最新校园网的构建与探究Word格式文档下载.docx
《最新校园网的构建与探究Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新校园网的构建与探究Word格式文档下载.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2015年12月18日
校园网的构建与实施
[摘要]本文以云南工商学院网络规划和设计为背景，从校园网的概念及相关计算机网络技术入手，比较详细地论述了云南工商学院校园网设计与实现的整个过程。
论文简要介绍了Internet和校园网的概念，并对云南工商学院校园网的组网需求进行了分析，比较了各种组网技术的优缺点。
从实用的角度重点论述了校园网的结构选型、网络层次结构、系统总体设计、设备选型、综合布线系统以及三层交换技术和网络安全技术等。
论文从云南工商学院网校园网需求分析入手，对云南工商学院校园网的逻辑网络设计和物理网络设计以及网络应用等方面进行了比较详细、全面的介绍，其目的是要建设一个先进、实用的校园网。
本文中参照了当前诸多校园网和金融网络方面的相关组网形式和成熟的网络技术，在实际应用中，达到了预期效果。
[关键字]校园网网络层次结构三层交换技术综合布线网络安全
Abstract
ConceptandrelatedtechniquethatthistextiswiththeInnerMongoliafinanceandeconomicscollegecampusnetworkprogrammingwithdesigntobackground,andcommencefromthecampusnetwork,detailedtreatisetheprogrammingofthecampusnetworkiswithwholeprocessthatdesign.ConstructionthatThethesissynopsisintroducedtheInternetwiththeconceptofthecampusnet,andcombinetoInnerMongoliafinanceandeconomicscollegecampusthenetwork’ssetthenetworkneedproceedsanalysis,comparedtheeverykindofsettheadvantageoftechniquenetworktheweakness.Chosethetype,networklevelofstructuretheconstruction,systemthedesignetc.tomakethepointtreatisetotheconstructionofthecampusnetwork.ThesisisfromtheInnerMongoliafinanceandeconomicscollegecampusthenetneedanalyzetocommence,tothenet’slogicnetworkthatInnerMongoliafinanceandeconomicscollegecampusintroduction,itspurposethedesignwithphysicsnetworkandthenetworkappliedtheetc.aspecttoproceededdetailed,completelywantaforerunner,practicalcampusnetofdevelopments.Thistextaccordingtothenetofcurrentandmanycampuseswiththenetworktechniquefornetformwithmaturityofrelatedsetofthefinancialnetwork,intheactualapplication,cometoanexpecttheresult.
[Keywords]CampusnetworkNetworkstructureconstructionThreelayersexchangethetechniqueGenericcablingNetworksafety
【目录】
第1章论绪
1.1前言
信息时代的热潮扑面而来，计算机变得越来越强大，而应用软件使计算机变的越来越容易使用，它们正在迅速的改变着人们的生活、学习、工作方式，人们能够明显的感觉到这种变化，总之整个世界正进行着一次深刻的变革。
在这个变革的时代里，什么都在变，作为其他行业的基础——教育当然也要变，而且因该变得更早更快。
那学校应做哪些工作来适应信息时代的发展呢？
首先是在老师和学生中普及计算机知识，学会信息时代获取知识的方法。
