网络课程设计.docx
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网络课程设计
淮海工学院计算机工程学院
课程设计报告
设计名称：
计算机网络课程设计
姓名：
学号：
专业班级：
网络工程
系（院）：
计算机工程学院
设计时间：
设计地点：
网络技术室
指导教师评语：
成绩：
签名：
年月日
1．课程设计目的
计算机网络课程设计是计算机及相关专业的实践环节之一，是学习完《计算机网络》课程后进行的一次全面的综合练习。
其目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解，掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、路由器的基本配置，提高学生的应用能力和动手实践能力。
2．课程设计任务与要求：
任务：
以淮海工学院本部校园为背景，设计一个校园网方案。
淮海工学院的本部分为办公区、教学区和生活区三部分。
如办公区、教学区中包含行政楼，教务处楼，图书馆，教学主楼，文通楼，计算机楼、讲堂楼、机械楼、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼等等，生活区中有学生公寓区和教师住宅区及各食堂。
假设办公区、教学区每个办公室、教室均预留2个信息点，生活区每个房间预留1个信息点，全校使用预留的一个B类Internet地址172.160.0.0，试根据本部校园网的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、确定信息点个数及信息点分布，设计出本部的校园网方案。
方案中应明确学院网管中心的位置，确定拓扑方案，进行IP地址规划，完成设备选型，注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、配置与价格，并分别给出其价格的出处（如网站等），基本确定方案的预算。
要求：
（1）通过资料查阅和学习，了解园区网络规划、设计的一般方法。
（2）参考和研究一些公司和高校/企业园区网的规划和建设方案，结合《计算机网络》课程中所学知识，积极完成设计任务。
（3）认真完成需求分析，并根据需求分析完成园区网络的总体方案设计，确定网络逻辑拓扑结构和所采用的网络技术、主要设备的性能指标，进而完成设备的选型和经费预算。
（4）认真按时完成课程设计报告，课程设计报告内容包括：
课程设计目的、设计任务与要求、设计说明书、设计成果和设计心得五个部分，具体要求见设计报告模板。
3．课程设计说明书
（一）需求分析
当今的世界正从工业化社会向信息化社会转变。
一方面社会经济已由基于资源的经济逐步转向基于知识的经济，人们对知识的需求越来越迫切，信息在经济的发展中起着越来越重要的作用，信息的交流成为发展经济最重要的因素。
另一方面，随着计算机、网络和多媒体等信息技术的飞速发展，信息的传递越来越快捷，信息的处理能力越来越强，信息的表现形式也越来越丰富，对社会经济和人们的生活产生了深刻的影响。
这一切促使通信网络由传统的电话网络向高速多媒体信息网发展。
校园网的建设要实现校内数据资源共享，并能与Internet相连，使得校内多个信息点计算机通过校内网能访问Internet，在此基础上能满足教学、科研和管理工作的需要，并能开发建设各类教学资源库与应用系统，为教师、学生及住户提供充分的网络信息服务，建设好网络能在满足当前实际需求的基础上，其功能和规模还要能适应未来校园网的升级改造和后期工程的建设。
1.1应用与服务需求
构建校园网的主要目的就是提高教学质量，为学校提供良好的教育教学服务。
校园网使学校建立完善及时的信息发布体系，在此基础上可以实现学校管理的透明化、公平公正化。
学校的管理功能主要有以下几个方面：
（1）教务管理系统
（2）财务管理系统
（3）图书管理系统
（4）办公管理系统
1.2通信需求
用户可以访问互联网络，访问学校虚拟网络，还可以通过教学平台、辅助教学、电子邮件以及其它网络功能满足信息交换的要求，提供web服务、FTP文件传输服务、电子邮件服务等。
