石大远程在线考试——《计算机网络课程设计》大作业.docx

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中国石油大学（北京）远程教育学院

《计算机网络课程设计》大作业

题目：

中国石头大学校园网络架构系统设计

专业：

计算机科学与技术

班级：

2018年秋

学生姓名：

胡建宝

学号：

168895

2019年10月16日

第一章综述（分数占比10%） 3

1. 1网络设计背景分析 3

1. 2网络设计采用的方法和原则 3

第二章 用户需求分析（分数占比30%） 5

2. 1网络功能性需求分析 5

2. 2网络非功能性需求分析 5

2.2.1网络拓扑结构需求分析 5

2.2.2网络综合布线需求分析 6

第三章 网络拓扑结构设计（分数占比20%） 7

3. 1网络拓扑结构 7

3. 2网络硬件结构 8

3. 3网络地址规划 10

第四章 网络物理设计（分数占比20%） 12

4. 1网络传输介质的选择 12

4.2网络综合布线设计 13

第五章 网络应用（分数占比15%） 14

第六章 课程设计总结与体会（分数占比5%） 16

第一章综述（分数占比10%）

说明：

这部分的目的是让同学们搞清楚所在单位（或家庭、网吧）网络设计的背景信息，以及设计的时候应该采用的原则和方法，这些教材上都有，目的是要理解这些原则和方法即可。

1.1网络设计背景分析

随着网络科技飞速的发展，对于学校、政府机构、银行公司、企业等系统而言，网络信息日益成为关键性的资源，必须精确、高速地传输于各类通讯设备、数据处理设备之间。

用户普遍希望尽可能地改进通讯系统，根据需要配置完整、灵活的结构。

然而传统建筑采用的布线技术致使各子系统互不兼容，无法适应技术的高速发展；管路拥挤，配线投资巨大而且重复；这个问题随着公司、企业、政府部门的成长、设备的更新、人员和办公环境的变动而日益严重：

局部的变动引发全局的变动，降低个人效率，对整体工作产生不良影响。

尤其随着ISDN（综合业务数字网）和Internet（国际互联网络）的应用和推广，传统布线根本无法满足要求。

因此，寻求合理、优化、弹性、稳定和易扩展的布线技术，成为建设者的当务之急。

它必须满足当前的需求，并有能力迎接未来的挑战。

本课程设计以中国石油大学为背景，结合学校的未来发展，重新设计校园网网络架构，利用网络的优势，来加强各级学院的管理和整个校区资源的共享。

1. 2网络设计采用的方法和原则

本课程设计以网络的实用性、拓展性、可靠性、安全性为基本原则，合理利用现有的资源和环境，在保障各学院正常工作的前提下，对现有网络架构的基础上进行改进和拓展，极大的降低了设计失败而产生的风险和损失。

由于计算机网络的特殊性，网络建设需要考虑以下因素：

系统的先进性、系统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性以及建设的成本等问题。

A选择高带宽网络设计

校园网应用具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。

多媒体课件包含了大量的声音、图像和动画信息，需要高带宽网络通信能力的支持。

在构建校园网时，不能由于网络传输速率不足，而影响整个网络的整体性能。

所以要尽可能的采用最新的高带宽网络技术。

A选择可扩充的网络架构

校园网的用户数量或者服务功能是逐渐提高的，网络技术日新月异，新技术新产品不断涌现。

一般情况下，校园网的建设资金用量非常大，对于小小来说，办学资金相对紧缺，所以在校园网构建方面，适合采用当时最新的网络技术，结合学校的财力，实行缝补实施，循序渐近。

这就要求在网络架构上选择具有良好可扩展性能的网络互连设备,有效的利用现有的投资，并可持续发展。

A充分共享网络资源

组建计算机网络的主要目的就是实现资源共享。

资源共享包括硬件资源、软件资源。

网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现设备的共享,如打印机、扫描仪等。

＞网络可管理性

降低网络运营成本和维护成本是网络设计中必须考虑的一个环节。

只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网路设备，才能将来降低网络运行即维护成本打下坚实的基础。

＞网络系统和应用系统的整和

校园网构建了学校内部数据的通路，为应用系统发挥更大的作用打下了基础。

网络系统和应用系统要能够很好的融合，才能发货校园网的效率和优势，构建校园网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。

校园网要能够为学校图书资料管理、网络考试、档案管理、学生系统等提供技术的支持和帮助。

应用系统能在网络平台上与硬件平台很好的集合，才能发挥出网络的优势。

＞建设成本

考虑校园网工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，所以在设备选型等方面选用性价比较高的网络产品。

＞高可靠性

网络要求高可靠性、高稳定性和足够的设备冗余和备份，防止因局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络上出现单点失效的情况。

所以在网络干线上要提供备份链路,在网络设备上要提供适当的冗余配置。

采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。

综合上述分析，中国石油大学校园网系统的架构为，各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连，构成校园千兆以太网主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。

