正宁一中校园网建设方案.docx
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正宁一中校园网建设方案
摘要
当今的时代是计算机的时代，而互联网便是人类进入崭新时代的标志。
通过互联网，我们可以足不出户就了解天下事，本设计我选择了中学局域网这个题目，通过我设计的这个中学局域网，该学校实现了网络互联，也实现了资源共享。
该校园网包括多媒体教学网、校园日常办公管理网络系统和互联网的接入，由先进的软硬件系统组成，通过高速的结构化综合布线系统有机结合在一起，具有高速、安全、标准、可管理的特征，它技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络。
在组建校园局域网时所需要的硬件设备是要用到网卡、网线和集线器（HUB）。
该中学校园内需要联网的建筑物共6座，包括2座教学楼、1座实验楼、1座办公楼、1座学生宿舍楼和1座图书馆，学校的整体网络规模约为三百多个信息点，按照符合国际标准的结构化布线技术进行设计和施工。
结合目前网络技术发展情况，决定该校园局域网系统采用成熟的以太网技术。
关键词：
网络拓扑图；IP划分；主干网；网络管理
前言
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渐转向基于知识的经济，人们对信息的需求越来越迫切，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。
由于Web技术和多媒体技术的出现，近几年来Internet得到了突飞猛进的发展，联入网络的节点和信息资源迅速增长。
随着学校信息化的深入和网络的日益普及，信息系统逐渐渗透到学校的各个环节，多媒体教学、数据安全与用户接入控制、高速网络交换及扩展性等功能日益成为用户对校园网的迫切需求。
校园网络系统在大大提高高校网络信息化建设的同时，其带来的管理、维护、升级等问题也日益成为高校必须面对的重要挑战，成为各级各类学校一致关注的问题，所以在这次课程设计中我为赤峰市一所中学设计了局域网的安装方案。
通过建设一个高速、安全、可靠、可扩充的网络系统，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CERNET、Internet互联，同时使教职员工和学生可以在家中拨号上网，访问校园网，进行资料查询。
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3
2.2子网划分与VLAN设定4
2.3实现的信息服务5
2.4应用程序5
2.5存储系统分析5
2.5.1数据量5
2.5.2访问流量6
2.6系统及数据安全分析6
2.7QoS6
2.8网间隔离6
第3章拓扑图及方案整体描述7
3.1主干网传输方案设计7
3.2Internet接入方案7
3.3远程访问支持8
3.4子网划分与VLAN设定8
3.5网间隔离方案设计9
3.6存储方案9
3.7设备选型10
1．中心交换机（CabletronSSR2000千兆路由器交换机）10
2．工作组级网络设备1（VH－4802快速以太网交换机）11
3．工作组级网络设备2（ELS100-S24T堆叠式交换机）12
4．CISCO4500/4700系列是模块化配置路由器13
5．服务器设置14
3.8软件15
3.9信息服务方案15
3.10综合布线方案15
第4章网络管理17
第5章系统主要设备报价18
第6章网络测试及协议数据包分析19
参考文献23
课程设计总结24
第1章学校描述
正宁一中现有主要建筑6幢，分别是1号楼、2号楼、3号楼、4号楼、5号楼和6号楼。
其中1号楼是学校的教学楼，共6层，包括教室、办公室等共50个房间，计划信息点90个。
2号楼也是教学楼情况和1号楼相同。
3号楼是图书馆，计划信息点16个。
4号楼为会议办公用楼，包括会议室、办公室等，计划信息点26个。
5号楼是宿舍楼，计划信息点26个。
6号楼是试验楼，4层，包括两个已经建好的学生机房在内，计划信息点98个（每个机房40个信息点 ）。
正宁一中现有建筑布局示意图如图1所示。
图1.1学校建筑分布图
正宁一中已于近几年分期投资建成了学校内的一些局域网即完成了6号楼的学生机房的建设，但没有达到与Internet的高速连接。
总结有以下特点：
（1）网络系统将分布在校园内6座建筑物内，规模较大。
（2）按需求信息服务有多种形式，即有数据传输，又有视频、音频的传输，多媒体信息流动大，对网络的带宽要求较高。
（3）信息点较多并分散。
（4）需要支持对Internet的高速访问，即与信息中心的高速连接。
（5）系统的安全性要求高。
第2章需求分析
1.教学方面
利用现代化的技术设备和多媒体的教学手段形象直观地进行教学讲解，能增强学生的学习兴趣和理解水平，从而提高教学质量和学生品质，促进教育水平提高；提供高速、方便的信息交流和资源共享；提供远比书本知识更为广泛的内容，扩大学生与外界的联系，开阔视野，增进交流；发展远程教育，克服地域和学校规模的限制，适宜于有分支的教育机构实现资源共享。
2.管理方面
统一管理学校资源，如学生档案、教学资料、考试成绩、各种器材等；实现办公自动化，增强各部门协调能力，提高工作效率。
