校园网规划设计毕业设计论文.docx
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校园网规划设计毕业设计论文
湖南科技职业学院
毕业设计论文
题目上海交通大学校园网规划与设计
指导老师张光清
年级2013级专业网络工程
姓名陈磊学号
日期2015年11月27日
摘要：
随着计算机和网络技术的迅猛发展，互联网成了人们快速获取，发布，传递信息的重要途径。
计算机网络已渗透到社会的各个领域。
各行各业都处在网络化和信息化的建设过程中。
所以计算机网络在人们的生活，经济，和政治上发挥着重要的作用。
随着网络的逐步普及，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。
全国各大高校作为现代教育的最主要阵地，发展网络教育责无旁贷。
各所学校也纷纷建立了校园网并接入Internet，但在建设和管理过程中，由于技术和资金的原因，存在着投资大，见效慢，缺乏有效管理的弊端，没有充分发挥出网络的作用。
本文就是针对这一现象进行对校园网的组建分析和改善校园网弊端。
而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本毕业设计课题将主要以校园网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导。
关键字：
校园网、Internet、网络教育、现代化教育
网络总体规划设计……………………………12
参考文献…………………………………………………………25
第1章绪论
1.1校园信息网的现状
当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。
自从1993年美国政府公布实施“信息高速公路计划”之后，在世界引起巨大反响，许多发达国家和一些发展中国家也相继提出了本国或本地区的信息基础设施计划。
可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。
近年来国家加快改革教育体系，以教育为立国之本，建设一个高度发达的国家教育体系。
为提高我国教育的现代化、建立先进高效的教育体系。
提供更为先进的教育手段，学校很有必要建设一个校园网络管理应用系统，这样可以达到校园资源共享、建立完备的数据交换体系、快速的传递信息等目的[2]。
顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为培养二十一世纪人才提供一个优良的硬件教学环境。
计算机网络的迅速发展和普及，改变了整个信息管理的面貌，使信息管理从以单个计算机为中心发展到以网络为中心，并为计算机技术在工业、商业、教学、科研、管理等领域中的应用提供了一个全新的网络通信环境，也从根本上加强并促进了群体工作成员之间的信息交流、资源共享、科学计算、技术合作及有效管理等，进而推动了管理、科研及教学事业的发展。
校园网指校园内计算机及附属设备互联运行的网络，是由计算机、网络设备和网络软件构成的为学校教育、科研、管理、办公和交流等活动服务的大型集成应用系统，并能接入因特网（Internet）实现与国内国际网站进行信息交流、资源共享。
校园网建设是教育信息化建设的重要组成部分，是全面实现素质教育的重要手段，是实现教育现代化的重要标志，校园网是学校信息基础设施。
校园网的规模、网络性能、应用水平和普及程度已成为衡量一所院校办学水平高低的重要标志之一。
从国外的经验可以看出，在一代人中培养“网络文化意识”，是建设“住处高速公路”最重要的思想准备的技术准备，是在“住处时代”仍然可以处于领导地位的重要战略措施。
21世纪的国力竞争说到底就是人才的竞争，而人才的能否大量涌现主要看学校的教育质量，学校教育质量的好坏又主要看教师素质的强弱和学校教学环境能否符合现代化教育的要求，所以各学校教育的责任相当艰巨，而且各学校也应当责无旁贷的肩负起这项任务。
本世纪是计算机和通讯的时代，如何利用计算机网络帮助黑龙江科技学院强化管理辅助教师生动的教学；激发学生自主学习，已经是一个不能回避的问题。
从长远来看，校园网的建设，其主要意义是有利于学校教学、科研的快速发展，它能使广大教师利用计算机网络环境进行教学，开展科研活动，进而提高学校的教学质量和科研水平，为回忆培养面向世界，面向未来的高素质人才提供有力的保障。
在建设校园网时，要达到以下目的：
（1）在校园内部实现资源高度共享，为教学、科研、管理提供服务，为计划、组织、管理与决策提供基础信息和科学手段；
（2）支持教育教学改革，提高教育技术的现代水平和教育信息化程度、为学校教师的备课、课件制作、教学演示提供网络环境；
（3）通过互联网、录像机、扫描仪、数码相机等各种渠道获得多媒体资料，实现素材收集、电子备课功能。
（4）实现办公自动化，提供与上级教育部门、社会、家庭之间通讯的出入口，提供电子函件、公告牌和教育教学信息查询等服务，提高工作效率和管理水平；
（5）及时、准备、可靠地收集、处理、存储、传输学校的教育教学信息完成与因特网的通讯和资源共享，实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机整合。
（6）实现课堂多媒体电化教学，具备适用于双向课堂语音教学及语音室功能学习。
校园网的建设能促进教师和学生尽快提高应用信息技术的水平，为学生提供了一个实践的环境，为教师提供了一种先进的辅助教学工具、提供了丰富的资源库。
1.3校园网规划设计的主要任务
黑龙江科技学院校园规划设计的总体任务：
（1）要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的主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。
（2）在应用需求分析的基础上，确定系统建设的目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等的目标。
（3）确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校的主要建筑分布特点，进行系统分析和设计。
（4）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。
（5）规划校园网建设的实施步骤。
◆校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面。
◆整体规划安排。
◆先进性、开放性和标准化相结合。
.
