校园宽带网络设计方案.docx

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校园宽带网络设计方案

现代通信交换技术课程设计

设计题目：

兰州交通大学校园宽带网络设计方案

学院：

电子与信息工程学院

专　业：

　　通信工程　

班　级：

学生姓名：

学　号:

指导教师:

日　期：

２01１年7月1０　

摘要ﻩ2

1.　网络建设需求分析ﻩ４

1.1网络建设目标4

1.3　用户需求5

1.3.1项目功能ﻩ5

1．3.２　项目指导方针ﻩ6

1.4　网络方案的实现ﻩ7

1.４.1　方案特点７

2．可行性分析７

２.2校园网网络设计ﻩ８

2.２．１　　主干网组网技术ﻩ8

2.2.3协议标准11

３.网络总体设计ﻩ１7

3．1设计原则17

３．2设计思想18

3．3设计目标ﻩ19

４.信息资源的建设思想ﻩ19

５.　网络安全与管理ﻩ20

5.２　网络安全概述ﻩ21

7．　　设备清单及报价22

8.总结ﻩ22

9.致谢ﻩ23

10.参考文献2３

摘要

当今时代的知识经济的产生和信息技术的发展及Interｎet的全球普及化都决定了网络将成为信息时代的主要工具。

随着计算机网络技术的发展，网络已成为人们交流信息的重要平台。

基于因特网的网上教学具有时效性、共享性、交互性和个别化等诸多特点，因此它有着传统教学模式无法比拟的优点。

它打造了一种全新的教学模式,打破了传统教学模式在时间、空间上的局限,采用先进的教学手段和教学方法，大大提高了教学效率和教学效果，使教学活动上了一个新台阶。

做好校园网络设计工作，是学校内部之间，校内和校外之间便捷沟通的关键。

２１世纪校园网络的规模和应用水平将是体现学校教学环境和科研力量的重要组成部分,因此我们要利用校园内现有的条件，设计一个安全、统一的校园网络。

本论文着重论述了校园网设计与建设过程中确立建设校园网的目标,校园网的组网方案设计原则和所需的网络技术选型,网络设备选择以及对于组建校园网最重要的综合布线等关键问题,对网络安全问题也进行了论述，并给出具体的网络拓扑结构示意图。

关键词：

信息、校园、网络、教学、设计原则、网络设备、网络拓扑结构

Abｓtract

Ｔｈetiｍeｔoｄａy＇ｓknｏｗledge-bａｓedeconomyandinformation　techｎologｙhａve　thｅdevelopmeｎtａnd　ｐｏpularｉzatｉonｏｆInｔernｅtintheworlｄｈａｖe　dｅcided　thetime　thｅnｅtwｏｒｋｗillｂecometheｍaｉn　tｏolforiｎfｏrmatiｏn．Wiｔｈthｅ　devｅlｏpmeｎｔ　ofcｏmputer　ｎetｗorkteｃhnｏlogy,nｅtworｋhas　becｏmeaｎimportａntｐlatformfortｈeｅｘｃhange　ofinfｏrmatｉoｎ．Ｉntｅrnｅt-baseｄ　e-ｌeaｒninｇｗithｔime-sｅnｓiｔivｅ,sｈarｅd,iｎｔerａcｔiveandｍaｎyoftｈeｃｈａｒacterｉsticｓ　ｏftheindｉvidual，　soｉthasａtraditｉoｎａltｅachiｎgｍodｅl　ofunmatcheｄ　aｄvａntages.It　ｃｒeａtｅda　neｗtｅaｃhing　ｍodel,breakiｎｇ　the　traditiｏnaｌteａｃｈinｇmodｅl　atthe　time　aｎdｓpacelimｉｔaｔions,tｈｅuseofadｖanceｄ　tｅacｈｉngｍethodsａnｄteａcｈingmetｈods，greatlyiｍpｒovethｅteachiｎgeｆｆicieｎcｙaｎd　tｅaｃhiｎgefｆectivｅｎess,teaching　andlearｎingaｃｔｉvitiestoｅｎａblｅaｎeｗleveｌ.Doagoodjob　inｔhe　desｉgnoｆ　ｔｈｅcａmpus　network,　ａreａmongtｈesｃｈｏols，bｏｔhｉnterｎalandｅxｔｅrｎalcｏmmｕｎicａｔｉoｎbｅtweentheｋｅｙａndｃonvenienｔ.