由于对计算机网络的应用主要是多媒体教学和办公自动化，通过计算机网络这种先进的技术手段，实施多媒体、交互式、内容丰富、形象生动的教学，以培养出能适应社会需求的具有专业技能的人才。
根据这一实际应用情况，我们分析在网络上传输的信息是音频、视频、数据相结合的信号，这样对网络的带宽需求就较高。
综上所述，只有选择万兆以太网是最适合规划需求的。
主干交换机连接到各子网用10000Mb/s光纤作为传输介质，各子网中以1000Mb/s双绞线作为传输介质。
1.3性能需求
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。
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。
宿舍区子网即在学生宿舍内部连网，用以直接浏览学校发布的信息及查阅一些电子文档资料等。
还有局域网数据，主要是将学院已建成的图书馆、计算机教研室和新闻报纸编辑实验室等局域网接入校园网。
1.4安全与管理需求
从各局域网的安全性和数据传输效率考虑，要求系统以多种方式实现虚网设置，即具有很强的虚拟网技术。
学校的内部信息对一个学校的信息安全相当重要，所以数据存储、传输要有比较完备的保密及备份措施。
例如学校财务账目数据、人事任用及职务信息、学生学籍及各人信息、学生每学期期末考试成绩数据等，这些数据要求易管理、易查询，同时安全性又要高，能够经受的住外部的攻击，并且数据损坏之后，能够用备份迅速恢复。
比如学校学生可以进行查询自己的学习考试成绩但不能擅自篡改自己的成绩数据，外部非相关人员不能够获取学校的人事信息等。
因此在设计时考虑加入网络管理系统来规范网络，添加防火墙防止被外部网络恶意攻击。
1.5信息点和用户需求
1.5.1校园平面图
1.5.2各楼宇信息点数量
淮海工学院的本部分为办公区、教学区和生活区三部分。
经统计，各楼宇的房间数量以及需要的信息点数量如下表：
以计算机楼为中心
楼宇
房间数
信息点数
计算机楼
46
92
土木楼
70
140
海洋楼
128
256
机械楼
168
336
化工楼
129
258
文通楼
99
198
文渊楼
213
426
行政楼
84
168
文予楼
50
100
工训中心
131
262
主楼
133
266
讲堂楼
9
18
大活中心
57
114
图书馆
54
106
教工宿舍
294
294
学生宿舍
3326
3326
食堂
4
8
医务室
5
5
（二）网络系统的方案设计
2.1网络应用方案
网络系统的设计现在大多采用层次化的设计方法，首先对整个网络的功能进行明确的划分，然后采用分层的思想将整个网络划分为若干层次，每个层次只承担一个或几个特定的网络功能。
由于每一层只完成少量的特定功能，从面使各层的设计变得相对简单，如网络设备功能或性能的定位、设备的选型更具针对性，同时也增加了网络的可扩展性。
层次化网络设计通常分为三层结构，即核心层、分布层（汇聚层）和接入层。
核心层主要为相互通信的节点提供高速优化的带宽传输，为提高核心层的传输速率，通常不在该层实施基于策略的包操作，也极少在该层布置主机，但常常为核心层提供必要的链路备份。
接入层也称访问层，主要功能为用户或工作组访问网络提供接入，在该层存在大量的局域网，设置和划分虚拟局域网，并可运用访问控制列表等技术来控制用户的数据传输。
分布层介于在核心层和接入层之间，通过提供基于策略的连接管理，实现接入层对核心层的可控制的访问。
分布层还可提供VLAN间路由、地址或路由汇聚功能，支持安全策略和广播/组播的定义。
网络设计的层次可如下图所示：
综上所述，网络系统的设计要确定所采用的网络技术，确定网络的拓扑结构，明确园区网络的中心和核心层的方案，确定各个楼宇与主要节点之间的传输介质和连接方式，确定各个楼宇和主要节点设置的网络设备和服务器的性能指标与配置，确定网络的主要协议和软件平台，确定网络的安全与管理方案。
2.2总体拓扑方案
根据实际需求，整个校园网采用星型结构。
采用分布式的架构，把校园网分成各个子网，分布在办公区，教学区和生活区三个部分中
网络节点设计：
楼宇
信息点数
各楼宇到中心点距离
计算机楼
92
0
土木楼
140
140
