毕业设计论文校园网络规划与设计.docx
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毕业设计论文校园网络规划与设计
毕业设计（论文）
题目
楚门中学校园网网络规划与设计
姓名
张孝侠
学号
0930343138
专业班级
计网0901
指导教师
蔡向东
2012年4月18日
摘要
现代办学条件的学校必须建立完善的服务于教育教学的计算机校园网、信息库。
校园网为学校的教学、管理、办公、信息交流和通讯等提供综合的网络环境。
校园网的使用，使学校的教育、教学研究和管理工作跨上一个新台阶，我们可以充分利用现有计算机资源，实现信息交流和软硬件资源的共享，实现学校办公、管理、教学的现代化。
校园网是当今信息社会发展的必然趋势。
它是以现代网络技术、多媒体技术及Internet技术等为基础建立起来的计算机网络，一方面连接学校内部子网和分散于校园各处的计算机，另一方面作为沟通校园内外部网络的桥梁。
校园网为学校的教学、管理、办公、信息交流和通信等提供综合的网络应用环境。
要特别强调的是，不能把校园网简单的理解为一个物理意义上的由一大堆设备组成的计算机硬件网络，而应该把校园网理解为学校信息化、现代化的基础设施和教育生产力的劳动工具，是为学校的教学、管理、办公、信息交流和通信等服务的。
要实现这一点，校园网必须有大量先进实用的应用软件来支撑，软硬件的充分结合是校园网发挥作用的前提。
一个好的校园网，安全问题是至关重要的。
随着互联网的飞速发展，网络安全逐渐成为一个潜在的巨大问题。
网络安全性是一个涉及面很广泛的问题，其中也会涉及到是否构成犯罪行为的问题。
在其最简单的形式中，它主要关心的是确保无关人员不能读取，更不能修改传送给其他接收者的信息。
此时，它关心的对象是那些无权使用，但却试图获得远程服务的人。
安全性也处理合法消息被截获和重播的问题，以及发送者是否曾发送过该条消息的问题。
1.校园网络需求分析
1.1.组网背景
楚门中学创建于1946年春，前身为“玉环县立初级中学”；1958年增设高中部，成为完全中学，称为“玉环县第一中学”，简称“玉环中学”；1959年玉环、温岭并县，易名为“楚门中学”。
1982年，被确定为省重点中学；1995年底，重新通过省重点中学合格评估验收；1998年5月通过省二级重点中学评估验收；2000年6月，通过省二级重点中学复查验收。
2007年2月升格为省一级重点中学。
随着信息技术的高速发展使得计算机网络发展的非常迅速，已经成为信息科学的一个新的分支。
随着计算机网络的发展，校园网已经成为学校走向信息化时代的必然发展趋势，使我校教育管理向智能化发展。
校园网络的规划设计是一项系统工程，不同的规划设计方案，可使网络存在较大的性能差异，它不仅体现在网络本身具备的技术特性和应用特点上，也体现了不同用户的各种需求，而校园网的建设必将对学校的信息化建设和教学素质的提高起到强大的推动作用，同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。
本文通过对学校园网建设的研究，着重从需求分析、校园网的设计、设备的选型、网络互联设备配置等方面进行了分析与描述，并给出了具体的设计方案。
总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。
进行校园网总体设计，首先，对我校进行需求调查，弄清我校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定我校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三，确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和我校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。
1.2.需求分析与拓朴结构
1.2.1.校园网的功能
1.网络中心
网络中心形成了主干网，是整个校园网的总节点，并提供连接广域网和拨入服务，在主干网系统采用以太网结构。
在方案中，中心机房放置着中心交换机、服务器群、路由器、机架MODEM等网络设备，这些设备以中心交换机作为中心，以星形拓朴结构通过双绞电缆线连接在一起。
网络中心与子网的连接，是通过根据与子网的距离，通过光纤和双绞电缆线将中心交换机和子网的交换机连接起来。
2.信息交流功能
（1）互联网信息服务--让学校了解世界，让世界了解学校
（2）校内信息服务，信息的接收者就是信息的发布者
3.学生学习功能
网络使学生的学习方式发生了很大变化，他们利用网络自主学习，提高自己的学习能力。