21stcｅｎtuｒy　theｓize　ofthecamｐuｓｎeｔworkaｎdappｌiｃａtionｌevelａｒereｆleｃtediｎschｏolｓａnｄscieｎceteａｃhingaｎdｌearｎｉngｅｎvironmｅnt　aｎiｍpoｒtaｎｔ　ｃoｍponentof　ｔhe　foｒcｅ，sｏｗｅshoｕｌｄmake　useofexistinｇcaｍpuscondiｔｉons,dｅsign　asecｕre，uniｆｉｅdcampuｓnetｗｏrk.

Thisｔhesｉｓ　fｏｃuｓｅsoｎthecampuｓnetｗorkｄesｉgn　aｎdｃonｓtructｉoｎprocessｔoestablｉsh　ｔhe　goal　of　buildｉnｇ　thecａｍｐusnetｗoｒｋ,campusneｔｗoｒk,　netｗorｋdesignprincｉplｅsand　reｑuiremｅnts　ofnetwｏｒｋtechｎolｏgｙ　sｅlｅｃtiｏn,selectionｏfnetworkｅｑｕｉpment,asｗｅll　ａｓthｅformａtion　oｆthe　cａmpuｓnｅtworkforthemoｓtｉmｐｏrtantｉntegraｔed　ｗiｒｉngandoｔherkeyiｓｓueｓ,tonetworksecurityisｓueｓ　arｅdiscussed，aｎdgｉve　a　speｃific　neｔwｏrk　tｏpｏlogｙｄiａｇram．

　　Keywordｓ：

　informatｉon、campuｓ、nｅｔwｏrk、teaching、ｄｅｓignprincｉpｌes、networkｅquipment、nｅtworｋ　tｏｐoloｇydiagram

1．网络建设需求分析

1.１　网络建设目标

学校校园网建设的目标应该是：

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、能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,在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。

形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统，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。

具体有：

（１）先进性：

由于网络技术的日新月异，更高的带宽和更先进的应用层出不穷,校园网将在未来几年的运行中能达到应用需求的先进性,能在较长时期内达到业界的先进水平，保护用户的投资。

现阶段则是能实现数据,语音,多媒体通信，ＯA，MＡIL，WＥＢ服务。

（2）可靠性：

将要建设的校园网将是高可靠性,达到24小时不间断，无故障，稳定运行。

网络的局部问题不能影响大网络的运行。

   （3）可扩展性：

骨干节点设备的性能具有向上扩展的能力，以备将来更高带宽和应用的需要。

ﻫ   （4）可管理性:

整个校园网将采用集中式管理,能够监控网络的运行，并能找出网络节点的故障所在,迅速恢复用户的应用。

ﻫ   　（5）安全性:

由于整个大学的管理事务都将放在校园网上，不同部门的重要数据将要求绝对安全，可访问与不可访问将严格限制。

校园网和互联网之间的数据流也将严格限制。

1.2校园网的需求

校园网建设是一项综合性非常强的系统工程，它包括了网络系统的总体规划、硬件的选型配置、系统管理软件的应用以及人员培训等诸多方面。

因此在校园网的建设工作中必须处理好实用与发展、建设与管理、使用与培训等关系，从而使校园网的建设工作健康稳定地开展。

首先，校园网的建设是一个为学校教育教学活动长期服务的工作，因此在校园网的规划建设过程中，必须从学校长远发展规划出发,以服务于教育为基本点，结合学校当前教育教学的实际需要，做出科学的规划部署。

在校园网的规划建设中,一般学校应遵循“统一规划、整体设计、分步实施”的原则。

其次在校园网的建设中必须坚持硬件建设与组织管理协调发展的原则,在重视硬件建设的同时，加强网络的组织管理水平,不断开发网络的功能,从而充分发挥校园网络的功效，提高校园网对学校教育的服务水平。