海洋楼
256
100
机械楼
336
150
化工楼
258
200
文通楼
198
50
文渊楼
426
300
行政楼
168
350
文予楼
100
800
工训中心
262
400
主楼
266
150
讲堂楼
18
200
大活中心
114
200
图书馆
106
350
教工宿舍
294
650
学生宿舍
3326
600
食堂
8
300
医务室
5
300
2.3各楼宇的拓扑方案
2.3.1计算机楼拓扑方案
计算机楼作为整个校园网的信息中心，故核心交换机就设置在计算机楼，并且核心交换机要与校内各楼宇相连，所以核心交换机至少要有17个以上的万兆光口。
为了保证网络的稳定性，放置另一台备用核心交换机，以备不时之需。
在信息中心需要将校园网和外网建立连接，则路由器与防火墙放置在此。
由于计算机楼本身有92个信息点，所以需要2台48口交换机，48口交换机的48个口必须是千兆的电口，还要有4个万兆的光口，用于楼宇之间的连接（以下选用的交换机皆含有一定数量的光口，不再赘述）。
还要安装FTP服务器，WEB服务器，邮件服务器，流媒体服务器。
2.3.2土木楼、大学生活动中心、文予楼拓扑方案
由于土木楼有140个信息点，大学生活动中心有114个信息点，文予楼有100个信息点，所以三个楼宇采取同样的拓扑方案，都配置3个48口的交换机。
2.3.3海洋楼、化工楼、工训中心与主楼拓扑方案
由于主楼有266个信息点，海洋楼有256个信息点，化工楼有258个信息点，工训中心有262个信息点，四个楼都要配置6个48口路由器，宜采用相同的拓扑方案。
2.3.4机械楼拓扑方案
机械楼有336个信息点，需配置8个48口的交换机。
2.3.5文通楼拓扑方案
文通楼有198个信息点，所以需配置5个48口的交换机。
2.3.6文渊楼拓扑方案
文渊楼有426个信息点，需要配置9个48口的交换机。
为了方便管理，将教务管理系统安装在此，并配备主机、操作系统和数据库。
2.3.7行政楼拓扑方案
行政楼有168个信息点，需要配置4个48口的交换机。
由于行政楼主要从事的是行政工作，如进行财务管理与人事管理等，故将办公管理系统与财务管理系统放置在行政楼中，并配备合适的主机、操作系统与数据库。
2.3.8讲堂楼拓扑方案
讲堂楼有18个信息点，故只需要一个24口的交换机即可，但此交换机必须有24个千兆口与1个万兆光口，用于与网络中心连接。
2.3.9图书馆拓扑方案
图书馆有106个信息点，需要3个48口交换机，由于图书馆的书籍种类繁多，时常会有同学借阅，故在图书馆安放图书管理系统，配以主机、数据库以及操作系统。
2.3.10教工宿舍、食堂和医务室的拓扑方案
教工宿舍共有294个信息点，食堂和医务室有13个信息点，共有307个信息点，需要7个48口的交换机。
将所有的交换机都放置在教工宿舍1中。
2.3.11女生宿舍A区拓扑方案
女生宿舍A区共有10栋宿舍楼，将A1作为A区的汇聚中心，在此放置一台分布层交换机，此交换机至少有10个万兆光口。
由于A1有159个信息点，所以需要4个48口的交换机。
A2与A4都有192个信息点，每个楼用5个48口的交换机，采用相同的拓扑方案，最终连接到位于A1的分布层交换机上。
A3有159个信息点，需要4个48口的交换机，最后连接到A1的分布层交换机上。
A5、A6、A7、A8、A9、A10每个楼都有115个信息点，采用相同的拓扑方案，每个楼配置3个48口的交换机，最终连接到位于A1的分布层交换机上。
2.3.12男生宿舍B区拓扑方案
男生宿舍B区有13栋楼，将B1作为B区的汇聚中心，在此放置一台分布层交换机，此交换机至少需要13个万兆光口。
B1本身有142个信息点，需要3个48口的交换机，并与分布层交换机相连。
B2、B4有143个信息点，B3有142个信息点，都需要配置4个48口的交换机，宜采用相同的拓扑方案，最终都连接到位于B1的分布层交换机上。
B5、B6、B9、B10每个楼都有80个信息点，B11和B13每个楼都有91个信息点，都采用相同的拓扑方案，每个楼配置2个48口的交换机，最终连接到位于B1的分布层交换机上。
