校园网网络设计方案.docx

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校园网网络设计方案

校

园

网

网

络

设

计

方

案

计算机科学与技术（网络工程方向）

网络062班

学号：

200580124208

陈洋峰

校园网网络设计方案

一．绪论

1.学校建筑及人员概况

中原工学院北区占地200多亩。

园区内有亚太楼，东教学楼，主教学楼，图书楼，1号宿舍楼等13栋建筑。

其中亚太楼为网络中心，只考虑除餐厅和食堂外的其他建筑的网络连接。

目前有师生3000多人，计划发展到4000~5000人，并已有多个单独局域网布局结构。

另外，学校招收学生当中将来可能会有外地社会人员，需要用到远程教学、视频点播等，校内全日制课堂大部分根据现代化教学的指标，也需要增加多媒体授课系统及设备，需实施传送大量的图形图像信息，所以应该着重考虑设计用户的带宽需求，同时为了打造学校的知名度，学校建立了自己的网站。

以往的办公都是利用自己传统的办公设备，为了能跟上时代的步伐，学校也相应的建立了现代化的办公应用系统。

2.校园网设计需求分析

中原工学院的网络管理中心位于亚太8楼，目前有主教楼、东教学楼、图书馆大楼、学生宿舍楼、家属楼等其他建筑与中心连接成校园网，根据调查情况，总的信息点大约3000个左右。

信息节点的分布比较分散。

其中学生宿舍楼、家属楼和亚太楼为信息点密集区。

东教学楼是网络多媒体教室，主要用于教学示范和演示课件，网络需求较小，而且距离较近，连接采用进口6芯室内光缆和5类线双绞线。

主教学楼下面四层是领导和教师办公室，五楼是计算机机房，占用网络资源较多，因此建议使用光纤。

图书楼为网络多媒体教室，而且包含图书馆管理系统，但使用网络资料大致与东教学楼相同，因此使用进口6芯室内光缆和5类线双绞线。

学生宿舍楼和教师宿舍楼的人数较多，而且使用网络时间较集中，为了避免网络拥挤，可以使用光纤。

但考虑到学生和教师对网络的需求并不是很高，应用类型一般为文件服务，基本带宽要求在100KB/S以上就可，而且网线较多，同时出于经济考虑，使用进口6芯室内光缆和5类线双绞线。

3.发展前景

中原工学院北校区预计在短期内不会有太大变化，教学楼及其网络布线状况基本保持稳定，人员还要有所增加，计划发展到4000~5000人，具体发展情况还要依学校师资力量而定。

二.需求分析

校园网建设的总体目标是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，校内各部门通过网络连接起来。

在局域网上，为各信息点提供可靠的、高速的和可管理的网络环境，为用户提供广泛的数据资源共享、丰富便捷的网络应用（如：

实时多媒体视频/音频、校园综合信息管理、查询、网络远程教学、网络会议等），提供各种网络服务（电子邮件、文件共享、WWW信息查询等），为各用户提供多种形式的访问，实现网络的扩展，扩大联网的范围和规模。

网络不仅要现在网络上的一般功能：

如E-MAIL、FTP、网络论坛、网络图书馆、搜索引擎、网上聊天、管理数据的传输、处理与查询，还需要实现包括视频点播（VOD）、电话会议、网络电话（IP电话）等功能，是一个高速多媒体互联网络，并最终实现整个校园系统的资源共享。

网络应用

应用名称

应用类型

新的应用

关键性

评价

浏览网页

WEB网页

否

是

共享文件

共享

否

是

下载上传

文件传输

否

是

连接数据库

数据库

是

是

游戏

网络游戏

是

否

视频教学

视频转播及视频会议

是

是

用户团体

项目

人数

用途

学生

约5000多人

学习，娱乐

教师，学生

约5500多人

教学

教师

约500多人

办公

三．学院网络的特征

现有互联网络的拓扑（给出核心层、汇聚层、接入层采用的技术和启用的路由协议，并给出访问Internet所采用的技术、多少个信息点）

中原工学院北区校园网路由采用的是OSPF协议。

OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。

在这里，路由域是指一个自治系统（AutonomousSystem），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。

