,再用HTTP1ping互联网用户1。

预期结果:正常通信,无丢包。

记录结果:

C:\>ping 100.10.1.2

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=6ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Ping statistics for 100.10.1.2:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Minimum = 1ms, Maximum = 10ms, Average = 4ms

3.设备故障测试

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-788683.html

关闭网络中的一台相互冗余的设备，以确保冗余设备可以继续工作。

汇聚交换机进行单机故障测试，以验证设备在单点故障的情况下是否能够正常工作,HTTP1ping互联网用户1。

预期结果:可通信,无丢包。

记录结果:

C:\>ping 100.10.1.2

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=10ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=6ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Ping statistics for 100.10.1.2:

Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),

Minimum = 1ms, Maximum = 10ms, Average = 4ms

4.服务器切换测试

关闭网络中接入交换机,做服务器故障测试。

主服务器组故障测试,冗余服务器HTTP2访问互联网用户1、2。

预测结果:可通信，部分丢包。

记录结果:

C:\>ping 100.10.1.2

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Reply from 100.10.1.2: bytes=32 time=1ms TTL=124

Ping statistics for 100.10.1.2:

Packets: Sent = 4, Received = 3, Lost = 1 (25% loss),

Minimum = 1ms, Maximum = 2ms, Average = 1ms

结果总结:有丢包记录，但可以成功传输，我认为是服务器关闭，冗余服务器启动学习路径需要一定时间。

五、总结

本文章研究高校数据中心的网络，高校的数据如果存放在本地硬盘，这就不能保证数据的安全性，日常的工作没有保障。在这个背景下，为高校设计数据中心架构。数据中心采用三层网络架构，构建满足可扩展性、灵活性、安全性和高可靠性等需求的网络基础架构，在网络的正常通信上，采用OSPF协议，链路聚合，生成树协议，NAT协议；在网络的安全上，采用了多层防御机制，使用硬件防火墙阻挡外网访问数据中心，交换机的不同VLAN保证每个单独区域的安全性，路由器控制一些流量的流动；在设备选型上，选择高端的机器，保证高性能，安全性，满足后期扩展的需求，考虑性价比，为学校节省资金。数据中心设计完成后，在思科模拟器上进行模拟实现，验证数据链路的通信是正常的。并验证多种故障模式，都不会影响网络的正常通信。可以达到高校数据中心的工作要求。

到了这里，关于高校数据中心网络规划设计及思科模拟器CISCO模拟实现（网络安全、数据冗余）的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！