高校校园网的规划与设计网络规划课程设计.docx
《高校校园网的规划与设计网络规划课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高校校园网的规划与设计网络规划课程设计.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高校校园网的规划与设计网络规划课程设计
网络规划和设计课程设计报告
课题:
高校校园网的规划与设计
组员学号：
组员姓名：
专业班级：
指导教师：
设计时间：
2011-6-13至2011-6-17
评阅意见：
评定成绩：
指导老师签名：
年月日
摘要
随着社会的发展，信息技术将彻底的改变我们的学习、生活和工作方式，现行教育体制面临着严重挑战。
本设计围绕本校校园网建设的规划和设计多方面展开论述，包括校园网络现状描述，校园网建设需求分析，校园网网络结构整体规划与详细设计等关键环节，并将结合实际情况对本校给出具体方案，并给出方案实施过程，对于加快学校的信息化建设有一定的借鉴作用。
关键词：
数字化校园；设计目标；连网技术；需求分析；网络安全
前言
当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。
其背景是：
半导体集成电路、计算机、光纤、卫星、多媒体等电子信息科技发展迅猛，并迅速广泛应用于社会各领域，产生和激发出新的生产力，正引起社会经济乃至人们工作、生活方式的深刻变革。
自从1993年美国政府公布实施“信息高速公路计划”之后，在世界引起巨大反响，许多发达国家和一些发展中国家也相继提出了本国或本地区的信息基础设施计划。
可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。
建设校园网络信息系统，在校园内部实现资源高度共享，为教学、科研、管理提供服务，为计划、组织、管理与决策提供基础信息和科学手段；支持教育教学改革，提高教育技术的现代化水平和教育信息化程度，为学校教师的备课、课件制作、教学演示提供网络环境；通过互联网、录像机、扫描仪、数码相机等各种渠道获得多媒体资料，实现素材收集、电子备课功能。
培养创新人才，提高学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力，使学生能自主学习、协商学习、发现探究式学习以及自我评价，为学生的全面发展创造相应的条件。
实现办公自动化，提供与上级教育部门、社会、家庭之间通讯的出入口，提供电子函件、公告牌和教育教学信息查询等服务，提高工作效率和管理水平。
及时、准确、可靠地收集、处理、存储、传输学校的教育教学信息，完成与因特网的通讯和资源共享实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机结合。
实现课堂多媒体电化教学。
具备适用于双向课堂语音教学及语音室功能学习。
以代替手提录音机，实现音频数字化资源共享、集中管理。
电教综合平台实现多媒体电教设备及室内电器设备电动一体化控制。
建立校园网管理应用系统。
以顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为向各高校输送优秀学生提供一个优良的硬件教学环境。
一、概述
1．1概述
随着经济的发展和国家科教兴国战略的实施，校园网络建设已逐步成为学校的基础建设项目，更成为衡量一个学校教育信息化、现代化的重要标志。
目前，大多数有条件的学校已完成了校园网硬件工程建设。
然而，多年来都对校园网的认识不够全面，甚至存在很大的误区。
例如：
认为网络建设越高档越好，在建设中盲目追求高投入，对校园网络建设的建设缺乏综合规划及开发应用；认为建好了校园网络，连接了Internet，就等于实现了教学和办公的自动化和信息化，而缺乏对校园网络的综合管理、技术人员和教师的应用培训，缺乏对教学资源的开发与积累等等。
所有这些，都极大地阻碍了校园网络在学校管理、教育教学中所应发挥的实际效益。
概括地讲，校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。
首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。
这就要求：
校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。
多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以在该网络上运行。
如果一所学校包括多个专业学科（或多个系），也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。
