校园网组建与规划.docx
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校园网组建与规划
课程设计报告
课程设计名称：
校园网络规划与设计
系：
计算机
学生姓名：
班级：
计算机班
学号：
成绩：
指导教师：
开课时间：
2011学年二学期
一．设计题目
校园网络规划与设计
二．主要内容
本课程设计的目的引导学生将书本上抽象的概念与具体的实现技术相结合，使学生体会网络的规划与设计过程，以及专业技术人员所使用的基本方法和技巧，培养学生解决计算机网络问题的实际能力。
三．具体要求
首先，进行对象研究和需求调查，弄清用户的性质、任务和改造发展的特点，对网络环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件。
其次，在应用需求分析的基础上，确定不同网络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，确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和主要建筑分布特点，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，确定规划网络建设的实施步骤。
四．进度安排
周一：
查阅相关文献，熟悉网络规划与设计的过程
周二：
结合具体网络，进行需求分析
周三：
针对需求分析，绘制网络的拓扑图
周四：
根据需求分析，对网络设备进行选型
周五：
对网络进行IP地址规划与配置
周六，周日：
完成课程设计报告
五．成绩评
六．正文
一背景
1背景
学校是人类知识诞生与传播的主要场所，在网络大行其道的信息时代，尤其在教育信息化、数据化和远程化教育中，校园网扮演着越来越重要的角色，成为了教育三化基础平台的一部分，如何建设校园网，使之能够有以下功能，是当前众多学校和网络集成商关心的点
·集成校园信息资源，使校园网成为基础数据的平台
·改造传统的教学模式，使校园网成为远程教学的平台
·走出去，引进来，使校园网成为学术交流信息的平台
·引导校园信息化的方向，使校园网成为电子校务的平台
当前我国科教兴国战略的实施，促进教育信息化的飞速发展。
教育信息化的主要特征和措施是远程化和网络化，其中校园网是远程通信的基础平台和信息资源平台，其重要性是不言而喻的。
目前我国的校园网的建设还处在起步发展阶段，总体建设水平偏低，这与校园网的规划与设计、技术设备选型、系统集成和信息资源开发等方面有很大的关系。
二网络规划
2.1校园网设计提供功能
为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进的计算机网络环境，并将计算机引入教学、科研、管理和学习等各个领域。
改善学校教学科研、管理和学习环境，提高其水平。
熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理和学习手段，有利于培养面向世界、面向未来的高层次人才。
校园网的功能
在学院建成一个适合于信息采集、共享的内部网络，在此基础上建立起供教学及人员培训使用的内部网络以及内部办公网络；
实现到Internet的接入，实现信息在Internet的发布；
2.2校园网设计目标思想
校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。
具体而言这样的设计目标应该是：
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。
●高效实用。
在校园网的设计中，首先要考虑的是高效实用，着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金优先解决工作急需的问题。
设备应易于使用和维护，为科学研究提供先进平台。
确保使用技术成熟的网络设备和通信技术，建设高速的局域网络主干，以适应高带宽应用的需求。
同时考虑对现有设备和资源的充分利用，尽量保护原有投资。
●高可靠性。
网络是一种必须能够随时提供的资源。
这就要求网络系统要有极高的可靠性，应具有网络监督和管理能力，要充分考虑设备和线路的容错机制和冗余，能够在线修复、更换和扩充。
●良好的可管理性和可维护性。
整个网络是多种设备组成的较复杂的系统，必须着重考虑所选产品具有良好的可管理性和可维护性。
●开放与标准化原则。
先进性、开放性和标准化相结合，尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途的网络产品，以保证网络在较长时间内不落后。
校园网的建设是分阶段进行的，因此在总体设计中，应采用开放式的体系结构，使网络易于扩充，使相对独立的分系统易于组合和调整。
校园网中选用的通信协议要符合国际标准或工业标准，以保证网络系统的扩充以及互连性，只有符合国际和国家标准，才能确保将来的发展。