◆结构合理，便于维护。
第2章校园网络设计系统需求分析及目标
2.1设计背景及现状
当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。
自从1993年美国政府公布实施“信息高速公路计划”之后，在世界引起巨大反响，许多发达国家和一些发展中国家也相继提出了本国或本地区的信息基础设施计划。
可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。
近年来国家加快改革教育体系，以教育为立国之本，建设一个高度发达的国家教育体系。
为提高我国教育的现代化、建立先进高效的教育体系。
提供更为先进的教育手段，学校很有必要建设一个校园网络管理应用系统，这样可以达到校园资源共享、建立完备的数据交换体系、快速的传递信息等目的。
以顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为培养二十一世纪人才提供一个优良的硬件教学环境。
计算机网络的迅速发展和普及，改变了整个信息管理的面貌，使信息管理从以单个计算机为中心发展到以网络为中心，并为计算机技术在工业、商业、教学、科研、管理等领域中的应用提供了一个全新的网络通信环境，也从根本上加强并促进了群体工作成员之间的信息交流、资源共享、科学计算、技术合作及有效管理等，进而推动了生产、管理、科研及教学事业的发展。
企业的生产、经营环境的改善，必须以现代化的集成生产管理系统和高度自动化的信息技术为依托，将企业的各个生产部门构成一个有机的整体，而不是自动化程度很高的“孤岛”的简单叠加[4]。
2.2系统需求分析
实用性、可靠性及先进性
实用性：
如何使有限的经费获得较高的效益,始终是教育发展中重要的问题。
在项目建设中,我们不盲目追求高层次、高档次,从实际情况出发,坚持“实用、好用,满足现在和可预见的未来需求”的设计原则。
可靠性：
对工作站、服务器、交换机及其他主要相关设备在厂家、品牌、服务等方面进行充分调研、论证、选择,确保硬件设备的基本品质。
采用WINDOWS
2000及Linux作为网络操作系统,并以“数据库”的方式建立各种教学和管理应用系统,保证网络系统和应用系统的安全稳定。
先进性：
考虑到计算机在软硬件上的高速发展和技术更新速度,在资金允许的前提下,保持适当的先进性,同时使系统有一定的扩展性和兼容性,满足未来需求。
1．网络管理作用
校园主干网是覆盖多幢大楼的园区网络,组成了一个具有相当复杂的计算机网络。
随着网络复杂度的增加,给网络管理带来成级数增加的管理工作量。
网络管理要求解决的问题包括：
对所有网络设备端口的监视和管理。
对所有网络设备的远地配置和控制,包括网络设备端口的开放和关闭,整个网络的故障检测,故障自动报警功能,整个网络性能的统计和分析报告,甚至收费。
按照这些网络管理的需求,应采用基于GUI界面的网络管理软件。
2．网络安全重要性
校园网络安全主要考虑以下几方面要求：
各个部门、系所访问网络的控制,各单位之间在XX的情况下,不能相互访问。
内部网中要建立防火墙,即禁止外部用户未经许可访问内部的数据,或者内部用户未经许可访问外部数据。
对安全问题的考虑主要是两个方面：
校园网应该是一个开放的系统,它不需要与政府或商业公司的一样的网络安全保密性；校园网应该安全的,它不应该受到恶意的攻击而无法运行,一些科研成果也不应该对任何人都开放。
主要利用虚拟网技术和防火墙技术来合理解决安全与开放的问题。
2.3校园网系统建设目标
校园网系统高可靠性
在考虑现有网络的基础上,整个业务网网络结构的拓扑结构尽量采用稳定可靠的结构形式,以保证整个网络的高可靠性。
网络设备和整个网络系统必须具备高可靠性特征。
主要网络设备必须具有热插拔功能,可带电修复故障而不影响网络系统的总体工作,并支持电信级的网络设备可靠性。
校园网系统高稳定性
其中核心交换机采用高性能,为整个校园网提供真正的高速无阻塞的传输,保证全线速交换；不仅硬件实现三层路由和交换、关键功能比如ACL、NAT、QOS、策略路由等复杂功能均通过硬件实现,极大程度上提高了数据处理能力；而管理交换引擎、电源等关键部件的冗余,实现了系统高稳定性和可靠性[5]。
校园网系统可扩展性
系统应以网络应以开放性为基础,具有广泛的适应性和可扩充性,
尤其作为一个骨干网的核心,下面的一些新的应用将不断增加,系统的容量也将随之扩展,因此方案应具有良好的可扩充性适应系统不断增长的需求（如从主干网络设备的选型及模块、插槽个数和网络的整体构架多种方面来考虑）
