计算机网络与通讯.docx
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计算机网络与通讯
计算机网络与通讯
结课作业
（兰州理工大学技术工程学院
组网方案）
2010级电气二班
10230212
2011年4月14日
一、综合概括
1）进入二十一世纪，全世界正在掀起全球信息化的浪潮，世界各国都把推进信息化进程，发展信息产业作为推动本国经济发展的新动力。
信息化已是世界各国发展经济的共同选择，信息化程度已成为衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。
作为改革开放的中国，我们也已经紧跟这股浪潮正在进行一场信息革命。
计算机技术、通信技术、信息技术很快地深入到我们生活的各个方面，随着新技术的应用和普及，这场全球性的信息化浪潮正深刻地改变着人们的传统观念、生活方式乃至整个社会的产业结构和社会结构，这同时我们也在生活和工作中体验到了新技术带给我们的种种便利。
随着计算机网络技术的飞速发展，计算机软件也日新月异与日益成熟。
总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。
进行校园网总体设计，首先，进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件。
2）校园平面图
二、设计目标
（1）满足学校教育对信息化建设不断增长的需求，开展计算机辅助教学和建立网上学校。
（2）为教职工对外联系交流、查询、网络教学创造条件，通过网络密切与国内外的学术联系，提高学校的教学、科研水平。
使他们能够接触丰富的信息资源和最新科技成果，成为适应二十一世纪需要的高科技人才；
（3）使外界了解学校的改革发展情况和有关的规章、制度。
向社会发布招生、以及教学经验的信息
（4）建立基于网络的各种信息管理系统，实现校园教学和办公自动化及无纸办公。
教学方面
利用现代化的技术设备和多媒体的教学手段形象直观地进行教学讲解，能增强学生的学习兴趣和理解水平，从而提高教学质量和学生品质，促进教育水平提高；
提供高速、方便的信息交流和资源共享等手段；
提供远比书本知识更为广泛的内容，扩大学生与外界的联系，开阔视野，增进交流；
发展远程教育，克服地域和学校规模的限制，适宜于有分支的教育机构实现资源共享。
管理方面
统一管理学校资源，如学生档案、教学资料、考试成绩、各种器材等；
实现办公自动化，增强各部门协调能力，提高工作效率。
其他方面还可以管理学校财务，各商店的收费，图书馆借、还书的记录，食堂刷卡收费管理以及老师上、下班情况的管理
设计原则
1、先进性 以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音、视频等多媒体应用，用基于交换的技术替代传统的基于路由的技术。
2、标准化和开放性 网络协议符合ISO或IEEE、ITU-T、ANSI等制定的标准，并采用符合国际和国家标准的网络设备。
3、可靠性和可用性 选用高可靠的产品和技术，充分考虑系统运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。
4、灵活性和兼容性 选用符合国际发展潮流的标准软件技术，保证系统具备较强的可靠性、可扩展性和升级性，确保系统能够与现有各厂商的网络设备、小型机、工作站、服务器和微机的互连。
5、实用性和经济性 兼顾网络的实用性和经济性，着眼于学校的近期目标和长远发展规划，利用有限的投资构造性能价格比最高的网络系统。
6、安全性和保密性 接入Internet时，保证网上信息和各种应用系统的安全。
7、扩展性和升级能力 支持多种网络协议、多种高层协议和多媒体应用。
网络的构造设计应具有良好的可扩展性和升级能力，以备将来进行网络升级扩展时能保护现有的投资。
