吉林建筑大学软件工程网络实习校园网的设计.docx
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吉林建筑大学软件工程网络实习校园网的设计
网络实习报告
◆姓名
◆学号
◆班级
◆指导教师
◆院系
吉林建筑大学电气与计算机学院
2016年6月
任务书-----------------------------------------------------------------1
1学校背景-----------------------------------------------------------3
2用户需求分析--------------------------------4
2.1校园网应提供的功能--------------------------4
2.2校园网对主机系统的主要要求------------------5
2.3校园网对网络设备的要求----------------------6
2.4系统集成所共同遵循的设计原则----------------6
2.5系统集成所共同追求的设计目标----------------7
3网络规划------------------------------------8
4网络设计方案--------------------------------11
5校园网采用的协议标准------------------------13
6校园网采用的网络操作系统--------------------13
7网络设备定型--------------------------------14
8校园网络出口设备----------------------------16
9主要网络产品特点----------------------------17
10网络系统平台-------------------------------22
11安全系统防火墙-----------------------------26
2015-2016学年第二学期
《网络实习》任务书
为加强学生对《计算机网络》理论和技术的深入理解，本学期《计算机网络》课程结束后，按要求应进行相关实习，特制定实习任务书如下：
一、实习目的
通过实习使学生对局域网、企业内部网、虚拟局域网和互联网技术有进一步的理解和应用能力，对相关协议较为熟悉，对组网的硬件、软件以及系统和市场有准确的定位。
二、实习要求
1.认真完成相关实习任务，实习期间不得请假，保证出勤率。
2.通过网络ISP调研，掌握本门课程的重点与难点（或各章中的重、难点）。
3.独立完成相应的实习任务，对组网的过程以及所用的方法与技巧有明确认识。
4.学生最后成绩由平时成绩与答辩现场成绩两部分组成。
三、实习内容（附后）
学院校园网设计方案
网络现状
建设学院千兆校园网，完成一个整体规划、分步实施、充分考虑现有设备与实际资金情况的方案，建立网络中心和主干网，然后建立学校的信息管理网络、教学网络、图书管理网络和电子阅览室各应用子系统，并进行教学楼、办公楼、图书馆和结构化布线，将网络扩展到整个校园，实现校园网的全部功能，最后可通过路由器与CERNET和Internet接入。
该方案应充分考虑到学校的应用和资金情况，建立一个普通高校千兆校园网，具有一定的科学性和参考价值。
要求投资总额在150万元左右。
网络要求
校园网建设应该以应用为核心，在设计中充分考虑到教育管理和多媒体教学的要求，并且网络技术应该具有一定的先进性，同时还要为以后的扩展留有一定的空间。
为此，该校校园网应达到以下要求：
1）网络具有传递语音、图形、图像等多种信息功能，具备性能优越的资源共享功能；
2）校园网中各终端间具有快速交换功能；
3）中心系统交换机采用虚拟网技术，对网络用户分类控制功能；
4）对网络资源的访问提供完善的权限控制；
5）网络具有防止及便于捕杀病毒功能，以保证网络使用安全；
6）校园网与Internet相连后具有“防火墙”过滤功能，以防止网络黑客入侵网络系统；
7）可对接入因特网的各网络用户进行权限控制。
方案概述
由参与的设计的学生自行确定。
电气与计算机学院2016年6月
1.学校的背景
21世纪是一个以数字化、网络化与信息化为核心的信息时代。
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，使我国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，进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、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，确定学校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、建设目标和学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。
