校园网结构设计.docx
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校园网结构设计
校园网络总体结构设计
一﹑校园网络概述
校园网是在学校范围内，在一定的教育思想和理论指导下，为学校教学、科研和管理等教育提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络。
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。
在我国，近年来校园网建设发展迅速，他们为我国中小学内部实现教育的资源共享、信息交流和协同工作提供了较好的范例。
然而，随着我国各地校园网数量的迅速增加，校园网之间如何实现教育的资源共享、信息交流和协同工作的要求越来越强烈。
二、建设校园网的目标
建设总体目标在本世纪初，建成一个全校范围的、高速的、开放的、分布的、多媒体的信息基础设施，使校园计算机网进一步实用化，并在教学、科研、管理中发挥重要作用。
总体水平上处于国内高校前列，接近世界发达国家先进大学的水平。
校园网络建设具体目标
1、实现学校主要的教学、科研、管理计算机联网；
2、为教职工对外联系交流、查询、网络教学创造条件，通过网络密切与国内外的学术联系，提高学校的教学、科研水平。
为本科生和研究生提供足够数量的联网微机，使他们能够接触丰富的信息资源和最新科技成果，成为适应二十一世纪需要的高科技人才；3、完善计算机网络与信息中心建设，提供更新更全的Internet服务功能，达到高水平服务；4、建设校行政管理信息系统，实现管理现代化，增强教育管理的科学性。
通过实现办公自动化，提高学校各级管理的效率和水平；5、为教育信息的及时、准确、可靠地收集、处理、存储和传输等提供工具和网络环境。
学校行政管理和决策提供基础数据、手段和网络环境，实现办公自动化，提高工作效率、管理和决策水平。
为备课、课件制作、授课、学习、练习、辅导、交流、考试和统计评价等各个教学环节提供网络平台和环境
7、多媒体应用系统中的电子化图书馆的电子化查询系统建成并投入使用
8、各部门内部资源的共享：
通过计算机内的设置，不同部门之间可互相访问对方的资源
9、利用Internet网络实现，同时为了满足校园对远程教学系统更高的要求（包括教师的影、音），可以依托校园网实现校园多媒体电视会议系统，进行远距离的图形图像、声音和文字的传输，是校园网络在远程教学方面的一项应用。
以增强校内外的沟通以及自由地发布教育消息。
三、网络系统设计和设备选择原则
1．网络系统设计原则
根据上面对培尔学院校园网网络需求的分析，我们制定以下系统设计的原则：
先进性与现实性
作为中国教育科研网的一部分，培尔学院的核心计算机网络——培尔学院校园网网络系统处理的信息量将会十分庞大，要求计算机网络有很高的工作效率。
而且随着教学科研任务工作的迅速系统面临的任务也愈来愈艰巨，所以，我们设计的网络在技术上必须体现高度的先进性。
技术上的先进性将保证处理数据的高效率，保证系统工作的灵活性，保证网络的可靠性，也使系统的扩展和维护变得简单。
我们将在网络构架、硬件设备、传输速率、协议选择、安全控制和虚拟网划分等各个方面充分体现培尔学院校园网网络系统的先进性。
在考虑系统先进性的同时，我们也会考虑实效、兼顾现实，建设不仅先进而且合适的系统，在系统建设中坚持“边实施，边发展，高起点，早收益”的原则。
由于培尔学院大部分还处于规划阶段或基础建设阶段，因此我们建议实施分期建设的方法，先根据目前的需要建设第一期工程，但为以后的建设提供一定的可扩展空间。
系统与软件的可靠性
在培尔学院校园网网络系统设计中，很重要的一点就是网络的可靠性和稳定性。
在外界环境或内部条件发生突变时，怎样使系统保持正常工作，或者在尽量短的时间内恢复正常工作，是培尔学院校园网网络系统所必须考虑的。
在设计时对可靠性的考虑，可以充分减少或消除因意外或事故造成的损失。
我们将从网络线路的冗余备份及信息数据的多种备份等方面保证培尔学院校园网网络系统的可靠性。
系统安全性与保密性
随着计算机技术的发展，尤其是网络和网络间互联的规模的扩大，信息和网络的安全性日益受到重视。
面临十分严肃的安全性挑战。
在网络设计时，将从内部访问控制和外部防火墙两方面保证培尔学院校园网网络系统的安全。
系统还将按照国家相关的规定进行相应的系统保密性建设。
易管理与维护
培尔学院校园网网络系统的节点数目大，分布范围广，通信介质多种多样，采用的网络技术也较先进，尤其引入交换式网络和虚拟网之后，网络的管理任务加重了，如何有效地管理好网络关系,是否充分有效地利用网络的系统资源等问题就摆在我们面前。