在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。

校区访问Internet所采用的是3根线，即1根教育网线，2根网通线访问的。

估算信息点大约有300个左右。

网络应用流量的特征：

主教学楼

东教学楼

图书楼

宿舍楼

流量分析：

由上面的流量图我们可以看出，主教学楼的网络主要使用时间是早上7点到下午3点，下午4点到晚上10点左右，网络高峰在上午10和下午6点左右。

使用流量较少；东教学楼的网络使用时间一般在白天，主要是在下午3点左右。

流量很少；图书楼的网络使用时间是全天，使用高峰在上午8点到11点间。

流量一般；宿舍楼分学生宿舍楼和家属楼，其中学生宿舍楼在晚上11点后停电。

宿舍楼的网络使用时间是从早上6点到晚上11点，家属楼是全天，使用高峰大概在上午11点左右和晚上8点左右达到。

学生宿舍电脑较多，使用流量很多。

四.网络设计原则与目标

校园网的特点决定了网络系统必需要有实用与经济性。

实用性使得网络便于管理、维护，以减少网络使用人员运用网络的难度，从而降低人为操作引起的网络故障，并使更多的人掌握网络的使用。

根据学校的实际情况，由于学校的建设资金有限，建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益，而且要求网络具有较高的性价比，所以在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备，以节约建设资金。

先进性原则

由于学校有大量的数据信息需要处理，因此要求网络有较高的数据通信能力和较大的数据带宽，所以网络设备必须具备高速处理数据的能力。

在网络结构上使用技术先进的高速网络，才能满足大量数据传输与处理的需要。

只有保持技术的先进性，才能使网络系统适应不断更新换代网络技术，才能延长网络的使用期限，提高网络用户的投资效益。

扩展性原则

随着网络用户的不断增多，使得网络规模不断扩大，所以在网络设计时要求网络能方便地进行扩充容量，才能支持用户的需求。

网络系统应用能随不断发展的网络技术而能够升级到新的网络技术和设备，从而延长网络系统的使用期限。

安全性原则

网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。

由于校园网与外部网进行互联特别是和Internet的互联，Internet是一个开放式网络系统，它的安全性是很差的。

因此安全问题更加重要。

应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。

当前主要的网络安全技术有，用户身份验证，VLAN划分，防火墙等技术。

网络系统还就具备高度的数据安全性和保密性。

可靠性与稳定性原则

计算机网络要求具有高度可靠情与稳定性，能有效防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪。

为实现上述目的，应在网络设计中提供拓扑和设备的冗佘和备份，使故障能在最短的时间内进行恢复，让网络故障的发生和损失降到最小。

校园网建设的总体目标是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，校内各部门通过网络连接起来。

在局域网上，为各信息点提供可靠的、高速的和可管理的网络环境，为用户提供广泛的数据资源共享、丰富便捷的网络应用（如：

实时多媒体视频/音频、校园综合信息管理、查询、网络远程教学、网络会议等），提供各种网络服务（电子邮件、文件共享、WWW信息查询等），为各用户提供多种形式的访问，实现网络的扩展，扩大联网的范围和规模。

然而网络化地观念在推进的过程中，首先面临来自网络带宽瓶颈的挑战。

单一的传输模式无法适应网络化的应用，所以如何提供令人满意的网络应用服务质量，这是目前解决网络化瓶颈中最为关键的一环。

当今网络化发展已不能够简单地以限制人们上网的方式以避免带宽稀缺导致的网络拥塞。

为了尽可能地利用好对满足多种网络应用需求最为关键的稀缺带宽资源，避免可能出现地网络性能问题，我们在网络化的建设过程中的每一个细节都作了努力把网络的性能优化到极限，使qos等策略不再神秘莫测充分应用到解决相识问题当中。

