网络工程课程设计.docx

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网络工程课程设计

淮海工学院计算机科学系

课程设计报告

设计名称：

计算机网络课程设计

姓名：

学号：

专业班级：

系（院）：

设计时间：

2008.6.30~2008.7.11

设计地点：

计算机网络实验室

成绩：

指导教师评语：

签名：

年月日

一、课程设计目的

计算机网络课程设计是计算机及相关专业的实践环节之一，是学习完《计算机网络》课程后进行的一次全面的综合练习。

其目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解，掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、路由器等网络设备的基本功能与选型以及网络应用服务器的基本配置，提高学生的应用能力和动手实践能力。

二、设计题目及要求

以淮海工学院本部校园为背景，设计一个校园网方案。

本部分为办公区、教学区和生活区三部分。

现假设：

办公区中各楼宇名及需要的信息点为：

教务处（25），党政办公楼（26），图书馆（60），教学区中，除计算机系大楼需要120个信息点外，其余各系部大楼及教学楼（包括讲堂楼、机械楼、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼、教学主楼、第三教学区等）各需设置信息点的个数为40，生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点。

假设使用预留的INTERNET地址，试根据本部校园网的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、信息点分布，设计出本部的校园网方案。

方案中应明确学院网管中心的位置，确定拓扑方案，完成设备选型，注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、配置与价格，基本确定方案的预算。

要求：

1、根据要求对指定园区建网进行需求分析，提交需求分析报告；

2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型，规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等，划分子网，设计子网地址、掩码和网关，为每个子网中的计算机指定IP地址；

3、根据条件进行设备选型，决定各类硬件和软件的配置和经费预算方案；

4、构建工作型局域网，在指定计算机内安装网络接口卡，动手制作双绞线网线，把计算机与集线器（交换机）相连；在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议，配置IP地址、掩码和网关等参数，创建一个简单的WEB服务器，并制作一些网页，放入WEB服务器内以及一个FTP服务器，实现文件的上、下传；

5、创建局域网内的DNS服务器，配置相关文件，可以对局域网内的主机作域名解析。

三、设计说明书

需求分析

我们学校目前占地近2000亩，校舍48万平方米。

设有18个二级学院和体育部、大学外语部。

在校生15500多人，教职工1500多人。

设计校园网的目标是：

建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连；在网上宣传和获取教育资源；在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境；开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务；系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。

设计校园网的步骤：

第一、进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的特点及系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；

第二、在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；

第三、是确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；

第四、确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；

第五、规划校园网建设的实施步骤。

我与杜苗和沈晓青一组，我具体负责需求分析部分，以下是我对本次设计的具体分析设计。

1、用户的应用需求：

一般情况下，校园网络应能为用户提供如下服务：

（1）电子邮件系统：

主要进行与同行交往、开展技术合作和学术交流等活动。

（2）文件传输FTP：

以获取重要的科技资料和技术文档。

（3）通过Internet服务，学校可建立自己的主页，利用外部网页来进行学校宣传、提供各类咨询信息等，利用内部网页进行管理（如收发通知、收集学生意见等）。

（4）计算机教学：

包括多媒体教学和远程教学。

（5）图书馆访问系统：

用于计算机查询、检索、阅读等；其他应用，如大型分布式数据库系统、超性能计算机资源共享/管理系统等。

（6）教务办公：

使校领导能及时、全面、准确地掌握全校的教学、科研、学籍考绩、一般管理、财务和人事等方面的情况。

（7）Internet接入：

通过实现与CERNTE、Internet的互联，使教职员工和学生在宿舍上网，重事家庭办公、课外学习和资料查询等。

（8）应用成本：

在保证系统功能实现的同时也需要考虑成本的问题。

（9）网络安全：

现在网络运用的扩展使越来越多的业务在网络上完成，因此，网络的安全性能在网络设计中已经占有非常重要的地位。

（10）远程访问：

自己的电脑不能随时带在身边，通过网络对自己电脑资料的访问也将是组网时考虑的范围。

2、通信需求

一、网上数据流特点

大学校园网具有网络互联的广泛性和使用多样性等特点，广播包将对数据流产生较大的影响，校园网的数据并发性，一般是呈现波峰波谷的，绝大多数情况下，存在高并发性访问的因素，除了周末或者夜间学生晚自修之后的时间，某些特殊的应用也有可能对负荷有突发要求，如使用空间数据，大范围数据搜索，视频方面的应用等，这些突发的负荷有相当一部分转移到应用设备上。