本文从校园用户的需求分析入手，阐述了校园网的应用特点，以及网络产品如何满足校园网用户的多方面需求。
然后从校园网的设计、校园网互联设备选型及交换机路由器的配置作了详细的介绍
2用户需求分析
2.1校园网应提供的功能：
（1）连接校内所有教学楼、实验室、办公楼中的PC。
（2）支持大量同时用户浏览Internet。
（3）提供丰富的网络服务，实现广泛的软件，硬件资源共享，包括：
（A）提供基本的Internet网络服务功能：
如电子邮件、文件传输、远程登录、新闻组讨论、电子公告牌、域名服务等。
（B）提供校内各个管理机构的办公自动化：
提供财务查询，报账服务。
提供受存取权控制的文件、档案查询服务。
提供贵重设备仪器及其它设备信息的管理服务。
提供各学科专业资料数据库服务。
提供学校自己的管理信息系统（MIS）。
（C）提供图书，文献查询与检索服务，增强校图书馆信息自动化能力。
（D）全校共享软件库服务，避免重复投资，发挥最大效益。
（E）提供CAI教学和科研的便利条件。
（F）经广域网接口，提供国内外计算机系统的互连，为国际间的信息交流和科研合作，为学校快速获得最新教学成果及技术合作等创造良好的信息通路。
2.2校园网对主机系统的主要要求：
主机系统应采用国际上较新的主流技术，并具有良好的向后扩展能力；
主机系统应具有高的可靠性，能长时间连续工作，并有容错措施；
支持通用大型数据库，如SQL、Oracle等；
具有广泛的软件支持，软件兼容性好，并支持多种传输协议；
能与Internet互联，可提供互联网的应用，如WWW浏览服务、FTP文件传输服务、E-mail电子邮件服务、NEWS新闻组讨论等服务；
支持SNMP网络管理协议，具有良好的可管理性和可维护性；
网络方案应采用成熟的技术，并尽可能采用先进的技术；
采用国际统一标准，以拥有广泛的支持厂商，最大限度的采用同一厂家的产品；
方案应合理分配带宽，使用户不受网上“塞车”的影响；
应充分考虑未来可能的应用，如桌面将承受大型应用软件和多媒体传输需求的压力；
该网络方案要具有高扩展性。
能为用户未来数目的扩展具有调整、扩充的手段和方法；
该网络应是面向连接的，能够实现虚拟网（VLAN）连接；
考虑对用户现有网络的平滑过度，使学校现有陈旧设备尽量保持较好的利用价值；
2.3校园网对网络设备的要求：
校园网设备我简单的把它总结为需要硬件设备和软件设备，硬件设备包括交换机，路由器，网络服务器等.软件设备包括专业网管软件. 对于中小规模的网络，设备选型时应遵循以下一些基本原则
（1） 标准化原则：
所选择的设备必须基于国际标准或行业标准。
因为只有基于标准的产品才有可能和其他厂商的产品互连互通（需要指出的是，并非只要基于标准的产品，彼此之间才能够互连互通）。
（2） 技术简单性原则：
对网络需求必须十分明确。
对于普通用户而言，在满足需求的前提下，尽可能选择简单实用的技术和设备。
否则，今后的运行管理、故障诊断等，都需要请专业人员，开销巨大，运行效果不见得好。
（3） 环境适应性原则：
不要轻信外国某些机构的评测报告，其中不乏商业因素。
而且，即使是权威机构的评测报告，也只是在特定网络环境下取得的结果，不能作为产品选型的全部依据。
2.4系统集成所共同遵循的设计原则：
（1）统一设计原则统筹规划和统一设计系统结构。
尤其是应用系统建设结构、数据模型结构、数据存储结构以及系统扩展规划等内容，均需从全局出发、从长远的角度考虑。
（2）先进性原则系统构成必须采用成熟、具有国内先进水平，并符合国际发展趋势的技术、软件产品和设备。
在设计过程中充分依照国际上的规范、标准，借鉴国内外目前成熟的主流网络和综合信息系统的体系结构，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力。
保证先进性的同时还要保证技术的稳定、安全性。
（3）高可靠/高安全性原则系统设计和数据架构设计中充分考虑系统的安全和可靠。
（4）标准化原则系统各项技术遵循国际标准、国家标准、行业和相关规范。
（5）成熟性原则系统要采用国际主流、成熟的体系架构来构建，实现跨平台的应用。
（6）适用性原则保护已有资源，急用先行，在满足应用需求的前提下，尽量降低建设成本。
（7）可扩展性原则信息系统设计要考虑到业务未来发展的需要，尽可能设计得简明，降低各功能模块耦合度，并充分考虑兼容性。