如此一来凡对网络流量实施策略管理地方就再也没有那些无法容忍的迟延现象出现。

这不仅减少了大量管理成本，还为客户节省了大量时间，同时提高了用户满意度。

通过网络系统资源的整合，传统的模式将改变，实现多层次、交互式，从而提高质量，扩大规模。

五.网络逻辑结构设计

1.网络拓扑结构设计

网络系统采用三级星型拓扑结构，主干选用目前最先进成熟的千兆以太网技术，通过在核心层配置动态路由协议，提供数据的路由和路由的迂回。

高性能的校园网要求高性能的网络设备和优化的网络结构。

考虑到现整个网络的信息流量及高安全可靠性，在网络中心机房的主配线间配置了1台高性能双引擎主干路由交换机，用于主干连接，以保证整个网络的安全、高性能和全冗余性。

2.Ip地址方案

项目

人数

地点

IP段

学生，教师

约5500人

图书馆

202.196.32.--

学生

约500人

计算中心

192.168.1.0~192.168.8.0

教师

约200人

办公室

202.196.32.--

学生

约5000人

学生宿舍

192.168.--.--

3.互联网接入方案

大型校园网网络系统从设计上分为核心层、汇聚层和接入层；从功能上基本可分为校园网络中心、教学子网、办公子网、宿舍区子网等。

具体采用光纤接入方法，主要优势：

高带宽，质量稳定。

校园网中的关键设备一般包括网络的主干交换机、中心路由器以及关键服务器。

对这些关键设备的管理除了通过网管软件进行实时监测之外，更要做好它们的备份工作。

对主干交换机的备份，目前似乎很少有厂商能提供比较系统的解决方案，因而只有靠网络管理员在日常管理中加强对其性能和工作状态的监测，以维护网络主干交换机的正常工作。

IP地址的管理

TCP/IP网络上的任何一台工作站都需要有一个合法的IP地址才能够正常工作。

IP地址管理得当与否，是计算机网络能否保持高效运行的关键。

如果IP地址的管理手段不完善，网络很容易出现IP地址冲突，从而影响网络的正常运行，甚至会对某些关键数据造成损坏。

布线系统的日常维护

做好布线系统的日常维护工作，确保底层网络连接完好，是计算机网络正常、高效运行的基础。

对布线系统的测试和维护一般借助于双绞线测试仪和规程分析仪、信道测试仪等，智能化分析仪器的使用可以提高布线的管理水平和管理效率，更好地保证网络系统的正常运行。

六.网络物理结构设计

校园网络以622M和155MATM为基础通讯平台，采用LANE和MPOA技术实现与传统以太网和TCP/IP协议的融合，支持UNI3.0/3.1UNI4.0IISPPNNI1.0等接口协议，支持SVC,PVC和线路冗余，支持LANE1.0和MPOA1.0，可实现QoS（服务质量）控制。

Ethernet和TCP/IP层

提供符合IEEE802.X标准的10M，100M双绞线和光纤以太网接口，并且具备千兆以太网的升级能力，系统支持基于MAC，Port，应用等多种VLAN的划分功能，虚网间通讯通过三层交换实现，虚网间有基于地址和应用的安全控制策略。

作为支持路径选择和广播等功能的重要设备如MPOA（LANE）Server支持冗余，发生故障时可实现透明替换。

设备选择：

核心交换机：

校园网的核心交换机为CiscoCatalyst5500，模块配置如下：

WS-X5530-E1Catalyst5000系列的主控模块（2/3宽）

WS-U5533-FEFX-MMF双口千兆以太网模块（1/3宽）

WS-X5304-15路由交换模块（占两个插槽）

WS-X5161双多模SC口，622M的LANE模块（全宽）

WS-X5225R24个RJ45口10/100M自适应的以太网模块（全宽）

WAI-OC12-1SS622M的ATM模块，单口,单模SC接口（半宽）

WAI-OC12-1MM622M的ATM模块，单口,多模SC接口（半宽）

WAI-OC3-4MM155M的ATM模块，4口,多模SC接口（半宽）

WAI-ATM25-12P25M的ATM模块，12口（半宽）

WATM-CAM-2PLightStream1100，ATM控制模块（全宽）

其中，各交换机配置略有不同，基本都具有以上模块，但只有综合楼的Catalyst5500配置有路由交换模块。

各交换机内部，都有一对多模光纤将一块WAI-OC12-1MM与WS-X5161相连，解决ATM网络与LANESERVER之间的连接问题；有一根双绞线将WS-X5225R的1号端口与WATM-CAM-2P相连，便于通过Telnet方式访问LightStream1100。

校园网的边缘交换机共有两种：

CiscoCatalyst2820和CiscoCatalyst1924C，根据不同的需求，分别放置在各校园网分支节点，作为各建筑的校园网接入设备。

七.结束语

根据校园网络项目，我们充分考虑学校的实际情况，注重设备选型的性能价格比，采用成熟可靠的技术，为学校设计成一个技术先进、灵活可用、性能优秀、可升级扩展的校园网络。

考虑到学校的中长期发展规划，在网络结构、网络应用、网络管理、系统性能以及远程教学等各个方面能够适应未来的发展，最大程度地保护学校的投资。

学校借助校园网的建设，可充分利用丰富的网上应用系统及教学资源，发挥网络资源共享、信息快捷、无地理限制等优势，真正把现代化管理、教育技术融入学校的日常教育与办公管理当中。