校园网最终必须是一个集计算机网络技术、多项信息管理、办公自动化和信息发布等功能于一体的综合信息平台,并能够有效促进现有的管理体制和管理方法,提高学校办公质量和效率,以促进学校整体教学水平的提高。

为了满足校园网络系统用户对网络的性能、容量、扩展性、先进性和服务质量等方面的要求,经过对各种网络技术的分析和比较，在设计时选择千兆以太网作为校园网网络的主干技术。

具有高带宽100０Ｍbps速率的主干,100Mbｐs到桌面。

这样运行目前的各种应用系统绰绰有余，还可轻松应付将来一段时间内的应用要求,且易于升级和扩展，最大限度的保护用户投资；同时网络设备选型为国际知名产品，性能稳定可靠、技术先进、产品系列全及完善的服务保证;采用支持网络管理的交换设备，足不出户即可管理配置整个网络。

对于网络的互联,要求提供国际互联网ISＤN　专线接入（或DDＮ）,实现与各公共网的连接;可扩容的远程拨号接入/拨出，共享资源、发布信息等。

应用系统及教学资源丰富;有综合网络办公系统及各个应用管理系统,实现办公自动化，管理信息化；有以WＥＢ数据库为中心的综合信息平台，可进行消息发布，招生广告、形象宣传、课业辅导、教案参考展示、资料查询、邮件服务及远程教学等。

1．3　用户需求

１.3.１　项目功能

（1）办公自动化

基本web综合管理信息的信息系统,提示行政、人事、学籍、后勤、财务管理、公文收发管理、教师档案管理、学生档案管理、科技档案管理等使学校日常办公无纸化，减少办公开支,提高办公效率。

（2）网络多媒体教学

将计算机多媒体视听引入课堂教学、声音、图像、动画的普遍采用可以大大提高教学效果。

（3）学生自主学习

针对不同的学生、提供不同的教学内容、采取不同的教学手段、主要采用基于ＶＯD、Web及fｔp、光盘软件、Ｉnternet　资源、学生可以根据需要自由选择内容。

（4）电子邮件

电子邮件是Inteｒnｅｔ上的最重要的应用，将为每一位教师和学生开设一个电子邮件账号。

利用电子邮件，学生可以和同学、老师及家长交流,也可以和国内外各地学校的学生进行交流。

（5）远程教育

实现校内互联、师生在线、交互式学习、辅导、测验等功能。

（6）校园一卡通工程

利用IC卡易于管理的特性，结合校园网网络，轻松实现机房上机管理、食堂餐饮管理等。

1.３.2　　项目指导方针

现代教育过程的四要素为教师、学生、教学内容及教育技术。

用计算机、网络、多媒体集成的现代教育技术、对教育过程的支持,随着教育信息化的发展,显得越来越重要。

因此，项目建设的指导方针为以下几个方面:

（1）以应用为主,为校领导决策、教学管理、教学保障和管理提供服务；

（２）采用成熟先进的技术,实用、够用、又留有发展余地；

（3）统一标准、逐步建设、充分考虑后期工程的规划及网络的扩展性;

（4）充分重视网络系统的信息安全;

（５）在限定时间和要求内,降低费用的支出,提高系统的性价格比；

（6）组织各方面的力量,使网络通信系统和网络资源系统同步建设；

（7）加强网络管理员队伍建设和培训,使他们的计算机网络管理水平跟得上校园网的应用和脚步。

1.3．3项目技术要求

（１）采用先进成熟的网络技术;

（２）统一技术规范，标准方案，统一设备选型，统一组织实施；

（3）网络系统采用三层架构,采用TCP/ＩP协议，采用统一的客户端应用软件;

（4）网络系统采用基于软交换的网络;

（７）网络系统必须满足标准化的要求，以实现开放性、可扩展性;

（８）重要的数据文档要有备份，保证系统全天２４小时工作运转;

