计算机网络课程设计 某大学校园网设计Word下载.docx
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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局域网，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。
同时，一个好的校园网，安全问题也是至关重要的。
1.2校园网功能
（1）信息资源共享和交流
通过组建一个覆盖校园的局域网，将学校内部的资源进行有效的整合，实现信息资源的共享和交流。
例如，通过校园的宿舍网络查询到学校的共享资源，通过网络进行学生的数据库查询和处理学生的饿成绩，等等。
（2）计算机辅助教学
现在学校的网络多媒体教室可以实现各种基于网络的电子教学，随着多媒体技术的发展，语音教学、电子视听教学等也在不断普及。
学校的校园网中还可以通过论坛等形式帮助学生和老师进行沟通和交流，通过电子题库帮助学生学习。
（3）方便图书资料检索和借阅
通过图书检索系统和建立电子图书馆，可以在校园网上实现远程计算机图书检索和借阅，这样不仅能做到资料的共享，而且简化了图书借阅的手续，提高图书利用率和图书的管理工作效率。
（4）提供各种校园网络服务
通过在校园网上架设WWW服务器，可以让学生和教师方便地进行信息资源共享和交流，也可以架设FTP服务器共享学校的学习资源。
学生不仅可以从中获取有用的资料，也可以将自己的资料上传给其他用户分享使用。
1.3校园网原则
（1）实用性
应当从实际出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。
采用成熟的技术和产品来建设该系统。
要能将新系统与已有的系统兼容，保持资源的连续性和可用性。
系统是安全的，可靠的。
使用相当方便，不需要太多的培训即可容易地使用和维护。
（2）先进性
采用当前国际先进成熟的主流技术，采用业界相关国际标准。
设备选型要是先进和系列化的，系统应是可扩充的，便于进行升级换代。
建立Intranet/Internet模式的总体结构，符合当今信息化发展的趋势。
通过Intranet/Internet的建立，加速国内外院校之间的信息交流。
先进合理的技术是投资保护的重要方面。
网络核心设备应考虑使用国内外主流厂家生产的设备，同时要把先进的技术与国际公认的标准结合起来，使网络支持国际上通用的标准网络协议。
从校园网建设经验看，需注意以下几点：
注意多倾听第三方专家的意见，对由厂商自己介绍的先进技术必须加以确认；
注意从使用的角度倾听集成公司或其他用户的意见；
从产品性能来说，国外主流产品目前在国内高校校园网中使用较多，人们的认同度较高。
但国外产品价格较高，一般学校难以承受。
国内产品相对于国外产品来说价格不高，特别是低端产品性价比和稳定性较好，且售后服务响应时间较快，目前在校园网中使用也比较多。
（3）高性能
校园网作为现代大学信息运行的承载平台，涉及到众多不同的应用及众多用户。
众多的用户、不同类型的应用，包括一些实时性强的交互业务应用（如语音、图像等），势必对校园网的性能提出更高的要求。
（4）安全性
解决安全性问题，需制定统一的、有效的网络安全策略和过滤机制，充分使用各种不同的网络技术，保证网络系统和应用系统安全运行。
安全包括四个层面，即网络安全、操作系统安全、数据库安全、应用系统安全。
由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、数据加密、代理、虚拟局域网络（VLAN）等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。
同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。
从数据安全的角度考虑，还应将重要的数据服务器集中放置，构成服务器群。
（5）可扩充性
采用符合国际和国内工业标准的协议和接口，从而使校园网具有良好的开放性，实现与其他网络和信息资源的容易互连互通，并可以在网络的不同层次上增加节点和子网，一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。
在实用的基础上必须采用先进的成熟的技术，选购具有先进水平的计算机网络系统和设备，并保留向ATM过渡的自然性。
由于计算机技术的飞速发展和计算机网络技术的日新月异，网络系统扩充能力的大小已变得非常重要，因此考虑网络系统的可扩充性是相当重要的。
（6）高可靠性
网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证。
在网络设计时，应选用高可靠性的网络产品、合理的网络构架，制定可靠的网络备份策略，保证网络具有良好的故障自愈能力，以减少网络中断时间。