3.其它方面
除上述两方面外，有条件的学校还可以开展其它多种类型的网络应用，如个人接入（通常用拨号上网）、互联网（Internet）连通等，更充分地发挥网络的优势。
4．安全、可靠
校园网中有大量关于教学和档案管理的重要数据，应充分考虑安全性，选用能防止非法入侵和破坏的硬件设备，提供网络的冗余和容错能力，在出现局部故障时能不影响网络其他部分的正常运行。
2.1带宽
千兆以太网是超高速主干网的一种选择方案，它在数据传输、语音、视频等实时业务方面表现优良。
千兆以太网的带频较宽，能克服以太网的弱点，提供服务保证。
从网络设备的投资成本与维护成本、技术的先进性与稳定性、应用系统的开发难易程度等诸多方面考虑，应选择基于1000m和100m相结合的高速以太网技术作为红山一中校园网的设备、选型的主要依据之一。
2.2子网划分与VLAN设定
校园网建设的主要目的是利用计算机网络来实现现代化的多媒体教学，让有限的教学材料资源利用网络技术、多媒体技术来激发广大教职工、学生的学习兴趣，提高教学质量；另一个重要的作用是利用网络进行协同办公，不同的工作人员可以通过电子邮件或其他方式的协作来加速工作进程等，这就涉及到各种子网的构建。
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。
所谓虚拟网就是这样一种组网模式，即网络的成员所属的LAN与他们的实际物理位置并不相关，在一个大网中出与不同物理位置的各个成员可以不受位置的限制而构成“虚拟”LAN,即VLAN。
正宁一中的校园网划分为5个子网。
即教学子网、教务子网、试验子网、图书馆子网和宿舍子网。
具体划分情况如下：
（1）将教学一楼、教学二楼（即1号楼和2号楼）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）将实验楼（即6号楼）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）将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、后勤以及保卫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）图书馆中的工作站作为图书馆子网，图书检索、查询、备份等工作不用在同一台机器上操作，可以大大的提高了图书馆人员的工作效率。
（5）宿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。
2.3实现的信息服务
校园网的主要功能是为教育、教学服务，校园网正促进着教学内容与方式方法的变革，促进着学校教育与社会教育的发展，改变着学校与社会、理论与实践、知识与技能的质量。
本设计组建的校园网基本实现了这几方面的需求。
1．WEB文件浏览服务
校园网的主要功能是WEB服务，也就是学校教育网站的服务。
我们学校的网站建设从4个方面发挥作用：
（1）把学校网站做成对外宣传的窗口。
（2）把学校网站建成为学校教学工作的平台，逐步实现无纸化办公。
（3）把学校网站建成教师和学生展示自己才华的平台。
（4）学校网站建设成多方沟通的平台。
2．FTP文件传输服务
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帐户，像校长室、德育处、教导处、教科室、总务处等都有帐户，方便资料文件的上传。
（3）FTP文件传输服务与互联网开通，无论走到哪里，我们的教师只要能上网就能随时读取自己需要的文件，真正实现异地办公。
3．视频点播服务
校园网的又一功能就是视频点播服务。
通过校园网将新课程教材中的所有视频资料复制到服务器，教师可以通过校园网轻松观看教学录象、课堂实例、专家报告，在很大程度上方便了广大教师和学生。
4．邮件收发服务
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。
校园网的作用不仅仅这些，很多功能有待我们去研究，才能真正地发挥校园网的作用。
总而言之，学校的校园网站本着让全体师生共同参与的理念，让大家共同建设和维护更新网站，共同丰富学校网站内容，通过建立学校网站，充分发挥校园网的教育功能。
使这些昂贵的设施得到应用，不成为摆设真正有效地发挥校园网的作用。
2.4应用系统
本校园网络系统采用TCP/IP网络，其网络地址及主机标识使用TCP/IP建议的B类编码格式；系统采用CLIENT/SERVER的结构体系；UNIX操作系统；SQL标准的关系数据库SYBASE；C++及C语言。
1．系统服务器软件
操作系统：
Linux
数据库系统：
SQLServer
开发工具：
C或C++
2．工作站软件
操作系统：
SCOUNIX
开发工具：
C或C++
3．操作终端软件
操作系统：
WINDOWS95
开发工具：
VB4.0/VC4.0和SQLWINDOWS
2.5存储系统分析
在传统的计算机网络中，每个应用服务器都要有它自己的存储器。
这样造成数据处理复杂，随着应用服务器的不断增加，网络系统效率会急剧下降。
一种解决方案是将存储器从应用服务器中分离出来，进行集中管理。
这就是所说的存储网络。
1．存储区域网络
