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文檔簡介
1、中中小小型型企企業(yè)業(yè)局局域域網網的的設設計計與與實實現(xiàn)現(xiàn) i 畢業(yè)設計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權說明畢業(yè)設計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設計(論文),是我個人在指導教師的指 導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知,除文中特別加以標注和致 謝的地方外,不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果,也不包 含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。 對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體,均已在文中作了明確 的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名: 日 期: 指導教師簽名: 日期: 使用授權說明使用授權說明 本人完全了解 大學
2、關于收集、保存、使用畢業(yè)設計(論文)的 規(guī)定,即:按照學校要求提交畢業(yè)設計(論文)的印刷本和電子版本;學校 有權保存畢業(yè)設計(論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服 務;學??梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文;在不以贏 利為目的前提下,學??梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。 作者簽名: 日 期: ii 學位學位論論文原文原創(chuàng)創(chuàng)性聲明性聲明 本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所 取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外,本論文不包含任 何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要 貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標明。本人
3、完全意識到本聲明 的法律后果由本人承擔。 作者簽名: 日期: 年 月 日 學位學位論論文版文版權權使用授使用授權書權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定,同意 學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版,允許論 文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部 或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復制 手段保存和匯編本學位論文。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名:日期: 年 月 日 導師簽名: 日期: 年 月 日 iii 摘摘 要要 隨著網絡技術新系統(tǒng)、新領域的長足發(fā)展,傳統(tǒng)企業(yè)也正利用其行業(yè)的特點, 融合網絡技術的優(yōu)勢,發(fā)展自身
4、。在信息化生產逐步普及的今天,組建企業(yè)內部網 絡已經是企業(yè)必不可少的一部分,建立高速、穩(wěn)定、安全、智能的辦公網,是組建 中小型企業(yè)局域網的核心。 本論文所闡述的網絡是使用業(yè)界流行的核心層匯聚層分布層三層結構設計 的中小型企業(yè)網,結合廣為使用的虛擬局域網(vlan) ,熱備份路由(hsrp) ,訪 問控制列表(acl) ,網絡地址轉換(nat)等技術,增強網絡的穩(wěn)定性和安全性。 設計中采用虛擬局域網來隔離不同部門,以達到增強企業(yè)網絡安全性的目的; 在規(guī)劃好的 vlan 的基礎上,采用訪問控制列表(acl) ,設置策略,來限制部門 之間以及服務器區(qū)的訪問,進一步提高企業(yè)網絡內部的安全性;并在核心層
5、交換機 上采用熱備份路由(hsrp)技術,增加網絡的冗余,提高企業(yè)網絡的整體穩(wěn)定性; 采用路由器硬件的動態(tài)主機分配協(xié)議(dhcp)功能,保證各部門 ip 地址的獲??; 在邊界路由器上設置網絡地址轉換(nat) ,將企業(yè)內部私有地址轉換為公網地址, 實現(xiàn)了多個用戶同時公用一個合法 ip 與外部 internet 進行通信,解決 ip 地址短缺 的問題。 目目 錄錄 緒論.1 1. 網絡建設背景和必要性.3 2. 組建局域網的需求分析.5 2.1 總體需求分析 .5 2.2 網絡平臺需求 .5 2.3 網絡安全需求 .5 2.3.1 外網安全: .6 物理安全需求 .6 2.3.1
6、.2 數(shù)據(jù)鏈路層需求 .6 入侵檢測系統(tǒng)需求 .6 防病毒系統(tǒng)需求 .6 安全管理體制 .6 2.3.2 內網安全: .7 vlan 設置需求.7 防病毒系統(tǒng)需求 .7 網絡管理需求 .7 網絡系統(tǒng)管理 .7 3. 組建局域網的設計目標和原則.8 3.1 核心交換機的高數(shù)據(jù)處理性能 .8 3.2 核心交換機的高可靠性 .8 3.3 核心交換機的靈活擴充性 .9 3.4 網絡的安全性 .9 3.5 網絡的可管理性 .9 4. 局域網設計方案.11 4.1 網絡結構設計方案 .11 4.