他们需要上网查了资料，将完成的作业利用电子邮件发送给了老师。
鼓励学生们建立自己的网页，包括英语角、名站鉴赏、硬件长廊、编程作坊、会员网页、游戏论坛、电脑文化等栏目。
4.图书馆功能，以图书馆为信息源
图书馆可以开设面向教师开放的电子备课室和光盘阅览室，开设面向学生开放的电子阅览室。
采购、分类编目、流通、查询、期刊等环节全面实行计算机自动化管理，可以在校园网提供网上在线书目检索服务，读者可以在网上实现检索图书、浏览全文、查阅借阅情况、办理预约及续借手续等。
进而实现图书管理的"电脑化"和资料查询的"网络化"。
5.办公子网
学校管理机构作为学校的中枢管理系统，协调、组织整个学校工作的正常运行，为了能适应管理机构的功能，办公子网需要针对用户的权限，完成数据生成、修改、查询，进行办公自动化、人员资料管理、课程管理等方面的工作。
办公子网与网络中心的信息通信比较多、每天要访问大量的数据，还有音频、视频等方面的需求，可以采用一个千兆光纤模块的交换机，在与网络中心的中心交换机通信时有足够的带宽，足以适应各种场合的应用。
6.多媒体教学子网
在多媒体教学活动中，需要有大量的视频、音频数据进行传输，而基于共享工作方式的集线器，其有限带宽、广播式工作模式不利于这些信号的传输。
所以推荐采用交换机用为主要设备，只有在个别用户数目比较少、对信号质量要求不高时，采用集线器。
多媒体教室与网络中心的数据通信一般不多，但距离比较远，可以根据教室的多少，增加二级交换机，各个教室采用端口数比较多的交换机。
7.图书馆子网
图书馆子网主要功能是在图书馆范围内进行计算机文献检索、电子阅读、计算机借还系统以及在校园网上进行文献检索等。
由于图书、文献等多以文本的形式出现，数据量不大，可以采用集线器作为节点。
图书馆子网中需要存储大量数据，所以要设置专用的数据库服务器作为数据存储、管理系统，数据存放在光盘塔、硬盘阵列等系统中，支持图书馆子网和校园网用户的访问和查询。
图书馆子网与网络中心采用1000M带宽的交换机。
8.宿舍子网
学生和教师宿舍子网主要是通过100M接入层交换机实现互联。
1.3.服务应用分析
1.3.1.网络教学的应用分析
组建校园网的根本目的在于应用，而这之中，网络教学又是重点。
要充分发挥校园网的作用，就需要在网络教学中体现。
网络教学包括一系列的软、硬件系统。
当然建立网络教学也需要建立起配套的网络办公软件。
这是现在办公自动化的一个体现,可以大大的提高办公效率，具体办公系统如下：
1.多媒体教学系统
建立起基于多媒体的教学系统，在这中间充分利用多媒体教室的计算机、网络系统，为教学提供帮助。
在相关软件配合下，实现现代化的教学。
在这过程中，软件方面建立相应的CAI软件库。
CAI软件库应做到学科齐全，内容丰富和形式多样，要适应不同学科，不同层次的课堂和个性化学习的需要。
2.建立教学资料、课件库
要保证网络为教学提供必要的辅助，除了在CAI软件外，就是建立相应的资料、课题库。
这就包括参考资料，相关教师、学生信息，还有典型的专家教学案例，网络教学课件。
其内容包括多方面的，可以是文本，如WORD文件，PowerPoint演示文件等；也可以是声像，如Flash教学文件，VCD，DVD，RM/RMVB，WMV教学录像资料。
3.建立基于Internet/Intranet的网络办公系统
目前，办公无纸化是一个趋势，办公无纸化就是指通过在Internet/Internet服务器建立相应的办公软件，并发布相应办公信息。
各Internet/Internet客户端通过相应软件访问服务器资源，查看服务发布的各种信息。
在这个过程中,网络办公系统包括处理日常事物，教学事务，学生信息管理，考试系统等。
校园网络办公系统不仅要考虑到校园办公的实际需要，而且要增强信息管理和信息查询功能，为校园网领导提供相应信息服务，这样才能充分发挥校园网的优势，完成学校办公系统自动化的管理要求。
系统在WEB浏览器上实现校园网的办公需求，应具体有如下功能：
（1）.办公自动化：
包括公文流转、公文管理及日常办公事务处理等
（2）.信息服务：
包括办公管理信息查询和日常信息服务，办公管理信息主要是学校的教务信息、学生信息、教职工信息、教学信息、财务信息、校园设备信息、多媒体信息、图书馆信息等。
日常信息主要是学校相关介绍、新闻动态、教学信息、招生信息等。
这要求系统能提供较强的扩充功能，并且学校可根据自己的需要，对信息进行修改和扩充。
（3）.信息共享：
主要包括数据的共享，体现在数据转储、查询构造等。
1.3.2.服务器需求分析
服务器在校园网中充当不可或缺的角色，根据我校的实际情况，至少需要6台服务器设备，具体服务器设备如下：
表11校园网服务器需求
服务器名
数量
DNS
1
WWW
1
E-mail