B7有136个信息点，B8有134个信息点，B12有135个信息点，三个楼采用相同的拓扑方案，每个楼配备3个48口的交换机，最终都连接到位于B1的分布层交换机上。
2.3.13男生宿舍D区拓扑方案
男生宿舍D区共有4栋宿舍楼，将D5作为D区的汇聚中心，在此放置一台分布层交换机，D5本身有135个信息点，需要3个48口的交换机，并将48口交换机连接到分布层交换机上。
D6有137个信息点，需要3个48口的交换机，最后连接到位于D5的分布层交换机上。
D9有159个信息点，D10有161个信息点，采用相同的拓扑方案，都配置4个48口的交换机，最终连接到位于D5的分布层交换机上。
2.4确定网络环境和网络互连方案
在校园网络的整个网络规划当中，VLAN 的划分是非常重要的部分，很好的利用VLAN技术的功能，能起到事半功倍的效果，对整个网络的性能也是事关重要的。
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。
子网划分如下：
区域
地点
信息点
网络地址
男生宿舍楼
B1
142
172.160.0/24
B2
143
172.160.1/24
B3
142
172.160.2/24
B4
143
172.160.3/24
B5
80
172.160.4.0/25
B6
80
172.160.4.128/25
B7
136
172.160.5/24
B8
134
172.160.6/24
B9
80
172.160.7.0/25
B10
80
172.160.7.128/25
B11
91
172.160.8.0/25
B12
135
172.160.9/24
B13
91
172.160.8.128/25
女生宿舍楼
A1
159
172.160.10/24
A2
192
172.160.11/24
A3
159
172.160.12/24
A4
192
172.160.13/24
A5
115
172.160.14.0/25
A6
115
172.160.14.128/25
A7
115
172.160.15.0/25
A8
115
172.160.15.128/25
A9
115
172.160.16.0/25
A10
115
172.160.16.128/25
D区宿舍
D5
135
172.160.17/24
D6
137
172.160.18/24
D9
159
172.160.19/24
D10
161
172.160.20/24
教工宿舍区
一号楼
64
172.160.21.0/25
二号楼
130
172.160.21.128/25
三号楼
100
172.160.22/24
其他
文通楼
198
172.160.23/24
行政楼
168
172.160.24/24
土木楼
140
172.160.25/24
大学生活动中心
114
172.160.26/24
图书馆
106
172.160.27/24
文予楼
100
172.160.28/24
计算机楼
92
172.160.29/24
讲堂楼
18
172.160.30.0/27
食堂
8
172.160.30.32/27
医务室
5
172.160.30.64/27
文渊楼
426
172.160.32/23
机械楼
336
172.160.34/23
主楼
266
172.160.36/23
工训中心
262
172.160.38/23
化工楼
258
172.160.40/23
海洋楼
256
172.160.42/23
（三）设备选型
1、文通楼设备选型
（1）核心交换机
IBMBNTRackSwitchG8264
报价19.88万*2
主要参数
产品类型
万兆以太网交换机
传输速率
10/100/1000/10000Mbps
交换方式
存储-转发
背板带宽
1280Gbps
包转发率
960Mpps
端口参数
端口结构
非模块化
端口数量
53个
端口描述
48个10GbESFP+端口，4个40GbEQSFP+端口，1个10/100/1000以太网RJ45端口
控制端口
1个微型USB控制台端口
传输模式
支持全双工
功能特性
堆叠功能
可堆叠
VLAN
端口的VLAN
支持4096个VLAN标识