8、可管理性 网络管理基于SNMP，支持RMON和RMON2以及标准的 MIB，能够利用图形化的管理界面和简捷的操作方式，合理地进行网络规划，并提供强大的网络管理功能。
一体化的网络管理功能将使网络的日常维护和操作变得直观、便捷和高效。
三、需求分析
一、高带宽高性能网络。
为师生构建一个高速、开放、的多媒体综合信息服务平台是每一个新时代的重点高校的责任。
建立开放的数字图书馆、点播视听、多媒体教学都需要更大的带宽。
不仅如此，近年来我校因扩招，学生人数不断增加，学生上网的需求各异，需要一个高带宽的网络来满足老师和学生的网络需求。
需要实现骨干万兆，接入到汇聚千兆。
二、防病毒抗攻击性。
越来越多的网络病毒不仅造成了网络流量的异常增加，而且传播迅速，经常造成全网的崩溃。
要求网络要对突发性的安全事件处理能力强，就算遇到网络黑客的攻击，网络需要具有病毒防御性和抗攻击能力。
三、方便管理。
校园网进行合理划分区域，并实现不同部门在不同的VLAN，不同部门之间不能直接访问，不同用户采取不同的计费方式。
四、扩展性。
校园网它具有一定的试验和扩展需求，所以网络还必须有一定的灵活性和扩展性。
比如最近IPV6技术已经开始使用了，在不久的将来IPV6将是占据网络的主要地位，所以在设计网络的时候尽量考虑对IPV6的支持性。
五、实用性高性价比。
由于学校网络是一个非盈利网络，设计网络方案必须充分考虑成本。
六、先进性。
网络采取先进的技术和方案实现网络的高用性，在图书馆和会议室实现无线网络覆盖。
七、冗余性稳定性。
校园网络是教学和办公以及学生实验等的必须的网络，教室和学生都离不开网络，网络的冗余性必须充分考虑，实现校园网络稳定运行，不影响正常教学和办公以及学生上网。
信息点分析
学生公寓
楼号
楼层数
每层寝室数量
每层信息点
信息点总数
1
7
30
30*6
1260
2
7
30
30*6
1260
3
9
62
62*6
3348
4
7
50
50*6
2100
5
7
50
50*6
2100
工程训练中心
楼号
楼层数
每层实验室数
每个实验室信息点数
信息点总数
1
5
10
1
50
行政楼
楼区
楼层数
每层办公室数量
每个办公室信息点数
信息点总数
1号楼A区
5
6
2
60
2号楼A区
6
8
4
192
教学楼
楼号
楼层数
每层教室
每个教室信息点数
信息点总数
1
6
12
1
72
2
8
19
1
152
图书馆
固定的信息点12个,其他用无线网络
楼区
楼层数
每层信息点数
信息点总数
2C
4
3
12
形体训练馆
固定信息点数10个。
校园网基本应用
作为校园网，需要连接多少个节点，怎样使用各种网络设备使分布在不同地理位置的节点连接到一个统一的网络中，怎样使整个网络上的节点相互连通，这些问题仅仅是校园网需要解决问题中的一部分，更重要的问题如何将这些资源有序地组织起来，需要实现什么功能，以满足现在和未来在教学、科研、管理、交流等方面的需求。
形成在校园内部、校园与外部进行信息沟通的体系，建立满足教学、科研和管理需求的计算机环境，为学校各种人员提供充分的网络信息服务，在网络环境中进行教学、研究、收集信息等工作。
校园需要的基本功能有：
●电子邮件系统：
主要进行与同行交往、开展技术合作、学术交流等活动；
●文件传输FTP：
主要利用FTP服务获取重要的科技资料和技术文挡；
●INTERNET服务：
学校可以建立自己的主页，利用外部网页进行学校宣传，提供各类咨询信息等，利用内部网页进行管理，例如发布通知、收集学生意见等。
●计算机教学，包括多媒体教学和远程教学；
●图书馆访问系统，用于计算机查询、计算机检索、计算机阅读等；
其他应用，如大型分布式数据库系统、超性能计算资源共享、管理系统、视频会议等。
宽带上网
在信息化的今天，人们已经把网络当成获取信息的重要的源泉，而WEB应用则起到了举足轻重的作用。
绝大多数的人都是通过浏览WEB页面来获取新知。