就如学外语需要有语言环境一样，学计算机也需要环境。
而校园网最能够提供这种环境，在一个好的校园网里人们用计算机和网络进行工作、交流和学习，计算机改变了人的教学方式，同时也改变了人的学习方式。
这些只有在校园网上才能办到。
社会变得很快，我们必须跟上时代的步伐，因此在经济条件允许的情况下，尽快尽早的建设校园网，好处是显而易见的。
自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。
校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。
其主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。
对于高校而言，建立校园网的作用有以下两个方面：
一是外部网络连接，实现与INTERNET连接，提供本校的信息服务，融入世界信息潮流；
了解外面世界，加强学术交流与合作。
另一个就是建立本校的管理信息系统，实现管理的科学化、现代化；
利用现代化的手段提高教学质量和管理水平。
通过网络，使用多媒体和通讯技术实现远程教学，实现师资力量互补。
随着管理信息系统的相对完善，网络应用的展开，校园网建设的重要性与效益才能充分体现。
1.2计算机网络概念
计算机网络（computernetwork）是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，是将分布在不同地域并具有独立功能的计算机系统和终端设备通过相应的通信设备和传输介质互连起来，构成彼此间可以相互通信和协作的综合信息处理系统，其最终目的是实现资源共享和信息传输。
处于不同地理位置的计算机网络可以通过互连设备和传输介质连接到一起，组成互联网络。
连接在网络上的各台计算机之间可以通过数据通信相互交换信息。
具有独立功能的计算机系统是指它们能够独立地使用网络资源，它与主机加上多台外部设备构成的主从式系统是不同的。
从属机并不能使用主机的资源，而一台主机带许多终端机的系统则属于计算机网络，这是因为每一台终端机都能够访问主机的资源。
计算机网络的物理传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等有线介质，也可以是微波或卫星信道等无线介质。
1.3计算机网络的形成与发展
计算机网络技术的发展速度与应用的广泛程度是惊人的。
纵观计算机网络的形成与发展历史，大致可以将它划分为4个阶段。
第一阶段可以追溯到20世界50年代。
那时，人们将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，进行数据通信技术与计算机通信网络的研究，为计算机网络的产生做好技术准备，并且奠定了理论基础。
第二阶段应该从20世纪60年代美国的ARPANET与分组交换技术开始。
ARPANET是计算机网络技术发展中的一个里程碑，它的研究成果对促进网络技术发展和理论体系的研究产生重要作用，并为Internet的形成奠定了基础。
第三阶段可以从20世纪70年代中期计起。
20世纪70年代中期，国际上各种广域网、局域网与公用分组交换网发展十分迅速，各个计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统，随之而来的是网络体系结构与网络协议的标准化问题。
国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）在推动开放系统参考模型与网络协议的研究方面做了大量的工作，对网络理论体系的形成与网络技术的发展起到了重要的作用，但它同时也面临着TCP/IP的严峻挑战。
第四阶段要从20世纪90年代开始。
这个阶段最有挑战性的话题是Internet、高速通信网络、无线网络与网络安全技术。
Internet作为国际性的网际网与大型信息系统，正在当今经济、文化、科学研究、教育与社会生活等方面发挥越来越重要的作用。
更高性能的Internet2正在发展之中。
1.4计算机网络分类
计算机网络的分类方法有多种，其中最主要的是以下两种分类方法：
根据网络所使用的传输技术分类和根据网络的覆盖范围与规模分类。
1.4.1按网络传输技术进行分类
1、在广播式网络中，所有联网计算机都共享一个公共通信信道。
当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所以计算机都会“收听”到这个分组。
由于分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。