其次，校园网应具有教务、行政和总务管理功能。
1．2学校简介
湖南文理学院是一所多学科全日制普通本科院校，至今已有五十多年的办学历史。
学校占地面积1791亩，校舍建筑总面积45万平米，教学科研仪器设备总值12528万元。
学校学科结构合理，设有文史、法学、外国语、数学与计算科学、经济与管理、资源环境与旅游、物理与电子科学、化学化工、生命科学、机械工程、电气与信息工程、计算机科学与技术、土木建筑工程、音乐、美术、体育、继续教育等17个学院和一个独立学院——芙蓉学院；学校是国家高等学校大学生文化素质教育基地、国家Linux技术培训与推广中心、教育部大学英语教学改革试点高校。
湖南文理学院现代教育技术中心是为了适应学院发展的需要，于2008年2月，由原计算机基础教学部的多媒体教学服务中心、网络中心以及大学英语教学部的语音室等整合组建而成。
1．3网络系统现状
现代教育技术中心是集教学实验、技术开发、信息资源建设为一体的教学服务部门。
承担了全院的外语视听教学系统，多媒体教学系统，校园网和校园“一卡通”系统的建设、管理及维护。
多媒体教学服务部主要为全院的多媒体教学，大学英语语音教学，多媒体课件制作和教师的现代教育技术培训提供服务。
现有多媒体教室，教室内配有广播系统及先进的计算机多媒体可视化教学设备，平时也可作为学院学术报告、大型会议、讲座、学生活动举办地点。
校园网总投入1100多万，采用千兆到楼，百兆到桌面的全交换网络系统，覆盖东西两院、艺术楼以及各个家属区，共计光纤链路40余条，交换机130余台，网络信息点3500多个。
整个系统包括一批高性能网络交换机、路由器、防火墙、入侵检测、存储、备份和安全认证计费管理软件、网络版杀毒软件。
核心采用锐捷RG-6810E高性能三层管理交换机，汇聚采用锐捷三层交换机，接入桌面采用锐捷21系列。
现有的WEB服务器，“一卡通”数字系统，OA办公管理系统，教务管理系统，图书管理系统，流媒体服务器，网络杀毒服务器，为全院教学科研、管理和生活等方面提供了良好的Internet应用服务。
二、网络需求分析
2．1需求分析总括
设计校园网的目标是：
不仅要建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连；在网上宣传和获取教育资源；在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境；开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务；系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。
而且还要依据学校规模大小，结合学校教学科研的内容及其发展的需要，制定一个在未来十年中的近期、中期及长期的建设规划，以保持网络建设的延续性，并保护先前的投资（含各种硬件、软件及信息资源），能融入不断涌现的新技术和新应用。
下面我们具体分析一下校园网各个方面的需求。
2．2用户的应用需求
一般情况下，校园网络应能为用户提供如下服务：
（1）电子邮件系统：
主要进行与同行交往、开展技术合作和学术交流等活动。
（2）文件传输FTP：
以获取重要的科技资料和技术文档。
（3）通过Internet服务，学校可建立自己的主页，利用外部网页来进行学校宣传、提供各类咨询信息等，利用内部网页进行管理（如收发通知、收集学生意见等）。
（4）计算机教学：
包括多媒体教学和远程教学。
（5）图书馆访问系统：
用于计算机查询、检索、阅读等；其他应用，如大型分布式数据库系统、超性能计算机资源共享/管理系统等。
（6）教务办公：
使校领导能及时、全面、准确地掌握全校的教学、科研、学籍考绩、一般管理、财务和人事等方面的情况。
（7）Internet接入：
通过实现与CERNTE、Internet的互联，使教职员工和学生在宿舍上网，重事家庭办公、课外学习和资料查询等。
（8）应用成本：
在保证系统功能实现的同时也需要考虑成本的问题。
（9）网络安全：
现在网络运用的扩展使越来越多的业务在网络上完成，因此，网络的安全性能在网络设计中已经占有非常重要的地位。
（10）远程访问：
自己的电脑不能随时带在身边，通过网络对自己电脑资料的访问也将是组网时考虑的范围。
2．3通信需求
一、网上数据流特点
大学校园网具有网络互联的广泛性和使用多样性等特点，广播包将对数据流产生较大的影响，校园网的数据并发性，一般是呈现波峰波谷的，绝大多数情况下，存在高并发性访问的因素，除了周末或者夜间学生晚自修之后的时间，某些特殊的应用也有可能对负荷有突发要求，如使用空间数据，大范围数据搜索，视频方面的应用等，这些突发的负荷有相当一部分转移到应用设备上。
这些流量的转移对于网络设备提出了较高的要求，必须要求核心（汇聚）设备均支持万兆技术。