第二章用户需求分析（分数占比30%）

说明：

这部分的目的是，搞清楚网络设计的功能有哪些？

能够做什么事？

这是网络设计的首要任务，不同的需求直接影响后续的设计工作。

对需求不清楚的同学可以咨询所在单位的网络管理人员，也可以咨询网吧管理人员或电信服务维修人员等，或者自己观察。

2. 1网络功能性需求分析

中国石油大学校园网系统的用户为教师和学生。

这些用户对网络的需求教师和学生，高速、无阻塞等访问网络。

满足教师办公信息化、办公自动化、多媒体应用质量。

满足学生之间的资源共享，学生与老师之间的资源共享，以及老师对学生的可管理性。

具体可分为以下几点：

（1） 连接校内所有教学楼、实验楼、办公楼中的PC机；

（2） 同时支持约5000用户浏览Internet；

（3） 提供丰富的网络服务，实现广泛的软硬件资源。

2. 2网络非功能性需求分析

网络非功能性需求为网络本身的需求，即和用户没有之间关系。

对于本校园网系统需要有网络操作系统、校园网数据库系统以及客户端操作系统。

网络操作系统采用Windows2008Server作为网络操作系统，具有性能可靠、支持完善、升级稳定、维护方便、界面友好、配套软件多、易于学习等特.Windows2012Server操作系统可以很容易的实现文件共享、打印共享以及系统中的账户管理。

校园网数据库系统使用MicrosoftSQLServer2012进行设计与管理，可以方便同意的对整个数据库进行操作、修改、管理和维护。

客户端操作系统最常用的为Windows10,由于近期微软停止了对WindowsXP和Windows?

的支持服务，所以客户端操作系统采用Windows10操作系统。

2.2.1网络拓扑结构需求分析

中国石油大学校园网系统的架构为，各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连，构成校园千兆以太网主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。

整个网络设计采用分层的结构，主要为核心层和接入层。

2.2.2网络综合布线需求分析

校园网面向的是整个学校的教师和学生，所以必须采用高性能的网络设备。

无论从主干线路到接入线路，都采用宽带设备，留足够的裕量，使网络的性能与目前新兴的高速网络相兼容，以达到最好的效果。

第三章网络拓扑结构设计（分数占比20%）

说明：

这部分的目的是，把网络抽象出来是个什么样子的形状？

星型还是网状？

它们分别都有什么优缺点，这些内容教材上都有，目的是你要搞清楚所在单位（或网吧、家庭）的网络连接形式，理解这种连接形式的优缺点，同时给出网络是用什么硬件连接的，什么型号、类型等，网络IP地址是如何规划和分配的，不清楚的同学可以咨询所在单位的网络管理人员，也可以咨询网吧管理人员或电信服务维修人员等，我们这个课程的目的是能够理解书本上的内容，学以致用即可。

3. 1网络拓扑结构

针对需求分析以及网络接入点数目流量分析对网络性能提出了很高的要求，为此采用吉比特以太网组网方案。

根据层次化网络设计原则，在链路方面核心层与分布层之间链路带宽达到1000Mbps,部分链路中，如网络中心至主教学楼，网络中心至学生宿舍区应采用1000Mbps*2的链路带宽。

分布层与接入层之间采用100Mbps链路带宽接入方式,部分流量集中接入点采用1000Mbps链路带宽。

设备方面，为了保证网络的高性能、高可靠性，核心层采用世界第一大网络厂商CisoCatalyst生产的6500系统高档多层交换机6504-Eo分布层仍然是大量数据集中点，所以采用CisoCatalyst4500系列中档三层交换机WS-C4506,接入层因为数据相对较少，采用性能比较好的WS-C2960-48TC-L交换机。

具体网络拓扑结构如图1所示。

网络采用星形结构，2台CISCO的6500系列交换机作为局域网的主干交换机，6504采用千兆级以太网体系结构。

双引擎，双电源，多个扩充插槽，这种体系结构交换容量达到96Gps,吞吐量高达72Mbps,因而可以提供建立大型交换机内部网络的扩展性、灵活性和冗余性。

3. 2网络硬件结构

核心层设置一个核心节点，建在中心机房。

核心交换机处于网络的核心位置，不仅是网络的核心，还是数据中心服务器的核心交换机，应该具有高性能的吞吐量，线速的交换能力，强大的应用功能，还要有足够的扩展能力。

本方案建议采用一台核心交换机，都能够提供不小于64Gbps的无阻塞线速交换能力，达到48Mpps的包转发能力，提供至少4个接口模块插槽。

有多种高带宽接口模块选择。

配置至少12个多模千兆光口，分别连接接入层节点交换机。

每台配置一个24口

100Base-T百兆以太网接口模块，用于连接应用服务器、防火墙等。

接入层共有12个接入节点，每层2个，分布在各个楼层，接入层交换机应具有线

速的交换性能，千兆上联端口，并且能支持多模光纤和单模光纤，应该有足够的10/100M端口。

根据接入节点接入端口的需求不同，可分别提供24口或者48口10/100M自适应以太网接口的交换机。

1、中心区接入点

下面是每个接入节点的具体配置。

（1） 一楼

一楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要67个

10∕100Base-T端口。

配置二台48口交换机，提供96个10∕100Base-T接入端口；

配置两个lOOOBase-SX短距离多模千兆光口，分别上联中心区汇聚节点交换机。

（2） 二楼

二楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要102个10∕100Base-T端口。

配置一台48口交换机，提供48个10∕100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。

同时再配置一台24口和一台48口交换机，提供70个10∕100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。

（3） 三楼

三楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要120个10∕100Base-T端口。

配置一台48口和一台24口交换机，提供70个10∕100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。

同时再配置一台48和一台24口交换机，提供70个10∕100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。

（4） 四楼

四楼接入终端设备采用多模千兆光