1024个活跃的VLAN（802.1Q）
配有访客VLAN的802.1x
专用的VLAN边缘
QOS
QoS802.1p（优先性队列）
DSCP备注
测量
组播管理
IGMP侦听v1、v2和v3以及2K的IGMP组
协议独立的组播
网络管理
BLADEHarmonyManager
isCLI（Cisco等）
可编写脚本的CLI
浏览器的客户端或远程登录
IPv6
SNMPv1、v2c和v3
远程监控
支持次级NTP
DHCP客户端
DHCP中继
LLDP
128KMAC地址表
9K巨型帧
802.3x流量控制
串口或TFTP固件升级
双软件映像
安全管理
RADIUS
TACACS+
SCP
线速过滤：
允许和拒绝
SSHv1、v2
HTTPSSecureBBI
安全界面登录和密码
MAC地址转移通知
ShiftB启动菜单（密码恢复/出厂默认）
其它参数
状态指示灯
系统状态，堆叠LED显示
电源电压
AC100-240V，50-60Hz
电源功率
330W
产品重量
9.98kg
环境标准
工作温度：
0-40℃
工作湿度：
10%-90%（无凝露）
数据来源：
中关村在线报价中心 （.c
来源：
（2）路由器
HillstoneSR-560详细参数
查看：
更多信息|产品图片
报价109814
基本参数
产品型号
HillstoneSR-560
产品类型
电信骨干路由
传输速率
10/100/1000Mbps
端口结构
非模块化
广域网接口
2
局域网接口
24
硬件参数
DRAM内存
256MB
Flash内存
256MB
扩展插槽
无扩展插槽
软件参数
包转发率
10Mbps:
14,880pps100Mbps:
148,810pps,1000Mbps:
1,488,100pps
支持协议
TCP/IP,PPPoE,DHCP
网络管理
系统软件在线升级（安全助手）告警客户端,系统配置文件备份/恢复,全中文WEB管理
VPN支持
支持
防火墙
有
QoS支持
支持
NAT支持
支持
认证标准
FCC,CE
其它参数
尺寸
240×442×44mm
重量
3Kg
电源
100-240VAC,50/60Hz
功率
20W
工作环境
工作温度:
0℃-45℃、
工作湿度:
10%-95%,不结露
数据来源：
太平洋电脑网 产品报价（）
来源：
（3）邮件服务器
（3.1）服务器主机
IBMSystemx3850X5（7143i20）
报价5.2万
基本参数
产品类别
机架式
产品结构
4U
处理器
CPU类型
Intel至强E7-4800
CPU型号
XeonE7-4820
CPU频率
2GHz
智能加速主频
2.266GHz
标配CPU数量
2颗
最大CPU数量
4颗
制程工艺
32nm
三级缓存
18MB
总线规格
QPI5.86GT/s
CPU核心
八核
CPU线程数
16线程
主板
扩展槽
7×半长PCI-E
内存
内存类型
DDR3
内存容量
16GB
内存描述
4×4GB
最大内存容量
1TB
存储
标配硬盘容量
标配不提供
最大硬盘容量
4.8TB
内部硬盘架数
最大支持8块串行连接的SCSI（SAS）或16块SASSSD硬盘
热插拔盘位
支持热插拔
磁盘控制器
ServerRAIDM5015
RAID模式
RAID5
网络
网络控制器
双千兆网卡
接口类型
标准接口
热插拔风扇
管理及其它
系统管理
AlertonLAN2，服务器自动重启，IBMSystemsDirector，IBMServerGuide，集成管理模块（IMM），光通路诊断（单独供电），适用于硬盘驱动器/处理器/VRM/风扇/内存的PredictiveFailureAnalysis，WakeonLAN，动态系统分析，QPIFaildown，单点故障转移
系统支持
WindowsServer2008（Standard，Enterprise和DataCenterEdition，32位和64位）
32位和64位RedHatEnterpriseLinux
SUSEEnterpriseLinux（Serve
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