兰州理工大学第一教学楼网络设计.docx
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兰州理工大学第一教学楼网络设计
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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2011年秋季学期
计算机网络课程设计
题目：
兰州理工大学第一教学楼网络设计
专业班级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
摘要
在老师讲解了本次课程设计的主要任务和要求后，通过几天的思考。
我决定这次的计算机网络的课程设计主要针对的是兰州理工大学西校区第一教学楼的网络设计，在对第一教学楼进行考察过后，做出了基本需求分析和性能需求分析，并按照老师的要求绘制了网络平面图、剖视图和拓扑图。
这次网络设计所用的高端设备选择的是思科（CISCO）产品，汇聚层交换机选择的是思科3750系列中的一款性能比较好的交换机，接入层交换机统一选择为思科2960系列中的CISCOWS-C2960-24TT-L，最后在投资概算的时候加入了低端产品，并将其算入投资概算中。
本次课程设计因为没有得到第一教学楼的实际尺寸，所以在用线方面只做了大概的统计。
关键字：
网络拓扑图；交换机；主干网；IP划分；网络平面图
前言
计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉学科。
社会学家指出：
人类社会的生活方式与劳动方式从根本上说是具有群体性、交互性、分布性合协作性的。
在今天的信息时代，计算机网络的出现使人类这一本质特征得到了充分的体现。
计算机网络的应用可以大大缩短人与人交往的时间和空间的距离，更进一步扩大了人类社会群体之间的交互与协作范围，因此人们一定会很快接受在计算机网络环境中的工作方式，同时，计算机网络也会对社会的进步产生不可估量的作用。
以Internet为代表的网络应用技术和高速网络技术，使得网络技术发展到了一个更高的阶段。
基于网络技术的电子政务、电子商务、远程教育、远程医疗与信息安全技术正在以前所未有的速度发展，计算机网络正在改变人们的工作方式与生活方式，网络技术的发展已成为影响一个国家与地区政治、经济、科学与文化发展的重要因素之一。
随着高校的扩招和扩建，校园内网络服务需求的不断增大，各种数字设备的引入。
迫切需要对校园内各种网络进行统一管理，本课程设计要求对兰州理工大学西校区第一教学楼网络进行规划，设计出校园网拓扑结构，本次课程设计是在学完计算机网络课程之后综合利用所学知识完成一个具有一定难度的综合设计题目，还是对学习这门课程之后的一个综合检测，同时通过在实践中的学习加深对一些概念的理解，同时还能让我们学习到一些基本仪器的功能的认识，只有通过对理论和实践的学习才能加深对这门课程的了解。
目录
摘要I
前言II
第1章兰州理工大学描述1
1.1学校简介1
1.2学校现状2
第2章需求分析3
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）3
2.2VLAN规划4
2.3实现的信息服务5
2.4应用程序5
2.5QoS5
第3章拓扑图及方案整体描述6
3.1主干网传输方案设计6
3.2Internet接入方案7
3.3远程访问支持8
3.4存储方案8
3.5设备选型9
3.6网络布线9
第4章网络管理11
4.1网络管理11
4.2网络的功能分析11
4.3网络管理方式12
第5章系统主要设备报价13
5.1常用的系统设备13
5.2设备选型概述：
16
5.3设备报价19
参考文献21
课程设计总结23
致谢24
第1章兰州理工大学描述
1.1学校简介
兰州理工大学（LanzhouUniversityofTechnology（LUT））坐落于古丝绸之路重镇、西兰州理工大学风景图，西北工业重镇、甘肃省省会兰州市，是一所历史悠久的多科性省属重点大学。
学校具有良好的办学基础条件，学校占地面积2230亩，校舍建筑面积92万平方米，图书馆馆藏各类文献资料272万册（件）。
固定资产13.03亿元，教学科研仪器设备总值3.6亿元。
学校建立了信息化管理平台和教学平台，实现了网上办公、网上教学、网上管理、网上服务。
占据首批国家技术转移示范机构（清华大学国家技术转移中心等19所高校）中一席。
现有12个省级重点学科，3个博士后科研流动站，5个一级学科博士点，25个二级学科博士点，15个一级学科硕士点，77个二级学科硕士点，并设有17个工程硕士、64个高校教师在职攻读硕士学位授权领域，拥有工商管理硕士（MBA）和会计学硕士（MPACC）专业授权点。
学校现有本科专业53个， 兰州理工大学前身是始建于1919年的甘肃省立工艺学校。
1958年，在组建兰州工学院的基础上将甘肃交通大学并入，1958年10月1日定名为甘肃工业大学。
