小区局域网设计.docx
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小区局域网设计
测控网络技术课程设计报告
设计课题：
小区局域网系统的设计
专业班级：
测控技术与仪器2007级1班
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学号：
************
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设计时间：
2012.5.14—5.26
设计任务与要求
本文要完成以下几方面工作
（1）在简要介绍信息化小区的现状和发展情况的基础上，分析了信息化小区建设局域网系统的优势和小区局域网实现的主要功能。
（2）根据当前小区局域网系统的需要，对相关的主要局域网技术进行了分析阐述；
（3）从小区局域网的网络系统的性能需求、网络安全风险对网络的要求、网络系统的经济性需求几个方面，分析了当前信息化小区网络系统的需求，给出了小区局域网的组网原则，包括实用性、先进性、可靠性、实施的可行性、标准化开放性、可扩充性、易操作性和针对性等八个方面的要求；
（4）按照小区网络建设的需求和原则，构建了小区局域网层次化的总体体系结构，建立了小区高效内部网络和安全可靠的广域网接口；
（5）介绍了当前常见结构化布线系统，分析了结构化布线系统的特点和优势。
通过对传统AT&TSYSTIMAXSCS结构化布线系统和北电（NT）公司IBDN（综合建筑分布网络IntegratedBuildingDistributionNetwork）产品的介绍和对比，给出了综合布线系统设备选型的建议。
小区局域网系统的设计
一.小区局域网的介绍及所涉及的理论
小区局域网主要可为住户提供物业管理办公自动化、综合信息服务、家居服务和日常生活资讯等4个功能模块（按需开发）。
（1）物业管理办公自动化模块功能
①客户管理：
住户从迁入到迁出小区都能得到有条不紊的管理，其中包括户主信息，即户主的身份、房号、投诉记录和回应等。
如果是租住户，还能对租约进行管理。
使服务提供商和居民内部之间建立相对稳定的关系，使小区内各种交易活动的信用风险大大降低。
②人事工资考勤管理：
这是针对公司内部人员的管理，包括花名册、人事变动、工资、考勤、培训记录等。
（2）小区综合信息服务模块功能
①Intemet接入：
可向住户提供多种Intemet接入服务，住户可简便快速地上Intemet，而且费用低廉。
②内部电子信箱：
小区可为每个住户配置电子信箱，方便住户与各地的互联网用户通信，用户通过电子信箱还可以订阅各种电子杂志。
③小区公告栏：
管理处通过公告栏可向全体住户发布社区新闻、维修通知、服务推介等信息。
小区内商家也可在公告栏上作广告吸引住户前往消费。
此外，所有用户都可在公告栏上自由发表意见和文章，活跃小区气氛．。
④网上游戏：
住户可参与网上游戏，丰富业余生活。
（3）家居服务模块功能
服务内容包括：
钟点家务、家居装修、送餐、家教、医疗保健等等，既可提高住户的生活素质，又能为物业管理公司增加就业机会和收益。
（4）日常生活资讯模块功能
为小区住户提供常用的生活资讯，包括：
天气预报、生活小百科、交通旅游信息、家居设计、小区资料等。
计算机局域网的作用并不仅仅是为用户提供Intemet接入服务，对于大型住宅小区，依托小区自己的信息服务中心，逐步丰富网络信息资源，对外宣传小区物业，对内提供多样化的综合信息服务。
网络就象一个大家庭，使人们有强烈的归属感，为在当今快节奏生活中的人们提供了一个高密度的交流空间，拉近了人们彼此间的距离，有利于人们的思想交流和社区文明建设。
综上所述，作为智能化小区，建设一个先进、高效、稳定的局域网系统是实现以上目标的基础，是实现社区信息化的必由之路。
建立小区局域网供用户上网有以下优点：
（1）用户可分享出口带宽，最大限度地利用公共通信网络资源，减少网络的使用费用。
（2）用户可掌握主动，按需“购买"带宽，分期投资。
（3）灵活、经济：