7、2 虛擬局域網(vlan)設計方案 .12 4.2.1 vlan 技術簡介.12 4.2.2 vlan 方案設計.13 4.3 第三層交換技術設計方案 .14 4.4 ip multicast技術方案設計 .14 4.5 訪問控制列表(acl)設計方案 .17 4.6 ip 地址規(guī)劃與路由設計方案.18 4.6.1 ip 地址規(guī)劃方案.18 4.6.2 路由協(xié)議的選擇 .19 4.6.3 路由協(xié)議設計方案 .21 4.7 hsrp:熱備份路由器協(xié)議 .23 4.7.1 hsrp 協(xié)議概述.23 4.7.2 hsrp 的工作原理.23 4.7.3 本方案的特點 .23 5. 設備清單.26 結論
8、.27 參考文獻.27 1 緒論緒論 0.1 選題的背景 企業(yè)網最原始的網絡需求來自于對 lan 上共享資源、業(yè)務的開展需要,最小 規(guī)模的局域網可能就要算通過 1 臺共享式集線器來連接打印機、文件服務器的組建 模式了,但是,在信息科技日益發(fā)展的今天,基于共享式技術的網絡已經不能符合 當前企業(yè) it 發(fā)展的需求,更高速、更可靠、更安全以及更方便的網絡和業(yè)務管理 已經成為新時期企業(yè)局域網的關注重點。如何最大程度的滿足企業(yè)的這些需求正是 本文最關心的問題。 0.2 選題的目的和意義 企業(yè)電子商務網絡系統(tǒng)應是一個統(tǒng)一、可靠、安全的專用信息通信平臺,支持 話音、數(shù)據(jù)和圖像的交換與傳輸,實現(xiàn)計算機數(shù)據(jù)、話
9、音、電視會議、圖片傳輸?shù)?多種信息通信業(yè)務,并具有完備的網絡管理系統(tǒng)。 在先進成熟的計算機和通信技術基礎上,企業(yè)要建設成光纖網絡,使企業(yè)各部 門實現(xiàn)宏觀決策科學化,辦公自動化,信息交換網絡化,提高宏觀決策和調控能力, 促進企業(yè)信息化,同時有助于加快信息經濟建設。 0.3 可行性分析 根據(jù)企業(yè)的實際情況,總結出該計算機網絡有如下需求: 企業(yè)網絡系統(tǒng)本著實用、經濟可靠的原則,采用交換式以太網方案。采用內部 ip 地址。網絡采用兩極交換結構,中心交換機采用三層交換機,構成千兆主干,中 心交換機應有足夠的插槽用于以后的擴展,至少有 24 個 10/100m 自適應端口用于 連接服務器,光纖端口依實際應
10、用提供,電源應有冗余;每個分配線間各放置若干 臺 24 口交換機作為二級交換機,用千兆光纖口用于上連,可以為用戶提供交換式 100mbps 帶寬,彼此間采用堆疊連接。是為入住企業(yè)的單位提供寬帶國際互聯(lián)網絡 接入服務、內部網絡通訊平臺、計算機應用服務的綜合性專用計算機數(shù)據(jù)通信網絡。 為了使本網絡設計向統(tǒng)一管理、高速寬帶、復雜應用方向發(fā)展,本設計所建設 的網絡將為各入住單位系統(tǒng)內部互聯(lián)網絡系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信網絡平臺, 各網絡系統(tǒng)的信息都可在此數(shù)據(jù)通信網上傳遞,并可通過統(tǒng)一的網管系統(tǒng)提供統(tǒng)一 的管理功能,將各專業(yè)內部網絡網管的報警信息等一并顯示,同時為未來的網絡發(fā) 展奠定必要的基礎。 2 0
11、.4 研究的基本思路 根據(jù)對所選題目背景、目的、意義和可行性的分析,總結出設計思路如下:選 擇合適的網絡層次模型規(guī)劃企業(yè)網絡架構,合理分配企業(yè)內部的 ip 地址。采用穩(wěn)定 高效的路由協(xié)議連通企業(yè)內部網,并在此基礎上設計安全策略,增強企業(yè)數(shù)據(jù)的保 密性,保證商業(yè)機密的安全。設置策略或設備的冗余,保證企業(yè)網絡在遭遇突發(fā)故 障時能順利切換線路,保障數(shù)據(jù)的完整性,避免重要信息的丟失,增強網絡的穩(wěn)定 性。最后,選擇合適的網絡設備,在顧及網絡性能的前提下,優(yōu)化企業(yè)的資源配置 1.1. 網絡建設背景和必要性網絡建設背景和必要性 格羅莫夫(gregory gromov)曾經說過:“網絡本身就是一種計算機科學概
12、念。 ”不過,現(xiàn)在有了更豐富的內涵,注解之一就是,網絡本身更具有經濟學內涵。 在現(xiàn)代經濟學中有“規(guī)模效益”理論,就是通過擴大經濟規(guī)模,來降低單位成 本。雖然“擴大規(guī)?!比匀皇墙档统杀镜母就緩?,但是伴隨經濟規(guī)模的擴大也增 加了“協(xié)調成本” ,既與企業(yè)相關的信息交流的代價。在很多情況下,企業(yè)的生產經 營并不是孤立進行的,其需要在內部生產部門之間與外部市場之間達到充分的信息 交流,才能維系正常的生產經營,尤其是在規(guī)模不斷擴大的情況下,如果仍然延續(xù) 傳統(tǒng)的信息交流手段,則信息交流代價急劇增長。由此造成單位生產成本不降反升, 從而制約著現(xiàn)代經濟規(guī)模。隨著科技進步,網絡技術成為信息溝通的重要手段,世 界
13、正因為有了互聯(lián)網而變得越來越小,世界級的企業(yè)也越來越依賴于網絡技術,擴 大和鞏固其市場地位。從網絡在企業(yè)生產、流通、服務等關鍵環(huán)節(jié)起的重要作用來 看,其更多超出了技術領域,而深具經濟學內涵。 隨著網絡技術,新系統(tǒng)新領域的長足發(fā)展,網絡經濟,知識經濟再不是 it 等高 科技行業(yè)的專利,傳統(tǒng)企業(yè)正利用其行業(yè)特點,汲取網絡技術精華,努力創(chuàng)造著傳 統(tǒng)行業(yè)的又一個春天。未來是美好的,但現(xiàn)實不可回避。大多數(shù)企業(yè)對電子商務的 一般認識是電子商務能幫助企業(yè)進行網上購物、網上交易,僅是一種新興的企業(yè)運 作模式,比較適用于商業(yè)貿易公司,殊不知電子商務已經對傳統(tǒng)的企業(yè)造成的了巨 大的沖擊。 制造業(yè)傳統(tǒng)運作模式效率低