1965年学校划归国家第一机械工业部，将东北重型机械学院和北京机械学院的水力机械、化工机械、石油矿场机械和焊接工艺及设备专业成建制全部迁入，并从湖南大学、合肥工业大学抽调一批教师来校工作。
1998年学校在国务院机构改革后实行“中央与地方共建、以地方管理为主”的管理体制。
2000年学校将原甘肃省轻纺工业学校整体并入，并在此基础上规划、筹建学校西校区。
2003年经教育部和甘肃省人民政府批准更名为兰州理工大学。
2005年西校区一期工程建成，西校区正式投入使用。
学校具有雄厚的办学基础条件。
经过几代人的建设发展，学校已成为一所工科实力比较雄厚、理科水平不断提高、文科具有一定特色的多学科协调发展的教学研究型理工科大学，具有完整的含博士后、博士、硕士、学士在内的多层次、多类型人才培养体系，对西北地区社会经济发展具有重要支撑作用。
自1919年以来，兰州理工大学全体教职员工胸怀“实业报国”的理想，发扬艰苦奋斗、自强不息的精神，致力教书育人，潜心科技创新，为国家培养了十多万名各类人才，在西部地区，特别是在甘肃经济社会发展中发挥了不可替代的作用。
学校将积极推进教育创新，不断提升学科水平和办学实力，力争在建校100周年（2019年）之际把学校建设成为国内高水平教学研究型大学。
1.2学校现状
经过几十年的建设发展，学校已成为一所以工学为主，多学科协调发展的理工科大学。
至20011年，学校共设有17个二级学院（研究生学院、材料科学与工程学院、机电工程学院、能源与动力工程学院、电气工程与信息工程学院、计算机与通信工程学院、石油化工学院、土木工程学院、设计艺术学院、经济管理学院、理学院、人文学院、生命科学与工程学院、外国语学院、现代网络教育学院、继续教育学院、技术工程学院），1个教学部（体育教学研究部）。
学校学科门类比较齐全。
研究生、本科教育涵盖了工学、理学、管理学、经济学、法学、文学、教育学、医学等8个学科门类。
各类在校学生3.6万人，其中博士、硕士研究生3550人，本科生2.6万余人。
另有在校继续教育学生3000余人。
第2章需求分析
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）
通过对兰州理工大学西校区第一栋教学楼进行实地的观察和了解，一教总共有五层楼，有三个大教室，每个教室大概可以容纳400人，有15个中教室，每个教室可容纳150人左右，有15个小教室，每个教室可容纳80人左右，教学楼中间的6个教室是每个院的办公地点，针对五楼教教室少且分布均匀这一特点，这里就按它的楼层进行规划。
表1.1第一教学楼信息点统计表
区域
楼层
信息点
信息模块
信息面板
第
一
教
学
楼
一楼
3
6
3
二楼
4
7
4
三楼
4
7
4
四楼
4
7
4
五楼
4
7
4
1、因为本次设计主要针对的是兰州理工大学第一栋教学楼，所以中心机房不予考虑，并使用四芯单模光纤将一教与中心机房连接起来，连接带宽达到1Gbps。
2、楼层交换机到各楼层使用超五类双绞线，连接带宽达到100/1000M。
4、室内全部使用超五类双绞线，连接带宽达到10/100M。
5、中心交换机具有很高的可用性、扩展性；
6、所有交换设备能用一套统一的网络管理软件进行管理与配置；
7、能满足多媒体教学的流畅性。
2.2VLAN规划
在教学楼网络的整个网络规划当中，VLAN的划分是非常重要的部分。
主要突出为以下几点：
VLAN划分，可以避免广播风暴，在骨干网络中尤为突出，在多媒体、视频点播等很容易引起广播信息；划分之后，VLAN是广播只在子网中进行，不会做无意义的广播，消除了广播风暴产生的条件。
VLAN划分，可以增加网络的安全性，在不同的VLAN之间不能随意通讯，只限与本子网间通讯，不会对其他的子网产生干扰。
要进行访问，需要通过三层交换，这样信息流就得到相当好的控制。
网络管理系统采用完全独立的IP子网和VLAN，实现更加安全的对所有网络设备进行管理。
建立VLAN和IP子网的对应关系。
提高管理效率，实现虚拟的工作组，减少站点的移动和改变的开销。
VLAN间的子网访问，可以在三层交换机上实现，子网间的通讯也可以在汇聚设备上实行，分流核心交换机的三层交换，优化了组网
VLAN号
VLAN名称
起始IP
子网掩码
说明
VLAN1
—
210.31.42.1
255.255.255.255
网管中心VLAN
VLAN10
JWC
210.31.42.6
255.255.255.224
教务处VLAN
VLAN20
DZS
210.31.42.32
255.255.255.224
党政办公室VLAN
VLAN30
TSG
210.31.42.58
255.255.255.192
图书馆VLAN
VLAN50
LZY
210.31.43.1
255.255.255.192
西区书院VLAN
VLAN60
YZY
210.31.43.64
255.255.255.192
西区书院VLAN
VLAN80
HZY
210.31.43.192
255.255.255.192
西区书院VLAN
VLAN90