●可扩展性。
及易升级性。
随着世界网络技术的不断发展和业务需求的扩大，网络设备必须有良好的系统扩充性，主干网络设备应能平滑升级。
因此建网时，要确保为网络扩展留有余地。
由于计算机网络设备更新淘汰很快，建议采用当前成熟先进的技术和设备，而这些设备应有良好的扩张性，能兼容未来可能的技术。
在校园网规划中，选好网络主干设施的重要性超过选择服务器设备。
应保证现有布线可以重用或者重组，路由交换设备能通过降到下一级子网的方式继续发挥作用，以最大限度地保护投资。
●安全性。
系统的安全性是非常重要的指标。
校园网中保存的某些信息和配置具有保密性，须防止XX的访问。
2.3校园网管理和设备要求
1．高性能；所有网络设备都应足够的吞吐量；
2．高可靠性和高可用性；应考虑多种容错技术；
3．可管理性；所有网络设备均可用适当的网管软件进行监控、管理和设置；
4．采用国际统一的标准；
"校园网管理条例"应依据国家相关法律、法规制订。
此条例将对校园网的建设目的、机构组成、经费来源等做出规定，它是校园网所有规章制度的总纲。
校园网领导小组应对网络建设提出指导性意见并进行监督，网络建设具体由"网络中心"组织实施，各系、部、处均应指派分管领导与网络管理员。
除了规范网络应用外，校园网各项规章制度的建立还可加速网上教学、科研、开发等工作的进展。
在网络支撑的管理信息系统开发、数据资源上网过程中，需要统一组织规划，协调好各相关部门的关系。
考虑到我院的实际，从学生管理与教务系统入手建设网络资源和管理系统，是个合适的切入点。
2.4教学和办公子网的设计
校园网建网的目的之一，是利用网络实现多媒体教学，如：
交互式多媒体课堂、电子阅览室、教师培训等。
多媒体教学的难点在于实现视频信号的传送（如VOD视频点播）。
目前在局域网上实时传送高质量的视频数据还未成熟，但传送压缩后的视频数据确是可行的。
根据教学子网对速度要求较高的特点，可以采用以太网交换机.
在教学子网的软件方面，可选用的种类较多，如电子教室、海航的电子阅览室、中教的课件制作系统等。
办公子网主要面向学校的各级领导及各职能部门，能够实现对网络数据的查询、修改、添加、删除等操作，同时，应该能够满足支持视频传送的要求。
鉴于此，办公子网采用了联想LH－262724＋3的10/100M自适应集线器或LH－261312＋1的10/100M自适应集线器，这两款集线器除具备普通双速集线器功能外，还专门提供了交换式端口，能够为连接在该端口上的设备提供独享的10/100M带宽，极大地提高数据传输速率，解决服务器瓶颈问题。
采用联想LP－1363联10/100M以太网打印服务器，来完成共享打印功能。
该服务器具有3个标准并联，可同时连接三台任意标准并联打印机。
2.5校园网络中心设计原则
网络中心设计主要包括主干网络的设计、校园网与Internet的互连、远程访问服务等。
主干网络的设计
主干网络采用千兆以太网交换机作为校园网的中心交换机。
1.校园网与Internet的互连：
2.推荐采用局域网专线接入方式，此方式需要配备路由器等设备，租用专线，申请IP地址及注册域名，以专线方式连入Internet，并提供防火墙。
3.远程访问服务
采用联想LA－220和LA－240访问服务器，安装在本地局域网中，通过1至4个调制解调器和1至4根电话线，即可为远程访问人员提供拨号上网服务，远程用户只需拥有1个调制解调器和1根电话线，通过拨接LA－220或LA－240上所连接的电话号码，就可以登录访问。
2.6校园网系统设计原则
网上资源，进行教学和科研工作；学生可以方便地浏览和查询网上资源实现远程学习；通过网上学习学会信息处理能力。
学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标。
校园网的总体设计原则是：
开放性采用开放性的网络体系，以方便网络的升级、扩展和互联；同时在选择服务器、网络产品时，强调产品支持的网络协议的国际标准化；
可扩充性从主干网络设备的选型及其模块、插槽个数、管理软件和网络整体结构，以及技术的开放性和对相关协议的支持等方面，来保证网络系统的可扩充性；
安全性内部网络之间、内部网络与外部公共网之间的互联，利用VLAN/ELAN、防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全；
投资保护选用性能价格比高的网络设备和服务器；采用的网络架构和设备充分考虑到易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资；
易用性
应用软件系统必须强调易用性，用户界友好，带有帮助和查询功能，用户可以通过Web查询。
实用性
应当从实际情况出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。
内部网络之间、内部网络与外部公共网之间的互联，利用VLAN/ELAN、防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全；