用图形化的管理界面和简洁的操作方式，可以提供强大的网络管理功能，使网络日常的维护和操作变得直观、简便和高效。
易扩充性
随着教学科研的快速发展，培尔学院校园网网络系统面临的任务将愈来愈艰巨，愈来愈复杂。
为了适应这个变化和日新月异的计算机技术的发展，我们网络十分注重扩充性。
无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。
上述系统设计的原则将自始自终贯穿整个系统的设计和实现。
2．主要网络设备的选择原则
根据已制定的网络系统设计原则，我们所选择的网络设备必须具有以下一些特点：
安全、稳定、可靠
作为整个校园网络系统的硬件基础，网络设备必须是具备安全性、稳定性和可靠性的特点。
这是网络系统稳定运行的最基本条件。
最好是经过相当长时间，在世界范围内被广泛应用的网络产品。
为此，我们建议选择国际知名厂商的产品。
技术先进
网络设备仅仅具有安全、稳定和可靠的特点是不够的。
作为高科技的产品，还应该具有的特点就是技术的先进性。
我们所选择的网络设备应该采用当今较先进的技术，能够保持该设备在相当长的一段时间内不会因为技术落后而被淘汰。
同时，在网络规模进一步扩大，该设备不能承担繁重的负荷时，能够降级使用。
便于扩展
由于信息技术和人们对于新技术的需求发展都非常迅速，为了避免不必要的重复投资，我们必须选择具有一定扩展能力的设备，能够保证在网络规模逐渐扩大的时候，不需要增加新的设备，而只需要增加一定数量的模块就行。
最好能够做到在网络技术进一步发展，现有模块不支持新技术的情况下，只需要更换相应模块，而不需要更换整个设备。
管理和维护方便
先进的设备必须配合先进的管理和维护方法，才能够发挥最大的作用。
所以，我们选择的设备必须能够支持现有的、常用的网络管理协议和多种网络管理软件，便于管理人员的维护。
四﹑校园网络总体结构设计
第一期工程已完成的功能和具备的规模
1.根据学校建筑物的分布在校园内敷设光纤缆线和网络电缆，形成了覆盖全校所有楼群的计算机网络，在学校任何一点只要有联网需求都可以就近上网。
2、经过一期工程的建设，现共计布设信息点近400个，范围包括校园内图书馆，3个教学楼，1个行政办公楼。
3、校园Internet信息服务系统已全部建成并投入使用，可上Internet进行信息的浏览、查询，并对每位用户的资金使用情况进行统计；
4、校园网综合管理系统中的学生管理、教务管理、办公自动化模块已建成并投入使用（可以完成公文的接收、发送、档案的管理及信息的发布等，可以实现无纸办公）；
5、多媒体应用系统中的电子化图书馆的电子化查询系统已经建成并投入使用；
6、各部门内部资源的共享：
通过计算机内的设置，不同部门之间可互相访问对方的资源
二期工程主要将完成的功能
1.硬件方面：
扩充网络主干的规模，将学生宿舍楼、留学生楼、教工住宅楼和招待所联入校园网（需要购买交换机，VOD服务器）。
2.软件方面：
VOD点播系统，视频会议系统，多媒体教学系统，远程教育系统，其具体规划为1）多媒体课件及信息制作系统 2）课程点播及广播教学系统3）视频会议/远程教学系统
五、网络设计方案描述
5.1网络总体规划设计
校园网的设计应尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途的网络产品，保证网络在较长时间内不落后。
同时网络设计应结构合理，在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计，使网络结构清晰，便于使用、管理和维护。
另外网络应坚持高效实用的原则，着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金优先解决工作急需的问题。
应注意以下几点：
（1）网络体系结构的选择
（2）确定合适的网络拓扑结构
（3）设备的选择与布线系统的设计
（4）网络操作系统的选择
（5）系统集成商的选择
5.2网络拓扑结构
根据学院目前的情况和用户的要求，决定校园网一期工程的主要任务是：
将图书馆、教学大楼和行政楼连入校园网，构建校园网络的初步框架，为以后网络规模的进一步扩展打下坚实的基础。
网络拓扑结构设计的要符合以下几点要求：
1要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。
2要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。
3要保证网络能不间断地运行。
4当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。