校园网应该是宽带上网的前沿阵地，学生们可以通过网络获取丰富的知识，增加与其他学校学生，甚至其他国家学生交流的机会。
宽带的网络相比窄带的拨号有着非常大的优势，通过宽带上网就能够真正能实现网上冲浪。
视频点播
VOD（VideoonDemand）是视频点播技术的简称,也称为交互式电视点播系统，意即根据用户的需要播放相应的视频节目，从根本上改变了用户过去被动式看电视的不足。
当您打开电视，您可以不看广告，不为某个节目赶时间，随时直接点播希望收看的内容，就好像播放刚刚放进自己家里录像机或VCD机中的一部新片子，但是您又不需要购买录像带或者VCD盘，也不需要录像机或者VCD机。
这就是信息技术带给您的梦想，它通过多媒体网络将视频节目按照个人的意愿送到千家万户。
对于校园网的用户，学校可以开展多媒体视频点播教学服务。
通过把好的课件放到VOD服务器上，让学生们进行点播，可以灵活的开展教学服务，把枯燥的课堂教学转变成为丰富的媒体服务。
远程教育
21世纪的热点是远程教育，这已成为人们的共识。
远程教育的发展正在引发教育的又一轮变革，民主的教育模式和信息技术手段已经被网校很好地利用，由此带来的教学内容改革和教法改革成为诸多网校吸引生源的法宝。
校园网全面建成后，完全可以建立远程教育体系，实现对社会的开放，让社会了解学校，让更多希望上学的人有接受远程教育的机会。
层次化网络设计
核心层
核心层的主要提供不同网络模块之间优化传输服务，将分组尽可能快地从一个网络传到另一个网络，通常要保证核心层具有很高的可靠性、最佳的网络性能。
汇聚层
汇聚层顾名思义就是作为访问层到骨干层的汇聚，通常为访问层与骨干层实现基于策略的网络间连接。
接入层
接入层作为各模块到交换骨干的连接，根据不同模块进行逻辑子网划分，并通过保护端口技术实现子网之间的隔离。
四、方案设计
方案说明
学院校园网络的主要应用在于工程训练中心、行政区、教室、宿舍以及图书馆、报告厅等。
信息中心三台核心交换机采用链路捆绑技术实现冗余。
物理布线和设备方面：
核心交换机（RG-S8606）通过链路捆绑实现链路的冗余。
学生宿舍由于PC接入量和数据量很大，为了规划成一个稳定、高速的校园网络，本次方案的一台核心交换机（RG-S8606）都以万兆单模光纤下连学生宿舍1、2、3、4、5，根据具体情况，分别用1000M双绞线或者1000M光纤两条线路上连到学生宿舍1、2、3、4、5的一台汇聚交换机，以实现数据的分流和链路的冗余。
工程训练中心的接入层交换机（RG-S2600）经过堆叠，通过1000M双绞线，工程训练中心的汇聚交换机用1000M多模光纤上连到一个核心交换机。
教学楼的接入层交换机（RG-S2600）经过堆叠，用1000M双绞线上连到教学楼的汇聚层交换机（RG-S5760），教学楼的汇聚交换机用1000M多模光纤上连到一个核心交换机。
图书馆的接入层交换机（RG-S2600）经过堆叠，用1000M双绞线上连到教学楼的汇聚层交换机（RG-S5760）。
报告厅的接入层交换机（RG-S2600），用1000M双绞线上连到教学楼的汇聚层交换机（RG-S5760）。
行政区的接入层交换机（RG-S2600），用1000M双绞线上连到行政楼的汇聚层交换机（RG-S5760），行政楼的汇聚交换机用1000M多模光纤上连到一个核心交换机。
信息中心的接入层交换机（RG-S2600），用1000M双绞线上连到核心交换机。
出口用两个核心交换机用1000M双绞线上连一个防火墙（RG-WALL1800），防火墙1000M双绞线上连路由器（NPE50-20），路由器连接三个网络的出口。
逻辑拓扑和技术方面：
汇聚层以下采用二层通信，汇聚层以上采用纯三层通信。
学生宿舍1、2、3、4、5的一台汇聚交换机和下连的接入层交换机，采用MST、VRRP技术，使其达到分流、冗余的目的。
所有汇聚交换机到核心设备之间运行OSPF协议，通过OSPF的SPF算法，交换机会自动实现负载均衡和链路冗余。
方案优点及特点
高性能