校园网系统可维护性
整个业务网必须具备良好的可管理性,网管系统应具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能,以便于系统的管理和维护。
同时应尽可能选取集成度高、模块化、可通用的产品,以便于管理和维护。
第3章校园网总体结构设计
3.1网络设计
计算机网络平台是计算机应用的基础。
建立一套安全可靠、先进稳定的网络系统，可以保证各种应用系统的正常进行以及黑龙江科技学院内部各种科研、教学的运作。
采用先进成熟的技术和设计思想，运用先进的集成技术路线，以先进、实用、开放、安全、使用方便和易于操作为原则，突出系统功能的实用性，尽快投入使用，发挥较好的效能。
本系统在软件配置和硬件设备，整个系统设计上依照以下原则确定
（1）先进性：
世界上计算机技术的发展十分迅速，更新换代周期越来越短。
（2）实用性：
系统的设计既要在相当长的时间内保证其先进性，还应本着实用的原则，在实用的基础上追求先进性，使系统便于联网，实现信息资源共享。
（3）可靠性与稳定性：
西安XX学院校园网系统既追求极高的可靠性又不能投入过大的资金，系统应具有一定的容错能力，主要表现在局域网主干网络设备（如：
交换机及系统主服务器）应配置不间断电源（UPS），以及主干设备的备份，即将所有计算机节点分别连接在不同的局域网主干设备上，主干设备之间采用高速连接，这样即可以提高网络的处理能力又可起到备份作用。
（4）安全性：
在系统方案设计需考虑到系统的可靠性、信息安全性和保密性的要求。
（5）可管理性：
网络管理员能够在不改变系统运行的情况下对网络进行调整，不管网络设备的物理位置在何处，网络都应该是可以控制的。
（6）网络的扩展性：
目前，网络向多平台、多协议、异种机、异构型网络共存方向发展，其目标是将不同机器、不同操作系统、不同的网络类型连成一个可协同工作的一个整体。
所以所选网络的通迅协议要符合国际标准，为将来系统的升级、扩展打下良好的基础。
（7）灵活性：
采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的应用要求，适应业务调整变化。
（8）系统性：
项目开发必须按照系统工程的管理方法，有计划做实施。
（9）综合性：
满足系统目标与功能目标，总体方案设计合理，满足用户的应用要求。
（10）遵从Internet的技术要求。
主干网络设计
根据上海交通大学网络环境、规模和网络建设的技术要求，以及网络技术的发展趋势和技术经济性观点，又可以把整个学校计算机网络设计分为主干网和工作组网两个层次。
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。
主干设计是本方案的重点之一，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。
主干网络设计得好坏将直接影响到本校园网设计的成败。
现在的用户对网络的需求已经不再满足于对文件及打印的共享，而是对更多带宽网络的需求，包括诸如：
◆分布式处理。
◆客户机服务器应用。
◆图形图像及动画应用。
◆混合数据、声音和图像的多媒体应用。
目前，应用于校园网主干的网络技术主要有以下三种：
（1）FDDI光纤分布数据接口：
FDDI光纤分布数据接口采用反向双环通讯和各种故障恢复等技术，可以提供100Mbps带宽的高可靠性主干。
（2）ATM异步传输模式：
ATM是近年来人们为了满足宽带综合业务数字网的通信需要而产生的，它为宽带综合业务数字信号提供了一种传输、复用和交换的方法。
（3）千兆以太网：
因为当前大部分局域网均使用以太网方式，而且所有网络操作系统与上层协议均与以太网兼容，这就使以太网仍成为未来的主流。
现在学校校园网主干有两种选择：
千兆以太网和ATM网络下面从建设校园网的角度对这两项技术作对比：
（1）千兆以太网的技术掌握和操作相对简单：
简单实用，避免复杂的培训和网络管理工作，应当是网管人员的目标。
以太网从很简单的概念中得到效益：
网络越简单就越有用。
（2）千兆以太网具有价格优势：
千兆以太网继承了传统以太网的主要技术特征，以太网长期研发和生产线经验使得千兆以太网的产品具有成熟性和大规模生产的价格优势。
价格尽管不是校园主干网建设的头等因素，但也必然是仔细考虑的因素之一。
考虑到倍比于设备开销的维护管理开销，千兆以太网似乎更应胜出一筹。
（3）网络维护和管理：
ATM用户最主要抱怨是ATM的复杂技术和繁难的管理工作。