这些流量的转移对于网络设备提出了较高的要求，必须要求核心（汇聚）设备均支持万兆技术。

二、网络流量情况

根据的业务，每位学生主要需求占用的带宽为：

视频流，数据，语音（包括桌面会议），图形、空间数据，管理支撑等。

考虑应用上某些并发的排斥特点，以及网络应用环境对通畅性的要求，一般每位学生占用的平均实际网络带宽约为1M左右即可以完全满足以上需求，在满足网络在有收敛比的情况下的带宽要求；这就要求汇聚、核心设备均具备万兆智能能力。

三、校园网主干需要的数据流量

网络主干流量的是基于业务工作在网上展开的情况分析，实际上对网络流量的需求是逐步提升的，特别是要协同体系出现后，干道的流量会大量的增加。

考虑到信息点同时在线的收敛比，本网络已经具备极高的伸缩能力，以满足其很强的扩展性要求。

四、需求的流量类型：

---客户机/服务器数据

---Web

---Mail

---多媒体教学，VOD，视频会议

---语音/传真

---网络管理

五、通信需求表：

网上传输的类型

百分比

备注

网上传输数据

100%

基本要求

网上传输视频信号

90%

暂无

网上传输音频信号

90%

暂无

其它类型

暂无

暂无

数据通信量大小

10M

暂无

数据的流向

双向

暂无

3、信息点和用户需求：

一、采用双核心技术，不但可以起到让设备进行冗余备份，而且还可以进行中心数据通信负载均衡，有效减轻中心设备减清负荷，保证核心层的稳定性和可靠性；

二、四个汇聚层到核心采用链路全冗余，汇聚层之间单独再加一条链路，使得各个汇聚层之间的访问在汇聚层终结；

三、网络核心、楼宇汇聚和接入产品都具有病毒防范、拒绝DDOS攻击和防扫描等安全功能，不但在不同的网络环境下都能做到快速有效的控制，而且也可以应对突发性的安全的事件，确保了网络的稳定运行；

四、校园网的信息点覆盖整个校园，教室、办公室和宿舍等地方都是十分开放的，很多人都可以自由出入这些地方，任何一个人都可以利用这些地方的信息点，通过便携连接到学校办公内部网，这将对校园网造成巨大安全隐患。

全网接入采用统一认证技术，保证了只有合法授权的用户才能使用内部或外部网络，而且还能对网络的使用情况进行了审计；

五、需要的信息点为：

教务处（25），党政办公楼（26），图书馆（60），教学区中，除计算机系大楼需要120个信息点外，其余各系部大楼及教学楼（包括讲堂楼、机械楼、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼、教学主楼、第三教学区等）各需设置信息点的个数为40，生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点。

以计算机大楼为中心，各个建筑物拟通过光缆连接。

信息点分布：

地点

结点数

与中心距离

现在PC数

备注

主要要求

教务处

25

281

较多

教学中心

稳定和安全

党政办公楼

26

327

较多

政务处理

稳定和安全

图书馆

60

258

较多

文献查询与检索服务

稳定和安全

计算机系楼

120

0

较多

网络管理及教研

稳定和安全

讲堂楼

40

217

较少

资源共享

流量和速度

机械楼

40

121

较多

网页浏览及软件使用

稳定和安全

土木楼

40

215

较多

网页浏览及软件使用

稳定和安全

海洋学院楼

40

163

较多

网页浏览及软件使用

流量和速度

大学生活动中心楼

40

146

较少

娱乐

流量和速度

教学主楼

40

100

较少

办公

流量和速度

学生宿舍楼

20

411

较多

互联

流量和速度

文通楼

40

50

较多

网页浏览及软件使用

流量和速度

4、性能需求：

一、性能与要求

接入速率需求：

接入速率最基本的是由端口速率决定的。

在以太网终端用户中，接入速率通常是按10Mbps、100Mbps和1000Mbps3个档次划分，不过目前通常是要求百兆位到桌面，支持10/100Mbps自适应速率即可。

