辉南县第六中学网络规划与设计.docx
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辉南县第六中学网络规划与设计
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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
2013年秋季季学期
计算机网络课程设计
题目：
辉南县第六中学网络规划与设计
专业班级：
计算机科学与技术4班
姓名：
姚亮
学号：
11240404
指导教师：
曹来成
成绩：
摘要
这次课程设计主要是完成对辉南县第六中学校园网络的规划，布线组网及解决方案。
重点说明了校园网的设计思想、网络拓扑图的绘制、子网划分、中心机房设计方案及Internet接入等。
校园网的需求分析，简明介绍了辉南县第六中学校园网的设计需求，带宽需求，基本信息服务方案和大概的组网思路；校园网的详细设计过程主要是从校园网主干传输网方案设计，Internet接入方案设计，远程访问控制，子网划分设计，网络设备选型方案设计及其网络管理系统方案设计这几个方面考虑的。
关键词：
网络拓扑图；带宽；远程访问控制；子网划分
前言
进入本世纪，随着科学技术的飞速发展，信息技术领域的不断革新，传统的教育模式也不可避免地要跟上信息时代的节奏。
信息和教育相结合毫无疑问地成为了当今世界教育改革和发展的有机组成部分，而当前蓬勃发展的以计算机和网络为主导的现代信息技术是教育现代化必不可少的技术基础。
通过网络，我们可以获取最新的信息，同时也可以在线学习，为了很好地、方便地利用信息资源，在传统教育的基础上更好地培养人才，提高学生整体综合素质，。
因此需要建立一个功能强大，能极大地满足学校的教学科研需求和信息交流的校园计算机网络将全校的信息资源利用计算机网络连接起来，形成一个流畅、合理、可靠、安全的校园网。
辉南县第六中学校园网将为学校的科研、教学、管理提供必要的技术手段，为研究开发和培养人才建立平台，借此加快学校的发展，成为一个具有示范性的学校。
随着我们对信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。
伴随着企业级大中型网络的发展，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。
校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。
其主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、网络安全，网络系统的维护等内容。
通过建设一个高速、安全、可靠、可扩充的校园网络系统，实现校内信息的高度共享、传递，推进教学及管理信息化。
为了实现校园内外信息的交流，还需要建立出口信道，实现与Internet互联，使教职员工和学生既可以上万维网，又可以访问校园网，从而进行更加有效的交流和学习。
目录
摘要I
前言II
第1章学校描述1
第2章需求分析3
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）3
2.2子网与VLAN规划4
2.3实现的信息服务4
2.3.1多媒体阅览室：
5
2.3.2图书馆管理：
5
2.3.3邮件服务：
5
2.3.4FTP服务：
5
2.4应用程序6
2.5存储系统分析6
2.5.1数据量7
2.5.2访问流量7
2.6系统及数据安全分析7
2.6.1安全配置7
2.6.2防火墙8
2.6.3漏洞扫描8
2.6.4入侵检测系统8
2.7QoS8
2.8网间隔离9
第3章拓扑图及方案整体描述10
3.1主干网传输方案设计10
3.2Internet接入方案11
3.3远程访问支持12
3.4子网划分与VLAN设定12
3.5网间隔离方案设计15
3.6存储方案15
3.7设备选型15
3.8软件18
3.9信息服务方案18
3.9.1内部信息资源建设18
3.9.2外部信息资源建设19
3.10综合布线方案19
第4章网络管理21
4.1原则21
4.2遵循思想22
第5章系统主要设备报价24
参考文献25
课程设计总结26
第1章学校描述
辉南县第六中学是吉林省百所重点高中之一。
曾被通化市政府命名为“最美校园”和“精神文明示范校”，被吉林省政府授予“绿色校园”和“吉林省精神文明建设先进单位”称号。
学校多次被市、县有关部门命名为“高中教育教学先进单位”。
学校始建于1979年2月，占地面积90，000平方米，建筑面积26，000平方米，教学区、生活区、运动区布局合理，环境优雅。