先进性
采用当前国际先进成熟的主流技术，采用业界相关国际标准。
可扩充性
采用符合国际和国内工业标准的协议和接口，从而使校园网具有良好的开放性，实现与其他网络和信息资源的容易互联互通。
并可以在网络的不同层次上增加节点和子网。
一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。
可管理性
设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作，并选用易于操作和维护的网络操作系统，大大减轻网络运营时的管理和维护负担。
采用智能化网络管理，最大程度地降低网络的运行成本和维护。
利用图形化的管理界面和简洁的操作方式，合理地网络规划策略，提供强大的网络管理功能；使日常的维护和操作变得直观，便捷和高效；
高性能价格比
结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况，制定合乎经济效益的解决方案，在满足需求的基础上，充分保障学校的经济效益。
坚持经济性原则，力争用最少的钱办更多的事，以获得最大的效益。
三总体设计
3.1网络结构分析设计
主干网可以采用星型拓扑结构，该拓扑结构实施与扩充比较方便灵活，便于维护，支持该拓扑结构的技术也已很成熟。
3.2子网设计
在我校东西院各主要教学、科研及行政等大楼内建立子网。
在目前成熟的产品中，电缆以太网、光纤以太网、电缆或光纤令牌网均可作为子网。
电缆以太网包括粗铜轴电缆、细铜轴电缆和双绞线缆以太网。
电缆及光纤以太网速度均为10Mbps。
考虑到双绞线以太网传输速率高（可达100M以上）、工作可靠、价格便宜、安装维护容易、用户入出网方便以及几乎所有计算机厂家产品均支持以太网等众多优点，在我校校园网中可使用双绞线以太网作为子网的主要形式。
传输介质主要选用5类双绞线，通过SWICTH和HUB连接各楼层及办公室的计算机。
3.3网络模型
1．骨干层
核心交换机建议采用cisco3550核心路由交换机即可。
可以根据用户的需求灵活配置，灵活构建弹性可扩展的网络。
2．接入层
接入层网络由楼栋交换节点和楼层交换节点组成，接入层网络应该可以满足各种客户的接入需要，而且能够实现客户化的接入策略，业务QOS保证，用户接入访问控制等等。
楼层交换节点采用cisco2950交换机。
为各类型网络提供完善的端到端的服务质量、丰富的安全设置和基于策略的网管。
3．出口
采用路由器+防火墙的方式，起到如下作用：
防火墙提供强有力的服务器、内网安全保护、提供IDS等安全特性；路由器提供出口路由功能，数据处理能力强，具有强大的NAT功能。
3.4网络拓扑结构
拓扑设计
局域网采用星型网络拓朴结构，星型拓朴结构为现在较为流行的一种网络结构，它是以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。
由于所有节点的往外传输都必须经过中央节点来处理，因此，对中央节点的要求比较高。
优点是网络结构简单，易于维护，便于管理（集中式）；每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；入网主机故障不影响整个网络的正常工作。
对该网络支持的设备生产厂商有较好的技术支持。
局域网内的所有工作节点通过双绞线与交换机相连形成一个星型网络。
办公电脑建议采用品牌的商用机，商用机运行比较稳定，而且比较耐用，运算速度较快，较适于开发使用
3.5技术选择
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）。
-Ethernet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
3.6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。
（3）易于扩展性：
由于信息技术和人们对于新技术的需求发展都非常迅速，为了避免不必要的重复投资，应选择具有一定扩展能力的设备，能够保证在网络规模逐渐扩大的时候，不需要增加的设备，而只需要增加一定数量的模块就行。
（4）管理和维护方便：
先进的设备必须配合先进的管理和维护的方法，才能够发挥最大的作用。
所以，在选择设备时必须支持现有的、常用的网络管理协议和多种网络管理软件，便于管理人员的维护。
3.7主要网络设备配置
根据设计原则和网络设备选择原则，主要网络设备配置的情况如表3-2
表3-1主要网络设备配置表
设备名称
设备型号
放置地点
品牌
数量
单价
（万元）
备注
路由器
Cisco12816
网络中心
Cisco
1
￥6.00
见表3-3
核心层
WS-C3750-24TS-S
网络中心
Cisco
3
￥4.00
见表3-4
交换机
WS-X2922-XL模块
汇聚层
WS-C2916M-XL