YZY
210.31.44.1
255.255.255.192
西区书院VLAN
VLAN120
SHQ
210.31.44.192
255.255.255.224
生活区VLAN
VLAN130
FWQ
210.31.42.2
255.255.255.248
服务器VLAN
2.3实现的信息服务
能与Internet互联，可提供互联网的应用，如WWW浏览服务，FTP文件传输服务、E-mail电子邮件服务，NEMS新闻组讨论、远程登录、新闻组讨论、电子公告牌、域名服务、超文本传输服务、文件传送服务等服务。
2.4应用程序
WebServer采用WindowsNTServer4.0中文版；FileServer采用Netware4.11或Netware4.5.0中文版；如果预算宽裕，则可在WebServer使用MicrosoftBackOfficeSmallBusinessServer4.0,该软件包不仅在安装、配置、使用上更为简单，并囊括了一下服务所需的全部软件。
支持Novell、WindowsNT及Windows95或Windows98对等网络等流行的操作系统。
支持通用大型数据库，如SQL、Oracle等。
2.5QoS
随着学校的扩建和扩招，教学楼的规模不断扩大，我们必须考虑QoS，即服务质量的问题：
所谓Qos指的是服务质量，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。
QoS具有分类、标注和优先级设置的功能。
当网络过载或阻塞时，QoS能确保重要业务量不延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。
管理员在数据流经的各个网络设备上手工定义需要采用的QoS机制。
在此较大型的网络中，还可以采用策略服务器的方法，首先在策略服务器上定义策略，然后配置网络设备接收策略并在策略服务器上分发策略。
在正常情况下，如果网络中只用于特定的无时间限制的系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。
但是对关键应用和多媒体的应用就十分关键。
当网络过载或阻塞时，能保证重要业务量不受延迟或丢去，同时保证网络的高效运行。
随着网络中多媒体的应用越来越广，这类应用对服务质量的要求较高，本教学楼网络设计能保证QoS，用于支持这类应用。
第3章拓扑图及方案整体描述
3.1主干网传输方案设计
教学楼网络系统设计原则：
由于计算机与网络技术的特殊性，网络建设需要考虑以下一些因素：
系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。
（一）、选择带宽高的网络设计
多媒体课件包含了大量的声音、图象和动画等信息，需要高带宽的网络通信能力的支持。
在构建网络设计时，不能由于网络传输速率的不足，而影响整个网络的整体性能，使传输速率成为网络传输的瓶颈。
（二）、选择可扩充的网络架构
一般教学楼网络的建设资金用量非常大，对于学校来说，办学资金是比较紧张的，所以在教学楼网络构建是，宜采用当时最新的网络技术，结合学校财力，实行分步实施，循序渐进。
这就要求在网络构件时要选择具有良好可扩展性能的网络互连设备，一有效地保护现有的投资。
（三）、充分共享络资源
组建计算机网络的主要目的是实现资源共享，这个资源包括硬件资源、软件资源。
网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现网络设备的共享、存储设备的共享等。
（四）、网络可管理性，降低网络运行及维护成本
只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网络设备，才能为将来降低网络运行及维护成本打下坚实的基础。
（五）、网络系统与应用系统的整和
网络系统与应系统要能够很好的融合能发挥教学楼网的效率和优势，构建教学楼网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。
更多的是方便老师和学生的使用，提高教学效率。
（六）、建设成本
考虑教学楼网工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，在设备选型等方面选用性价比高的网络产品。
（七）、高可靠性
网络要求具有高可靠性、高稳定性和足够设备冗余和备份，防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络出现单点失效的情况。
应采用各种有效的安全措施，安全包括4个层面-网络安全，操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。
由于Internet的开放性，教学楼网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。
同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。
