基于IPv4技术高校校园网设计与实现.docx
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基于IPv4技术高校校园网设计与实现
基于IPv4技术高校校园网设计与实现
基于IPv4技术高校校园网设计与实现
摘要
进入新世纪以来，网络技术开始前所未有的速度得以空前发展，其最大的特点就是具有强大的生命力，所以一直受到不少相关人员的关注。
如今已经进入了知识经济时代，较大的改变了人们的生产和生活方式。
在新时期，人们开始对自己生活周围的环境予以高度的关注。
因此，在这样的背景下，有不少企业建筑物，医院办公楼，学校教室等也开始进入了网络化的发展行列。
本论文主要描述高校校园网的设计，先是对具体的设计方案进行了阐述。
然后，按照已有的专业知识，在全面把握网络技术的基础上，以高校网络化建设的未来发展走势为依据，对网络系统建设中提出的各类问题进行了科学的分析，并建立了一个基于高校校园的网络模型。
然后在模型的基础上，对系统进行了详细设计，选取了所需要使用的各类网络软件CiscoPackerTracer6.0，成功设计了一个实用科学，操作方便，可实现互动的校园网络设计系统等，对设备进行配置，包括IPv4地址和路由协议等，为通过网络进行校园管理奠定了坚实的基础。
关键词：
高校校园网；IPv4；OSPF；NAT；ACL
BasedontheIPv4technologyuniversitycampusnetworkdesignandimplementation
Abstract
ComputerNetworkTechnologywithitsrapidpaceofdevelopmentanditsvitalitybeingpopularwithpeopleofallages,andnowsocialintelligence,networkingseemstohavebecomethesubjectofnetworkdevelopment.
Withthepopularityofthenetworkandtheexplosiveofinformation,peoplelivingintoday'ssocietyareincreasinglyconcernedaboutthesurroundingenvironment.Somanycompaniesbuildings,homes,hospitals,schools,etc.havejoinedtheranksofthenetworking.
Thispaperdescribesthedesignandimplementationofcampusnetwork,elaboratedthedesignofuniversitycampusLANproject.AccordingtotheexistingknowledgeandfullunderstandingofthebasicLANnetworkingtechnology,basedonthecurrentdevelopmenttrendofcampusnetwork,campussciencewiththeneedsofnetworksystemanalysis,designofanuniversitymodelscampusLANsystem,andrefinedtheuniversitycampusnetworkmodelallaspectsofdesigndetails.Accordingtotheneedsandactualmodelofnetworkdevicesneedtousetheappropriateselection.HeretheuseofnetworksimulationsoftwareCiscoPackerTracer6.0,onthecampusnetworkplanning,equipmentconfiguration,includingIPv4addressesandroutingprotocols.
Keywords:
universitycampusnetwork；IPv4；OSPF；NAT；ACL
1绪论
1.1选题背景
随着信息技术高速发展，计算机和互联网等现代技术活跃在社会各个领域，尤其在管理方面，信息及时沟通资源共享使大量复杂繁琐的问题变的更简单易行提高了生产效率。
随着社会的进步和现代科技的发展，信息在人类的生活中显得越来越重要了。
高校间的竞争早已超越了单纯的招生竞争、师资竞争、服务竞争、资源竞争、价格竞争和荣誉竞争等。
随着工业革命的完成，人类社会已步入信息时代。
在各种竞争的方面也都不可避免地被打上了网络化的烙印[1]。
高校原有的教学和信息传递方式已不能满足当代高校运作的需求。
高校校园网是正是在这种背景下产生的，成熟的计算机网络技术和通讯技术为高校教学信息化、网络化的需求提供技术支持。
校园局域网为高校营造了一个安全、高效现代化的教育环境，也使计算机的功能得到了充分的发挥[2]。
学校内部网络实现互联互通，资源化、信息化，有利于数据交换（方便各部门之间传递内部数据）、资源共享（随时调用学校内部开放的数据）、打印共享（随时使用位于办公室处的任意打印机）提高高校教学办公的工作效率。
1.2国内外研究现状
如今国内和国际的高校都非常重视校园网组建。
如今，校园网已经被视为实现教学信息化的一个重要环节，并在高校各大职能部门都有所涉及，可以说在他们学校生活的方方面面都有所体现，同时也一改以往的教学方法与观念[2]。
在国外，大学校园网建设要早于我国，大多数是兴起到上世纪80年代，到了90年代中期，大部分欧美发达国家都建立了相对完善的高校校园网，而且大部分同学都学会利用校园网上的各项资源[3]。