由于有MPOA,交换虚拟线路，PNNI这些技术纠缠在一起，维护人员很难对故障作出定位。
以太网在管理QoS和VLAN等功能时会变得复杂。
但这也是循序渐进的学习过程。
（4）技术的稳定性：
ATM已经出台了一系列标准，足可以使ATM技术满足构建实际网络。
但从发展的角度看，ATM又一直处在不断演变的过程中。
（5）可靠性和弹性：
可靠性和弹性反映了网络的容错能力和对变化流量支持能力。
ATM所支持的利用多信道并发所实现的负载平衡能力、故障自动隔离和分散式路由机制给网络提供很大弹性，为关键应用提供了容错的最佳手段。
（6）性能：
MPOA等机制使ATM实现高效传输。
（7）网络安全：
由于ATM是面向连接的，从理论上它可以提供更好的网络安全，比非连接型的路由和交换方式强。
（8）服务质量管理（QoS）：
ATM的QoS能力比任何其它的技术都要高明。
对每个应用和连接的QoS控制是ATM的特征，没有任何其它技术能够做到。
但综上所述，只有全程的、从桌面到核心都是ATM的网络才能真正提供ATM的服务质量控制能力。
上述的比较有一个结论，只有ATM形成了完整的、从桌面到核心主干网络的解决方案之后，ATM的许多优势才能充分发挥。
而由于技术、资金和管理上的一些限制，大多数边缘网络肯定还是以太网。
在校园网络建设中，除非有条件，有特殊需求和环境限制，一般在考虑要求较高的主干协议时恐怕千兆以太网应当首先考虑。
对于学校而言，选用千兆以太网更为实际一些。
因此要此此方案中校园网主干建议千兆以太网。
工作组网络
交换式高速以太网具有灵活的扩展能力，它融合了以太网机制的
即插即用和线路交换的高带宽低延迟等诸多优点，而价格不到FDDI和ATM的一半。
以太网机制的即插即用使网络扩充容易，而且扩充成本较低；星形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。
由于交换式高速以太网仍采用以太网的CSMA/CD协议，因此与各工作组之间不存在协议转换的问题，不仅效率高、管理简单，而且网络结构简单，能够为各种应用提供多种连接手段，维护和扩充费用小。
传统以太网是共享型局域网，网里如有很多用户会产生争用，使每个用户的平均带宽减少，导致在网络主干和服务器等关键资源处形成瓶颈。
交换式高速以太网为用户提供独立的、点对点的联接，凡是联接到交换器端口的用户都独占高速以太网的10/100Mbps网段。
交换式高速以太网与ATM一样，都采用星形拓扑结构，它的高带宽使各主干节点留有充分的扩展余地。
故工作组网络采用交换式快速以太网。
到桌面可采用交换100M、交换10M或共享100M。
3.2网络组网技术的选择
目前，可用于校园LAN（局域网）的技术有Ethernet（以太网）、FastEthernet（快速以太网）、GigabitEthernet（千兆位以太网）、Token-Ring（令牌环网）、FDDI（光纤分布式数据接口）和ATM（异步传输模式）。
Internet作为几年前主干网组网的主要技术，现在主要被用于工作组级组网，使网络交换到桌面工作站。
FastEthernet是一种非常成熟的组网技术，造价很低，性能价格比很高，可作为资金不很充裕的中小型单位组建Intranet网的首选技术。
快速以太网技术现在被广泛用于大型企业网的二级、三级网络组网或直接连至桌面工作站。
FDDI也是一种成熟的组网技术，但技术复杂、造价高，FDDI网络难以向更先进的网络技术升级，现在用FDDI组建主干网的情况已非常少见。
GigabitEthernet技术已成为大型FastEthernet的升级目标。
虽然FastEthernet和GigabitEthernet因采用CSMA/CD的介质访问控制方式而广泛地存在着“广播风暴”的问题，但可以更好的传输介质和交换设备予于克服，其实出的优点是兼容先前的设备投资,师生的网络应用及培训更易进行，网络的可管理性和扩展性也很好。
ATM是一种快速分组交换技术，它在WAN（广域网）上体现的强大功能和在LAN上的成功应用，是多媒体应用系统的理想网络平台，均以事实说明了它的技术的先进性。
在ATM中，不同速率的各种数据，如：
语音、图像、视频都被分成标准的53字节的信元，以光纤作为传输通道，避免了以太网中的“广播风暴”，提升了网络的整体性能。
但是ATM不兼容以往的以太网投资，其管理和操作有异于传统的以太网平台，故不适用于以太网的升级改造。
从网络应用、维护、安全和扩展方面而言，GigabitEthernet和ATM在实际应用中得到了广泛的采用。