对于骨干层、核心层的端口速率通常需要支持双绞线、光纤到千兆位，甚至到万兆位速率。

扩展性需求：

网络系统的扩展性需求是通过在网络结构设计和网络设备选型方面来保证的。

网络系统结构设计要适当超出企业当前应用的需求，以便日后在技术上平滑升级。

如当前的实际需求只是普通的百兆位，设计时就可以考虑核心双绞线千兆位。

甚至是光纤千兆位。

其次，网络结构中不同速率端口配置一定要留有适当的冗余，既有利于日后的网络规模扩展也有利于网络维护。

另外，网络的扩展性还体现在服务器上，通常需要增加处理器的数量，提高处理器的性能，增加内存容量，提高内存性能，增加磁盘容量，提高磁盘性能等。

吞吐速率：

吞吐速率主要由各级交换机的背板交换矩阵的带宽决定的，吞吐速率一般可通过交换机堆叠来扩展交换机的背板带宽。

选择百兆级的路由器和放火墙即可满足需要。

响应时间：

响应时间越短，性能就越好，效率就越高。

局域网的响应时间通常为1ms~2ms，广域网的响应时间为60ms~1000ms，越高越好。

一般的文字工作可以用一般的响应标准，但大容量的多媒体文件传输，如视频点播、远程视频教学，响应时候就不能那么高了，那样会对整个网络硬件和服务器的配置要求相当高，会增加成本。

并发用户数支持：

并发用户数支持是指某一系统可以承载的同时访问的用户数，并发用户数越多，系统性能越好，配置也就越高档。

具体的并发用户支持数需求要看同一时间系统的人数而定，并稍高于实际值。

目标用户容量=目标CPU容量/每个用户WebCPU总成本，目标CPU容量=处理器的数量*CPU的频率定额。

磁盘读写性能：

终端用户只用于一个人的磁盘读写，一般的磁盘系统可以满足，但在服务器那端，需要同时支持几百甚至是几千人的访问。

目前最新的SCSI标准传输速率可达320Mbps，就需要特定的措施给磁盘系统加速，目前主要通过配制RAID，通过这种冗余阵列可以把数据同时写在多个磁盘上，来提高速度。