如果被接收报文分组的目的地址与本节点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。
显然，在广播式网络中，分组的目的地址可以有3类：
单一节点地址、多节点地址和广播地址。
2、在点对点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。
假如两台计算机之间没直接连接的线路，则它们之间的分组传输需要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的节点。
由于连接多台计算机之间的线路结构可能很复杂，因此从源节点到目的节点可能存在多条路由。
决定分组从源节点到目的节点的路由需要路由选择算法。
采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。
1.4.2广域网
广域网（wideareanetwork，WAN）地理范围比较大，一般在几十千米以上。
广域网与城域网之间存在交叉，究竟多大范围以外属于广域网没有严格规定，主要看采用什么样的技术。
广域网种类比较多，所以，性能分布也比较广。
例如，一般来说，PSTN公共电话网的传输质量稍差些，并且PSTN，ISDN和X.25的传输速率都稍低些。
ATM是宽带信元交换网络，具有良好的性能，但其发展目前也受到了IP网络的竞争。
所以，广域网又可以细分为窄带网和宽带网。
ATM和IP网属于宽带多媒体网络，其他网络基本上属于窄带网。
另外，广域网有一个比较明显的特点，即一般都由电信部门经营，是一种公用网络。
广域网又分成主干网和接入网。
用作数据传输的网络干线称为主干网，采用带宽比较宽的卫星通信网或光纤网。
用作用户接入广域网的网络支线称为用户接入网。
用户接入网一般采用电话、ISDN数字电话、DDN专线以及X.25拨号等方式。
近年来，接入方法有了很大改进，又相继开发了ADSL，Cabelmodem和FTTX等各种宽带接入技术。
1、城域网（metropolitanareanetwork，MAN）的地理范围介于局域网和广域网之间，城域网就是在一个城市范围内组建的网络。
城域网究竟采用什么技术不好规定，按照IEEE的标准，城域网采用DQDB的标准。
但是，近年来人们在组建城域网时大多都采用ATM网或者更多地采用千兆以太网，城域网可以理解为是一种放大的局域网或缩小了的广域网。
2、地理范围比较小的网络称为局域网（localareanetwork，LAN）。
局域网的地理范围一般都在几千米以内，最小的局域网可以在一个小型办公室、大学生宿舍甚至家庭里组建。
局域网可以分为许多种类，主要有以太网、令牌环网和FDDI环网等。
近年来，以太网发展速度非常快，所以目前所见到的局域网几乎都是以太网。
局域网组网方便、价格低廉，技术实现起来比广域网容易，一般作为企业、学校、机关及机构组织等内部网络。
局域网按照使用的介质又可分为有线网和无线网。
按照拓扑结构又可分为总线状网、星状网和环状网等。
最后需要指出，由于10Gb/s以太技术和IP网络技术的出现，以太技术已经可以应用到广域网中。
这样，广域网、城域网与局域网的界限也就越来越模糊了。
1.5计算机网络的拓扑构型
在拓扑学中，事物被抽象成节点，把事物间的关系抽象成连线，由点线组成的图形称为拓扑图。
在网络中，节点就是计算机，连线就是数据通道，所以网络拓扑就是用拓扑学的方法研究计算机之间如何连接。
拓扑结构基本上可以分成两大类，一类是无规则的拓扑，这种拓扑结构只有网状图形；
还有一类是有规则的拓扑，这种拓扑结构的图形一般是有规则的、对称的，局域网多采用这种拓扑结构，又分成星状、树状和总线状。
1.5.1网状拓扑
网状的拓扑结构是一个图，如图1.1所示。
这种网络的特点是节点间的通路比较多，数据在传输时可以选择多条路由。
当某一条线路出现故障时，数据分组可以寻找其他线路迂回最终到达目的地，所以网络具有很高的可靠性。
但该网络控制结构复杂，建网费用较高，一般适用于广域网组网。
在网状结构中，两个节点间传输数据与其他节点无关，所以又称为点对点的网络。
1.5.2总线型拓扑
总线型拓扑把所有的节点都连接在一根同轴电缆上，采用广播式传输，总线上的任意一台主机都是平等的，在任何时候，它们中的某一台主机都可以主动发送信息，此时，其他主机则被抑制，但允许接收。
因此，需要通过某种仲裁机制来解决两台或两台以上的主机同时发送信息的冲突问题。
以太网就是一个典型的单总线结构局域网，它采用“先听后送，送后继续监听”的原则，只有网上没有信号时才能发送信号帧，以保证信号帧的正确传输。
总线结构的网络简单、便宜，容易安装、拆卸和扩充，适于构造宽带局域网，如教学网，一般都采用总线结构。
总线结构网络的主要缺点是对总线的故障敏感，总线发生故障将导致网络瘫痪，如图所示。