系统能够支持对多种格式数据的存储。
2.5系统集成所共同追求的设计目标：
（1）建成一个具有高可靠性和开放性的校园网络，它应支持流行的SNMP等网络管理协议；
（2）采用Internet上的标准协议--TCP/IP协议，提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、NEWS服务、电子邮件服务，实现与国际互联网的完全接轨；
（3）同时它还应具有支持通用大型数据库的功能，支持多种协议，具有良好的软件支持；
（4）采用模块化结构设计，容易升级；
（5）针对学校的教学特点，具有一些基本的教学功能，以完成学校的基本教学任务。
3网络规划
目前各主流网络结构概述 ：
以太网：
开始以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD，CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。
以太网可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等多种传输介质进行连接，并且在IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base表示“基带”的意思，Broad代表“宽带”。
10Base－5使用直径为0.4英寸、阻抗为50Ω粗同轴电缆，也称粗缆以太网，最大网段长度为500m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base－5组网主要硬件设备有：
粗同轴电缆、带有AUI插口的以太网卡、中继器、收发器、收发器电缆、终结器等。
10Base－2使用直径为0.2英寸、阻抗为50Ω细同轴电缆，也称细缆以太网，最大网段长度为185m，基带传输方法，拓扑结构为总线型；10Base－2组网主要硬件设备有：
细同轴电缆、带有BNC插口的以太网卡、中继器、T型连接器、终结器等。
10Base－T使用双绞线电缆，最大网段长度为100m，拓扑结构为星型；10Base－T组网主要硬件设备有：
3类或5类非屏蔽双绞线、带有RJ-45插口的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。
1Base－5使用双绞线电缆，最大网段长度为500m，传输速度为1Mbps；10Broad－36使用同轴电缆（RG－59/UCATV），网络的最大跨度为3600m，网段长度最大为1800m，是一种宽带传输方式。
10Base－F使用光纤传输介质，传输速率为10Mbps。
快速以太网：
快速以太网实际上是10Mbps以太网的100Mbps版本，所以它的运行速度要比10Mbps以太网快十倍。
在用户已经很熟悉传统以太网的情况下，快速以太网相对其他高速网络技术更容易被掌握和接受，它可以应用在共享式和主干环境下，提供高带宽的共享式网络或主干连接，同时也可以应用在交换式环境下，提供优异的服务质量（QoS）。
快速以太网与传统的以太网技术相似，除了高速率外，快速以太网还具有以下特点：
（1）采用所有一般以太网做媒体，从而保护了现有网络投资，无需改变网线。
（2）采用现在流行的简单网络管理协议SNMP的网管软件和以太网管理信息库（以太MIB），所以完全兼容于现有的网管产品。
（3）由于采用CSMA/CD协议，可与10BASE-T并行工作，避免了协议转换造成的系统开销，因此效率更高。
（4）标准化已经形成，而代价却比较低廉。
千兆以太网技术
千兆以太网是建立在基础以太网标准之上的技术。
千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并利用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE802.3标准中所定义的管理对象。
作为以太网的一个组成部分，千兆以太网也支持流量管理技术，它保证在以太网上的服务质量，这些技术包括IEEE802.1P第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议（RSVP）。
千兆以太网还利用IEEE802.1QVLAN支持、第四层过滤、千兆位的第三层交换。
千兆以太网原先是作为一种交换技术设计的，采用光纤作为上行链路，用于楼宇之间的连接。
之后，在服务器的连接和骨干网中，千兆以太网获得广泛应用，由于IEEE802.3ab标准（采用5类及以上非屏蔽双绞线的千兆以太网标准）的出台，千兆以太网可适用于任何大中小型企事业单位。