1
FTP
1
数据库服务器
1
VOD点播服务器
1
1.3.3.各信息点的分析
组建全网首先得计算出信息点的数量，此次组建覆盖全校建筑群的局域网，其基本分布如下：
设置中心机房（信息中心），在各栋楼设子配线间。
在中心机房内设服务器机房，各服务器通过1000M双绞线与核心交换机连接，实现直接与核心交换机数据交换；通过室内，室外多模光纤与各栋大楼配线间接入交换机连接，在各子配线间通过100M双绞线连接至多媒体教室，网络教室，教师备课间，教师办公室的桌面交换机或其PC机。
整个布线网络实现1000M主干，100M桌面的连接。
各建筑群需要的信息点数如图所示：
表12各楼层信息点的需求数如表1-2-3
建筑名
楼层
信息点数
到网络中心的距离（米）
教学楼
1-5F
500
150
图书馆
1F
450
150
宿舍楼
1-6F
500
300
2.校园网的设计
2.1.构建校园网络设计目标
此方案设计将实现网络主干1000M，桌面100M，端口应为独占100M。
而且从目前应用水平考虑，端口独占100M的交换式网络，在相当一段时间内也能支持应用。
同时并不影响将来网络的各方面扩展。
系统最终将由以下几个子系统构成：
1.校园计算机局域网；
这点是校园网建设的基础，也是本次校园网组建规划的主要工作，其他所有的建设都是建立在此部分之上的。
建设覆盖全校的局域网包括网络技术选型，拓扑结构设计，布线系统设计和网络方案的具体设计。
在这之中，网络方案设计中网络的核心、汇聚、接入层三层是其重点。
其次进行VLAN划分，子网配置和IP地址的分配，最后进行服务器、交换机和路由器的配置。
2.交互式多媒体教学系统；
3.学校自动化办公系统；
4.学校教学和管理综合信息系统
在本网络中服务从类型上说既有简单的消息服务，又有资源共享服务；既有访问集中式的数据库，又有分布式事务处理；既有非实时性服务，又有实时性服务。
主要支持教师教学和学生学习，提供共享接入Internet，E-mail，WWW，FTP，VOD点播等。
2.2.校园网的设计原则
根据我校园网的具体要求与实际情况，此次校园网的组建应符合以下原则：
经济性：
尽量利用性价比较好的网络及计算机设备，以低廉的投资获取较高性能。
实用性：
确保加速信息传递，提高工作效率，节约办公费用。
操作性：
人性化的设计，保证网络管理人员和使用人员能快速的使用网络。
扩展性：
网络具有较强的可升级性，在将来需要时可以对网络进行必要的扩充。
在增加新硬件设备时能方便地接入网络，软件上便于更新、维护、升级。
2.3.校园网络系统管理要求
我校组建的校园网必需具备有完善的、安全的智能化网络管理功能，其基本需求如下：
1）网络设备支持基于端口的虚拟网（VLAN）划分，利用网络管理软件能动态地调整配置VLAN。
使划分的各虚网之间既能相互共享所需的信息，又能分别独立运作，加强各虚网之间信息的安全性。
这样易于实现网络重组并具备隔离广播风暴的能力。
2）具有基于端口的访问控制模式，有效防止外部或内部对某些重要信息点的访问，达到控制信息流向的目的，增强网络的安全性。
3）动态监控网络流量和端口状态，及时平衡网络负载。
4）动态监控网络登录、网络代理用户数，有效、及时地防止某些非法访问。
5）对网络故障及时报警，并实现隔离。
对于网络管理系统软件，选用华为公司的网络管理软件H3C网管应用软件。
2.4.校园网络系统应用要求
对于我校组建的网络系统来说要求是比较高的，针对我校的实际情况，对服务器硬件系统和应用软件系统的要求如下：
1.服务器硬件系统要求
整个校园网络建成以后，需要运行哪些应用系统，选配哪些应用服务器设备是我们应该为客户设想的关键问题，针对该校的具体需求，我们选配三台服务器：
WEB服务器、E-mail服务器和FTP服务器。
2.应用软件系统要求
1）操作系统
WINDOWSServer2003在稳定性和安全性方面可靠性较高，完全适合该校的网络操作系统需求。
2）应用软件
校园应用软件要求包括如下几个部分：
大学校园网办公软件、视频点播VOD软件、SQLServer数据库软件、电子阅览室资源库等。
2.5.校园网布线系统应用要求
随着网络日新月异的发展，综合布线在校园网中的应用越来越广，我校也采用综合布线系统来规划网络，具体分为六大子系统，它们分别是:
（1）水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统，即中间配线架（IDF）间的连接。
比如从我们宿舍楼层的每一层交换机到我们每个宿舍的距离，中间采用双绞线连接。
（2）管理子系统由交连、互连和输入/输出组成，实现配线管理，为连接其它子系统提供手段。
比如从每一栋楼到中心机房的距离，中间采用多模光纤连接。