但在本方案中选择使用千兆位以太网技术，主干为千兆网，10M/100M自适应或10M交换到桌面。
其理由是：
（1）以低廉的价格提供高带宽：
千兆位以太网提供10倍于快速以太网的性能而价格远远低于其10倍，与ATM相比，其价格则远远低于622MbpsATM。
（2）良好的兼容性和管理的简单性：
ATM必须使用局域网仿真才能与现有的网络设施兼容。
在网络系统管理的技术要求上，千兆以太网比ATM要简单得多。
（3）能保证服务质量：
目前普遍认为：
合理组织的千兆位以太网永远不需要考虑QoS管理，这也是千兆位以太网的宗旨；带宽本身比带宽管理更便宜。
此外，千兆位以太网也可通过802.1P服务分级及预留带宽等技术来保证关键应用的服务质量。
所有这些技术正促使校园网逐渐转向千兆位以太网。
（4）支持千兆以太网的第3/4层交换机的出现：
这大大地增强了千兆以太网在园区的地位，原来认为的以太网的一些不足，如对多媒体应用的支持、灵活的网络拓扑结构和多链路负载均衡、基于标准的虚拟网等，已被新的技术和标准所解决。
3.3网络设计方案描述
网络总体规划设计
网络规划设计是一个系统建立和优化的过程，建设网络的根本目的是在Internet上进行资源共享与通信。
要充分发挥投资网络的效益，需求设计成了网络规划设计中的重要内容，它提供了网络设计应到达的目标，并有助于设计者更好地理解网络应该具有的性能；结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要，学校的配套设施（如：
机房、配线房、电源系统等）也应确定，确立一个性能较高的网络计算平台。
网络平台中主要有针对学校建筑群而设计出拓朴图，有联网软件（包括网络安全上的软件及应用软件），还有互联设备（包括主交干换机、路由器、二级交换机、服务器等）。
应用系统中包括硬件需求和系统需求。
硬件需求主要是对多媒体教学提供，为了更好取得教学效果；系统需求主要是对网络操作系统的选择，目前优先选用Windows2000Server、Linux、Unix等系列的主流操作系统产品。
还要配备能提供基于浏览器模式操作的应用软件[9]。
网络拓扑结构
校园网络由多种完成不同功能的网络设备组成，包括路由器、交换机、Internet接入设备、防火墙等以及各种服务器，如：
远程教育服务器、网管服务器（包括网管软件）、主服务器（包括WWW、E-mail、DNS等）。
校园内部网络采用共享或交换式以太网，通过DDN、ASDL、ISDN／PSTN等方式，选择中国科研教育网接入到Internet，校际之间通过国际互联网的方式互相联接。
同时采取相应的措施，确保通讯数据的安全、保密。
系统运行要安全、可靠、故障小。
◆网络拓扑结构设计的要符合以下几点要求：
◆要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。
◆要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。
◆要保证网络能不间断地运行。
◆当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。
◆使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。
◆能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。
◆能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。
◆支持IP的单点传送和多点广播数据流。
所以，要达到以上这些设计要求，分层的设计功能及星型、树型和交叉型的拓扑结构应给予足够的重视，做到应地而异。
网络拓扑图（如图3.1）
网络设备的选择原则
根据已制定的网络设计原则，我们所选择的网络设备必须具有以下一些特定[10]：
（1）安全、稳定、可靠：
作为整个校园网络系统的硬件基础，网络设备必须是具备安全性、稳定性和可靠性的特点。
这是网络系统稳定运行的最基本条件。
（2）技术先进性：
在选择网络设备应该采用当今较先进的技术，能够保持该设备在相当长的一段时间内不会因为技术落后而被淘汰。
同时，在网络规模进一步扩大，该设备不能承担繁重的负荷时，能够降级使用
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