千兆以太网已经发展成为主流网络技术。
大到成千上万人的大型企业，小到几十人的中小型企业，在建设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速网络技术。
千兆以太网技术甚至正在取代ATM技术，成为城域网建设的主力军。
当然，千兆以太网的优点也是很多的。
（1）千兆位以太网提供完美无缺的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。
千兆位以太网将保留IEEE802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格，从而使企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具。
（2）千兆位以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，提供了一条最佳的路径。
至少在目前看来，是改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可靠、经济的途径。
网络设计人员能够建立有效使用高速、关键任务的应用程序和文件备份的高速基础设施。
网络管理人员将为用户提供对Internet、Intranet、城域网与广域网的更快速的访问。
（3）IEEE802.3工作组建立了802.3z和802.3ab千兆位以太网工作组，其任务是开发适应不同需求的千兆位以太网标准。
该标准支持全双工和半双工1000Mbps，相应的操作采用IEEE802.3以太网的帧格式和CSMA/CD介质访问控制方法。
千兆位以太网还要与10BaseT和100BaseT向后兼容。
此外，IEEE标准将支持最大距离为550米的多模光纤、最大距离为70千米的单模光纤和最大距离为100米的铜轴电缆。
千兆位以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。
4网络设计方案
校园网拓朴结构的总体描述
网络建设将采用新型的背板堆叠技术，根据功能区划分由Intel Express 510T交换机组成4-6个交换机组。
适当的分配堆叠数量，提供600个100M交换端口，所有工作站都通过100M网卡连接到交换机组上，使100M交换到桌面。
交换机组采用GB2模块与Intel Express Gigabit Switch 千兆交换机相连。
这样，在交换机组之间可达到1000M的带宽，而同一交换机组内部可达到最高15Gbps的带宽。
中心计算机房的Web服务器、E-mail服务器、文件服务器、影视服务器等设备直接与1000M交换机上的100M以太网模块连接。
与Internet的连接采用一台Intel Express 9100 Routers路由器，通过DDN线路与Internet相连。
网络结构示意图
在不改变网络技术情况下的扩展方式：
随着网络流量的增加，主干网上1000M交换机的带宽压力不断提高。
这时我们可以采用Intel Express Gigabit Switch交换机特有的冗余连接特性，增加一台1000M交换机。
并在这两个1000M交换机之间建立多条连接。
这样不仅提供了更大的带宽（最高可达32Gbps），同时又增强了主干网段的连接刚性，还增加了更多的1000M交换端口，为以后增加更多的服务设备提供了良好的扩充余地。
扩展结构示意图
5校园网采用的协议标准
本校园网以TCP/IP 为主要协议，因为TCP/IP协议簇是美国国防部门制定的一套计算机网络协议，是目前众多计算机网络最流行的协议，以它为基础组建的Internet网是目前国际上规模最大的计算机网间网，它虽不是国际标准，但却是一种事实上的工业标准协议，采用TCP/IP为网络主要协议，可保证与ChinaNET和Internet保持一致，还可支持IPX，DECNET等其它协议。
真正实现于国际互联网的无缝连接。
从计算机网络通讯的观点来看，TCP/IP网络实质上可称为IP网络，它是由许多IP网关（或称为IP路由器）通过若干直接连通的通信线路（点到点通信）形成一个计算机通信网络。
在IP网点上再接入主机，子网便构成一个互联的计算机网络，这些安装了TCP/IP的各类计算机间需要通信时，它就不再要求设置协议转换开关，而且主要的网络服务都可建立在TCP/IP服务器上。
6校园网采用的网络操作系统
本校园网的网络操作系统以Microsoft Windows NT Server 4.0为主，它是发展速度最快的集成了Web应用的网络操作系统。
具有界面友好、系统强壮、稳定可靠、与桌面主流操作系统相容性好等优点。