存储区域网络（StorageAreaNetwork，简称SAN）采用光纤通道（FibreChannel）技术，通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机，建立专用于数据存储的区域网络。
SAN结构中，文件管理系统（FS）还是分别在每一个应用服务器上;而NAS则是每个应用服务器通过网络共享协议（如:
NFS、CIFS）使用同一个文件管理系统。
SAN存储采用的带宽从100MB/s、200MB/s，发展到目前的1Gbps、2Gbps。
2．网络接入存储
网络接入存储（Network-AttachedStorage，简称NAS）采用网络（TCP/IP、ATM、FDDI）技术，通过网络交换机连接存储系统和服务器主机，建立专用于数据存储的存储私网。
由于网络接入存储采用TCP/IP网络进行数据交换，TCP/IP是IT业界的标准协议，不同厂商的产品（服务器、交换机、NAS存储）只要满足协议标准就能够实现互连互通，无兼容性的要求；并且万兆以太网（10000Mbps）的出现和投入商用，存储网络带宽将大大提高NAS存储的性能。
NAS需求旺盛已经成为事实。
首先NAS几乎继承了磁盘列阵的所有优点，可以将设备通过标准的网络拓扑结构连接，摆脱了服务器和异构化构架的桎梏。
其次，在企业数据量飞速膨胀中，SAN、大型磁带库、磁盘柜等产品虽然都是很好的存储解决方案，但他们那高贵的身份和复杂的操作是资金和技术实力有限的中小企业无论如何也不能接受的。
NAS正是满足这种需求的产品，在解决足够的存储和扩展空间的同时，还提供极高的性价比。
2.6系统及数据安全分析
众所周知，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。
象在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：
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．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，甚至可以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。
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。
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
随着各种需要大量带宽的新型网络业务的出现，校园网内的业务流量不断增加，对带宽、延迟、抖动等指标提出了更高的要求。
各学校开始考虑在自己的网络中部署QoS，以保证语音、视频等业务的正常运行。
策略是指流量分类、定义的执行，它们确定每个业务的优先级、分配的带宽等一些与QoS有关的内容。
策略服务器是管理员在全网中集中统一定义策略的地方，通过指定的各种策略对园区网中的QoS服务进行控制和管理。
网络设备从策略服务器下载并执行这些定义好的策略，所有支持QoS的设备都遵循策略中定义的规则来转发数据，从而有效地对全网资源进行统一分配与管理。
同时，策略服务器能够根据网络的现状与预先定义的策略调整，自动与网络适应，网络设备会根据策略自动完成相关配置，向不同的业务提供不同的QoS。
部署实现
在校园网中实现基于策略服务器的QoS部署时，主要包括以下三个步骤：
（1）在策略服务器上定义策略；
（2）配置网络设备接收策略；（3）在策略服务器上分发策略。
策略服务器使用了NortelOPS（OptivityPoliceService），同时使用NorteliPlanet目录服务器存储策略信息。
另外，在OPS中定义了网络边缘设备和网络核心设备两类设备。
网络核心设备只是简单地执行已定义的策略，保证全网的策略连续性。
2.8网间隔离
网络隔离:
实现内网和外网的网络隔离。
用户访问内网时，断开外网网络连接；访问外网时，断开内网网络连接。
用户不能同时连入内、外网，始终保持内网、外网网络隔离的状态。
根据中学校园网的结构特点及面临的安全隐患，通常通过瑞星防火墙、入侵检测、网络杀毒软件，实现网络病毒防范的安全需求，为大学校园构建统一、安全的网络。
防火墙的布置，在Internet与校园网内之间布署了一台瑞星防火墙，其中WWW、E-mail、FTP、DNS服务器连接在防火墙的DMZ区，与内、外网间进行隔离，内网口连接校园网内网交换机，外网口通过路由器与Internet连接。
这样，通过Internet进来的外网用户只能访问到对外公开的一些服务（如WWW、E-mail、FTP、DNS等），既保护内网资源不被非法访问或破坏，也阻止了内部用户对外部不良资源的使用，并能够对发生的安全事件进行跟踪和审计。
入侵检测能力是衡量一个防御体系是否完整有效的重要因素，根据校园网络的特点，我们采用瑞星入侵检测系统RIPS-100。
将RIPS-100入侵检测引擎接入Cisco中心交换机上，对来自外部网和校园网内部的各种行为进行实时监测。
第3章拓扑图及方案整体描述
3.1主干网传输方案设计
如图1所示2号楼、3号楼和6号楼与1号楼相邻，4号楼和5号楼相邻。