学校现有45个教学班，2500名学生，160名教职工，专任教师135名，具有高级职称的38人，省、市、县级骨干教师、学科带头人40余人。
有80%的教师能够运用多媒体制作课件，有30多人在国家级刊物或省级刊物上发表论文计50余篇。
学校为加快信息化建设的步伐，现已建成较为先进的卫星地面接收站、多媒体教室，老师电子备课室，教室内配备了语音听力、视频系统，学生宿舍配备有201智能电话。
拥有设备配套、功能齐全、数量够用的理化生实验室、微机室、多媒体电教室、图书室、阅览室、语音室、网络中心、学生公寓楼、学生餐厅。
学校校园网达到国家一类标准，所有教师都配备了联想微机，教师通过与桌面链接的互联网，极大地丰富了教育资源，开阔了视野，促进了信息技术与现代教育理念和学科教学的整合，为师生的学习和发展提供了丰富多彩的教学资源，创造了健康成长的教育环境。
为了实现教育教学现代化，学校需要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，以适应新世纪素质教育的需要。
学校建筑分布如图1.1所示：
多媒体教学楼
女生公寓楼
男生公寓楼
主教学楼
实验楼
堂食
操场
槐圃
N
办公楼
家属楼
图1.1地域分布图
第2章需求分析
辉南县第六中学校园网的总体建设目标是：
利用先进实用的计算机技术和网络通信技术，建成覆盖全校、高速、高性能的计算机网络，实现网络在教学、管理、科研、通信等方面的作用。
具体包括以下几个方面：
建立一个基于校园Intranet的信息管理和应用的网络系统，并提供相应的各种服务。
共享网络上各种软、硬件资源，快速、稳定地传输各种信息，并提供有效的网络信息管理手段。
采用开放式、标准化的系统结构，以利于功能扩充和技术升级。
能够与外界进行广域网的连接，提供、享用各种信息服务（与各级教育信息中心相连、与国内外著名学校站点相连……）。
具有完善的网络安全机制。
能够与原有的计算机局域网络和应用系统平滑地连接，调用原有各种计算机系统的信息。
为了实现上面几点，必须对学校教育本身有相当了解，并能够充分利用校园网，扩充各种网络应用，如多媒体课件系统、多媒体教学系统、网络教学系统、图书检索系统等，使其为各学科的教学和实验服务。
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）
该局域网信息点共有480个。
其中办公楼70个，分别分布在3个楼层、教学楼62个分布于5层楼层，公寓楼300个分布于7个楼层，微机室两个。
由于目前校园网的主节点放置在教学楼三楼的微机室，而且公寓楼的使用量不会很大，所以目前网络的拓扑结构呈星形，即以教学楼为核心，向图书大楼和宿舍辐射，建筑物间使用多模光纤连接。
同时，鉴于目前的主要建筑均不大（以三层至四层为主，宽度也比较适中），所以，建筑物内部也将采用星形布局，每幢建筑只需要一个设备间，统一放置设备。
适应学校将来对各种网络应用的需求，另外随着技术和工艺的进步，考虑到目前各类布线材料在价格方面比较接近，因此拟对所有信息点都按超五类UTP标准布线，每个信息点可为实现不低于100Mb的带宽，这样不仅可支持一般的学校信息管理应用对网络传输带宽的要求，而且完全支持MPEG-2等格式的多媒体信息传输。
2.2子网与VLAN规划
考虑学校的实际情况，将校园网划分为四个子网，包括教学子网，办公子网，宿舍区子网和实验楼子网。
一个VLAN组成一个逻辑子网，即一个逻辑广播域，它可以覆盖多个网络设备，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。
可以提高网络的安全性，控制网络广播，方便网络管理，VLAN可划分为基于端口的VLAN和基于MAC地址的VLAN。
通过将校园网络划分为虚拟子网（VLAN），可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。
当广播包的数量占到总量的30%时，网络的传输效率将会明显下降。
特别是当某网络设备出现故障后，会不停地向网络发送广播，从而导致网络风暴，使网络通信陷于瘫痪。
当校园网络内计算机数超过200台后，就必须采取措施将网络分隔开来，将一个大的广播域划分成若干个小的广播域。
_H分隔广播域的方式有两种，一是物理分隔，即将一个完整网络物理地一分为二或分为多个，然后通过一个能够隔离广播的网络设备将彼此连接起来。
二是逻辑分隔，即将一个大的网络划分为若干个小的虚拟子网，也就是VLAN，各虚拟子网间通过路由设备连接实现通讯。
2.3实现的信息服务
构建全校Intranet校园信息服务系统，实现校园信息的网上发布、全校的电子邮件系统、网上资源的信息共享。