5使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。
6能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。
7能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。
8支持IP的单点传送和多点广播数据流。
由于目前校园网的主节点放置在图书馆三楼的计算机教室，，所以目前网络的拓扑结构呈星形，即以图书馆为核心，向教学大楼和教师宿舍辐射，建筑物间使用多模光纤连接。
同时，鉴于目前的主要建筑均不大（以三层至四层为主，宽度也比较适中），所以，建筑物内部也将采用星形布局，每幢建筑只需要一个设备间，统一放置设备。
由于图书馆和教学大楼可能的通讯量比较大，信息点比较多（分别为46个和60个），根据设计原则和网络设备选择原则，我们在图书馆和教学大楼各放置一台CiscoCatalyst2916MXL交换机和两台CiscoCatalyst1924-EN交换机，在行政楼放置一台CiscoCatalyst1924C-EN交换机。
使用一台Cisco3620路由器，与校外网络相连，同时也作为校园网络内部各VLAN之间数据交换的纽带。
还可以为二期工程中的拨号接入校园网计划提供支持。
网络拓扑图：
5.3主要网络设备配置
网络设备配置的情况主要是参考信息点的多少和通讯量的高低来决定相应的设备，校园信息点分布及统计。
校园内各大楼工作区信息点选择RJ45接口的单孔形式。
楼层的信息点统计如下表所示：
各楼信息点分布总计
楼名
房间
信息点
教工宿舍
双人房
38
校长房
2
单人房
20
合计
60
楼名
楼层
信息点
教学楼
1
20
2
20
3
20
合计
60
楼名
楼层
信息点
图书馆
1
12
2
4
3
20
4
10
合计
46
楼名
楼层
信息点
学生宿舍
1
25
2
25
3
25
4
25
合计
100
楼名
楼层
信息点
餐厅
1
20
2
20
3
20
合计
60
教学区和办公区（教务处、财务处、总务处）的通讯量都比较高，而生活区和办公区（学生处、教科处）的通讯量都相对比较低，根据设计原则和网络设备选择原则2
设备名称
设备型号
说明
单价
数量
总价
交换机
WS-C2916M-XL
16-port10/100FastEthernetswitchwith2modularslots
￥35900
2
￥71800
WS-X2922-XL
2-port100BaseFXswitchmoduleforCatalyst2916MXL
￥11000
3
￥33000
WS-C1924-EN
24Port10MbSwitch,2100BaseTXPorts,ISL,CGMP,RMON
￥14000
5
￥70000
WS-C1924C-EN
24Port10MbSwitch,1100TX,1100FXPort,ISL,CGMP,RMON
￥23000
14
￥322000
路由器
Cisco3620+NM-1FE1CE1模块E1/ISDN接口
Cisco36002-slotModularRouter-ACwithIPSoftware
￥33500
1
￥33500
防火墙
CiscoSecurePIX防火墙535
IP/TV视频
CiscoIP/VC3500系列
主服务器
HPLC3
CPU：
PII350
内存：
128M内存
硬盘：
两个4.2GSCSI硬盘
光驱：
8速CD-ROM
网卡：
10M/100M自适应
￥48,000
1
￥48,000
图书馆：
Cisco3620+NM-1FE1CE1模块E1/ISDN接口（模块配置需根据具体情况而定）
即Cisco3620路由器，加配一个具有单口1000M快速以太网接口和一个单口E1/ISDN接口的网络模块。
1000M快速以太网接口将与Catalyst2916MXL相连，以提供校园网内部各VLAN之间的数据交换；E1/ISDN接口为校园网接入外部网络提供了可能。
WS-C2916M-XL+WS-X2922-XL×2
即一台Catalyst2916MXL交换机，加配两块具有两个1000M光纤以太网接口的模块，以便与教学大楼和教师宿舍相连。
使用两块模块（共4个1000M光纤接口），为系统扩展提供一定空间，也可作为冗余备份。
Catalyst2916MXL本身的端口，提供两台Catalyst1924-EN的接入、路由器和服务器群的接入，必要时还可提供多媒体教室的接入。
WS-C1924-EN×2