由于ISDN是按信息流量计费的，在初期用户较少的情况下，花少量的费用租用一条ISDN线路，供用户共享使用，当上网用户达一定数量时，可再租用一条（或多条）DDN专线，由于DDN是包月计费的专线，上网无需拨号，不受使用时间的限制，用户可物尽其用，这时先前租用的ISDN线路在非繁忙时作为DDN的备份线路，在繁忙时与DDN线路同时使用，此外，由于与Intemet存在两条不同的路由，提高了用户接入Intemet的可靠性。
2物业管理更加便利
物业管理中办公自动化、家居服务、日常生活资讯等功能的实现离不开局域网。
3数据安全
在局域网的门户设防火墙能有效地保障整个小区内的数据安全和防止病毒的侵入。
1.1局域网技术
局域网LAN（LocalAreaNetwork）是指一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，但地理上则局限在较小范围内的计算机网络。
对于住宅小区有限的物理范围而言，局域网是小区网络主体的基础。
1.2局域网的拓扑结构
网络的拓扑结构通常影响到网络施工的相对难易程度、重新配置的难易程度、维护的相对难易程度、通信介质发生故障时，受到影响的设备的情况等，常见的局域网的拓扑结构有：
（1）星形网
（2）环形网（3）总线网（4）树形网
网络系统的结构
本设计将小区网在物理上分为两套网络系统，一是用于内部物业办公自动化、局域网应用的内部网系统，二是用于接入国际互联网的外部网络系统。
基于网络安全上的考虑，两套网络系统在物理上是完全隔开的。
从职责上看，两套网络系统各有侧重。
内部网主要用于内部使用，具有较高的可靠性、安全性和高性能的要求，因此在设计时专门采用高性能的交换机系统进行冗余性设计，并采用内外网隔离的方式来保证日常办公信息的安全传送和处理。
外部网主要用于实现住户的对外联系，可以具有较低的性能需求和相对较低的可靠性需求，为此，本方案设计在内外网中具体体现为：
将内网的设计放在最重要的位置，外网的设计虽然要求较低，但还是应该具有良好的可扩充性和安全性。
网络的管理采用CISCO公司的网管软件CISCOWORKSFORWIN，该软件主要应用在中小型企业的网络环境。
它是一个综合的，经济有效的，功能强大的网络管理工具，能够对交换机路由器，访问服务器，集线器等网络设备进行有效的管理，网管的硬件工作平台使用基于WindowsNT的高性能工作站。
对于住宅小区网络系统来说，由于信息点较多，主要是多媒体和局域网应用，为此，本系统专门设计了一整套适合小区多媒体和局域网使用的应用系统解决方案。
针对用户要求的对内外网用户使用网络进行计费的需求，选用东大阿尔派的NetEye2．0它集成了东大阿尔派的NAS网管计费功能。
二.小区局域网总体设计
2．1小区局域网需求分析
2．1．1网络系统的性能需求
（1）网络兼容性需求分析：
作为智能化小区的网络系统，应该具有良好的兼容性，能够支持多种标准网络协议、多种网络应用。
网管系统也能够支持多家厂商的网络产品。
（2）数据交换能力的需求：
为保证整个系统能够支持大数据量的快速交换，使网络即使在有较大突发性数据交换需求的情况下也能运作良好，必须采用高处理能力的局域网交换设备和网问路由设备。
（3）可靠性的需求：
为了保证小区网络系统的工作高效地行使各项职能，小区网络系统必须具有高可靠性．具体要求如下：
①必须保证核心网络设备和网络链路的高可靠性。
②办公系统在平时8小时工作日内应保证基本无重大故障，，因此必要设备应采用不问断电源进行供电。
③对于任何紧急故障，例如：
停电故障；端口接口故障；线路故障；接入设备故障；其它故障等应有业务保障措施。
④平均故障率：
在当前技术和经济条件下，力求平均故障率最低。
（4）网络管理的需求分析：
要求系统能够对网络设备及其端口，服务器和数据链路进行监控，使管理人员能及时了解网络状态极其使用情况。
便于及时发现网络中出现的问题，在网络故障或性能下降的时候找到原因。
同时网管系统还能对网络设备的配置进行综合管理。
（5）网络扩展性需求分析：
网络系统的规划与建设应该考虑良好的扩展性。