14、,成本過高,已不適于新經濟的需要。隨著企業(yè)間 競爭的日趨激烈,以及全球經濟一體化,市場向企業(yè)提出了更高的要求,要求企業(yè) 能及時提供高品質、低價格,具有個性化的產品。而企業(yè)在商業(yè)運作過程中比較重 視控制生產成本,對于采購成本,銷售成本的控制無論從意識上、管理上還是從執(zhí) 行上都比較薄弱,如何減少采購和銷售過程中的環(huán)節(jié),直接控制供應商的價格、品 質、交貨期以及批發(fā)商和經營商的進貨、出貨、倉儲情況是企業(yè)在電子商務時代所 3 面臨的第一個問題,這種情況在集團公司的運作中尤為明顯。通過實施電子商務, 可以實現(xiàn)企業(yè)對產品、原材料、非生產性產品、服務類等的電子化、網絡化采購, 總公司與下屬子公司幾個職能部門有
15、組織、有計劃的統(tǒng)一管理,減少流通環(huán)節(jié),降 低成本,提高效率,使企業(yè)在管理上通過電子商務的實施達到更高水品。作為電子 商務基石的網絡系統(tǒng)已經成為現(xiàn)代企業(yè)的“神經” ,而“神經”是否工作正常,是否 高速高效,直接關系到“生存死亡” 。 傳統(tǒng)企業(yè)對市場的反應速度取決于自身的信息網絡水平。在電子商務時代,產 品的個性化情況非常普遍,比如服裝,時尚和潮流總是千變萬化,捉摸不定。生產 商要在短時間內捕獲市場信息并作出適宜反饋,確實有難度。傳統(tǒng)企業(yè)在對市場的 反饋速度上明顯過慢。究其主要原因是企業(yè)沒有將供應商和客戶那到企業(yè)自身的供 應鏈中,沒能及時知道下游客戶的庫存情況、市場情況,沒有讓上有的供應商及時 了
16、解企業(yè)原材料的庫存情況、成套情況。在供應商、商家、客戶三者之間沒有形成 一個有效的環(huán)路,有次造成了商家隨市場的反應遲緩,導致了商業(yè)損失。有了網絡 的協(xié)助,企業(yè)從原材料的采購、產品設計、到訂單處理和產品的發(fā)送,均可用小時 為單位來追蹤。同時利用互聯(lián)網技術不僅可以全面監(jiān)控下游客戶每日的進銷存情況, 及時進行補貨,而且可以讓上有的供應商及時知道企業(yè)原料的庫存情況,及時補充, 將存貨量保持在最低水品。 企業(yè)受限于內部龐雜的關系管理,拓展外部市場是如果還用一成不變的業(yè)務服 務方式,很可能在提取激烈的市場競爭中處于尷尬的境地。為了擺脫可能出現(xiàn)的窘 境必須依賴可靠、安全、高效、可擴充、可管理的網絡產品和技術
17、,為企業(yè)提供流 暢的信息傳遞和資源共享,優(yōu)化資源配置,并開拓新市場,吸引更多客戶,擴展市 場影響力,產生業(yè)務增值,降低生產成本成為可能。 綜上所述,傳統(tǒng)企業(yè)如果希望在市場的天空中飛的更高更遠,那么必須插上網 絡化生產、經營和服務的翅膀。 在選取“飛”的翅膀時,計算機網絡解決方案的選取是關鍵。只有綜合考慮了 網絡安全、網絡管理、可靠性、可管理性、可擴展性和高性能的需要,精選出適合 企業(yè)網絡需要的網絡解決方案,才能對企業(yè)高效,科學的管理,控制企業(yè)的運營成 本,為企業(yè)的騰飛助跑。 2. 組建局域網的需求分析組建局域網的需求分析 2.1 總體需求分析總體需求分析 總體需求是將企業(yè)網絡建成以辦公自動化為
18、主的硬件平臺系統(tǒng)。企業(yè)網絡系統(tǒng) 4 的需求包括以下幾點:適應桌面計算機處理、i/o 能力大幅度提高的現(xiàn)狀,發(fā)揮桌面 機的網絡性能,提高桌面機的訪問帶寬;適應連網規(guī)模大、總流量大的情況,合理 分布流量,實現(xiàn)流量隔離和控制;適應部門多、層次復雜的特點,合理進行網絡劃 分,實現(xiàn)有效的安全訪問控制和運行管理;能夠向未來的高速網絡技術和不斷出現(xiàn) 的新應用過渡;實現(xiàn)網絡互聯(lián),解決互聯(lián)網絡帶來的安全問題和管理問題;適應數(shù) 據(jù)集中型應用的發(fā)展趨勢,為客戶/服務器的應用環(huán)境提供支撐;增加網絡系統(tǒng)的運 行可靠性,降低故障隱患,提高系統(tǒng)的可管理性。本方案針對網絡系統(tǒng)應用場合對 安全提出了很高的要求,因此網絡設計充分
19、考慮網絡上敏感數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕?方面需要充分利用網絡設備提供的安全策略(vlan 劃分等) ,另一方面為了保障內 部數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕捎酶鞣N安全技術(防火墻、入侵檢測、防病毒體系等) ,并 且盡量不影響到整個網絡的運行效率。為了更好的保證網絡的正常運行,設計的網 絡系統(tǒng)還考慮到網絡管理,實現(xiàn)網絡的統(tǒng)一管理。 2.22.2 網絡平臺需求網絡平臺需求 利用目前最流行的千兆以太網技術實現(xiàn)企業(yè)網絡為千兆主干、百兆交換到桌面, 全方位支持企業(yè)的信息處理與交換的傳輸、操作和策略服務。 網絡總體結構分為網絡互連、核心節(jié)點、樓層交換三個層面。一般采用交換, 必要時實現(xiàn)路由隔離。網絡根據(jù)業(yè)務用戶分布和數(shù)據(jù)
20、的流向,合理的進行網段劃分。 允許采用虛擬網技術(vlan) 。 實現(xiàn)各計算機網絡系統(tǒng)的互聯(lián),形成公共信息的交換環(huán)境,為企業(yè)用戶提供網 絡服務平臺。 實現(xiàn)信息資源和軟硬件資源共享,提供豐富的網絡信息服務,以推動辦公自動 化。 根據(jù)樓宇辦公場合不同,網絡平臺分別設計出內網和外網平臺,兩網之間采用 物理隔離的技術手段實現(xiàn)涉密問題。 2.32.3 網絡安全需求網絡安全需求 隨著網絡的建成,基于網絡的應用日漸增多,網絡用戶也會越來越多,網絡的 安全成為了系統(tǒng)建設的主要問題。在局域網中安全系統(tǒng)建設主要設計包括外網安全 和內網安全。 .1 外網安全:外網安全: 由于外網主要運行企業(yè)各部門非