即两台Catalyst1924-EN交换机，共有48个100M以太网接口，提供整个图书馆内部所有节点的连接。
两台交换机分别通过各自的1000M以太网端口和5类双绞线与Catalyst2916MXL相连。
教学大楼：
WS-C2916M-XL+WS-X2922-XL
即一台Catalyst2916MXL交换机，加配一块具有两个1000M光纤以太网接口的模块，并通过此模块与图书馆的Catalyst2916MXL相连。
WS-C1924-EN×3
即两台Catalyst1924-EN交换机，共有72个100M以太网接口，再加上Catalyst2916MXL本身的14个端口（除去两台Catalyst1924-EN的上连端口），可以提供整个教学大楼内部所有节点的连接。
两台交换机分别通过各自的1000M以太网端口和5类双绞线与Catalyst2916MXL相连。
教师宿舍：
WS-C1924C-EN*3
即3台Catalyst1924C-EN交换机，共有72个100M以太网接口，可以提供整个教师宿舍内部所有节点的连接。
通过本身的1000M光纤以太网端口与图书馆的Catalyst2916MXL相连。
学生宿舍：
WS-C1924C-EN*5
即3台Catalyst1924C-EN交换机，共有120个100M以太网接口，可以提供整个教师宿舍内部所有节点的连接。
通过本身的1000M光纤以太网端口与图书馆的Catalyst2916MXL相连
餐厅：
WS-C1924C-EN*3
即3台Catalyst1924C-EN交换机，共有72个100M以太网接口，可以提供整个教师宿舍内部所有节点的连接。
通过本身的1000M光纤以太网端口与图书馆的Catalyst2916MXL相连
行政楼：
WS-C1924C-EN*3
CiscoIP/VC3500系列
即3台Catalyst1924C-EN交换机，共有72个100M以太网接口，可以提供整个教师宿舍内部所有节点的连接。
通过本身的1000M光纤以太网端口与图书馆的Catalyst2916MXL相连
5.4主要网络设备介绍
Catalyst2916MXL10/100自检测快速以太网交换机
Cisco的Catalyst2916MXL10/100自检测快速以太网交换机融突出的性能、通用的模块性和易于使用的管理于一身。
有16个端口的Catalyst2916MXL是聚集以太网和快速以太网工作组并向单个用户和服务器提供专用10或100-Mbps连通性的理想解决方案。
Cisco的先进体系结构采用了一个3.2Gbps和前传速率每秒300万个信息元的交换结构，在所有端口上提供线速性能。
Catalyst2916MXL的2个通用模块插槽具有扩展能力、更高速的连通性和对特性模块的未来支持，从而使用户可灵活地升级他们的网络和保护他们的初期投资Catalyst2916MXL的4端口10BaseT/100BaseTX和2端口100BaseFX模块允许客户轻而易举地增加端口密度、通过带宽集中提供更高速的上行链路并提供远距离的光纤连通性。
将来的千兆位以太网和异步传输模式（ATM）接口模块将提供更高速的链路。
另外，未来的特性模块将提供额外的功能，如通过一个交换机间链路（ISL）特性模块来支持虚拟LAN（VLAN）等。
Catalyst2916MXL交换机具有易于使用的、基于Web的管理和先进的安全特性。
用户前用一个基于Web的接口通过标准的浏览器，如MicrosoftExplorer或NetscapeNavigator，在网络的任何地方管理交换机，针对控制台访问的多级安全性可防止XX的用户修改交换机的配置。
通过在一个引导服务器上自动配置网络上的多个交换机，自动配置使部署变得更为简单。
Catalyst2916MXL是Cisco的全线端到端解决方案的不可分割的一部分。
集成化CiscoIOS软件具有适用于端到端集成的卓越功能，包括带宽集中、网络多媒体支持和未来的VLAN支持。
FastEtherChannel技术在Catalyst系列交换机与服务器之间提供高达800Mbps的带宽，Cisco的组管理协议（CGMP）支持功能降低了网络通信量，允许一台交换机向目标终端工作站有选择地动态前传IP多点广播通信流量、提供多媒体网络支持并将网络通信量降到最低限度。
将来对使用ISL中继设备的VLAN的支持提供了广播控制和安全性，简化了添加、移动和变更操作。
主要特性/优势
杰出的性能
16个10BaseT/100BaseTX自检测端口在保持传统的10BaseT连通性的同时向要求的工作组和服务器提供它们最需要的快速以太网性能。
一个3.2-Gbps和前传速率为每秒300万个信息包的交换结构保证所有10BaseT/100BaseTX端口都以线速运行。