（９）重视数据的安全和保密，建立完善的网络安全管理系统。

１.４　网络方案的实现

要实现上述总目标,方案将采用星形全交换千兆以太园区网的千兆主干,百兆交换到桌面的大型校园网解决方案。

1.4．1方案特点

（1）高性能全交换,千兆骨干（多模光纤）、百兆交换到桌面（UＴP双绞线）;

（2）虚拟局域网（VLAN）策略,提高局域网络内部安全与性能;　

（３）多业务，多媒体教学、办公管理、远程通信一网实现;

（４）IP／TＶ多媒体应用系统,广播需求，实现多媒体教学、及宽带视频节目点播;

（５）管理简单，基于浏览器和网络管理工具的图形化配置；

（6）系统安全,集成路由器防火墙,提供互联网接入的安全保障；　

（7）高速缓存,提高广域网速度,降低网络费用;　

（8）经济实用,高性价比产品配置,支持系统平滑升级。

２．可行性分析

２.1　校园网项目建设背景（必要性）

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。

主要表现在:

（1）充分发挥“校园网”的服务作用；

（2）校园网更有利于家庭与学校沟通;

（3）校园网更有利于老师在教学活动中的应用；

（４）增强了教师信息意识与现代教育技术的运用能力。

2.2校园网网络设计

2.2.1　主干网组网技术

本次校园网的设计主要是基于软交换技术的宽带网络，并且实现与现有网络的无缝融合，为用户提供更加丰富的业务。

２.２．2　　校园网网络结构

（1）校园网络层次化设计

1）校园网络层次的组成

校园网建设的初期，主要考虑的问题是网络的大小以及校园的规模。

根据校园的大小及规模,提出了几种主干网络及支干网络的选配方式。

校园网络结构按本身的业务及规模可分为：

工作组级（Ｗｏrkｇｒoup）----教研室、实验室等；

部门级（Depaｒtment）-－--系；

企业级（Camｐuｓ）－－-－校。

按照以上的层次及校园网络的规模，在网络设计中亦采用分层设计，这就对网络扩展预留了相应空间。

２）校园网层次化设计的特点

校园网层次化设计,使其网络的结构即主干与支干设备的选择与相应的组织逻辑结构相统一,其设计特点主要为：

第一,网络结构与实际的组织结构相对应，数据流量相一致；第二，网络结构的层次性对应于网络功能的层次性；第三，企业级（Ｃampｕs）---－高速网络数据连接；第四，部门级（Deｐaｒtmenｔ）-－--传送部门间的数据；第五,工作组级（Workgroup）--－－连接用户,传送工作组间的数据；第六,根据不同网络功能选择相应网络设备；第七,网络升级扩展方便。

（２）校园网网络架构

１）校园网硬件建设

 兰州交通大学校园网络始建于1996年,同年８月正式通过X.25接入CERNEＴ西北网络中心,建立了学校的WＷW网站、邮件服务器、电话拨号服务，开展了校园网的服务。

当年1２月底采用FDDＩ光纤环网技术，在我校建成具有国内先进水平的百兆光纤校园网络，该网络核心由Ｃisｃｏ路由器和FＤDＩ光纤交换机组成,光纤网络覆盖了学校的大部分办公和教学区域,将学校的办公室和计算机实验室接入互联网。

为更好地开展网络服务,19９８年投资更新了一批服务器。

 2000年，学校再次投入１0０多万元对校园网进行了改造和扩建,网络结构由原来的FＤDI环改为星型结构,核心用一台北电的PａssPort8６1０千兆交换机,中心与所有的办公楼和教学楼采用千兆互连,保证100M到用户。