图书管
Cisco
11
￥2.00
交换机
WS-X2922-XL模块
行政楼
接入层
CiscoCatalyst1924-EN
学生公寓
Cisco
45
￥1.50
交换机
WS-X2922-XL模块
主服务器
IBMX226
网络中心
IBM
1
￥8.00
见表3-5
防火墙
CiscoSecurePIX535
网络中心
Cisco
1
￥8.00
见表3-6
1、Cisco12816路由器的介绍[11]
Cisco12816路由器利用CiscoIOS®软件提供多种服务。
CiscoIOS软件是当今部署范围最广的路由器操作系统，它提供全套IP/MPLS和高可用性，能够同时支持当前和未来的新一代服务。
16插槽的Cisco12816路由器不但能够将服务供应商的IP/MPLS核心网络扩展到40Gbps/插槽，还能为高速Peering服务和边缘服务提供扩展功能Cisco12816
表3-3路由器的规格参数
类型
描述
兼容性
与当前的所有Cisco12000系列线卡兼容
软件兼容性
CiscoIOS12.0（27）S及更高版本
协议
IPv4、MPLS、BGPv4、IS-IS、OSPF、EIGRP、RIP、IGMP、DVMRP和PIMDM/SM。
性能
交换能力可达1.28Tbps
可用性
电源冗余度（DC为1：
1，•AC为负载均衡）
路由处理器冗余度1：
1
支持自动保护切•换（APS）ASIC
平均无故障时间（MTBF）：
交换矩阵卡＝276,062hr
网络管理
命令行界面（CLI）Cisco12000Manager简单网络管理协议（SNMP）
接口
GRP支持两个串行端口（控制台和AUX连接）和一个10/100端口
认证
SR-3580中规定的NEBSLevel3要求
2、核心交换机（WS-C3750-24TS-S）的介绍
思科的CiscoCatalyst3750系列交换机是结合业界领先的易用性和最高的冗余性，里程碑地提升了堆叠式交换机在局域网中的工作效率。
对于学校而言，CiscoCatalyst3750系列可以通过提供配置灵活性。
WS-C3750-24TS-S交换机最多可以将9个交换机堆叠在一起，构成一个统一的逻辑单元，其中总共包含468个以太网或以太网供电10/100端口或者252个以太网10/100/1000端口、或9个10GB以太网端口。
WS-C3750-24TS-S交换机可以使用标准多层软件镜像（SMI）或者增强多层软件镜像（EMI）。
SMI功能集包括先进的服务质量（QoS）、速率限制、访问控制列表（ACL）和基本的静态和路由信息协议（RIP）路由功能。
表3-4WS-C3750-24TS-S交换机的参数
类型
描述
设备类型
千兆以太网交换机吞吐率（MBPS）7
交换方式
存储-转发地址表大小12000
网络标准I
EEE802.3,802.3u,802.3x,802.3ab
端口类型
10/100Base-TX，1000Base-FX/SX
交换容量（GBPS）
48
端口数
28
模块化插槽数
2
额定电压（V）
200-240
堆叠支持
堆叠式
额定功率（W）
42
背板带宽（Gbps）
96
包转发率
13.1Mpps
内存
128MBDRAM+16MB
传输速率（Mbps）
10/100/1000
VLAN支持
支持
网管功能
SNMP
3、汇聚层层交换机（WS-C2916M-XL）的介绍
Cisco的WS-C2916M-XL10/100交换机融突的性能、通用的模块性和易于使用的管理于一身。
Cisco的先进体系结构采用了一个3.2Gbps和前传速率每秒300万个信息元的交换结构，在所有端口上提供线速性能。
Catalyst2916M-XL是Cisco的全线端到端解决方案的不可分割的一部分。
集成化CiscoIOS软件具有适应于端到端集成的功能，包括带宽集中、网络多媒体支持和未来的VLAN支持。
WS-C2916M-XL交换机的特征：
（1）16个10/100Base-TX端口：
这些端口均支持Nway标准，可支持10/100Base-TX自适应及全双工/半双工。
（2）通用模块性：
Catalyst2916M-XL的2个通用模块插槽具有扩展能力、更高速的连通性和对特性模块的未来支持，从而使用户可灵活地升级他们的网络。
（3）管理模块：
Catalyst2916M-XL交换机后面板上端插槽可插管理模块，全面支持SNMP/RMON，可通过console口或连到串口的modem，或通过Telnet板上配置，或基于web方式通过HTTP协议访问嵌入管理程序。
（4）虚拟网络（VLAN）：
支持虚拟网络（VLAN）标准来控制广播域和网段流量，可以提高网络性能、安全性和可管理性。
可根据最大网络流量和网络安全性来划分虚拟网络。
（5）端口可与MAC地址绑定：
每台交换机支持端口与MAC地址绑定，即可以通过手工设置的方式，使每个端口只能与指定的若干MAC地址相连通，从而提高网络的安全性。
（6）流
升级会员 