误码率：

在局域网中误码率较低（通常为10-8~10-10）基本可以满足用户的需要，但在广域网中，通过一般可采用ADSL、CableMODEM甚至是光纤来满足用户的需要。

可用性：

可以通过提高系统的稳定性来达到，可采用一些具有自愈能力的设备，也可通过提高网络本身的可靠性，如利用冗余链路连接。

二、网络系统的可扩展性最终体现在网络拓扑结构、网络设备，特别是硬件服务器的选型，以及网络应用系统的配置等方面。

（1）区域汇聚层需求分析

1、高速运送区域流量，主要工作是交换区域数据包。

2、高可靠性及冗余性

3、提供故障隔离

4、较少的时延和好的可管理性

5、良好的路由交换能力

6、良好的区域汇聚能力

7、良好的万兆能力

要求汇聚设备必须是纯千兆的高性能交换机；在校园网中汇聚设备担负着网络接入层和骨干设备的连接，网络汇聚层有着承上启下的重要任务。

汇聚设备不但要完成接入层的链路汇聚和流量汇聚还要完成本地数据的交换以及接入和骨干之间的数据转发。

作为骨干层的入口和接入层的出口，汇聚层的身份如同关卡。

为保证整个网络良好运行在汇聚层同样需要高性能、关键部件冗余等特性，另外要求汇聚设备的有高端口密度可以直接连接大量的二层设备，提供更好的络品质。

（2）楼宇汇聚层需求分析

支持智能识别，包括用户识别和数据业务类型识别。

用户识别是为了保证网络的安全。

业务类型识别是保证业务数据的分类，帮助网络对业务数据的服务质量。

良好的汇聚上行能力。

（3）接入层需求分析

接入层在整个网络的边缘，学生通过接入设备接入网络。

为保证整个网络安全高效的运行，作为网络的入口接入设备的智能识别是一项重要的功能。

5、安全与管理需求：

保密性：

采取有效措施保障数据保密性好

完整性：

不经授权数据不得修改。

可靠性：

数据或有关数据的信息不能有错。

保证网络管理系统正确运行，保护被管理的目标免遭破坏，包括身份鉴别、密钥管理、病毒预防和灾难恢复等

管理：

具有数据备份和恢复的能力，定时更新等，各种服务的管理，如HTTP、FTP、SMTP、POP3、DNS服务管理等。

安全管理表：

需求类型

要求

备注

保密性

高

防病毒、防攻击

完整性

高

不经授权数据不得修改

可靠性

高

信息正确的传输

数据备份与恢复

较高

暂无

服务管理

一般

如HTTP、FTP、SMTP管理等

6、现有网络分析：

校园网在国内发展还不成熟，学校、媒体甚至计算机业界，对校园网都缺乏全面、深入的理解和认识，带有一定的盲目性和偏见。

同时因为应用软件匮乏造成了只注重有形网络建设而忽略了无形文化建设的后果，使大多数校园网失去应有功效。

校园网在国内发展还不成熟，学校、媒体甚至计算机业界，对校园网都缺乏全面、深入的理解和认识，带有一定的盲目性和偏见。

同时因为应用软件匮乏造成了只注重有形网络建设而忽略了无形文化建设的后果，使大多数校园网失去应有功效。

我们学校针对这一缺点，采取创新的思维，对网络的建设概念有了新的理解。

学校的网络化建设必然会对学校的信息化建设起到巨大的推动作用，同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。

校园网一方面缩短了学校与外界的距离；另一方面，构建了以Intranet为基础的管理信息系统，推动了学校的信息化建设。

随着校园网建设的普及应用，学校最终将迎来科学管理和教学的新时代。

一、构筑高安全性网络

对于安全性我们将通过对用户的区域划分，和对应用层的划分来逐级实现网络的安全性。

对内的安全实施包括用交换机进行VLAN的划分，在路由中创建访问控制列表，如此可对一些网络用户实行可控的安全级别。

对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实现用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。

对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。

支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。

二、搭建多业务支持平台

业务可以说是网络的灵魂，学生宿舍和教师宿舍宽带网到底可以实现顺利运营？

宽带绝对不仅仅是上网的宽带化而应该是一个多业务的承载网，每个人对宽带的理解和应用都不一样，如何满足各种各样的业务需求。

信息的数字化已然成为不可逆转的趋势，成为了教师和学生工作、学习、生活、娱乐不可或缺的一部分，比如正方兴未艾的视频点播、组播，网络可视电话，远程网络会议等等，这些业务对网络设备和带宽的要求非常苛刻。

三、具备后续可扩展性

由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。

因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，保证用户今后三到五年的网络扩充升级能力。

没有人敢说“我的网够用了”。

数据网络的速度从从10M到100M、100M到1000M，到10000M，用户的数据传输需求从1K到现在的整个硬盘；网络速度在以指数级的发展，而网络需求也以指数级增长。

四、设计成果

网络系统的方案设计

1、我们设计的校园网将覆盖整个淮海工学院（本部）将包括：

主楼，各行政楼，图书馆，教学楼，大学生活动中心，各院系大楼和学生宿舍楼等。

根据我们的设计标准，将校园网分成3个部分：

中心区，教学区，宿舍区。

IP地址的范围

网络类别

最大网络数

第一个可用网络

最后一个可用网络

每个网络中的最大主机数

A

126

1

126

16777214

B

16384

128．0

191.255

65534

C

2097152

192.0.0

223.255.255

254

2、连网技术

（1）主干网连接技术。

主干网采用交换式1000M以太网连接技术。

在该方案中，网络中心、教学楼节点和图书馆节点之间采用多模光纤以太连接拓扑结构通过1000M交换机进行连接。

即保证了主干线的1000M带宽，又保证了主干线的冗余。

（2）局域网采用快速交换式以太网通过5类双绞线按照星型拓扑结构进行连接。

方案预算

设备名称

型号

数量

单价

总价

中心交换机

安奈特SwitchBlade4008核心交换机

2台

24600

49200元

二级交换机

思科CISCOWS-C3750G-12S-S

3个

184958元

554874元

普通百兆交换机

华为3ComQuidways1026t

8个

1880元

15040元

路由器

思科CISCO2650XM

1个

21820元

21820元

服务器

IBMSystemx3650（7979I02）

3台

20600元

61800元

光纤跳线

AMPSC/SC

408米

30元/米

12240元

超5类RJ45跳线

AMP

1200米

6元/米

7200元

防火墙

思科CISCOPIX-535-FO-BUN

1台

68000元

68000元

合计：

790174元

LAN设计与服务器配置

1、IP地址分配

淮海工学院的本部分为中心区、教学区和宿舍区三部分。

现假设：

办公区中各楼宇名及需要信息点为：

教务处（25），党政办公楼（26），图书馆（60），教学区中，除计算机系大楼需要120个信息点外，其余各系部大楼及教学楼（包括讲堂楼、机械楼、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼、教学主楼等）需要设置信息点的个数为40，生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点。