为了满足学校教学和办公对网络的需求，在100M接入CEＲNEＴ的同时,又接入CHIＮANＥT。

２0０3年随着教育部“西部高校校园计算机网络建设项目”的实施,学校再次对校园网进行了全面的升级改造和扩展,构建了一个中心（信息中心）、两个分中心（学生区中心、家属区中心）的稳定网络核心，中心由3台千兆三层交换机（2台北电PａｓｓPort861０、１台锐捷RＧ-S6８10）构成环形,中心和分中心的交换机相互成网状连接,数据传输速度达2GB,各楼宇交换机全部采用二层网管交换机或三层路由交换机,通过1GB或2GＢ接入中心,即保证了主干网络信息的安全、可靠、高速,又为用户计算机接入提供了方便灵活的手段,也为以后校园

网络的升级扩充创造了条件。

在同类网络建设中达到了国内领先水平。

ﻫ    校园骨干网络全部采用光缆，敷设各类光缆总长超过30千米。

楼宇内网络采用超五类双绞线，新建建筑采用六类布线,部分建筑内部也采用光缆级联,保证了校园数据的高效、稳定传输。

目前校园网络覆盖了学校的所有办公区、教学区、学生宿舍区和家属区,学校申请32个C类IP地址,各类交换机近6０0台，校园网服务器31台,建成信息节点11000多个。

对外通过百兆防火墙以光缆100M接入CＥRNＥT,通过千兆防火墙以光缆接入ＣHIＮANET,两个网络出口平均信息流量累计每秒达110M，保证了校园网络对外的稳定高速，又保证了学校内部信息的安全。

对校园有线网络不能到达的空旷地区以及部分会议室和重要办公区域,采用无线网络接入,真正实现对校园的完全覆盖。

构建校园网的主要硬件有:

服务器、UPS、传输设备（光纤、双绞线等）、交换机、HUＢ以及终端工作站、网卡等。

2）校园网软件建设

兰州交通大学校园网络在建设一开始就本着“路车共建”的原则，校园网络只有完全服务于学校的教学、科研和管理，才能真正体现网络的价值。

借助网络平台，我校已建成网上办公系统、综合教务管理系统、数字图书情报系统、财务管理系统、人事管理系统、网络教学平台、远程交互式课堂系统、网上课堂与电视直播系统、网上语言学习系统、视频点播系统、ＶOIP数字电话系统、校园一卡通系统以及各类通用IＮＴERNＥT公共服务系统等。

这些系统通过网络的良好运行,不仅实现了教学、科研、办公等活动的信息化管理，也为广大师生员工提供了高效实用的网络学习和工作环境。

随着校园网络建设进一步扩大和应用系统逐步增加,学校将在今后２至5年内建成国内一流的数字化校园。

根据校园网的分类，可以采用多种网络架构,根据上面的分析，校园网建设中主要采用基于第三层交换的千兆以太网结构。

其网络架构如下图１所示。

图1

3）局域网拓扑图如下图2所示：

图3

图2

（3）兰州交通大学校园网网络拓扑图如下图３所示:

图３

2.2．3　协议标准

兰州交通大学校园网络采用国际通行的ＴCP／IP网络协议。

（１）设计说明

网络中心用的各种服务器都可直接连接到中心的CＩSＣO　Ｃａｔalyst2９２4交换机的以太网端口或快速以太网端口上,以解决可能会出现的瓶颈问题。

　　各建筑物楼内配置3CＯＭ交换机,用于按地域将连续IP地址划分子网，建立虚拟局域校园网建筑群子系统光缆工程采用分支递减端接方法：

用1根足以支持若干幢楼通信容量的大容量多用途Brｅaｋｏｕt干线光缆，经过配线架分出若干根小容量光缆,再分别延伸到每个楼层配线间。

从应用、备份和扩容三个方面考虑，由于多模光纤对未来GiｇabitEthernｅｔ和ATM2.5Ｇｂps的支持距离有限,故从网络中心到分支递减端接点应选用3６芯或48芯单模MＰC光纤，支持100Ｍｂps以上带宽。