考虑到各个建筑物的布局、建筑物间的距离以及不同信息量的要求，拟定1号楼为网络中心，选择星型拓扑结构。
2号楼与1号楼、4号楼与1号楼、6号楼与1号楼、3号楼与1号楼之间使用两根单模光纤连接。
5号楼与1号楼之间较其他楼都远，而且学生宿舍对带宽的要求不是很高，所以5号楼与4号楼的从交换机相连，作为4号楼的子网。
用多模光纤相连达到各个建筑物之间可以相互通信，所有信息点可以上网，满足教学、办公和学生上网的需求。
3.2Internet接入方案
红山一中校园网将1号楼机房作为学校的网络中心，按信息中心的规划，如果红山一中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。
1号楼作为网络中心，同时必须应对整个校园网络进行有效的全面的管理。
图3.1西创信息公司企业内部网络拓扑结构图
3.3远程访问支持
随着日益增长的远程用户（如在家中上网，欲访问校园内部网查找资料的教师及学生）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
校园网建设的主要目的是利用计算机网络来实现现代化的多媒体教学，让有限的教学材料资源利用网络技术、多媒体技术来激发广大教职工、学生的学习兴趣，提高教学质量；另一个重要的作用是利用网络进行协同办公，不同的工作人员可以通过电子邮件或其他方式的协作来加速工作进程等，这就涉及到各种子网的构建。
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。
所谓虚拟网就是这样一种组网模式，即网络的成员所属的LAN与他们的实际物理位置并不相关，在一个大网中出与不同物理位置的各个成员可以不受位置的限制而构成“虚拟”LAN,即VLAN。
正宁一中的校园网划分为5个子网。
即教学子网、教务子网、试验子网、图书馆子网和宿舍子网。
具体划分情况如下：
（1）将教学一楼、教学二楼（即1号楼和2号楼）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）将实验楼（即6号楼）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）将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、后勤以及保卫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）图书馆中的工作站作为图书馆子网，图书检索、查询、备份等工作不用在同一台机器上操作，可以大大的提高了图书馆人员的工作效率。
（5）宿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。
3.5网间隔离方案设计
在本校园网设计中，我们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。
3.6存储方案
该校园网的存储方案选择双机热备，所谓双机热备就是使用互为备份的两台服务器共同执行同一服务，其中一台主机为工作机（PrimaryServer），另一台主机为备份机（StandbyServer）。
在系统正常情况下，工作机为应用系统提供服务，备份机监视工作机的运行情况（工作机同时也在检测备份机是否正常），当工作机出现异常，不能支持应用系统运营时，备份机主动接管工作机的工作，继续支持关键应用服务，保证系统不间断的运行。
RAID和数据备份都是很重要的。
但RAID技术只能解决硬盘的问题，备份只能解决系统出现问题后的恢复，而一旦服务器本身出现问题，不论是设备的硬件问题还是软件系统的问题，都会造成服务的中断。
因此，RAID及数据备份技术不能避免服务中断出现，对于需要持续可靠地提供应用服务的系统，双机还是非常必要的。
数据备份是保障数据安全性的必不可少的措施。
因为不论RAID还是双机，都是一种实时的备份。
任何软件错误、病毒影响、误操作等等，都会同步地在多份数据中发生影响。
因此，对于关键业务即使采用了双机方案也还是一定要进行数据的备份，以便能在数据损坏、丢失时进行恢复。
3.7设备选型
根据正宁一中网络建设需求及针对具体实际情况，采用美国CABLETRON系统公司高端企业网络解决方案进行网络总体设计。
主要包括：
（1）整体网络系统可分为主干网、分支网和广域网三部分。
（2）核心网络设备采用SSR2000路由千兆交换机，负责对骨干节点网络、服务器接入，以及VLAN等主要功能。
（3）接入层设备采用高端口密度交换机VH-4802及VH-2402SM，实现10M/100M用户接入。
美国Cabletron系统公司是全球三大网络设计制造商之一。
其高端网络解决方案文明世界，特别善于处理大型跨国企业的网络需求。
用户遍及邮电、金融、政府机构、国防组织、制造、能源化工以及学术组织等不同领域。
Cabletron作为网络著名大公司，他拥有完善的产品系列，并且在为网络界中技术的先驱，其产品还在不断的发展扩大。
对于校园网的设计，Cabletron提供了完善的解决方案。
Cabletron不但有业界最先进的高、中、低档路由器，有ATM
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