使教师和学生可以在校园网上进行交流。
2.3.1多媒体阅览室：
（1）可将大量学习资料、教学参考以多媒体光盘的形式放在校园网上，供全校师生享用。
通过这种方式实现的阅览室功能，将大大节省广大师生的时间，使得师生在家里也能阅览到光盘中的信息，真正做到了信息共享。
（2）多媒体阅览室系统通过购买光盘塔来实现，可以同时将14张多媒体光盘放在校园网上，供全校教师和学生使用。
2.3.2图书馆管理：
（1）资料输入。
（2）图书借阅。
（3）查询、检索。
（4）图书馆工作内部管理。
2.3.3邮件服务：
邮件收发是学校校园网中最普及的一种服务，建立此服务后，将极大的方便广大师生的邮件收发服务，更加有利于学校教学工作的开展，充分发挥校园网络的优势。
2.3.4FTP服务：
FTP文件传输是学校校园网使用的一个重要服务，建立了FTP服务后，将大大方便教师文件的传输和管理，以及学校资源库的建立。
（1）教师个人资源库、学校资源库的建立。
（2）给各科室建立独立的账户，像校长室、教导处、教科室、总务处、财务处等都有账户，方便资料文件的上传。
校园网的提供的服务是多种多样的，但最基本的是能够方便教师和学生交流信息，让学生和教师共同参与教学，充分利用其价值。
2.4应用程序
系统软件在整个软件架构中处于最底层，直接与各种类型的硬件设备交互，主要作用是有效地支配和管理系统中的各种硬件资源。
系统软件的选择，从理论上讲，可以采用Unix，Linux，Windows或NetWare。
但是系统软件的选择又是跟硬件平台的选择紧密关联的。
如果硬件平台采用的是IBM公司的小型机，则操作系统十有八九就是采用IBM的AIX；如果硬件平台采用HP的Unix服务器，则一般采用HP-UIX。
对于PC服务器，操作系统可以采用微软的Windows系列、Linux系统或Sun公司的Solaris86。
经比较，决定服务器采用微软Windows2000Server。
工作站的系统最好采用Windows2000Professional或WindowsNTWorkstation，安全性比Windows98好一些。
此外，与微软操作系统平台配合，选用MicrosoftSQLServer2000作为数据库平台软件。
2.5存储系统分析
1、开放的标准，网络体系结构允许用户从各种集成的、通过测试的高可用性、灾难恢复、备份和数据共享方案中进行选择。
2、方便的负载均衡。
可以根据需要在不同的主机之间动态地调节存储容量；而且可以访问一个或多个大的集中管理的存储子系统来运行各种数据共享应用。
3、可扩展性。
一旦现有容量不能满足要求，可以方便地在光纤交换机上增加阵列来实现对容量的扩充。
4、企业级的备份。
备份程序得到简化，磁带子系统可以被无数的服务器共享，而且备份时不会影响到整个网络的性能。
5、多种基于SAN的解决方案。
可以提供最简便的演化到SAN的途径和最好的光纤通道存储局域网解决方案。
2.5.1数据量
通过使用sniffer软件，我们分析到本台主机地址为192.168.6.9的与其他服务器数据的发送与接受因为有些机器感染了病毒，接受和发送的数据量都有些异常，但总体来说数据量都比较大，校园网中信息的传送与接受比较频繁，所以这样的设计满足我们设计的需要，例如主机为192.168.6.33接受数据包为108，发送数据包为14976，其它基本上是满足各就不一列举
2.5.2访问流量
访问流量通过分析看出外界的访问流量明显少于内部，不过对于榆树试验中学内部多媒体教学、办公管理、远程通信多媒体应用系统，广播需求，实现多媒体教学、及宽带视频节目点播等各种服务访问流量都在正常范围内，供求平衡，所以该校园网的设计基本上满足校务正常的工作需求。
2.6系统及数据安全分析
随着计算机技术的发展，尤其是网络和网络间互联的规模的扩大，信息和网络的安全性日益受到重视。
面临十分严肃的安全性挑战。
在网络设计时，将从内部访问控制和外部防火墙两方面保证某学院校园网网络系统的安全。
系统还将按照国家相关的规定进行相应的系统保密性建设。
计算机网络经常会受到黑客或者病毒的攻击，这对网络系统和数据安全造成了严重的威胁。
针对黑客威胁，网络安全管理员采取各种手段增强服务器的安全，确保网络服务的正常运行。
像在Internet上的Email、ftp等服务器一样，可以用如下的方法来对系统数据进行保护：
2.6.1安全配置
关闭不必要的服务，，安装操作系统的最新补丁，将网络服务升级到最新版本并安装所有补丁，对根据网络服务提供者的安全建议进行配置等，这些措施将极大提供网络系统本身的安全。
2.6.2防火墙