本方案是基于标准的二、三层以太网交换技术，技术成熟度非常高。
学校网络中心放置路由交换机上行通过，在学院信息中心通过下行使千兆链路连接教学楼、行政楼、工程训练中心汇聚交换机，下行万兆链路连接学生寝室1、2、3、4、5一台汇聚层交换机。
RG-S5760和RG-S5750下行100M光纤（或双绞线）连接接入交换机RG-S2600，实现百兆交换到桌面，100M的带宽可充分满足用户高速上网，视频点播等多种宽带业务。
核心交换机拥有1000M出口联接校园网，各层设备全部支持线速交换，给用户提供了真正的高带宽网络，对未来高带宽的宽带业务提供了强大的支撑能力，校园宽带网的发展潜力巨大。
全面支持IPV6
本次方案中所选用的设备，RG-S8606,RG-S5760,RG-S5750,RG-S2600,NPE50-20,RG-WALL1800全面支持IPV6。
相比IPV4，IPV6有很多优点：
（1）更大的地址空间。
IPv4中规定IP地址长度为32,即有2^32-1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128,即有2^128-1个地址。
夸张点说就是，如果IPV6被广泛应用以后，全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个IP地址。
（2）更小的路由表。
IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。
（3）增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow-control）。
这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS）控制提供了良好的网络平台。
（4）加入了对自动配置（Auto-configuration）的支持。
这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。
（5）更高的安全性。
在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大地增强了网络安全。
从目前的趋势来看，IPV4退出历史舞台已经是注定的事实，新的IPV6即将取代IPV4。
特别是作为校园网络，肯定是推行IPV6的先行地，本方案所用的设备都支持IPV6，为之后IPV6的推行提供了硬件条件。
高可靠性、完整的冗余设计
核心设备采用双电源，双引擎，实现冗余。
教学楼、训练中心、行政楼的汇聚层交换机都采用两条1000M线路上连两台核心设备，实现链路冗余。
学生寝室1-5的一台汇聚层交换机采用两条10G线路上连两台核心设备，实现链路冗余。
学生寝室1-5的若干接入层交换机经过堆叠，都以两条1000M链路（光纤或双绞线）上连学生寝室1-5的两台汇聚层交换机，实现数据流量的分流和链路冗余。
高性价比、可扩展性强
本次方案选用的以太网交换机全部基于标准的以太网交换技术，使用专用芯片技术，具有极高的性价比，保证了整个网络核心部分的稳定、可靠和高性能。
核心交换机选用模块化设计，用户只需简单地添加端口模块即可实现网络的扩容，完整保护用户投资。
接入层交换机RG-S2600支持堆叠技术，可以根据实际的需求扩展1-4台堆叠从机，这样，当网络需扩容时，只需简单添加堆叠从机，网络速度不会受到影响。
完善的安全机制
组网方案中各层设备通过支持基于SNMP的统一网络管理，提供真正安全的网络管理机制。
带内网管数据流承载关于网络配置的全部信息，SNMP协议种基于加密、鉴权、认证手段把这部分信息保护起来，实质性地提高了网络管理安全性，改善网络可运营性和可管理性。