我们选择210.28.32/19这个C类地址。

其具体的IP分配如下：

各部门及建筑物

信息点个数

IP地址

子网掩码

教务处

25

210.28.37.0

255.255.255.128

党政办公楼

26

210.28.35.0

255.255.255.128

图书馆

60

210.28.34.192

255.255.255.128

计算机

120

210.28.41.0

255.255.254.0

讲堂楼

40

210.28.36.192

255.255.255.128

机械楼

40

210.28.36.128

255.255.255.128

土木楼

40

210.28.34.128

255.255.255.128

海洋学院楼

40

210.28.38.64

255.255.255.128

大学生活动中心楼

40

210.28.36.64

255.255.255.128

文通楼

40

210.28.36.128

255.255.255.128

教学主楼

40

210.28.34.64

255.255.255.128

宿舍楼

20

210.28.43.0

255.255.254.0

2、IIS的安装与配置

（1）安装IIS

1）单击"开始"－>"设置"－>"控制面板"－>"添加/删除程序"序。

2）选择"添加/删除Windows组件"，在windows组件向导中选定IIS项，然后点击右下角的详细信息按钮。

按照提示安装和添加IIS组件。

安装后如图所示：

（2）配置IIS

IIS安装后，系统自动创建了一个默认的Web站点，该站点的主目录默认为C:

\Inetpub\www.root。

用鼠标右键单击“默认Web站点”，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，此时就可以打开站点属性设置对话框，（如下图）在该对话框中，可完成对站点的全部配置。

web服务器配置

1.建立虚拟目录

默认站点->（右击）新建->虚拟目录弹出一个“虚拟目录创建向导”单击下一步。

如图所示：

输入网站的名字hong

将网站根目录填入，单击下一步。

弹出的对话框分别按下一步和完成。

即完成了配置。

在网站根目录下访一个文件：

hong.asp，其内容如下：

<%dimhong

hong="hongworld,欢迎进入调试页面!

----hong"%>

<%=hong%>

用来测试网站配置成功与否。

单击刚刚新建的虚拟目录test，在hello.asp文件上右击，选择浏览。

如图所示：

测试结果如下图所示：

说明测试结果成功。

否则会提出错误，根据错误提示查帮助可以得到解决方案。

配置FTP服务器

安装FTP服务

1）安装IIS后打开Internet信息服务管理器，右击“默认的FTP站点”,选择“属性”即可设置FTP。

用IIS建立FTP服务器：

任务栏的“开始->所有程序->管理工具”，再其下找到Internet信息服务（IIS）管理器，打开管理器后会发现在最下方有一个“FTP站点”的选项，我们就是通过它来建立FTP服务器。

（如图所示）

浏览结果如下所示：

访问FTP:

//58.192.1.9/，实现上传和下载文件功能。

五、设计心得

本次网络课程设计的主要内容是校园网的构建，包括需求、规划和实现三个部分。

我们三人一组，我主要的分配工作是需求。

网络系统的规划和设计，首先要进行用户的需求分析，确定建网目标与要求，然后才能确定选用何种网络技术，确定网络系统的方案，进行设备的选型与经费的预算。

所以，我负责的部分很重要，是决定后面规划与实现的关键，虽然有很多不周全的地方，但我很用心的做，力求在首次的网络设计中做到最好。

我设计的成果比较简单，用型选配都比较简约。

需求分析部分主要包括如下几个部分：

用户的应用需求、通信需求、信息点和用户需求、性能需求、安全与管理需求和现有网络分析。

用户的应用需求：

主要弄清用户期望网络系统能为他们做些什么工作，实现什么功能。

一般情况下，园区网