21、涉密的內部辦公業(yè)務以及運行面向客戶的公開 信息,所以必須采取過硬的安全技術來實現(xiàn)企業(yè)的網絡系統(tǒng)不受 internet 的“黑客” 、 5 病毒等攻擊。外網對安全的需求包括物理安全需求、數(shù)據(jù)鏈路層需求、入侵檢測系 統(tǒng)需求、防病毒系統(tǒng)需求和安全管理體制等。 物理安全需求物理安全需求 針對重要信息可能通過電磁輻射或線路干擾等泄漏。需要對存放機密信息的機 房進行必要的設計,如構建屏蔽室。采用輻射干擾機,防止電磁輻射泄漏機密信息。 對重要的設備進行冗余配置;對重要系統(tǒng)進行備份等安全保護。 數(shù)據(jù)鏈路層需求數(shù)據(jù)鏈路層需求 信息的泄漏很多都是在鏈路上
22、被搭線竊取,數(shù)據(jù)也可能因為在鏈路上被截獲、 被篡改后傳輸給對方,造成數(shù)據(jù)真實性、完整性得不到保證。如果利用加密設備對 傳輸數(shù)據(jù)進行加密,使得在網上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以密文傳輸。因為數(shù)據(jù)是密文,所以, 即使在傳輸過程中被截獲,入侵者也讀不懂,而且加密機還能通過先進行技術手段, 對數(shù)據(jù)傳輸過程中的完整性、真實性進行鑒別??梢员WC數(shù)據(jù)的保密性、完整性及 可靠性。因此,可能需要配備加密設備對數(shù)據(jù)進行傳輸加密。 入侵檢測系統(tǒng)需求入侵檢測系統(tǒng)需求 網絡安全是整體的、動態(tài)的,不是單一產品能夠完全實現(xiàn)的,所以為了確保網 絡更加安全必須配備入侵檢測系統(tǒng),對透過防火墻的攻擊進行檢測并做相應反
23、應 (記錄、報警、阻斷) 。 防病毒系統(tǒng)需求防病毒系統(tǒng)需求 針對防病毒危害性極大并且傳播極為迅速,必須配備從單機到服務器的整套防 病毒軟件,實現(xiàn)全網的病毒安全防護。 安全管理體制安全管理體制 安全系統(tǒng)只能提供技術手段和措施,但人為的因素不可忽略,只有確立健全的 安全管理體制,設立相應的安全管理崗位,從制度上加以嚴格管理。 .2 內網安全:內網安全: 運用多種技術,如 vlan、防病毒體系等,對各個部門、系所訪問進行控制, 各單位之間在未授權的情況下不能互相訪問,保證系統(tǒng)內部的安全。內網對安全的 需求包括 vlan 設置
24、需求、防病毒系統(tǒng)需求、網絡管理需求和網絡系統(tǒng)管理等。 6 vlanvlan 設置需求設置需求 企業(yè)網絡內部的環(huán)境比較復雜,而且各子網的分布區(qū)域廣,網絡用戶多,因此, 內部網絡用戶的可靠性并不能得到完全的保證。特別是對于存放敏感數(shù)據(jù)的主機的 攻擊往往發(fā)自內部用戶,如何對內部用戶進行訪問控制和安全防范就顯得特別重要。 為了保障內部網絡運行的可靠性和安全性,必須要對它進行詳盡的設計,盡可能防 護到網絡的每一節(jié)點。 防病毒系統(tǒng)需求防病毒系統(tǒng)需求 針對防病毒危害性極大并且傳播極為迅速,必須配備從單機到服務器的整套防 病毒軟件,實現(xiàn)全網的病毒安全
25、防護。 網絡管理需求網絡管理需求 此次建設的企業(yè)網絡系統(tǒng)是一個相當復雜的計算機網絡,包含多種設備和技術。 隨著系統(tǒng)復雜度的增加,會給系統(tǒng)管理帶來成指數(shù)增加的管理工作量。為此必須要 設計一套健全的管理系統(tǒng)。針對系統(tǒng)的功能采取相應的管理措施。 網絡系統(tǒng)管理網絡系統(tǒng)管理 系統(tǒng)中包含大量的網絡設備,必須為其配置功能強大的管理系統(tǒng),該系統(tǒng)應具 有以下功能: (1)虛擬網管理、分配; (2)對所有網絡設備端口的監(jiān)視和管理; (3)對網絡流量的監(jiān)測和管理; (4)對所有網絡設備的遠程管理和控制,包括網絡端口設備的開放和關閉; (5)整個網絡的故障監(jiān)
26、測,故障自動報警功能; (6)整個網絡性能的統(tǒng)計和分析報告。 3.3. 組建局域網的設計目標和原則組建局域網的設計目標和原則 3.13.1 核心交換機的高數(shù)據(jù)處理性能核心交換機的高數(shù)據(jù)處理性能 核心交換機滿足網絡中心海量數(shù)據(jù)交換的要求,連接中心的通訊鏈路帶寬滿足 應用的性能要求。 7 在 intranet 網絡應用環(huán)境中心,www 服務器,ftp 服務器,e-mail 服務器, edi 服務器,lotus notes 群件應用服務器,novell server 等服務器群支撐著整個企 業(yè)的應用服務。各部門用戶客戶端軟件,透過網絡訪問中心服務器,請求應用,查 詢數(shù)據(jù)庫。網絡的負載流量主要是從邊緣
27、設備到核心的數(shù)據(jù)交換,隨著業(yè)務的發(fā)展, 網絡規(guī)模的擴展,以及應用的信息交換量增加,使得網絡通常會在核心發(fā)生通訊瓶 頸現(xiàn)象,改善局域網的網絡數(shù)據(jù)交換性能,往往是首先擴充核心交換機的交換性能, 增加邊緣設備到核心的數(shù)據(jù)通訊帶寬,以減輕整個網絡的瓶頸,使得應用軟件的性 能和效率得到提高。因此在設計局域網的原則上,首先應該考慮滿足網絡規(guī)模所要 求的核心設備數(shù)據(jù)交換處理能力,以及邊緣設備到核心的鏈路帶寬。 3.23.2 核心交換機的高可靠性核心交換機的高可靠性 核心交換機關鍵部件可以實現(xiàn)冗余工作,可以在線更換(熱插拔),故障的恢復 時間在秒級間隔內完。通過 cisco 專有的 hsrp 技術可以配置雙核
28、心交換,在發(fā)生故 障時自動切換到備用交換機,確保數(shù)據(jù)不發(fā)生丟包。 隨著信息化社會的飛速發(fā)展,普遍采用了 intranet 應用模式,實現(xiàn)管理和生產 自動化,提高管理效率,管理水平。支持單位應用的基礎設施是網絡。它直接影響 到辦公應用環(huán)境,交易、生產、開發(fā)、設計等業(yè)務環(huán)境,財務管理,部品管理等環(huán) 境,信息檢索、數(shù)據(jù)庫查詢、internet 瀏覽等支持正常運行的必要服務設施功能。網 絡的可靠性要求是保障應用環(huán)境正常運行的首要條件,網絡要求可靠性的同時,要 求網絡具有高可用性。網絡設備的選擇,尤其是核心機箱式設備,應該可以配置冗 余部件,關鍵部件不存在單一故障點,也就是說,像交換機的電源、風扇、交換
