《计算机网络技术》课程设计校园局域网的设计.docx
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《计算机网络技术》课程设计校园局域网的设计
目录
一、校园局域网的设计和组建设计目标4
二、校园局域网的设计和组建设计要求5
2.1计算机网络系统现状5
2.2网络系统及业务需求分析6
三、校园局域网的设计和组建设计内容7
3.1学校现状分析7
3.2网络拓扑结构设计8
3.3网络配置原则9
3.4学校子网需求划分10
3.5学校VLAN需求划分10
3.6校园网布线工程分析12
四、总结13
五、主要参考文献14
一、校园局域网的设计和组建设计目标
校园网的建设与应用，极大地丰富和完善了教育资源，拓宽了学生获取知识的渠道，改善了教学效果，提高了学校的现代化管理水平，促进了教育的社会化，因此，如何进一步搞好校园网的建设，充分发挥校园网的作用，组建高性能，低成本的校园网，是各个高校正在探索和思考的问题。
高校校园网从启动建立到现在，无论是高校校园网的网络技术，还是高校校园网的关注要点，大致可以分为三个阶段。
第一阶段是基础设施建设时期，时间大约从1994年到2000年。
这期间各种网络技术在高校同时都有应用：
以太网技术，FDDI，ATM网络技术。
在这个阶段，由于校园网应用的技术比较繁杂，而且业务相对单一，因此，这一阶段，主要关注网络的连通性和兼容性，即如何保证校园网的连通，和各种不同网络技术的兼容和融合。
第二阶段是应用平台建设时期，时间大约是从2000年到2005年。
这期间，随着网络技术的发展，各种应用也开始出现并发展迅速，包括BBS、WWW、FTP、E-mail，以及近两年流行的BT下载、视音频业务等等，这些应用都对带宽提出了挑战。
另一个在此阶段发展迅速的校园网应用就是IPTV，更是被成为带宽的杀手级应用。
与此同时，网络技术——特别是以太网技术迅猛发展，1000M以太网已经步入校园，万兆标准也已经公布。
结合实际应用和网络技术来看，这个阶段主要关注：
带宽和应用。
第三个阶段是信息资源建设时期。
时间从2005年至今，乃至今后几年时间内。
近两年，万兆以太网已经开始在高校校园网中规模化应用，下一代以太网标准也已经确立为10万兆标准。
同时，随着cernet2的启动，IPV6技术也已经在校园网中实验并逐步应用。
当基础设施、应用平台建设之后，信息资源的丰富与否决定了校园网络的真正价值。
当信息资源充分丰富后，人们的工作、学习、生活、娱乐完全离不开网络，网络的安全与可信又成为头等重要的问题。
纵观这两年整个网络世界，安全事件频发：
冲击波、震荡波、ARP攻击等等。
所以，安全可信成为了高校校园网当前关注的要点。
简单来说，对于校园网：
丰富的应用是关键，而稳定可靠的网络是基础，完善的安全和管理手段是保障。
二、校园局域网的设计和组建设计要求
信息化建设目标的建设不但应考虑现有的硬件、软件，同时还应考虑学校教师的信息化教育能力；不但网络要建起来，软件也要贴近应用，同时还应加强教师培训，才能逐步实现教育由应试教育转向素质教育转化。
项目总体目标是：
建立物理上覆盖学校教学楼与办公楼的千兆主干校园网，百兆交换到桌面，使学校所有部门的网络和计算机都能够方便地连接到网络；配置必要的计算机网络设备、布线设备和辅料，为学校的教学、管理和研究提供服务。
本项目的要求可概括为如下几部分：
2.1计算机网络系统现状
一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互联起来，彼此间实现互相通信，并且计算机的硬件、软件和数据资源大家都可以共同使用，实现资源共享的整个系统就叫做计算机网络。
计算机技术和通信技术的发展及相互渗透结合，促进了计算机网络的诞生和发展。
通信领域利用计算机技术，可以提高通信系统性能。
通信技术的发展又为计算机之间快速传输信息提供了必要的通信手段。
计算机网络在当今信息时代对信息的收集、传输、存储和处理起着非常重要的作用。
其应用领域已渗透到社会的各个方面。
信息高速公路更是离不开它。
因此，计算机网络对整个信息社会有着极其深刻的影响，已引起人们高度重视和极大兴趣。
本学院很早就展开了计算机辅助教学，并建立了大规模的计算机实验室，学校拥有计算机上千台，但由于目前各个系都是自己组建自己的内部网络，采用的软件平台、硬件平台和网络结构各不相同，因此随着学校网络发展和各个学校之间互连网络的建成，现有的网络结构与水平已经不能适应高速发展的信息网络建设，主要表现在：
1、由于各网络应用系统是各系根据本系自己的教学、实验、工作的需求组建的，因而各种信息既有大量的冗余，又有相互冲突。
同时由于各套网络系统的开发单位不同，技术水平参差不齐，因此信息的规范化程度低，各部门信息无法共享，交互操作的难度很大。
2、各系、各工作终端有自己的传输线路，传输速率不等，速率低且安全性、可靠性差，不利于统一管理，随着工作终端的增多，此问题将日益突出。
3、由于当时组建网络时都是由本院自己开发，因此存在多种机型，多种操作系统，多种协议，网络异构等情况。
所以很难实现资源共享、系统互访、统一管理，对于后期的开发难度很大，这将影响实现办公自动化。
4、由于大部分系统没有实现客户/服务器模式。
因此系统远程互访时，需要较大的带宽。
5、由于校园内计算机之间对INTERNET都只能通过自己使用拨号网络方式连接，而目前学校已经拥有了自己的INTERNET网络出口与自己的IP地址。
这使得这些优势资源大家不能实现共享。
6、随着多媒体教学、远程教育、图象监控等业务的开展，校园网本身的业务范围不断扩大，对学校的网络性能提出了新的要求。
2.2网络系统及业务需求分析
由于现有应用系统存在上述缺陷，而实际发展需求不可能在短时间内对所有网络系统进行更换，因此必须对目前的现状和需求进行科学的分析，制定出全局网络的规划，既能满足发展，又要容纳现有系统，具体要求如下：