二、网络流量情况
根据的业务，每位学生主要需求占用的带宽为：
视频流，数据，语音（包括桌面会议），图形、空间数据，管理支撑等。
考虑应用上某些并发的排斥特点，以及网络应用环境对通畅性的要求，一般每位学生占用的平均实际网络带宽约为1M左右即可以完全满足以上需求，在满足网络在有收敛比的情况下的带宽要求；这就要求汇聚、核心设备均具备万兆智能能力。
三、校园网主干需要的数据流量
网络主干流量的是基于业务工作在网上展开的情况分析，实际上对网络流量的需求是逐步提升的，特别是要协同体系出现后，干道的流量会大量的增加。
考虑到信息点同时在线的收敛比，本网络已经具备极高的伸缩能力，以满足其很强的扩展性要求。
四、需求的流量类型：
---客户机/服务器数据
---Web
---Mail
---多媒体教学，VOD，视频会议
---语音/传真
---网络管理
2．4信息点和用户需求
一、采用双核心技术，不但可以起到让设备进行冗余备份，而且还可以进行中心数据通信负载均衡，有效减轻中心设备减清负荷，保证核心层的稳定性和可靠性；
二、四个汇聚层到核心采用链路全冗余，汇聚层之间单独再加一条链路，使得各个汇聚层之间的访问在汇聚层终结；
三、网络核心、楼宇汇聚和接入产品都具有病毒防范、拒绝DDOS攻击和防扫描等安全功能，不但在不同的网络环境下都能做到快速有效的控制，而且也可以应对突发性的安全的事件，确保了网络的稳定运行；
四、校园网的信息点覆盖整个校园，教室、办公室和宿舍等地方都是十分开放的，很多人都可以自由出入这些地方，任何一个人都可以利用这些地方的信息点，通过便携连接到学校办公内部网，这将对校园网造成巨大安全隐患。
全网接入采用统一认证技术，保证了只有合法授权的用户才能使用内部或外部网络，而且还能对网络的使用情况进行了审计；
2．5性能需求：
一、性能与要求
接入速率需求：
接入速率最基本的是由端口速率决定的。
在以太网终端用户中，接入速率通常是按10Mbps、100Mbps和1000Mbps3个档次划分，不过目前通常是要求百兆位到桌面，支持10/100Mbps自适应速率即可。
对于骨干层、核心层的端口速率通常需要支持双绞线、光纤到千兆位，甚至到万兆位速率。
扩展性需求：
网络系统的扩展性需求是通过在网络结构设计和网络设备选型方面来保证的。
网络系统结构设计要适当超出企业当前应用的需求，以便日后在技术上平滑升级。
如当前的实际需求只是普通的百兆位，设计时就可以考虑核心双绞线千兆位。
甚至是光纤千兆位。
其次，网络结构中不同速率端口配置一定要留有适当的冗余，既有利于日后的网络规模扩展也有利于网络维护。
另外，网络的扩展性还体现在服务器上，通常需要增加处理器的数量，提高处理器的性能，增加内存容量，提高内存性能，增加磁盘容量，提高磁盘性能等。
吞吐速率：
吞吐速率主要由各级交换机的背板交换矩阵的带宽决定的，吞吐速率一般可通过交换机堆叠来扩展交换机的背板带宽。
选择百兆级的路由器和放火墙即可满足需要。
响应时间：
响应时间越短，性能就越好，效率就越高。
局域网的响应时间通常为1ms~2ms，广域网的响应时间为60ms~1000ms，越高越好。
一般的文字工作可以用一般的响应标准，但大容量的多媒体文件传输，如视频点播、远程视频教学，响应时候就不能那么高了，那样会对整个网络硬件和服务器的配置要求相当高，会增加成本。
并发用户数支持：
并发用户数支持是指某一系统可以承载的同时访问的用户数，并发用户数越多，系统性能越好，配置也就越高档。
具体的并发用户支持数需求要看同一时间系统的人数而定，并稍高于实际值。
目标用户容量=目标CPU容量/每个用户WebCPU总成本，目标CPU容量=处理器的数量*CPU的频率定额。
磁盘读写性能：
终端用户只用于一个人的磁盘读写，一般的磁盘系统可以满足，但在服务器那端，需要同时支持几百甚至是几千人的访问。
目前最新的SCSI标准传输速率可达320Mbps，就需要特定的措施给磁盘系统加速，目前主要通过配制RAID，通过这种冗余阵列可以把数据同时写在多个磁盘上，来提高速度。
误码率：
在局域网中误码率较低（通常为10-8~10-10）基本可以满足用户的需要，但在广域网中，通过一般可采用ADSL、CableMODEM甚至是光纤来满足用户的需要。
可用性：
可以通过提高系统的稳定性来达到，可采用一些具有自愈能力的设备，也可通过提高网络本身的可靠性，如利用冗余链路连接。
二、网络系统的可扩展性最终体现在网络拓扑结构、网络设备，特别是硬件服务器的选型，以及网络应用系统的配置等方面。
（1）区域汇聚层需求分析
1、高速运送区域流量，主要工作是交换区域数据包。
2、高可靠性及冗余性
3、提供故障隔离
4、较少的时延和好的可管理性
5、良好的路由交换能力
6、良好的区域汇聚能力
7、良好的万兆能力