29、引 擎、管理模塊這些部件可以冗余備份,其中之一任何部件的損壞,不會影響設備的 正常運行,不會影響網絡的連通。提供網絡設備的可靠性,容錯性的另一個要求是 設備損壞部件更換時,不需要停機,更換部件后不需要重新啟動,也就是說部件的 更換可以進行在線操作,這樣可以使停機的時間降低到最小。在設計局域網的原則 上提高網絡的高可靠性、高可用性原則是至關重要的,不僅要求設備的部件冗余, 同時要求網絡的鏈路冗余,以保證網絡可以在任何時間、任何地點提供信息訪問服 務。 3.33.3 核心交換機的靈活擴充性核心交換機的靈活擴充性 核心交換機應該具備靈活的端口擴充能力,模塊擴充能力,滿足網絡規(guī)模的擴 充。同時提高性能
30、,滿足更高性能的要求。 在設計局域網的方案上,首先是滿足現(xiàn)有規(guī)模的網絡用戶的需求,同時考慮到 業(yè)務發(fā)展、規(guī)模的擴大,應該設計網絡具有用戶端口的擴充能力。核心設備是整個 8 網絡的樞紐,用戶端口數(shù)的擴充,需要增加配線間邊緣工作組的設備,增加邊緣設 備的同時,要求連接核心骨干設備的端口數(shù)相應增加,因此核心設備應該可以通過 增加模塊來靈活地增加端口數(shù)。核心設備的機箱設計應該具備強大的背板帶寬,足 夠多的負載插槽容量。對于交換機來說,核心交換引擎應該可以滿足最大配置下, 無阻塞的進行端口數(shù)據(jù)包交換,模塊的擴充不影響交換性能。采用分布式交換結構 是實現(xiàn)這一原則的最佳方案,分布式交換機結構實現(xiàn)了交換機的并
31、行數(shù)據(jù)交換處理, 優(yōu)化了網絡的性能,本地交換和全局交換相結合的分布式結構減少了交換引擎的壓 力。因此在設計大規(guī)模網絡的原則上普遍采用分布式交換機實現(xiàn)靈活的模塊、端口 擴充能力。 3.43.4 網絡的安全性網絡的安全性 可以有效的控制網絡的訪問,靈活的實施網絡的安全控制策略。 網絡的安全性對局域網的設計是非常重要的,合理的網絡安全控制,可以使應 用環(huán)境中的資源得到有效的保護。在網絡中,關鍵應用服務器、核心網絡設備,只 有系統(tǒng)管理人員才有操作、控制的權力。應用客戶端只有應用訪問的權限,網絡應 該能夠阻止黑客的任何非法操作。在網絡設備上應該可以進行基于協(xié)議、基于 mac 地址、基于 ip 地址的包過
32、濾控制功能。在大規(guī)模網絡的設計上,劃分虛擬子網,一 方面可以有效的隔離子網內的大量廣播,另一方面隔離網絡子網間的通訊,控制了 資源的訪問權限,提高了網絡的安全性。在設計局域網的原則上必須強調網絡安全 控制能力,使網絡可以任意連接,又可以從第二層、第三層控制網絡的訪問。 3.53.5 網絡的可管理性網絡的可管理性 網絡中的任何設備均可以通過網絡管理平臺進行控制,網絡的設備狀態(tài),故障 報警等都可以通過網管平臺進行監(jiān)控,通過網絡管理平臺簡化管理工作,提高網絡 管理的效率。 在設計局域網時,選擇先進的網絡管理軟件是必不可少的。網絡管理軟件應用 于網絡的設備配置,網絡拓撲結構表示,網絡設備的狀態(tài)的顯示,
33、網絡設備的故障 事件報警,網絡流量統(tǒng)計分析以及計費等等。網管軟件的應用可以提高網絡管理的 效率,減輕網絡管理人員的負擔。網絡管理的目標是實現(xiàn)零管理,基于策略的管理 方式,網絡管理是通過制定統(tǒng)一的策略,由管理策略服務器進行全局控制的?;?web 的網管界面,是網管軟件的發(fā)展趨勢,靈活的操作方式簡化了管理人員的工作。 在設計局域網的設備選擇上,要求網絡設備支持標準的網絡管理協(xié)議 snmp,同時 支持 rmon/rmonii 協(xié)議,核心設備要求支持 rap(遠程分析端口)協(xié)議,實施充分 的網絡管理功能。在設計局域網的原則上應該要求設備的可管理性,同時先進的網 9 管軟件可以支持網絡維護、監(jiān)控、配置
34、等功能。 網絡設備采用開放技術、支持標準協(xié)議:采用標準的協(xié)議保護用戶的投資,提 高設備的互操作性。 局域網的設備要求具有可互操作性,設備的技術采用開放技術,協(xié)議標準,支 持跨平臺之間的相互連接與通訊。在設計網絡的原則上,發(fā)揮不同廠商產品的專用 先進技術同時,必須強調考察設備的技術、協(xié)議的標準性。 4.4. 局域網設計方案局域網設計方案 4.14.1 網絡結構設計方案網絡結構設計方案 對于網絡平臺的網絡結構,建議采用模塊化的設計思想,按照功能劃分為以下 區(qū)塊:交換區(qū)塊和核心區(qū)塊。對于由交換區(qū)塊和核心區(qū)塊構成的局域網再按照目前 流行的層次化的設計思想,劃分為接入層、匯聚層和核心層。 1、交換區(qū)塊的
35、主要功能是提供用戶的接入點,并防止廣播數(shù)據(jù)流和網絡問題到 達核心區(qū)塊或者其他區(qū)塊,交換區(qū)塊由接入層交換機和匯聚層交換機構成: (1)接入層: 接入層設備作為最終用戶的網絡接入點,使用 100m 雙絞線連接各層桌面終端, 為每個用戶提供專用的帶寬,并可基于端口或 mac 地址的 vlan 成員資格和流量 進行過濾,接入層主要的設計原則是能夠通過低成本、高端口密度的設備提供這些 功能。 (2)匯聚層: 接入層交換機使用 100m 雙絞線匯聚到一臺或者多臺匯聚層設備,匯聚層設備 在接入層交換機之間提供第二層連接,作為接入層交換機的集中連接點及接入層和 核心層之間的分界點,匯聚層在提供接入層接入的同時
36、,還能夠做到廣播域的隔離、 不同網段之間的路由、介質轉換、安全控制。匯聚層需要提供第三層功能,即支持 路由選擇和網絡層服務,以保護交換區(qū)塊不受網絡其他部分失效的影響,并防止本 交換區(qū)塊故障對網絡其他部分的影響,如果交換區(qū)塊發(fā)生了廣播風暴,分布層設備 可以防止該廣播風暴擴散到核心和網絡的其他部分。 2、核心區(qū)塊是園區(qū)網絡的主干,主要功能是在交換區(qū)塊之間用最小的時延傳輸 數(shù)據(jù),盡可能快的將交換數(shù)據(jù)提供到其他區(qū)塊(比如交換區(qū)塊) 。核心區(qū)塊由核心層 構成,包含一個或一組用來連接多個交換區(qū)塊的交換機。 核心層: 核心層交換機負責所有交換區(qū)塊設備和廣域網設備的接入,因此需要高速的數(shù) 10 據(jù)轉發(fā)能力。核