并拥有大量的基于NT的服务器端软件，是Intranet网络中最佳的网络操作系统平台。
最值得注意的特点是不论工作站或者服务器版本的WindowsNT4.0都使用Windows95的用户界面外壳接口，包括WindowsShell、WindowsExplorer（被称为WindowsNTExplorer）、以及使用"我的"命名法（举例：
我的文档、我的电脑）。
服务器版本的WindowsNT4.0内建了网页服务器iis2.0。
并且直接支援MicrosoftFrontPage（撰写以及管理网站的一支应用程序）的外挂插件（plugin）以及延伸资源（extension）。
此版本另一个重要的特色为针对网络应用程序提供了MicrosoftTransactionServer，以及MicrosoftMessageQueuing（MSMQ），提高了通讯能力。
而跟之前版本的明显差异，即为WindowsNT将GraphicsDeviceInterface（GDI）整合进系统核心以提升图形用户界面（GUI）的效率，使得系统效能跟WindowsNT3.51相比有长足的进步，不过也使得图形驱动程序也必须放在核心之中，造成潜在的稳定性问题。
WindowsNT4.0的其中一项缺点为欠缺对Direct3D的支援。
不过这个问题在之后版本的NT家族中（例如Windows2000）获得了解决。
WindowsNT4.0也不支持USB，这项问题也同样伴随着Windows2000的问世而自然的消除。
也有第三方厂商开发的通用驱动程序提供了WindowsNT4.0对于DirectX以及USB的支援。
7网络设备定型
主干交换机的定型
主干交换机是指连接服务器及楼与楼之间、层与层之间的数据交换设备。
通过以上分析，所以我们在INTEL EXPRESS 500系列百兆堆叠交换机组的基础上采用世界上目前第一个真正已经投放市场的千兆模块把百兆交换机组通过光纤相连到Intel Express Gigabit千兆交换机上，通过千兆交换机实现和WEB服务器千兆带宽的主干连接。
我们将面临着对主干带宽的更高要求，因此我们将使用2台千兆交换机通过4GB高速通道来实现千兆交换机冗余连接，使网络主干带宽比第一期增长一倍。
接入交换机的定型
我们采用交换机而不使用共享式集线器到桌面是由于学校实际使用情况是主要表现在集中突发性，即学生同时使用同一软件的情况比较多，如果使用共享到桌面，网络就会产生拥阻而影响速度，因此在校园网中应使用百兆交换到桌面。
我认为学校在十兆与百兆交换机中应选择百兆交换，因为10兆虽然在目前校园网络使用中刚刚能达到要求，但是已经不适应功能越来越强的计算机与新的应用软件的发展，更不适应更快的计算机通讯产品的要求，将成为它们之间最大的瓶颈。
因此我们将采用Intel Express 510T Switches作为校园网工作组级接入交换机，直接连接学生站点。
通过虚网技术，使每个教室或每个年级之间的互访得到有效的管理和控制，提高网络的安全性。
以合理价格实现工作组与终端设备的100Mbps连接的可扩展交换器，Intel Express 510T是将专用快速以太网式的性能扩展到整个网络的理想选择，它可使用户的终端设备服务器及其它网络设施享受这种高性能的解决方案。
这种高性能的解决方案可随网络的成长而自由地扩展。
服务器网卡的定型
千兆服务器专用网卡
在这一工程中，我们建议学校在Internet应用教学中，采用定期下载，内部浏览的原则，因此WEB服务器是学校内部Intranet浏览和连接Internet服务器，学生站点对其访问在相应教学时段对的数据流量相对来说比较大。
要求园区级服务器能够提供足够的连接带宽。
Intel Express PRO/100服务器网卡是唯一一种支持标准10BASE-T、100BASE-TX、和100BASE-FX以太网的网卡。
这是一种智能的网卡，它能够利用其内置的Intel i960 RP处理器最大限度地优化服务器资源。
它的独特性能包括：
动载平衡（Load Balance）技术，支持网络负载均衡。
网卡容错（AFT）功能，可以增加链路冗余性，提高可用程度。
高性能驱动程序，包括Windows NT*（NDIS 4.0）和NetWare*（ODI3.3）。
通过RJ-45和MII连接器支持100Base-TX和100Base-FX；支持全双工和半双工操作。
8校园网络出口设备
考虑到Internet和其他网络的连接（如CHINANET等），目前设计的局域网都要考虑对广域网络的连接，更广的资源和更多的应用将是在各种广域连接中发现。
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