（7）可管理性
设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作，并选用易于操作和维护的网络操作系统，大大减轻网络运行时的管理和维护负担。
采用智能化网络管理，最大程度地降低网络的运行和维护成本。
校园网作为一种地理范围分布较大的园区网（甚至是一种多个园区网连接而成的广域网），日常管理及维护的工作量较大。
为了尽可能提高工作效率，减少网络停顿时间，同时为未来网络的发展打下基础，必须使校园网具有良好的可管理性。
选择方案时应考虑以下几个方面：
对网络实行集中监测、分权管理、统一分配资源；
选用先进的网络管理平台，可以集中对全网设备（路由器、以太网交换机等）实施具体到端口的管理能力，并可提供及时的故障报警和日志；
选用的网络设备及其他连接在网络上的重要设备都应支持远程管理；
设计时需充分考虑运行维护的问题，特别是建设工程结束时，应要求建设方提供足够的设计及实施文档。
（8）高性能价格比
结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况，制定合乎经济效益的解决方案，在满足需求的基础上，充分保障学校的经济效益。
坚持经济性原则力争用最少的钱办更多的事，以获得最大的效益。
2需求分析
2.1校园网应用需求分析
随着信息时代的到来，校园网已经成为现代教育背景下的必要基础设施，成为学校提高水平的重要途径。
校园网络的主干所承担的信息流量很大，校园网络的建设目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播（VOD）等信息共享功能，能实现办公的自动化、无纸化。
能通过与Internet的互联，为全校师生提供国际互联网上的各种服务。
教师可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源，能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。
学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源，从而可以更好地进行学习。
校园网能为学校的信息化建设打下基础。
根据某校园实际情况主要应用需求分析如下：
（1）用户的应用需求
所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源，通过WWW服务、电子邮件服务、文件传输服务、远程登录等多种Internet服务实现远程学习。
教师需要校园网提供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”。
（2）通信需求
千兆校园网的建设将使学校不在面临带宽匮乏，特别是核心网带宽匮乏的情况。
尤其保证了那些不间断的FTP应用、科研活动、网上视讯等长期消耗大量网络带宽的网络服务质量。
通过E-mail及网上BBS以及其他网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求，提供文件数据共享、电子邮箱服务等。
（3）信息点和用户需求
A大学校园网连接建筑物有作为网络信息中心的主楼和教学楼、行政楼、图书馆、实验楼、工科楼以及学生宿舍等6个主要集中接入点。
按照要求校园网内信息节点总数为830个，分布如下。
教学楼：
200个信息节点。
行政楼：
90个信息节点。
实验楼：
120个信息节点。
图书馆：
100个信息节点。
工科楼：
学生宿舍：
A大学校园网联网各楼所在位置及信息点分布情况如表2.1所示。
表2.1信息点分布图
名称楼层
一层
二层
三层
四层
五层
六层
七层
教学楼
20
30
40
15
行政楼
实验楼
图书馆
10
工科楼
学生宿舍
总计
830
电子邮件服务器、文件服务器等为内部单位服务，WWW服务器、远程登录等实现远程学习，从外部网站获得资源。
以主楼的网络信息中心为中心，通过冗余的光纤链路上连到信息中心的核心层交换机上，构成某大学校园网光纤主干。
核心层交换机通过Cisco3640路由器接入教育科研网CERNET，即连入国际互联网。
校园网络总体拓扑结构如图2.1所示。
图2.1A大学校园网总体拓扑结构
（4）性能需求
此校园网络支持学校的日常办公和管理，包括：
办公自动化、图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等，支持网络多媒体学习的信息传输要求。
（5）安全与管理需求
学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相结合的方法进行管理。
网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。