各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接，构成与校园网千兆位以太网的主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。
3.2Internet接入方案
综合考虑后，该方案采用DDN方式接入Internet，所谓的DDN称为数字数据网，是利用铜线，光纤，数字微波等传输通道，提供永久或半永久链接电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。
DDN由数字电路，DDN节点，网络控制和用户环路组成，可以为用户提供各种速率的高质量的数字专用电路和其他新业务。
通过DDN专线接入Internet时，还必须使用路由设备，才能将整个局域网络接入Internet。
网络拓扑结构图如图3.1所示。
图3.1网络拓扑结构图
3.3远程访问支持
由于学校能够申请到的IP地址非常有限，通常是十几个到几十个，所以不能给每台机器机器都分配合法的IP地址，为了保证每个节点都能浏览INTERNET上的丰富信息，需要采用代理服务器的方式，即选一台或几台服务器安装代理服务器软件ProxyServer，绑定两个IP地址，其中一个是合法地址与保证可以访问到外面，另一个是内部的IP地址与保证可以被内部地址访问，所有终端都配成内部IP地址，当它们想访问外部网络的时候，先访问代理服务器，再由代理服务器访问外面，然后把访问结果带回来。
3.4存储方案
双机（热）备份、RAID、磁盘阵列、存储局域网（SAN）
1.备份
由于考虑最低投资，为采用磁带机备份，而是用磁带镜像技术容错，这样不但得到完善的数据备份，而且还提高了系统的性能。
利用NT提供的AT命令每日将重要数据自动备份至MO光盘机。
定期对重要的数据和资料进行归类，汇总、存档，并转存为光盘片，与建立电子档案。
2.RAID
RAID即磁盘冗余列阵，RAID0：
只支持偶数个硬盘，将几个硬盘视为一个逻辑分区，在读写数据时，同时对四个硬盘进行操作加快了读写速度，但存在问题，如某硬盘出错，数据就会丢失，无法挽回。
RAID1：
将所有的硬盘两两互为镜像，然后按RAID0方案组合，这样既提高了读写速度又能在一个磁盘出现故障时快速启动镜像盘，保证了数据的安全。
RAID5：
针对三个或三个以上的硬盘情况，在写入数据时与其中任一个盘为校验盘，写入校验数据，其余硬盘写入实际数据，在数据盘故障时可利用校验恢复数据，保证了数据的安全。
本方案为网络中心服务器配置了2块9G热插板硬盘，采用了单机磁盘镜像进行容错处理。
3.5设备选型
传输介质、路由器、交换机、（防火墙、RAS、ModemPool）、服务器（普通、机架式）、PC、其它设备（中心机房及配线间设备、光传输设备）；
3.6网络布线
设备间应尽量保持室内无尘土、通风良好、室内照明不低于150Lx，载重量不小于100磅每平米。
应符合有关消防规范、配置有关消防系统。
室内应提供UPS电源配电盘以保证网络设备运行及维护的供电。
每个电源插座的容量不小于300W。
一、由于六类线缆的外径要比一般的五类线粗，为了避免线缆的缠绕（特别是在弯头处），在管线设计时一定要注意管径的填充度，一般内径20mm的线管以放2根六类线为宜。
二、桥架设计合理，保证合适的线缆弯曲半径。
上下左右绕过其他线槽时，转弯坡度要平缓，重点注意两端线缆下垂受力后是否还能在不压损线缆的前提下盖上盖板。
三、放线过程中主要是注意对拉力的控制，对于带卷轴包装的线缆，最好能在一端预拉出一部分线缆，然后在管线另一端抽取，预拉出的线不能过多，避免多根线在场地上缠结环绕。
四、拉线工序结束后，两端留出的冗余线缆要整理和保护好，盘线时要顺着原来的旋转方向，线圈直径不要太小，有可能的话用废线头固定在桥架、吊顶上或纸箱内，做好标注，提醒其他人员勿动勿踩。
五、在整理、绑扎、安置线缆时，冗余线缆不要太长，不要让线缆叠加受力，线圈顺势盘整，固定扎绳不要勒得过紧。
六、在整个施工期间，工艺流程及时通报，各工种负责人做好沟通，发现问题马上通知甲方，在其他后续工种开始前及时完成本工种任务。
第4章网络管理
4.1网络管理
随着校园网大量资金的投入，网络的规模日益扩大，校园网络的功能在教学中起着关键性的作用，尤其是教学楼的网络，但随之而来的网络管理问题越来越引起高校领导层们的关注。
众所周知，校园网正在改变着传统的教学模式，营造了学生自主学习的环境，有了好的硬件和软件资源，就要有一套高效可行的方案来全面推进校园网络在教育工作中的良性发展。
网络管理的目地是提供对计算机网络进行规划、设计，操作运行、监控、分析等手段，从而充分利用资源，提供可靠的服务。
4.2网络的功能分析
网络管理人员对信息分析和处理，可以发现问题，并通过跟踪分析和故障隔离等方法，进行网络的有效的维护。
对网络管理包括以下几个部分：
安全管理主要是对网上的机密信息采取保护措施：
数据链中加密，密钥的分配及管理、病毒免疫，空难恢复措施等。