图1-1网状网拓扑结构示意图图1-2总线拓扑结构示意图
1.5.3星型拓扑
多个节点连接在一个中心节点上构成的网络称作星状网，如图1.3所示。
多用户联机系统是典型的星状结构，其中心节点既要负责数据处理，又要负责数据交换，是网络的控制中心，一旦出现故障，容易引起全网瘫痪，故可靠性差。
在以太网中，近年来大多数都采用这种星状结构，但中心节点不是一台主机，而是一个集线器或交换机。
这类设备由于采用大规模集成电路技术，是一种可靠性非常高的组网形式。
图1-3星状拓扑结构示意图
1.5.4树型拓扑
星型拓扑的一个节点如果连接另一台交换机或集线器，就构成了具有分支的树状网络，如图1.4所示。
树状网络在局域网中也经常被采用，星状网可以看作树状网的特例。
树状网类似于行政部门的分级管理机构，该网络具有很好的层次性。
1.5.5环型拓扑
环状拓扑各节点间构成一个闭合的环，如图1.5所示。
著名的令牌环和FDDI光纤环网都采用这种网络拓扑结构。
但环网近年来没有取得太大的进展，在局域网中已很少采用。
图1-4树状拓扑结构示意图图1-5环状拓扑结构示意
1.6计算机网络的功能
1.6.1数据通信
数据通信是计算机网络最基本的功能。
它用来快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息，包括文字信件、新闻消息、咨询信息、图片资料、报纸版面等。
利用这一特点，可实现将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行统一的调配、控制和管理。
1.6.2资源共享
“资源”指的是网络中所有的软件、硬件和数据资源。
“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。
例如，某些地区或单位的数据库（如飞机机票、饭店客房等）可供全网使用；
某些单位设计的软件可供需要的地方有偿调用或办理一定手续后调用；
一些外部设备如打印机，可面向用户，使不具有这些设备的地方也能使用这些硬件设备。
如果不能实现资源共享，各地区都需要有完整的一套软、硬件及数据资源，则将大大地增加全系统的投资费用。
1.6.3分布处理
当某台计算机负担过重时，或该计算机正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，这样处理能均衡各计算机的负载，提高处理问题的实时性；
对大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机分头处理，充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力，即增强实用性。
对解决复杂问题来讲，多台计算机联合使用并构成高性能的计算机体系，这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多。
第二章需求分析
2.1组网背景
国家从1994年正式启动中国教育科研计算机网（CERNET）以来，已与国内几百所学校相连，为广大师生及科研人员提供了一个全新的网络环境。
1998年10月，中国教育科研网二期工程正式启动，工程到2000年二期工程完成，除连接1000所大学外，对有条件的中小学也提供接入上网服务。
二十一世纪是信息化时代，办公自动化、网络化、信息化已经成为一种必不可少的条件。
随着计算机、通信和多媒体技术的发展，使得网络上的应用更加丰富。
同时在多媒体教育和管理等方面的需求，对校园网络也提出进一步的要求。
因此需要一个高速的、具有先进性的、可扩展的校园计算机网络以适应当前网络技术发展的趋势并满足学校各方面应用的需要。
学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来教育的具体内容。
应以上需求，作为一个完善的现代化的大学，云南工商学院要实现校园的信息化和办公自动化，利用目前的互联网信息技术，选择国际上的成熟、先进技术，符合国际标准，具有前瞻性、高可靠性，支持数据传输方面的国际主流厂商的设备和技术，建设一个校园信息网络，连接云南工商学院新旧校区系统范围内的所有应用节点并实现与城域网的互联，建立云南工商学院信息资源服务体系。
2.2校园网建设的思路与规划
学院以教学楼为网络中心，并以图书馆、计算机学院机房、实训楼、学生宿舍楼为二级分中心。
校园网的主要应用有电脑机房、办公用电脑、教职工和学生携带的笔记本电脑。
学院主干连接教育网，由于教育网内访问教育网外的资源速度比较慢，同时教育网的收费方式是按国际流量计算的，对于下载一些国外的文件费用很高。