通过划分VLAN的方式，实现二层端口的隔离，保证学生宿舍用户之间不能互访，而在办公区通过以部门划分VLAN来实现一个部分的资源可以共享而不被其他部分所获知保证资料的安全性，以避免各种问题的产生，同时锐捷交换机还支持保护端口功能，即便是同一个VLAN中，只要开启了保护端口功能的两个端口，这两个端口也不能直接通信，这样进一步减小了冲突域。
锐捷系列交换机提供了对802.1X的支持。
IEEE802.1x认证客户端通过与锐捷公司的IEEE802.1x认证者交换机的配合，轻松实现用户认证。
适用的操作系统包括Windows98/ME/NT/2000、UNIX、LINUX等，为不同用户提供了一个统一、易于操作的客户端平台。
易维护
锐捷交换机都经过独特设计具备防尘、防潮、防静电等多种适于在楼道安装和使用的特点。
而且具有强大的运行维护能力，能有效降低运营商的运维成本。
支持RS-232本地管理口及Telnet、WEB、SNMP代理。
RG-S2600交换机能够提供全中文菜单或图形WEB配置方式，为交换机的管理和配置提供了极大的便利。
可通过WEB界面的机箱面板上指示灯直观地了解设备的运行状态。
宿舍汇聚方案
由于本次方案充分考虑性能和冗余性，在设计学生宿舍网络的时候充分考虑到网络的稳定性和网络的高带宽性。
在设计的时候在学生寝室A放置一台汇聚交换机RG-S5750.在学生宿舍B放置一台汇聚交换机RG-5750。
在设计的时候将两台交换机通过链路捆绑，将2个千兆口捆绑成一个AG端口。
使用AG技术时根据项目的情况合理选择负载均衡的方式，以免造成链路带宽的浪费。
拓扑图如下：
这样设计以后交换机形成了环路，所以本方案采用了MSTP来解决环路。
网关又需要冗余技术。
所以在学生宿舍这个区域本方案采用了先进的使用MSTP+VRRP来实现基于VLAN的链路冗余和网关冗余。
示意图如下：
这是一个大型园区网络的某个汇聚节点的拓扑图，共有两个用户VLAN：
VLAN10和VLAN20，在接入交换机S2600到三层汇聚使用了双核心和双链路备份。
对于这种类型的网络，希望得到最高的安全性和合理的流量分担。
为了实现这个目的，必须把MSTP和VRRP结合使用。
如图4.2.3和4.2.4所示。
在VLAN100的实例中汇聚A是主网关和根桥，汇聚B是备用网关和备用根桥。
在VLAN200的实例中汇聚B是主网关和根桥，汇聚A是备用网关和备用根桥。
在本次方案的具体设计中，我们每一个接入交换机都是划分成为了一个VLAN，每一个堆叠交换机都有6台接入交换机，就是6个VLAN，在设计的时候让其中3个VLAN的主网关是A，3个VLAN的主网关是B。
无线网络设计
本次方案在设计之初考虑到网络的先进性和适用性，在信息高速发展的今天，无线网络的应用越来越广泛，无线网络的优势也非常明显，相比传统的有线网络，无线网络有更好的移动性和高可用性。
像在学校的会议室由于开会的人员都是移动的人群，没有固定的人群，开会需要做很多笔记，信息时代很多人就用笔记本来记录会议内容，所以的话在会议室非常有必要使用无线网络。
现在大学生很多很多有笔记本电脑，学生很多需要在图书馆学习和查资料，这个时候就需要笔记本可以上网了，所以在图书馆也需要设计无线网络，本次方案无线网络的标准是802.11n传输协议，并支持与802.11b/g兼容使用。
在图书馆、报告厅、会议室这几个流动性相对较大的地方，部署了无线网络，已实现流动人群对网络的需求。
本次方案设计是在图书馆放置5台无线AP，会议室放置2台无线AP，报告厅放置2台无线AP。
这样既能够很好的满足现有的需求，也能够满足以后几年的扩展需求。
本方案选用的无线AP是锐捷公司的RG-AP300。
RG-AP300无线接入点产品是锐捷网络推出的智能无线交换网络解决方案家族的重要组成部分。
该产品充分考虑了无线网络安全、射频控制、移动访问、服务质量保证（QoS）、无缝漫游等重要因素，可配合锐捷无线控制器产品完成无线用户数据转发、安全和访问控制。
五、路由设计和IP地址以及VLAN规划
1.路由协议：
OSPF
OSPF是由IETF的IGP工作组为IP网络开发的路由协议。