配置管理负责控制网络配置信息。
故障管理主要是涉及故障检查、故障诊断、故障维修及故障记录等。
网络设备管理网络设备在网络里包括众多的交换机，集线器，网卡，路由器，网络电缆，服务器，存储设备。
4.3网络管理方式
主要采用集中管理和分布式管理两种相结合：
集中式管理管理的核心是网络中心，主要是监控网络的运行，收集网络运行的数据，只要管理的对象加载简单的管理过程，网络人员既可掌握整个网络的运行信息。
分布式管理主要针对各用户信息节点进行管理。
第5章系统主要设备报价
5.1常用的系统设备
网络设备主要是指硬件系统，各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的，每一部分在网络中有着不同的作用，缺一不可，只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统，网络设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、传输介质等。
网卡（简称NIC），也网络适配卡或网络接口卡，网卡作为计算机与网络连接的接口，是不可缺少的网络设备之一。
无论是双绞线网络、同轴电缆网络还是光缆网络，都必须借助于相应类型的网卡才能实现与计算机的连接，是计算机与局域网相互连接的惟一接口。
每块网卡上都有一个世界惟一的ID号，也就是MAC（MediaAccessControl）地址，计算机在连入网络之后，就是依靠这个ID号才能实现在不同计算机之间的通信和信息交换。
网卡有很多种，不同类型的网络需要使用不同种类的网卡，不同速度的网络需求也要使用不同的网卡。
如根据带宽来分的话，有10Mbit/s网卡、10/100Mit/s自适应网卡和1000Mbit/s网卡；如按总线分，有ISA总线、PCI总线、PCMCIA总线网卡等。
从目前校园网建设的实际情况来看，工作站网卡选择PCI总线的10M/100Mbit/s自适应网卡最适合。
交换机，也称交换式集线器，是专门设计的，使各计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备。
作为高性能的集线设备，随着价格的不断降低，交换机已逐步取代了集线器而成为集线设备的首选。
由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率，而且交换延时很小，使得信息的传输效率大大提高，适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。
交换机具有很强的网络管理功能，它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络，因为交换机采用了独享网络带宽的设计。
路由器除了有连接不同的网络物理分支和不同的通信媒介、过滤和隔离网络数据流及建立路由表，还有控制和管理复杂的路径、控制流量、分组分段、防止网络风暴及在网络分支之间提供安全屏障层等到功能。
根据路由设备的组成可以分为软路由和硬路由。
根据路由表的设置方式可以将路由器分为静态的和动态的。
路由器工作在网络层，因此它可以在网络层交换和路由数据帧，访问的是对方的网络地址。
当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目标地址，并在路由表查看到达目标地址的路径，根据路径的代价，选择一条最佳的路径，然后把数据帧沿这条路径发送给目标地址。
网络要求把各个独立的计算机连接起来的，这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来，这就是传输介质，局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种，一般情况下都是用有线介质的，因为它的稳定性高，连接可靠，无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。
常用的有线介质主要有以下几类。
（1）同轴电缆
同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。
这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。
同轴电缆有许多种不同的规格，最常用是细同轴电缆和粗同轴电缆。
细同轴电缆主要用于建筑物内的网络连接，而粗同轴电缆则常用于建筑物间相连。
它们的区别在于粗同轴电缆屏蔽更好，能传输更远的距离。
同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成，其结构如图1所示。
（2）双绞线
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞
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