1.3研究内容及组织结构
1.3.1研究内容
（1）研究校园网功能和开展需求调查工作，全面分析学校的特点，教学任务，以及所实施的改革策略，对高校校园网系统进行设计，并准确把握校园网的实际需求；
（2）在了解学校信息建设需求的基础上，对学校Intranet的服务类型予以明确，并明确具体的设计目标，包括网络拓扑搭建、服务器设置和路由交换的配置；
（3）确立高校校园网的详细结构和所能发挥的作用，按照需求分析和学校的具体情况，开展系统的分析和设计；
（4）确立技术设计的原则要求，如在技术选择、设备选择、网络配置等应用要求；
（5）设计安排校园网搭建的实现过程。
1.3.2组织结构
第一章绪论，讨论了论文的选题背景、国内外研究现状和研究内容及组织结构。
第二章高校校园网需求分析，介绍了校园网的需求及核心功能。
第三章高校校园网规划与设计，主要阐述了校园网的设计方案的科学性、建设整体内容以及VALN划分和IP规划、设备选型。
第四章高校校园网实施技术，例如：
VLAN、OSPF、NAT、ACL、VPN、STP、端口安全等相关技术介绍。
第五章高校校园网实施与测试，利用CiscoPacketTracer6.0模拟器搭建校园网络环境，介绍了实现原理、关键配置命令、测试环境和测试记录。
总结整篇论文的总结部分，对高校校园网络设计的课题进行主要结论概述。
2高校校园网需求分析
2.1高校校园网络需求
本论文主要是把某个高等院校的校园网设计作为工作中心，进行校园网的规划与模拟，并提出具体的解决方案。
以该高校来看主要有两个校区：
CampusA、CampusB，通过某一边界路由器C-R与CampusA和CampusB相连组成高校校园内部网络，边界路由器出口是外网与ISP相连。
该高校校园网络的具体需求如下：
1．该高校校园网由2个校区构成，要求不同区域的PC在不同的VLAN中，根据高校网络设计需求划分VLAN，同时给每个VLAN分配IP地址段，同时利用VTP技术，实现VLAN信息的同步。
2．学生宿舍区作为特殊存在不能访问高校的办公区域，而可以访问学校内部网络和Internet。
3．由于财务部是高校较为敏感的部门，所以要求财务部不能访问外部网络，也不能跟其它区域互访，但是办公区域之间（除财务部外）可以互访且能够访问学校内网和Internet。
4．为了便于IP的管理，在核心交换机对应的VLAN上搭建DHCP服务器，为接入高校校园网中的PC分配IP及相关的配置信息（如：
网关，DNS）。
5．由于该高校有上Internet的需求，因此要求网络中要部署WEB和DNS服务器。
6．为了方便高校师生资源共享，需要在网络中部署FTP服务器。
7．为了保证该高校校园网能够实现高速，可靠的数据转发，需要在核心交换机上配置冗余及以太信道的链路聚合。
8．为了保证高校内部网络的安全，不希望外网能够访问高校内网，所以需要使用NAT技术，实现单向访问。
9．为了实现让出差/在家办公教师能够访问高校的内部资源，要求通过VPN拨号进入高校校园网办公。
2.2高校校园网络实现功能
通过建设校园网，可以实现以下的功能：
（1）三层架构设计
本课题设计和实现过程中，主要是引入了三层网络结构（接入层，汇聚层，核心层）而进行设计的。
各层的具体功能如表2-1所示：
表2-1三层结构中各层的具体功能汇总表
层名
功能
接入层
提供较多的网络入口
汇聚层
对接入层网络的连接
核心层
校园内部和外部数据的交换，完成路由和安全功能
（2）路由模块设计
在OSPF路由协议的帮助下，完成选路工作。
此处，笔者采用引入OSPF链路状态路由
完成这一工作。
（3）交换模块设计
对虚拟网络进行合理布局，其主要是通过三层路由来实现。
接入层交换机在进行二次交换以后，就可以实现互通。
（4）安全模块设计
把访问控制表安装于路由器上，并拒绝某些网络的来访，出差办公教师和在家办公教师通过VPN拨号接入对CampusA和CampusB进行访问。
2.3小结
根据高校校园网的需求分析，明确了本课题的设计任务及需要实现的功能。
在本章上讲述了高校校园网网络核心功能的设计，其分为三层架构、路由模块、交换模块、安全模块设计。
以及下一章节主要介绍高校校园网规划与设计。
3高校校园网规划与设计
3.1高校网络规划科学性
整体安排：
按照学校的要求，以及校园的实际情况，提出科学合理的系统目标，结构，以及所能完成的功能，需要的各项支出等。
综合性能：
可以采用全球尖端技术，按照网络建设需求和实际情况，来选择合适的网络产品，保证高校网络安全、高速运行。
结构合理：
在进行分部设计时，一定要保持一定的层次感，做到思路清晰，以及有一定的层次结构，便于管理整个网络系统。
高效实用：
科学分析，实现资金的效益最大化，能基本满足对高校网络提出的各项要求。
良好的环境：
较高的网络，快速访问网络，保证学校间的交流。
3.2高校校园网设计
图3-1高校校园网络拓扑图
3.3IP地址规划
本高校校园网络根据需求一共划分了18个VLAN。
具体的划分如下表所示：
表3-1IP地址规划
选项
网段IP
网关IP
注意事项
服务器集群
192.168.10.0/24
192.168.10.254
Vlan10
教学A区
192.168.11.0/24
192.168.11.254
Vlan11
192.168.12.0/24
192.168.12.254
Vlan12
学生寝室
192.168.13.0/24
192.168.13.254
Vla
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