（3）干线子系统指提供建筑物的主干电缆的路由，是实现主配线架与中间配线架，计算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接。
比如我们宿舍每一层楼与每一层楼之间，中间采用双绞线连接。
（4）设备间子系统由设备室的电缆、连接器和相关支持硬件组成，把各种公用系统设备互连起来。
比如从我们宿舍与办公楼之间相接的地方。
（5）建筑群子系统是实现建筑之间的相互连接，提供楼群之间通信设施所需的硬件。
比如我们宿舍与办公楼之间的距离，由于距离较远，所以中间采用多模光纤连接。
2.6.校园网拓扑结构图
网络拓扑结构选用星型拓扑结构。
它是目前使用最多、最为普遍的局域网拓扑结构，具体分为三级结构：
第一级是网络中心，为中心节点。
网络中心选址在学校地域的中心建筑,布置了校园网的核心设备，如路由器、交换机、服务器（WWW服务器、电子邮件服务器、文件服务器等），并预留了将来与本部以外的几个园区的通信接口。
第二级是建筑群的主干结点，为二级节点。
校园网按地域设置了几条干线光缆，从网络中心辐射到几个主要建筑群，并在二级主干节点处端接。
在主干网节点上安装的交换机位于网络的第三层，它向上与网络中心的主干交换机相连，向下与各楼层的接入层交换机相连。
学校校园网主干带宽全部为1000Mbps。
第三级是建筑物楼内的接入层交换机，为三级节点，三级节点主要是指直接与工作站连接的局域网设备。
图2.1校园网络拓扑结构
3.校园网设备选型
本次校园网设备选型中，我们采用了4台CISCO3560核心层交换机、3台CISCO2960-24汇聚层交换机、以及若干个CISCO2950-24接入层交换机，其各层设备具体性能参数如下：
3.1.校园网核心层设备选择
表31核心层采用CISCO3560交换机，其具体参数如下
CISCO3560主要参数
交换机类型
运营级千兆以太网交换机
应用层级
三层
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3,IEEE802.3u,IEEE802.3d,IEEE802.3ab,IEEE802.3x
端口结构
模块化
端口数量
28
接口介质
24个100/1000Base-XSFP,4个10/100/1000Base-TCombo,上行2个10GEXFP插卡或者4个1000Base-XSFP
传输模式
全双工
交换方式
存储-转发
背板带宽
256Gbps
包转发率
66Mpps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
网管功能
支持Telnet远程配置、维护、支持SNMPv1/v2/v3、RMON、iManager网管系统、集群管理HGMP、支持系统日志、分级告警
MAC地址表
32K
安全性
用户分级管理和口令保护、支持防止DoS、ARP攻击功能、支持IP、MAC、端口的组合绑定、支持端口隔离、支持MAC地址黑洞、支持MAC地址学习数目限制、支持IEEE802.1X认证,支持单端口最大用户数限制、支持AAA认证,支持Radius、TACACS+等多种方式、支持SSHV2.0、支持CPU保护功能
尺寸（mm）
442×420×43.6mm
重量（Kg）
<8kg
3.2.校园网汇聚层设备选择
表32汇聚层采用CISCO2960-24TT作为交换机，其具体参数如下：
CISCO2960-24TT主要参数
交换机类型
部门级交换机
应用层级
三层
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
IEEE802.3,IEEE802.3u,IEEE802.3d,IEEE802.3ab,IEEE802.3x
端口结构
固定端口
端口数量
48
接口介质
100BASE-TX、10/100/1000Base-T、1000BASE-SX、1000BASE-FX
传输模式
全双工
交换方式
存储-转发
背板带宽
17.6Gbps
包转发率
13.2Mbps
VLAN支持
支持
QOS支持
支持
网管支持
支持
网管功能
通过Console口配置,支持SNMP,支持RMON1,2,3,9组MIB,支持华为iManager®N2000DMS网管系统,支持WEB网管,支持系统日志,分级告警
MAC地址表
16k
尺寸（mm）
440×260×43.6
重量（Kg）
4kg
3.3.校园网接入层设备选择
表33接入层采用CISCO2950-24TT作为交换机，其具体参数如下：
CISCO2950-24TT主要参数
交换机类型
CISCO可管理接入24口10/100M机架交换机
应用层级
二层
传输速率
10/100Mbps
网络标准