为了解决这些问题，学院希望通过策略路由自动分配教育网和公网的方式达到解决上述问题的目的。
所以，网络方案的设计大致可归纳出以下的需求：
光纤千兆主干连接网络中心、图书馆、旧教学楼、经济管理实验实训中心、10#学生宿舍楼。
同时东西校区网络中心也采用光纤千兆直连。
采用超5类双绞线系统连接各楼楼层网间设备与用户信息设备，使计算机信息传输时达到百兆速率。
各布线系统符合交互式网络环境需求，支持多媒体传输及局部科研应用。
光缆铺设利用现有管道直埋式铺设，楼内信息干线采用线缆专用管道、PVC线槽、线管铺设。
整个网络采用先进的网络结构，以满足传输、存储和分散办公的需要。
和教育网、电信、网通三网接通。
满足网上的集成系统和业务系统的需求。
完整统一的系统管理平台。
经济实用性：
设备的选型应有最优的性价比，以最省的投资实现尽可能多的功能。
图2-1楼宇分布图
各楼宇需求分析：
图书馆：
办公用电脑，学生自带的笔记本电脑。
旧主楼：
计算机系机房所在地，有台式机近1000台。
实训楼：
各系实验实训中心，有台式机近1200台。
宿舍楼：
学生用笔记本电脑，不完全统计2000台。
行政楼：
少数办公用台式电脑，可就近从旧主楼接入。
2.3方案设计原则
先进性：
先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场占有率高、标准化和技术成熟的软硬件产品。
实用性：
建网时应充分考虑利用和保护现有资源，充分发挥设备效益，能使用户最方便地实现各种功能。
开放性：
系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及外界信息的沟通。
高带宽：
确保网络既要满足目前的业务需求，又要充分考虑未来的发展。
应选用高带宽的先进技术。
灵活性：
采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性和强壮性。
可扩展性：
网络规划设计既要满足用户发展在配置上的预留，又能满足因技术发展需要而实现低成本扩展和升级的需求。
可靠性：
具有容错功能，管理、维护方便。
对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析，确保系统能够长期连续的运行。
安全性：
提供多层次安全控制手段，建立完善的安全管理体系，防止数据受攻击和破坏，有可靠的防病毒措施。
要保证中文界面功能完善，界面友好，兼容性强。
可管理性：
网络是一条信息公路，设计时必须提供足够的手段对信息公路进行方便的管理，以确保其始终保持在最佳状态下运行。
没有网络管理功能将很难保证系统的正常运行。
第三章系统总体设计
3.1分层次的设计
基于我校网络的具体情况，总体的网络结构将采用核心交换层、边缘汇聚层、用户接入层的三层分层结构。
采用层次结构的优点：
结构清晰，各层功能实体之间的定位清楚，接口开放，标准规范，便于组建和管理。
其中，核心层网络用于连接服务器集群、各建筑物子网交换路由器，以及与Internet连接的出口；
汇聚层网络用于将分布在不同位置的子网连接到核心层网络，实现路由汇聚的功能；
接入层网络用于将终端用户计算机接入到网络中。
3.2网络技术选型
我校除机房和办公网络的需求外，近年来，随着校园信息化环境的日益成熟，我校的计算机终端，尤其是轻巧灵活的笔记本电脑的普及率开始不断上升。
抽样调查显示，如今我院笔记本电脑的普及率已经超过了20%，每5个人中就有1人使用笔记本电脑。
作为一种便于携带的移动计算机设备，笔记本电脑配有内置的无线网卡，只要有无线网络，就可以随时随地上网。
同时，考虑教室、图书馆、户外等场所上网用户数量不确定、布线困难等因素的限制，决定采用有线和无线网络相结合的方式。
3.2.1主干网的技术选型
根据我校的需求、网络建设目标及设计思想，决定采用交换式千兆以太网作为主干。
楼内局域网采用快速交换式以太网（10/100M自适应式）通过超五类双绞线按照星状拓扑结构进行连接，保证用户100M到桌面的需求。
3.3网络设备选型
在网络设备选型上，将采用H3C（杭州华三通信技术有限公司）的IP网络产品，这是因为：
目前，H3C在中国的交换机和企业级路由器市场份额排名第一，运营商WLAN设备市场份额排名第一，网络安全设备市场份额排名第一，IP存储市场份额第一，IP监控技术全球领先，已成为中国平安城市第一品牌，截止2009年5月底，已经累计承建超过140个平安工程项目。
H3C通过与3Com、华为、NEC等公司合作拓展国际市场，目前，H3C的产品和解决方案已经覆盖全球90多个国家和地区。
3.3.1核心交换机
核心交换机选择H3CS9505系列，图片如下
图3-1H3CS9505
3.3.2基
升级会员 