37、心層設備需要支持 port-channel 鏈路捆綁技術,來保證數(shù)據(jù)的轉發(fā)能 力,防止出現(xiàn)線路瓶頸。作為企業(yè)網絡的心臟,核心層也是路由協(xié)議最優(yōu)選路和運 行穩(wěn)定的保證,需要合理的配置路由協(xié)議,并添加冗余處理器或者應用冗余協(xié)議來 保障網絡核心的穩(wěn)定,使企業(yè)數(shù)據(jù)流正常運作。 網絡結構的設計是整個網絡系統(tǒng)設計的基礎,一個優(yōu)秀的網絡結構設計方案有 利于提高網絡的性能、可靠性及將來網絡的擴展能力,并能夠有效的減少維護難度, 本論文設計的網絡結構拓撲圖如圖 1: 核核心心層層 匯匯聚聚層層 接接入入層層 遠遠端端分分支支機機構構 服服務務器器區(qū)區(qū)域域 p pi ix x防防火火墻墻 c ci is sc c
38、o o c ca at ta al ly ys st t 3 36 64 40 0 c ci is sc co o c ca at ta al ly ys st t 3 35 55 50 0 c ci is sc co o c ca at ta al ly ys st t 2 29 95 50 0 c ci is sc co o c ca at ta al ly ys st t 2 29 95 50 0 c ci is sc co o c ca at ta al ly ys st t 3 36 64 40 0 c ci is sc co o c ca at ta al ly ys st t 2
39、 29 95 50 0 e et th hc ch ha an nn ne el l i in nt te er rn ne et t 圖 1 網絡拓撲結構示意圖 4.24.2 虛擬局域網(虛擬局域網(vlanvlan)設計方案)設計方案 劃分虛擬局域網是整個網絡系統(tǒng)的重要技術之一。企業(yè)網絡內部的環(huán)境復雜、 分布區(qū)域廣、網絡用戶多,以至于企業(yè)內部網絡用戶的可靠性得不到完全的保證。 通過劃分虛擬局域網,隔離不同部門,可以增強企業(yè)網絡安全性,以下詳細論述了 虛擬局域網的技術及在網絡系統(tǒng)中的必要性和設計方案。 11 .1 vlanvlan 技術簡介技術簡介 以太網基本上是以廣播為基礎
40、的,如最初包的尋址等,交換機雖然能夠通過建 立地址映射表減少不必要的廣播,但是地址映射表的建立過程仍然是基于廣播的, 網絡節(jié)點(如 pc 機)在處理廣播時浪費了 cpu 處理時間,降低了處理性能,根據(jù) 統(tǒng)計,當網絡上存在 15000 個廣播包時,將耗盡 cpu 資源;在傳統(tǒng)的網絡里,節(jié)點 的吞吐量都會隨著節(jié)點的增多而下降,交換式以太網雖然能夠隔離沖突域及第二層 廣播,但是無法隔離第三層網絡。 另一方面,接入網需要保障用戶數(shù)據(jù)(單播地址的幀)的安全性,隔離攜帶有 用戶信息的廣播消息(如 arp、dhcp 消息等) ,防止關鍵設備受到攻擊。對每個 用戶而言,當然不希望他的信息被別人利用,因此需要從
41、物理上隔離用戶數(shù)據(jù)(單 播地址的幀) ,保證用戶單播地址的幀只有該用戶可以接收到,不像在局域網中采用 共享總線方式,使單播地址的幀能被總線上的所有用戶接收。如果不隔離這些廣播 消息而讓其他用戶接收到,容易發(fā)生 mac/ip 地址仿冒,影響設備的正常運行,中 斷合法用戶的通信過程。 為了隔離第三層廣播,增強安全性、提高網絡性能,可以運用 vlan(虛擬局 域網)技術或者使用路由設備。 使用路由器時可以將網絡劃分多個物理網段,這些物理網段可以連接到路由器 的多個端口,多個物理網段間通過路由器進行通信,但是路由器的端口價格遠遠高 出交換機的端口價格,所以這種方式將增加設備投資,在物理網段增多時就更為
42、嚴 重,而且只有使用高端設備才能滿足高端口密度的要求,所以不推薦這種方式。 vlan 技術不需要特殊的設備,目前第二層交換機均支持 vlan 技術。通過在 一個物理網段上劃分出多個邏輯網段,由每一個邏輯網段構成一個 vlan,其內部 采用交換機連接,所有的廣播信息只限制在本 vlan 內,而之間的連接則采用路由 實現(xiàn),具體實施時可以外加路由器,或者直接使用第三層交換設備。使用路由器時, 將這些邏輯網段連接到路由器時可以只使用一條物理鏈路、占用一個路由器接口, 這樣就節(jié)省了設備的投資,而使用三層交換設備時,不需要額外增加設備,只要交 換機支持三層路由功能即可,由于三層交換設備的工作效率高于路由器
43、,所以在本 論文中推薦采用三層交換設備實現(xiàn) vlan 之間的路由。 .2 vlanvlan 方案設計方案設計 目前,vlan 技術可以使用以下方式組建:基于交換機端口的 vlan、基于 mac 地址的 vlan 和基于應用協(xié)議的 vlan: 基于端口的 vlan,即靜態(tài) vlan,特點是技術簡單,容易配置且維護工作量 小,缺點是終端設備移動時需要更改設備配置。 12 基于 mac 地址的 vlan,即動態(tài) vlan,基于 vlan 策略服務組建,特點是終 端設備可以在整個局域網中移動而不用改變配置,適合于移動辦公型的網絡環(huán)境, 缺點是配置工作量大、繁瑣。 由于交換機為二層設備,
44、所以基于應用協(xié)議的 vlan 對于交換機來說沒有任何 意義,反而會造成交換機性能的下降。 考慮到本系統(tǒng)的特點,節(jié)點在網絡中內移動的可能性較小,基于易維護、易管 理方面的考慮,使用基于交換機端口的 vlan 進行配置。 vlan 規(guī)劃參照圖 2,各個 vlan 間由 acl 控制,限制互訪。其中 vlan1031 為部門 vlan,禁止互訪,vlan 51 為文件服務器區(qū),能被任何部門 訪問,vlan 52 為網管區(qū),能單向訪問各個部門。 c co or re e s sw w 1 1 s sw w1 1 c co or re e s sw w 2 2 s sw w2 2 s sw w3 3 i