IEEE802.310BASE-T以太网IEEE802.3u100BASE-TX快速以太网IEEE802.3ab1000BASE-T千兆以太网
端口结构
固定端口
端口数量
24
接口介质
24个10/100Base-TX自适应以太网端口2个10/100/1000Base-T自适应以太网端口1个Console接口
传输模式
全双工
接口类型
RJ-45
3.4.校园网服务器和路由器设备选择
表34该校园网服务器选择联想万全R525S5405，其性能参数如下：
联想万全R525S5405参数
类型
企业级
类别
机架式
结构
2U
CPU类型
XeonE5405、主频2000MHZ、二级缓存12MB、四核
FSB（总线）
1333MHz，扩展槽3个
内存类型
FB-DIMM
内存大小
1GB
内存带宽/描述
21GB/s
内存插槽数量
12
硬盘大小
3*73GB
硬盘类型
SAS
内部硬盘架数
单机支持12块硬盘
最大热插拔硬盘数
支持热插拔
磁盘阵列卡
板载1078256MSASRAID卡
光驱
标配SlimCD-ROM光驱
网络控制器
集成Intel双千兆自适应网卡,支持网卡冗余、负载均衡等功能,可选外插Intel千兆自适应网卡
显示芯片
集成ATI显示芯片,16MB显存
标准接口
3个RJ45网络接口（其中一个用于服务器管理）、4个USB接口（前置2个,后置2个）、1个PS/2鼠标接口、1个PS/2键盘接口、2个显示接口（前置1个,后置1个）、1个串口
系统支持
Windowsserver2003R2StandardEdition中文版/英文版（X32）、Windowsserver2003R2EnterpriseEdition中文版/英文版（X32）、Windowsserver2003R2StandardEdition
表35本网络采用CISCO2811的路由器，其基本参数如下：
CISCO2811基本参数
产品定位
模块化路由器
网络类型
WAN||Ethernet||FastEthernet
安全标准
UL60950:
CAN/CSAC22.2No.60950,IEC60950,EN60950-1,AS/NZS60950
是否内置防火墙
是
是否支持VPN
是
是否支持Qos
是
支持网络协议
IEEE802.3X
固定的局域网接口
2x10/100Mbps
扩展模块槽数
4
控制端口
Console
Flash内存
64MB
DRAM内存
256MB
支持的网管协议
CiscoClickStart，SNMP
4.交换机和路由器的配置
4.1.虚拟网划分
4.1.1.VLAN的发展与现状
交换技术的发展，也加快了新的交换技术（VLAN）的应用速度。
通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。
在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。
而在交换网络中，广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址（MAC地址）组成的虚拟网段。
这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。
这种基于工作流的分组模式，大大提高了网络规划和重组的管理功能。
在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好象在独立的集线器上一样。
同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的VLAN中去，这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。
同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。
网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。
交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。
所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。
在传统的局域网中，各站点共享传输信道所造成的信道冲突和广播风暴是影响网络性能的重要因素。
由于网络中的站点被束缚在所处的物理网络中，而不能根据需要将其划分至相应的逻辑子网，因此网络的机构缺乏灵活性。
为解决这一问题，从而引发了虚拟网VLAN的概念
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