要求汇聚设备必须是纯千兆的高性能交换机；在校园网中汇聚设备担负着网络接入层和骨干设备的连接，网络汇聚层有着承上启下的重要任务。
汇聚设备不但要完成接入层的链路汇聚和流量汇聚还要完成本地数据的交换以及接入和骨干之间的数据转发。
作为骨干层的入口和接入层的出口，汇聚层的身份如同关卡。
为保证整个网络良好运行在汇聚层同样需要高性能、关键部件冗余等特性，另外要求汇聚设备的有高端口密度可以直接连接大量的二层设备，提供更好的络品质。
（2）楼宇汇聚层需求分析
支持智能识别，包括用户识别和数据业务类型识别。
用户识别是为了保证网络的安全。
业务类型识别是保证业务数据的分类，帮助网络对业务数据的服务质量。
良好的汇聚上行能力。
（3）接入层需求分析
接入层在整个网络的边缘，学生通过接入设备接入网络。
为保证整个网络安全高效的运行，作为网络的入口接入设备的智能识别是一项重要的功能。
2．6安全与管理需求
保密性：
采取有效措施保障数据保密性好
完整性：
不经授权数据不得修改。
可靠性：
数据或有关数据的信息不能有错。
保证网络管理系统正确运行，保护被管理的目标免遭破坏，包括身份鉴别、密钥管理、病毒预防和灾难恢复等
管理：
具有数据备份和恢复的能力，定时更新等，各种服务的管理，如HTTP、FTP、SMTP、POP3、DNS服务管理等。
安全管理表：
需求类型
要求
备注
保密性
高
防病毒、防攻击
完整性
高
不经授权数据不得修改
可靠性
高
信息正确的传输
数据备份与恢复
较高
暂无
服务管理
一般
如HTTP、FTP、SMTP管理等
三、方案设计
3．1网络分布
我们设计的校园网将覆盖整个湖南文理学院（东院和西院）将包括：
主楼，各行政楼，图书馆，教学楼，活动中心，各院系大楼和学生宿舍楼等。
根据我们的设计标准，将校园网分成3个部分：
中心区，教学区，宿舍区。
地点
现在PC数
备注
主要要求
网络中心（E2）
较多
网络管理及教研
稳定、安全
红楼
较多
政务处理、办公
稳定、安全、流量、速度
图书馆
较多
文献查询与检索服务
安全、稳定
第三实验楼
较多
教学、软件使用
安全、稳定
第三教学楼
较少
教学、办公、多媒体使用
稳定、安全
活动中心楼
一般
娱乐
流量和速度
第一实验楼
一般
办公、教学、实验
稳定、安全、速度
第一教学楼
较少
办公、教学
稳定、安全
宿舍楼
较多
互联、娱乐
流量、速度、稳定
东院
较多
办公、教学、实验、娱乐
稳定、安全、流量、速度
3．2连网技术
（1）主干网连接技术。
主干网采用交换式1000M以太网连接技术。
在该方案中，网络中心、教学楼节点和图书馆节点之间采用多模光纤以太连接拓扑结构通过1000M交换机进行连接。
即保证了主干线的1000M带宽，又保证了主干线的冗余。
采用双核心网络以保证网络的稳定。
（2）局域网采用快速交换式以太网通过5类双绞线按照星型拓扑结构进行连接。
四、方案的实施
4．1实验设备
路由器（Router）2个三层交换机2个两层交换机2个
4．2实验结果
RouterA#ping194.168.2.254
Sending5,100-byteICMPEchoesto194.168.2.254,timeoutis2seconds:
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/2/10ms
RouterA#ping192.168.1.254
Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.254,timeoutis2seconds:
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms
RouterA#ping192.168.1.254
Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.254,timeoutis2seconds:
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms
RouterA#ping192.168.1.206
Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.206,timeoutis2seconds:
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms
RouterB（config）#iproute192.168.1.0255.255.255.0s4/0
RouterB（config）#iproute194.168.2.0255.255.255.0s4/0
RouterB（config）#\exit
%Unknowncommand.