OSPF作为一种内部网关协议（InteriorGatewayProtocol，IGP），用于园区中的路由器之间发布路由信息。
它是一种链路状态协议，区别于距离矢量协议（RIP），OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位，锐捷公司产品实现OSPFv2。
OSPF协议应用场合
在当前园区网络中，OSPF的应用场合基本上有以下三种：
（1）园区网中核心和汇聚都是支持OSPFv2的三层交换机
（2）园区核心或者汇聚层设备上建立了过多的静态路由，人工维护量过大
（3）园区中的三层设备支持OSPFv2但是仍然在使用RIP协议的可以考虑做协议迁移。
在日常工作中常见的情况只有
（1）和
（2）两种。
OSPF协议安全性
1.通过认证方式来建立邻居，防止未授权用户跟校园网的启用OSPF的设备建立邻居，保护数据安全和路由的准确性，以及防止黑客恶意攻击网络。
2.阻止发往用户的OSPF报文
对于一个大型园区网络来说，安全性是必须要考虑到的问题，必须避免终端用户通过Sniffer等工具窥探到园区内OSPF报文信息。
为了保证OSPF网络的安全与稳定，锐捷网络推荐在实际工程中使用闭塞接口（Passive-interface）的方式来阻止通往用户侧的OSPF报文。
OSPF协议的稳定性
通过创建LOOPBACK地址来作为OSPF路由器的router-id,来保证就算是用物理接口的down掉也不会影响到整个网络的稳定性。
2.出口路由设计
对于模型图防火墙工作在透明桥模式、路由器承担NAT功能。
这种部署方式的优点在于防火墙重点任务是完成过滤规则的安全访问控制，而将其工作在透明桥模式，使得网络结构更清晰明了，尤其是在网络测试和性能分析是可以临时把防火墙撤掉而不用修改网络的逻辑结构，也不需要修改其他网络设备的配置，方便管理员的维护管理。
使用策略路由，使得访问CERNET的数据走CERNET的出口出去，访问INTERNET的数据走INTERNET的出口出去并且实现电信移动智能均衡，这样效率更高，使得校园网用户不管是访问CERNET还是INTERNET的速度都是很快的。
公网访问方案：
基于目的地址的策略路由。
根据电信或者网通提供的地址列表进行数据分流，即访问电信资源时（电信提供的地址列表中的地址）通过电信出口访问，访问电信地址列表以外的地址时，走网通出口；或者相反，访问网通资源时（网通提供的地址列表中的地址）通过网通出口访问，访问网通地址列表以外的地址时，走电信出口；此方法通过静态路由、默认路由以及浮动的默认路由配置，以及相应的NAT配套配置，即可实现电信和网通线路的分流转发和自动备份功能。
3、接入层到汇聚层
接入层设备到汇聚设备使用的单臂路由，选择的封装协议为802.1Q.在汇聚上面的子接口上面划分子接口来给VLAN做路由，以达到VLAN之间通信。
4、汇聚层到核心层
汇聚层设备到核心层设备使用的是默认路由，核心层设备向汇聚层设备发送到自己的默认路由，让汇聚层有一条指向核心设备的默认路由。
这样，每台汇聚层设备有两条指向核心的默认路由，实现了负载均衡和链路冗余。
5、IP地址规划
IP地址规划是整个网络设计中的重要组成部分，地址规划的科学性和合理性将直接反应网络拓扑的设计思想，对网络的稳定起到至关重要的影响。
好的地址规划同科学的分层网络拓扑设计相辅相承，共同形成整体的网络设计解决方案。
合理的网段划分结合灵活的VLAN规划，可以有效地降低网络风暴的产生，保证整个网络的稳定，同时也起到一定的网络安全功能。
校园网地址规划方案
校园网的地址采用私有地址10.0.0.0/8网段，采用CIDR技术，将10.0.0.0/8网段的私有地址划分为不同大小的子网。
6、VLAN划分
VLAN号
网段IP
网关
备注
2
192.168.10.
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