安装必要的防火墙，阻止各种扫描工具的试探和信息收集，根据一些安全报告来阻止来自某些特定IP地址范围的机器连接，给网络服务器增加一个防护层，同时需要对防火墙内的网络环境进行调整，消除内部网络的安全隐患。
2.6.3漏洞扫描
使用商用或免费的漏洞扫描和风险评估工具定期对服务器进行扫描，来发现潜在的安全问题，并确保由于升级或修改配置等正常的维护工作不会带来安全问题。
2.6.4入侵检测系统
利用入侵检测系统（IDS）的实时监控能力，发现正在进行的攻击行为及攻击前的试探行为，记录黑客的来源及攻击步骤和方法。
这些安全措施都将极大提高网络服务器的安全，减少被攻击的可能性。
2.7QoS
QoS（QualityofService）是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质的约定。
随着IP网络与Internet在当今使用得越来越广泛，基于IP网络的视频会议系统也越来越为广大师生所接受，在现有校园网内融合语音、视频和数据通信，能为学校缩减大笔办公开支，其中尤以VoIP和视频会议最为重要。
但融合通信会引发网络性能问题，校园局域网不但要能提供多种服务，而且要保证端到端的良好性能，而召开网络视频会议最重要的就是要保证有良好的音视频质量。
如何在IP网络上保证用户信息传输的质量就成为一个不容忽视的重要问题，为解决这一问题，网络服务质量（QoS）便应运而生。
目前，IP网络如何提供服务质量（QoS）支持这一问题现已成为业界关注的焦点。
对于由QoS控制来实现QoS保证，国际上不同的组织和团体提出了不同的控制机制和策略，例如，ISO/OSI提出的基于ODP分布式环境的QoS控制；ATM论坛提出的QoS控制策略和实现；IETF组织提出的综合业务模型（IntServ）、差分业务模型（DiffeServ），多协议标签交换（MPLS，Multi-ProtocolLabelSwitching）技术，流量工程（trafficengineering）等多种控制和管理方案。
2.8网间隔离
在该校园网设计中，使用一种基于虚拟局域网的端口隔离方法来实现网络间的隔离，首先建立查找表，该表中保存该接入端口对应的隔离虚拟局域网即隔离vlan，及该接入端口对应的上联端口，当所述接入端口接收到数据包时，进行如下处理：
根据查找表判断该数据包是否要发送到该接入端口的隔离vlan中，如果不是，按照正常的二层转发处理该数据包。
采用本方法，接入端口在有些vlan中隔离，有些vlan中不隔离，既节省了vlan资源，同时，也给端口隔离带来了更大的灵活性，简化了接入设备上vlan以及隔离端口的规划，很好地满足了接入层交换机用户的隔离需求。
第3章拓扑图及方案整体描述
3.1主干网传输方案设计
目前比较常见的主干网技术有FDDI、ATM、快速以太网和千兆以太网等。
校园主干传输网的设计是校园网络中心设计的核心，主要有两个方面组成，包括主干传输网的方案选择和主干传输网网络拓扑图，在本设计中，我们选择千兆以太网作为主要的校园主干传输网。
千兆以太网是近几年发展起来的技术，和快速以太网相比，提供更高更快的传输速度，还有更好的第三层交换能力，能管理更高的带宽，更高的流量。
其技术较ATM简单，而且价格合理。
考虑到学校校园网的实际情况，我们推荐使用联想新近推出的LS-5608G智能型8口机箱式千兆以太网交换机作为校园网的中心交换机。
它可适用于中小型主干网络和高速率、高端口密度、多端口类型的复杂网络。
1）光纤分布式数据接口（FDDI）
FDDI是高性能的高速宽带LAN技术，其标准为ANSI×3T9.5/ISO9384。
FDDI物理结构是二个平行的、相对作反向传输的双环结构网，它采用定时的令牌传送协议。
因此，它可以被看作是一个令牌环网协议的高速版本。
但与TokenRing技术不同的是，当其发送完帧后就立即产生新的令牌帧，故其利用率较高，其运行速度可达100Mb/s。
FDDI和CDDI的优点是内置网络管理，具有广泛的适用性。
但是，采用FDDI/CDDI技术是昂贵而复杂，始终未成为主流技术，发展速度缓慢，前景不被看好。
2）千兆以太网
千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础，为网络主干提供1Gb/s的带宽。
千兆位以太网使用的传输介质有光纤、5类非屏蔽双绞线（UTP）或同轴电缆。
千兆位以太网的管理与以前使用和了解的以太网相同，使用千兆位以太网，主干和各网段及桌面已实现了无缝结合，网络管理变得容易了。
其中具有交换功能的快速以太网，支持VLAN，并容易升级到千兆以太网和ATM，由于性能优越，价格适中，我采用快速以太网作为校园网的主干技术。