交换100BaseT端口上具有的全双工运行特性向终端工作站、服务器和交换机之间提供高达200Mbps的带宽。
一个4-MB的共享存储器体系结构确保了最高的吞吐量，它消除了行首阻塞、把信息包损失率降到最低限度并减少了多点广播和广播流量造成的拥挤现象。
通过FastEtherChannel技术实现的带宽集中增强了容错特性并在交换机、路由器和单个服务器之间提供高达800Mbps的带宽。
Cisco分组管理协议（CGMP）使交换机能够向目标多媒体终端工作站有选择地动态前传被发送过来的IP多点广播流量，从而降低了网络的总体通信流量。
针对每个端口的广播风暴控制可防止有故障的终端工作站因广播风暴而降低系统的总体性能。
通用模块性
两个通用模块插槽提供扩展能力、更高速的连通性和将来对特性模块的支持，允许用户灵活地升级他们的网络并保护他们最初的投资。
Catalyst2916MXL的4端口10BaseT/100BaseTX和2端口100BaseFX模块允许客户轻而易举地增加端口密度、提供远距离的光纤连通性并通过FastEtherChannel带宽集中功能提供更高速的上行链路。
未来的千兆位以太网和ATM接口模块将提供更高速的链路。
特性模块将提供增值功能，例如通过将来的一个ISL特性模块支持虚拟LAN（VLAN）等。
使用和部署简单易行
一个基于Web的接口允许用户借助Web浏览器在Internet上的任何地方管理交换机。
每个端口上的自检测功能可检测所连接的设备的速度并自动把端口配置成10或100Mbps，从而减轻了在10和100BaseT混合型环境中部署交换机的工作难度。
针对所有端口的自动协商功能可自动选择优化带宽的半双工或全双工传输模式。
被存储在快闪内存中的缺省配置保证在用户干预最少的情况下，交换机可以与网络连接和传输通信流量，并在断电时保护配置。
全面的可管理性
简单网络管理协议（SNMP）和Telnet接口支持提供了全面的带内管理，而基于CiscoIOS命令行界面（CLI）的管理控制台则提供了具体的带外管理。
内部超文本传输协议（HTTP）服务器通过一个标准浏览器，如NetscapeNavigator或MicrosoftExplorer，提供使用方便、基于Web的管理界面。
自动配置功能可通过一个引导服务器自动配置网络中的多个交换机，使网络中交换机的部署更为容易。
Cisco发现协议（CDP）使CiscoWorks网络管理工作站能够自动发现网络拓扑结构中的交换机。
通过CiscoWorksWindows网络管理软件可管理每个端口和每个交换机，获得一个适用于Cisco路由器、交换机和集线器的公共管理界面。
嵌入式远程监视（RMON）软件代理支持4个RMON组（历史、统计数字、警报和事件），从而增强了流量管理、监视和分析。
通过交换型端口分析器（SPAN）端口的使用，支持所有9个RMON组，这个端口允许一个网络分析器或RMON探针高性能地监视一个端口、一组端口或整个交换机的通信流量。
普通文件传输协议（TFTP）通过从中央网站下载软件来降低管理软件升级的成本。
在每个端口处用来表示端口状态、半双工/全双工和10/100BaseT的多功能发光二极管（LED）以及表示系统、模块状态、备用电源（RPS）和带宽利用率的交换级状态LED形成了全面、方便的可视管理系统。
安全性和冗余性
支持冗余主干连接和无回路网络的IEEE802.1d生成树协议简化了网络配置，提高了容错性能。
用户可以选择的地址学习方式简化了配置，可防止XX的工作站访问交换机。
可选Cisco600瓦冗余交流电源系统支持提供了一个可供4台设备使用的备用电源，从而提高了容错性能，延长了网络正常运行时间。
针对控制台访问的多级安全性可防止XX的用户修改交换机配置。
Catalyst1924以太网交换机
CiscoCatalyst1924系列以太网交换机是Cisco提供的全套高性能交换和路由选择产品中桌面产品的一部分。
它带来了更出色的网络性能和可管理性，价格也格外经济。
具有标准版和企业版的Catalyst1924交换机的与众不同之处在于它们的易用性、灵活的配置和可升级性。
标准版交换机的设计是在外部直接工作并将台式机与高速服务器或网络主干网相连。
企业版软件增加了无与伦比的可扩展性和灵活的网络配置选项，包括虚拟LAN（VLAN）支持、带宽优化、强化安全性和全面的管理功能。
无论是现在还是将来，您都可以获得企业版的丰富性能和管理特性；该软件预装于Catalyst192
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