45、nternet p pi ix x防防火火墻墻 v vl la an n1 10 0 v vl la an n2 20 0 v vl la an n3 30 0 2 20 01 1. .1 1. .1 14 4. .4 4/ /3 30 0 1 19 92 2. .1 16 68 8. .1 10 0. .0 0/ /2 24 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .2 20 0. .0 0/ /2 24 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .3 30 0. .0 0/ /2 24 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .4 40 0. .0 0/ /2
46、24 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .5 5. .0 0/ /3 30 0 1 19 92 2. .1 16 68 8. .5 5. .4 4/ /3 30 0 1 19 92 2. .1 16 68 8. .5 5. .8 8/ /3 30 0 r ro ou ut te er r 1 1 1 19 92 2. .1 16 68 8. .5 51 1. .0 0/ /2 24 4 o os sp pf f b ba ac ck kb bo on ne e 0 0 r ro ou ut te er r 2 2 f fi il le e s se er rv ve er r網
47、網管管中中心心 s sw w4 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .4 45 5. .4 4/ /2 24 4 1 19 92 2. .1 16 68 8. .4 45 5. .5 5/ /2 24 4 v vl la an n1 11 1 1 19 92 2. .1 16 68 8. .1 11 1. .0 0/ /2 24 4 v vl la an n2 21 1 1 19 92 2. .1 16 68 8. .2 21 1. .0 0/ /2 24 4 v vl la an n3 31 1 1 19 92 2. .1 16 68 8. .3 31 1. .0 0/ /2
48、24 4 v vl la an n 5 52 2 1 19 92 2. .1 16 68 8. .5 52 2. .0 0/ /2 24 4 v vl la an n 5 51 1 圖 2 vlan 及 ip 地址規(guī)劃圖 4.34.3 第三層交換技術設計方案第三層交換技術設計方案 顧名思義,第三層交換器就是將第二層的交換器與第三層的路由器合二為一, 使路由器根據(jù)第二層的地址轉發(fā)數(shù)據(jù)包以達到快速通訊,這就形成了第三層交換器。 第三層交換出現(xiàn)因于 atm 與交換器的技術背景,因為傳統(tǒng)的網絡是由路由器 13 作為中心的。使用第二層交換器使網絡速度提升,可是在網絡中使用過多的交換器, 所有交換器所架構
49、的網絡可能會形成廣播風暴,所以需要路由器來隔離可能會形成 的廣播風暴,為了使路由器不會形成網絡的瓶頸,就形成了第三層交換。vlan 將 廣播域進行分割,但透過 vlan 進行通訊則必須通過路由器進行轉發(fā)。 所有核心層交換機均為三層交換,手動打開 ip routing。 4.44.4 ipip multicastmulticast 技術方案設計技術方案設計 為了使企業(yè)網絡系統(tǒng)成為能夠承載多種應用的多媒體網絡,使網絡點播和網絡 會議成為辦公的有力工具,網絡對組播的支持是必不可少的。 傳統(tǒng)的點對點單播通信,在發(fā)送方和每一接收方需要單獨的數(shù)據(jù)通道。在這種 通信方式下,源 ip 主機向指定的目標 ip
50、主機發(fā)送信息包。ip 信息包中的目標地址 就是 ip 網絡中惟一的主機地址。從一臺主機送出的每個數(shù)據(jù)包只能傳送給一個目標 主機,通過路由器或交換機將這些 ip 信息包從源主機發(fā)送到目標主機。在源主機和 目標主機之間的路徑上的每一個路由器都維護由單播路由協(xié)議生成的單播路由信息 庫,并根據(jù)數(shù)據(jù)包中的 ip 目標地址在單播路由信息庫中查找單播包轉發(fā)路徑。這種 傳送方式稱為單播。 在單播方式下,如果有另外的多個用戶希望同時獲得這個數(shù)據(jù)包的拷貝是不可 能的。發(fā)送信息的主機必須向每個希望接收此數(shù)據(jù)包的用戶發(fā)送一份單獨的數(shù)據(jù)包 拷貝。這種巨大的冗余會帶來很大的代價,首先,會給發(fā)送數(shù)據(jù)的源主機帶來沉重 的負擔
51、,因為它必須對每個要求都做出響應,這使得負擔過于沉重主機的響應會大 大延長。其次對路由器和交換機的性能也提出了更高的要求,管理人員被迫購買本 來不必要的硬件和帶寬來保證一定的服務質量。 組播路由與 ip 單播路由有一個本質的區(qū)別就是,ip 單播路由是根據(jù)網絡的拓撲 結構而不是實際的會話來建立路徑,而 ip 組播路由則是根據(jù)網絡的會話來動態(tài)地建 立投遞路徑;因此,ip 組播路由比 ip 單播路由更具有動態(tài)性。 目前可用的組播路由模型有兩種:稠密分布模型和稀疏分布模型。稠密分布模 型假定組播成員在網絡中稠密分布,并且它們之間的網絡帶寬資源往往隨時可用; 而稀疏分布模型假定組播成員在網絡中稀疏分布,