由于校园网与外部网进行互联，特别是和Internet的互联。
Internet是一个开放式网络系统，它的安全性是很差的。
因此安全问题更加重要。
应该采取一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。
当前主要的网络安全技术主要有：
用户身份验证、VLAN划分、防火墙等技术。
网络系统具备高度的数据安全性和保密性。
（6）实用与经济性
校园网的特点决定了网络系统必须是实用性与经济性。
实用性使得网络便于管理、维护，以减少网络使用人员运用网络的难度，从而降低人为操作引起的网络故障，并使更多的人掌握网络的应用。
由于学校的建设资金有限，所以根据学校的实际情况在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备。
2.2校园网技术分析
2.2.1校园网的结构
校园网一般选择星型的拓扑结构来实现校园网的组建方案。
星型结构的校园网比总线型的网络具有更高的可靠性，网络中的任何一个节点都是直接和网络中心的交换机连接，因此单个节点的故障不会影响到其他节点，因此故障比较容易检测和隔离，而且网络的扩充也十分方便，用户只需要将自己的计算机连接到这个交换机上即可。
2.2.2校园网的联网技术
在校园网的干路上往往需要更大的宽带和更高的传输速率，所以一般选择千兆以太网技术作为校园网的联网技术。
可使用光纤、同轴电缆和双绞线作为传输介质。
千兆以太网技术可以满足数据1000Mb/s的传输要求，它采用了与10Mb/s和100Mb/s以太网技术中同样的数据帧格式，也采用了CSMA/CD介质访问控制机制，因此它可以在原有的以太网基础上进行平滑网络升级，从而最大限度地保护了用户投资。
2.2.3校园网的硬件选择
（1）网络服务器由于校园网中的用户通常比较多，对服务器的访问量也会很大，应购置专用的服务器，专用的服务器比普通的台式机具有更高的可靠性。
另外，路由器本身就集成了很多服务器，但还有很多功能不能完善或处理能力不强，需要外加服务器。
①华为CAMS服务器学校上网不是免费的，为了更好的计费，就需要计费网关了，就要求服务器具有计费功能，要让统计更精准，还要防止别人盗用IP上网，华为CAMS服务器就实现了这些功能。
它主要有卡号、账号用户，一个卡号（或账号）可以申请多个业务，包月用户，可以限时包月或包月暂停，接入时段限制，Web配置管理，用户Web自助，在线用户监控，黑名单管理，安全日志审计、分析，目录服务。
②FTP服务器FTP（FileTransferProtocol，文件传输协议）是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合。
这些规则能使网络用户把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，FTP是采用客户/服务器方式服务的。
学校局域网的一个重要特点就是信息共享，因此FTP服务器是必不可少的。
安装FTP服务器就是为了方便学生共享学习资料和文件的。
③Web服务器在Internet时代，学生想要发布自己主页，首先应该把我们的机器配置成为一台强大的WebServer。
IIS（InternetInformationServer）作为当今流行的Web服务器之一，提供了强大的Internet和Intranet服务功能。
④DHCP服务器DHCP服务器的主要作用是分配IP地址，用户可以自己设置IP，也可以动态IP。
当DHCP服务器被授权后，还需要对它设置IP地址范围。
通过给DHCP服务器设置IP地址范围后，当DHCP客户机在向DHCP服务器申请IP地址时，DHCP服务器就会从所设置的IP地址范围中选择一个还没有被使用的IP地址进行动态分配。
E-mail服务器，DNS服务器，WINS服务器等等其他服务器。
（2）传输介质采用普通的五类非屏蔽双绞线，这种网线的可靠性较好，价钱便宜，或使用超五类双绞线，这种双绞线将普通的五类非屏蔽双绞线的性能加以改善，主要用于传输速率低于千兆位每秒的以太网。
在校园网的主干线上，为了保证数据的传输，可采用光纤作为传输介质。
（3）网络互连设备
交换机交换机通常会采用模块化的设计，它能够更快地转发大量的信息。
如果校园网的规模不大，可以选择部门级的交换机。
交换机主要用于局域网，首先是三层交换机的选择，三层交换机有一定的路由功能，三层交换机在局域网最顶端，它实现了各个楼层之间的通信，可以在整个楼里设置VLAN。
每个楼层内部都有二层交换机。
中继器，集线器，交换器，路由器，网关等等其他互联设备。
（4）工作站
学校校园网工作站使用的计算机不同于校园网中的服务器和家庭使用的多媒体计算机,工作站只要能够满足学生或教师的学习和工作需要即可,我们可以在Intel、AMD、VIA这三个目前主流的PCCPU中进行选择。