1、不对目前各网络系统做大规模修改，各系自己的网络系统应能平滑地过渡到整个校园网中。
2、提供各种灵活多变的连网方式，系统要有一定的可扩充性和可扩展性。
3、提供高速平台与足够的带宽，为将来的OA系统、图像系统、Internet/Intranet、远程教学、多媒体教学应用等系统提供一条可靠、健壮的“信息高速公路。
4、必须对整个校园网进行有效的集中资源管理和网络管理。
5、可以为校园内各个系之间提供邮件服务、BBS服务、文件服务、WEB服务等多种INTERNET服务。
三、校园局域网的设计和组建设计内容
3.1学校现状分析
我校校园网工程范围主要为包括行政楼、图书馆、宿舍楼及教学楼在内的局域网部分。
内部局域网的建设包括硬件网络平台的建设、相应软件系统的应用。
目前的根据校园的整体的网络架构，要使这复杂的网络跟高速、安全地通信，重要的是要有针对复杂网络应用的一体化解决方案。
其着眼点在于:
具备能够实时监控并易于管理的功能;能够实现校园师生安全地访问互联网和资源共享。
归结起来，应充分保证以下几点:
数据通信：
网络的配置的一个重点是让校园能够实现内外部的信息交流，实现资源共享，使师生可以正常的访问互联网，这是网络配置最基本的要求。
访问的可控性:
对关键网络、系统和数据的访问必须得到有效的控制，这要求在配置路由器与交换机的过程中制定一些安全规则，通过这些安全规则来控制一些ip地址、数据包对校园内部的访问，并对任何访问进行跟踪记录，让校园有一个安全、稳定的网络。
网络的安全与管理：
在这复杂的网络架构中，网络的方便管理是校园进行通信的基础，只有有效、快捷的网络管理，才能实现网络中突发事件快速解决，使网络正常通信，良好的网络配置，也可以让管理员快速地熟悉管理校园整个网络。
图3-1学校建筑图
3.2网络拓扑结构设计
对本学院的校园网这种规模大、集成度高的网络，建议采用将网络结构建立在各类信息分布处理和集中管理相结合的方式上；由于将数据处理工作放在各客户机（Client）独立处理，减轻了服务器（Server）的负担，设备的性能可得到了良好的应用，而且资源信息可以分布共享、集中管理，使得系统的可靠性、开放性不单单依赖服务器，互补性很强。
这种结构灵活性好，速度快，可靠性高。
图3-2校园网络拓扑图
3.3网络配置原则
1、实用性
从保护各系原用的设备投资和能够完全满足现实需求的角度出发，充分集成现有的各种计算机和网络设备，使建设的系统适用、安全、可靠且易管理、维护和扩展，具有最高的性价比。
2、开放性
构造一个开放的网络系统，是当前世界计算机技术发展的潮流，因此我们在整个系统的设计中采用的规范、设备与厂商无关，具有较强的兼容性，便于与外界异种机平滑互联。
3、先进性
当今的计算机网络技术发展日新月异，把握不准的方向则可能导致在很短的时间内技术落伍，从而面临被淘汰的危险。
因此在坚持实用性的前提下尽量采用国际先进成熟的网络技术和设备，适合未来的发展，做到一次规划长期受益。
4、可扩充性
所选择的联网方案及设备要能适应网络规划的不断扩大的要求，以便于将来设备的扩充；要能适应信息技术不断发展的要求，平稳地向未来新技术过渡。
5、可靠性
系统设计除采用信誉好，质量高的设备外，还采用一系列容错、冗余技术、提高整个系统的可靠性。
6合理投资
灵活升级---由于校园数据具有保密性、不可公开性的特点。
所以校园网络解决方案可以在保护原有投资的同时，以最少的投资来获得最好的网络结构。
3.4学校子网需求划分
为了提高IP地址的使用效率，引入了子网的概念。
将一个网络划分为子网：
采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。
这使得IP地址的结构分为三级地址结构：
网络位、子网位和主机位。
这种层次结构便于IP地址分配和管理。
它的使用关键在于选择合适的层次结构--如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间。
子网的划分主要是根据子网掩码来区分的，掩码的作用就是用来告诉电脑把“大网”划分为多少个“小网”，以及每个子网中的主机数目。
如表2-2所示，学校子网的划分。
表3-2学校子网的划分表
序号
子网名称
包含的信息点
1
学生公寓子网
学生公寓区所有的计算机
2
教师公寓子网
教师公寓区所有的计算机
3
行政区子网
行政区所有的计算机
4
图书馆子网
图书馆区所有的计算机
5
教学区子网
教学区所有的计算机
6
办公区子网
办公区所有的计算机
7
服务器群子网
该区所有的计算机
8
无线网络子网
该区所有的计算机
3.5学校VLAN需求划分
VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）称为虚拟局域网，是指在逻辑上将物理的LAN分成不同小的逻辑子网，每一个逻辑子网就是一个单独的播域。
简单地说，就是将一个大的物理的局域网（LAN）在交换机上通过软件划分成若干个小的虚拟的局域网（VLAN）。
因为交换机通信的原理就是要通过“广播”来发现通往的目的MAC地址，以便在交换机内部的MAC数据库建立MAC地址表，而广播不能跨越不同网段。
VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。
由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。
由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。
VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。
通过划分VLAN子网，能划小了广播域，避免了
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