52、而且它們之間帶寬資源往往比較 緊張。 組播和傳統(tǒng)的單播數(shù)據(jù)傳送方式如圖 3 所示: 14 圖3 組播示意圖 從圖中可以清楚的看出,單播傳送發(fā)送數(shù)據(jù)的多個拷貝,每個拷貝發(fā)送到一個 接收者,主機輪流發(fā)送數(shù)據(jù)的拷貝,網絡分別將它們轉發(fā)至每個接收者,主機一次 只能發(fā)送至一個接收者。而組播傳送則只把發(fā)送數(shù)據(jù)的一個拷貝發(fā)送到多個接收者, 主機發(fā)送數(shù)據(jù)的一個拷貝,可同時發(fā)送到多個接收者。網絡在每個接收者的最后一 個路由器或主機復制它,在一個給定的網絡上每一個包只傳送一次。 關于組播路由設計,在企業(yè)網絡核心交換機和匯聚交換機上運行 pim-dm 組播 協(xié)議對業(yè)務及服務進行支持,并提供優(yōu)秀的可擴展性;在邊緣交換
53、機上運行 igmp snooping 組播管理協(xié)議對業(yè)務及服務進行支持。 用戶通過運行組播客戶端軟件的 pc 運行 igmp 協(xié)議,用戶可通過 igmp 協(xié)議 加入某個組播組,建立成員關系。對于組播業(yè)務的具體實施及管理需根據(jù)不同的業(yè) 務類型及廠家提供設備的特點具體進行分析。 目前經常被采用的稀疏分布模型的域內組播路由協(xié)議是 pim-sm,因此,使用 pim-sm 作為域內組播路由協(xié)議。 pim-sm 采用樹形投遞結構,被設計成限制組播報文只發(fā)給那些希望接收它的 路由器,pim-sm 圍繞一個稱為匯聚點(rp,rendezvous point)的路由器來設計組廣 播投遞樹;rp 在 pim-sm
54、 中充當廣播樹的樹根,所有報文首先被封裝后從發(fā)送者采 用單播的方式送往 rp,然后由 rp 解封后送往所有接收者。但是,在 pim-sm 中, 某個廣播組接受者可以根據(jù)一定條件選擇從以 rp 為根的 rpt 樹切換到以發(fā)送者為 根的所謂 spt 樹;rpt 樹和 spt 樹各有其優(yōu)點,rpt 樹易于構造,并且可以減少 路由器中所要維護的組播狀態(tài);如果廣播組會話由大量低帶寬多目的廣播流構成, rpt 還可以節(jié)省網絡資源,而 spt 樹則可以采用最優(yōu)路徑,并消除封裝和解封裝過 程,提供更好的性能。 采用 pim version2 作為組播路由協(xié)議。pim(rfc 2362)是 ietf 關于域內組
55、 播路由協(xié)議的標準,目前為大多數(shù)組播服務提供商采用。按照規(guī)劃,選擇核心節(jié)點 作為整個企業(yè)網絡組播系統(tǒng)的 rp 點,來對整個企業(yè)網絡的組播進行控制。 每個部門 vlan 劃入一個多播地址: vlan10: vlan11: 15 vlan20: vlan21: vlan30: vlan31: 在核心交換機和 pix 上啟用多播,命令如下: ip multicast-routing int interface # ip pim sparse-dense-mode ip igmp join-gr
56、oup 224.1.1.x 配置 pix 為 rp 的命令如下: ip pim send-rp-announce loopback0 scope 3 group-list 50 ip pim send-rp-discovery loopback0 scope 3 access-list 50 permit access-list 50 permit access-list 50 permit access-list 50 permit access-list 50 permit access-l
57、ist 50 permit ip pim rp-address 4.54.5 訪問控制列表(訪問控制列表(aclacl)設計方案)設計方案 訪問控制列表(access control list,acl) 是路由器接口的指令列表,用來控 制端口進出的數(shù)據(jù)包。acl 適用于所有的被路由協(xié)議,如 ip、ipx、appletalk 等。 acl 的定義也是基于每一種協(xié)議的。如果路由器接口配置成為支持三種協(xié)議 (ip、appletalk 以及 ipx)的情況,那么,用戶必須定義三種 acl 來分別控制這 三種協(xié)議的數(shù)據(jù)包。 自反訪問表在路由器的一邊創(chuàng)建 i p 流量的
58、動態(tài)開啟,該過程是基于來自路由 器另一邊的會話進行的。在正常的操作模式下,自反訪問表被配置并用于從路由器 的不可信方,例如連接到 i n t e r n e t 的串行端口,創(chuàng)建開啟表項。這些開啟表項的 創(chuàng)建是基于源于設備的可信方的會話進行的,例如以太網或令牌環(huán)網的用戶連接到 一個網段或連接到路由器端口的環(huán)。在該過程中,訪問表執(zhí)行的動作稱為自反向過 濾( reflexive filtering) 。該名稱是根據(jù)此訪問表的類型得來的。在 i o s 版本 11 . 3 中引入了自反訪問表,并且它可用在所有的路由器平臺上。 在核心層交換機上配置訪問列表如下(由于各個端口配置相似,故只列出核心 交換
59、機 sw1 上的 e0/1.1): ip access-list extended e0/0.1-in evaluate admin 16 deny ip 55 55 deny ip 55 55 deny ip 55 55 deny ip 55 55 deny ip 192.16
60、8.10.0 55 55 deny ip 55 55 permit ip any any exit ip access-list extended e-out permit ip any any reflect admin int e0/0.1 ip access-group e-out out ip access-group e0/0.1-in in exit 4.64.6 ipip 地址規(guī)劃與路由設計方案地址規(guī)劃與路由設計方案 路由組織及其方案是 ip 網絡
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