由于在教学楼的通信量较大，信息点比较多（分别为40个和62个），而公寓楼相对通讯量较小，根据设计原则和网络设备选择原则，以主教学楼作为中心。
布线环境为：
微机室、多媒体电教室、办公楼、主教学楼、实验楼、男、女生宿舍楼，餐厅。
主干拓扑结构我们选择星型以太网，它可以实现更好地扩展，是校园网比较理想的拓扑结构，局部网段采用星型或总线型拓扑结构。
下面是该校园网的拓扑图，如图3.1所示
图3.1网络拓扑图
拓扑图中的路由器、防火墙和核心交换机构成了校园网的核心，也就是我们平常说的网络中心，网络中心性能的好坏将直接影响整个校园网的性能，因此，网络中心的组建将是整个校园网组建成败的关键。
3.2Internet接入方案
辉南县第六中学校园网将教学楼三楼作为学校的网络中心，按信息中心的规划，如果辉南县第六中学作为教育信息网的一个光纤汇接点，可负责其它子网的接入，即保证了周边部分学校的光纤接入。
因此在设备选型时必须考虑具有光纤接入的能力以及支持VLAN划分。
教学楼作为网络中心，同时必须应对整个校园网络进行有效的全面的管理。
校园网和Internet的连接技术关系到校园网与外部网络能否进行可靠的连接。
用户计算机接入Internet主要有两种方式，通过局域网或通过电话线网。
不过，我们一般采取局域网接入方式。
但不管使用哪种接入方式，首先都要连接到ISP的主机。
从用户角度看，ISP位于Internet的边缘，用户通过某种通信线路连接到ISP，再通过ISP的连接通道接入Internet。
通过局域网接入Internet是指用户局域网使用路由器，通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet。
选择哪种数据通信网络与租用多大的带宽，通常取决于用户的信息流量与能够承担的费用等多种因素。
辉南县第六中学校园网将主教学楼作为学校的网络中心，按信息中心的规划，如果辉南县第六中学作为教育信息网的一个光纤汇接点，可负责其它子网的接入，即保证了周边部分学校的光纤接入。
因此在设备选型时必须考虑具有光纤接入的能力以及支持VLAN划分。
3.3远程访问支持
随着日益增长的远程用户需要，这些用户需要拨号访问校园内部网。
他们需要校园网提供远程访问服务。
在本设计中我们选择联想推出的访问服务器，安装在本地局域网中，通过1个至4个调制解调器（或ISDNTA）和1至4根电话线，为位于任何地方远程访问人员提供拨号访问本地局域网的服务。
远程用户只要在当地拥有1个调制解调器和1根电话线，通过拨接联想访问服务器上所连接的电话号码，就可以使其计算机登录、访问本地局域网上的资源。
3.4子网划分与VLAN设定
在网络中，网络用户一般分布在不同的楼宇和组织中，甚至拥有自己的服务器和一个应用系统（多媒体教室、电子阅览室等），而这一切都由同一个数据通讯网络提供服务。
如何将一个组织在不同楼宇的用户群所构成的逻辑组与他们所在的物理位置关系上区分开，从而限定不同逻辑组间的通信流量以提高安全性和系统性能，是在网络集成和设计中必须考虑的问题。
解决的手段是在上成网络应用相结合的基础上充分利用网络设备的ELAN\VLAN划分功能，采用合理的划分策略，形成最佳的网络应用体系。
VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）又称虚拟局域网，是指在交换局域网的基础上，采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。
一个VLAN组成一个逻辑子网，即一个逻辑广播域，它可以覆盖多个网络设备，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。
1）VLAN划分
①主教学楼的各间教室以及办公室的工作站都划分到教学子网。
以便于无论教师在哪间办公室备课，资料都可以快速的传送到要讲课的教室，在教师的课堂纪录也可以快捷方便的传送到办公室。
②实验楼的两个计算机实验室以及物理、会计实验室的工作站划分到试验子网中。
便于实验室资源的共享和实验数据的传输。
③办公楼中的会议办公室、财务办公室、会计办公室、招生办公室、教务处和教学一楼的校长办公室中的工作站划分到教务子网中。
这样可以方便各个科室的资料传输资料共享，可以避免数据的重复录入节省大量的资源。
④舍楼中的工作站作为宿舍子网，可以方便同学们的交互式学习。
2）IP划分
在本设计中，按要求选用一个C类IP地址，其中网络号占用24位，主机号只有8位，若不划分子网,就只能使用一个网络IP:
192.64.13.0,使用缺省子网掩码：
255.255.
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