RouterB（config）#exit
RouterB#*Jun1516:
18:
47:
%SYS-5-CONFIG_I:
Configuredfromconsolebyconsole
4．3实验代码
见附录
五、心得体会
本次网络课程设计的主要内容是校园网的构建，包括需求、规划和实现三个部分。
网络系统的规划和设计，首先要进行用户的需求分析，确定建网目标与要求，然后才能确定选用何种网络技术，确定网络系统的方案，进行设备的选型与经费的预算。
所以，前期需求分析很重要。
需求分析部分主要包括如下几个部分：
用户的应用需求、通信需求、信息点和用户需求、性能需求、安全与管理需求和现有网络分析。
用户的应用需求：
主要弄清用户期望网络系统能为他们做些什么工作，实现什么功能。
一般情况下，园区网络应能为用户提供常用的服务，如WWW服务、电子邮件、文件服务、远程登录、电子邮件等等，此外还根据用户单位的具体工作职能提供各种应用服务，如校园网常为用户提供教务管理、学籍管理、办公管理等。
应用需求的分析为网络服务器的硬软件和主要节点网络设备的确定提供重要依据。
通信需求：
分析用户通信的类型和通信量，如在网络上传送数据、视频信号、音频信号等，以及数据通信量的大小、数据的流向。
通信需求的分析是传输技术选择的重要依据。
信息点和用户需求：
分析未来的网络系统中信息点的数量，以及各个站点的地理分布情况与距离，将来哪些站点将为单位提供服务，哪些站点将从其他网站获取服务等，网络的用户数量及其在各个地理位置的分布情况。
信息点和用户需求的分析是传输介质和信息点设置、网络设备选型的重要依据。
性能需求：
根据用户的业务需求，弄清用户对网络的主要性能指标的要求，如网络的容量、响应时间与延迟、网络利用率与可靠性等。
性能需求的分析是网络设备和服务器等配置与选型的重要依据。
安全与管理需求：
确定用户对数据存储、传输的安全性要求，如保密性、完整性和可用性的要求，以及管理和维护方面的要求，如是否要实现虚拟局域网功能，是实现集中式还是分布式管理等。
安全与管理需求的分析为网络系统的安全和管理方案的确定提供了重要依据。
现有网络分析：
不少单位已建有自己的园区网络，或若干独立的局域网，因此需要确定将来这些网络和站点是否继续发挥原来的作用，还是另行调整等。
六、结束语
网络时代的到来，教育要面向现代化、面向世界、面向未来，首先要面向网络。
教育只有与网络有机结合，才能跟上时代的发展。
实现网络教育的前提是网络的建设，而各高校园网络的建设不仅仅是网络硬环境的建设，还必须包括校园网络的维护与保障、校园网络的资源建设和校园网络的有效应用等其他三个环节。
只有充分有效的应用校园网络，才能导致整个教学模式与教育观念的彻底变革，才能适用新世纪培养高素质的创造型和复合型人才的需要。
对于校园网络建设，没有对所有学校都适用的通用方案，即使对一所学校，也不可能有最优的方案，只有较优的方案。
为了更好的适用网络时代的需要，必须对校园网络建设采取“整体规划、分步实施”的战略。
各学校可在此战略的基础上一边分析研究，一边积极实践，逐步优化，探索出一条自己的路。
参考文献
[1]吴功宜.计算机网络[M].北京:
清华大学出版社，2007:
89-123.
[2]张元丰.关于数字化校园网建设的设想[J],现代电子技术,2003（10）;35-36.
[3]段永福.计算机网络规划与设计[M]，浙江：
浙江大学出版社
[4]曾慧玲.网络规划与设计[M]，北京：
冶金工业出版社.
[5]校园网组网技术.2008.7.2,
附录：
路由器1的配置代码：
RouterA#
showipintb
InterfaceIP-Address（Pri）OK?
Status
Serial3/0200.200.200.5/24YESDOWN
Serial4/0193.168.1.1/24YESUP
FastEthernet0/0.30192.168.30.254/24YESUP
FastEthernet0/0noaddressYESDOWN
FastEthernet0/1.30172.16.30.100/24YESDOWN
FastEthernet0/1.20172.16.20.100/24YESDOWN
FastE
升级会员 