这三种CPU是三种不同的系统架构,它们各自的性能不同,价格也不同。
我们可以通过它们的实用性、可靠性、经济性、应用性几方面来进行比较。
2.2.4综合布线
综合布线可以实现建筑物内或不同建筑物之间的信号传输，是一种模块化、灵活性极高的建筑物内或建筑物之间的信息传输通道。
它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其他管理系统彼此连接，也能使这些设备与外部相连接。
综合布线被划分为六个小的子系统，它们是工作区子系统、水平干线子系统、垂直干线总系统、管理间子系统设备间子系统、楼宇（建筑群）子系统。
2.3校园网结构分析
一个好的校园网网络设计应该是一个分层的设计，设计模型一般分为三层。
从功能上基本可以分为网络中心、教学子网、办公子网、图书馆子网、宿舍区子网以及后勤子网等。
为了简化交换网络设计，提高交换网络的可扩展性，在校园内部数据交换模块的部署是分层进行的。
校园网数据交换设备可以划分为三个层次：
核心层、汇聚层、接入层。
传统意义上的数据交换发生在OSI模型的第二层。
现代交换技术还实现了第三层交换和多层交换。
高层交换技术的引入不但提高了校园网数据交换的效率，更大大加强了园区网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。
现代交换网络还引入了虚拟局域网（VirtualLAN,VLAN）的概念。
VLAN将广播域限制在单个VLAN内部，减小了个VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。
在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现。
当网络管理人员需要管理的交换机数量众多时，可以使用VLAN中继协议（VLANTrunkingProtocol，VTP）简化管理，它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中的所有交换机上。
这样，大大减轻了网络管理人员的工作负担和工作强度。
当校园网络的交换机数量增多、交换机间链路增加时，交换网络的复杂性可能会造成交换环路问题，这需要通过在各交换机上运行生成树协议（SpanningTreeProtocol，STP）来解决。
（1）核心层
功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，负责整个校园网的网内数据交换。
网络的功能控制最好尽量少在骨干层上实施。
中心交换机应是路由交换机，支持主流的园区骨干技术，如1000Base-Sx/Lx/Zx/Tx等，同时计划支持未来的骨干技术，如10G等，提供端到端的MultiCast等协议。
现在Internet/Intranet的数据流量分布已由过去的“内部80%，外部20%”变为“内部20%，外部80%”，因此，中心交换机需具备较高的路由转发速率，最好是线速的。
中心交换机应具有很高的交换背板容量和包转发率，如背板容量在100Gbps以上。
（2）汇聚层
汇聚层主要负责连接接入层接点和核心层中心，汇聚各区域数据流量，必要时，作为网络冗余连接使用。
同时，汇聚层交换机还负责本区域内的数据交换。
（3）接入层
接入层在整个网络中接入交换机的数量最多，具有即插即用的特性。
对此类交换机的要求，一是价格合理；
二是可管理性好，易于使用和维护；
三是有足够的吞吐量；
四是稳定性好，能够在比较恶劣的环境下稳定工作。
3具体设计
3.1网络设计简介
校园网系统应具有高可靠性，高稳定性、高扩展性等特点。
本方案中选择使用千兆位以太网技术，主干为千兆网，实现各部门相连，100Mbps到部门，10Mbps到桌面，支持终端的移动。
网络主干由主干交换机和分布在各建筑中的主干节点及它们之间的光纤组成。
需要选择适当的高速交换机作为网络的主干核心，这关系到网络的整体性能和系统的灵活性。
主干网的选择要考虑带宽、可靠性、先进性等特点，要以当前及未来网络技术的发展和业务量的发展为基础，同时兼顾资金的承受能力。
以太网机制的即插即用使网络扩充容易，而且扩充成本降低；
星型拓扑结构使主干具有良好的可靠性；
线路交换的高带宽低延迟更符合现代计算机技术的发展对网络主干的要求，为容量的扩充留有充分的余地。
联网技术包括主干网联网技术，楼宇局域网连接技术和广域网技术。
（1）主干网连接技术
主干网采用交换式1000M以太网连接技术。
100Mb/s的网卡能够自动检测所连接的端口是10Mb/s还是100Mb/s，并执行相应的操作。
100Mb/s的交换式集线器，可以提供更高的性能。
在该方案中，各主要楼之间采用光纤以全连接拓扑结构通过1000M交换技术进行连接，
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