从光缆分支递减端接点到楼内设备子系统根据数据流量及信息点数量分别采用12芯、6芯的单模光纤。

楼内水平布线采用六类非屏蔽双绞线为传输媒介,桌面计算机以100M速率接入网络。

　网络中心设施是Ｄ-ｌinｋ公司的DES-１026交换机和CIＳCO　364０路由器。

Catａlyst2９24交换机的主要作用是在各系和各部门的局域网之间建立高带宽的快速通道，以提高不同局域网间交换数据和信息以及访问公用数据资源的效率。

Catalysｔ29２4交换机的另一个优点就是，具有良好的虚拟网络支持能力,可以跨越各个系或部门地理限制，在全校范围内建立必要的虚拟网络，从而为网络的域网。

各系或部门的服务器可直接挂在3COM交换机上。

各单位楼内可每层放一个３COMSUPＥＲSＴACKHUB，也可几层共用一个3COＭSUPERSTAＣＫHUB。

所有这些３COMSUＰERSTＡＣＫ　HＵB都连在楼内３CＯＭ的交换机上。

3COMSUPERSTACKＨUB下可以接工作站，服务器或各单位局域网。

3COＭ　SＵPERＳTＡCK　HUB是一种结构灵活的堆叠式集线器，它可以根据部门应用规模的变化和发展而灵活地改变,从而达到以最少的投资取得最大效益的目的。

详细设计如下图４所示：

图4

（2）网络设备选型

根据网络结构的具体设计进行高效的、合理的选择,以确保所选用的网络设备服务质量好，效率高，性价比合理，同时也应该考虑到兰州交通大学的具体财政状况!

1）主干交换机

主干交换机（软交换机）是指连接服务器及楼与楼之间、层与层之间的数据交换设备。

本校园网工程将分为三期，根据工程三个阶段中网络点成批增加其间伴随着的使用需求增长，对主干交换机基本设备的选型及其阶段性的扩展需求进行总体的合理规划。

第一期要求连接就达６00个网络站点,应用对主干服务器的访问及其数据流量对主干带宽要求很高，通过以上分析，在ＩＮTEＬ　EXPREＳS500系列百兆堆叠交换机组的基础上采用世界上目前第一个真正已经投放市场的千兆模块把百兆交换机组通过光纤相连到IntelEｘｐreｓs　Gigａbit千兆交换机上，通过千兆交换机实现和WEB服务器千兆带宽的主干连接。

在第二期中,将面临着对主干带宽的更高要求,将使用2台千兆交换机通过4GB高速通道来实现千兆交换机冗余连接,使网络主干带宽比第一期增长一倍。

千兆以太网交换机外表结构如下图5、６所示:

图5

图6

2）接入交换机

采用交换机而不使用共享式集线器到桌面是由于学校实际使用情况,主要表现在集中突发性,即学生同时使用同一软件的情况比较多，如果使用共享到桌面,网络就会产生拥阻而影响速度,因此在校园网中应使用百兆交换到桌面。

在十兆与百兆交换机中应选择百兆交换，因为１0M虽然在目前校园网络使用中刚刚能达到要求,但是已经不适应功能越来越强的计算机与新的应用软件的发展，更不适应更快的计算机通讯产品的要求，将成为它们之间最大的瓶颈。

因此采用ＩｎｔelExpress5１０TSｗiｔches作为校园网工作组级接入交换机，直接连接学生站点。

通过Iｎtｅl先进的、独特的堆叠背板技术（SＳT）将第一期的６０0个站点分成若干个网段,即3-６个５10T交换机堆叠在一起的独立组群,这样就在每个交换组中最多144个站点提供高达15Ｇb的带宽，因此形成的交换网络就能够满足不断增长的流量需求。

另外还通过虚拟网技术，使每个教室或每个年级之间的互访得到有效的管理和控制，提高网络的安全性。

３）服务器、网卡

在一期工程中,建议学校在Ｉnｔernｅt应用教学中,采用定期下载,内部浏览的原则，因此ＷＥB服务器是学校内部Ｉntｒanet浏览和连接Intｅrneｔ服务器，学生站点对其访问在相应教学时段对的数据流量相对来说比较大。

要求校园区级服务器能够提供足够的连接带宽。

IntelＥxprｅssPRO/100服务器网卡是唯一一种支持标准１0ＢASE－T、1００BAＳE-TX、和100BＡ