因为随着智能化小区的普及和规模的拓展，小区间计算机网络系统将逐步实现互连，其中包括网络规模的拓展和网络类型的丰富。
同时随着应用的扩大，对网络的节点数能够实现方便的扩充，网络的各项性能可以根据情况变化得以有效提高。
2．1．2网络安全风险分析
瞄准网络存在的安全漏洞，黑客们所制造的各类新型的风险将会不断产生，这些风险由多种因素引起，与网络系统结构和系统的应用等因素密切相关。
下面从物理安全、网络安全、系统安全、应用安全及管理安全进行分析：
（1）物理安全风险分析
网络物理安全是整个网络系统安全的前提。
物理安全的风险主要有：
地震、水灾、火灾等环境事故造成整个系统毁灭；电源故障造成设备断电以至操作系统引导失败或数据库信息丢失；电磁辐射可能造成数据信息被窃取或偷阅；不能保证几个不同机密程度网络的物理隔离。
（2）网络安全风险分析
内部网络与外部网络间如果在没有采取一定的安全防护措施，内部网络容易遭到来自外网的攻击。
包括来自Internet上的风险和下级用户的风险。
由于住宅小区网络系统涉及到千家万户，不同住户都有属于自己的敏感性或者不想被外界访问的数据，所以应该充分考虑到安全性问题。
内部局网不同部门或用户之间如果没有采用相应一些访问控制，也可能造成信息泄漏或非法攻击。
（3）系统的安全风险分析
所谓系统安全通常是指网络操作系统、应用系统的安全。
目前的操作系统或应用系统，开发厂商必然有其Back．Door。
而且系统本身必定存在安全漏洞。
这些安全漏洞都将存在重大隐患。
因此应正确估价自己的网络风险并根据自己的网络风险大小做出相应的安全解决方案。
（4）应用的安全风险分析
应用系统的安全涉及很多方面。
应用系统是动态的、不断变化的。
应用的安全性也是动态的。
比如新增了一个新的应用程序，肯定会出现新的安全漏洞，必须在安全策略上做一些调整，不断完善。
2．1．3网络系统的经济性需求分析
小区网络系统的建设应能够大大提高小区内部的效率、加强沟通职能、降低管理成本、提高劳动生产率，提高管理质量，同时还应充分考虑到现有投入的经济性和今后系统管理和维护的费用以及未来扩充和升级的费用。
2．2小区局域网设计的原则
根据当前智能化小区的发展现状，针对本设计的主要工作，在住宅小区智能化的设计中应遵循以下原则：
（1）实用性
当今科技发展迅速，可应用于住宅小区的技术和产品可谓层出不穷，设计要根据用户的需求和整体设计考虑，选取合适的智能化系统产品。
各个子系统之间可以通过性能价格比较好的软、硬件设备来实现网络互联，整个系统具有高效的使用功能，同时应满足近期使用和远期发展的需要。
在多种实现途径中，选择最经济可行的途径。
（2）先进性
在满足用户现有需求的前提下，在技术上提供充分升级空间，但不能盲目追求尚不成熟的新技术或不实用的新功能，保护业主的前期投资，利用先进的技术，利用较少的投资，实现强大的功能。
（3）可靠性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。
（4）实施的可行性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，并考虑行政主管部门归口管理的要求，使设计的方案现实可行。
（5）标准化、开放性
标准化、开放性是信息技术发展的必然趋势，在可能的条件下，设计中采用的产品都尽可能是标准化、具良好开放性的，并遵循国际上通行的通信协议。
应用软件尽量采用已商品化的通用软件，以减少二次开发的工作量和利于日后的使用和维护。
（6）可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
（7）数据安全
采取必要的措施保障小区内各智能化系统数据的安全。
（8）易操作
小区智能化系统是面向各种文化层次包括老人和孩子使用的系统，系统及其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学，而绝不能因“智能"而给用户带来不便甚至烦恼。
（9）针对性
小区智能化系统的设置并非千篇一律的，而应根据工程的实际情况，如工程规模、配套设施、市场定位、用户对象、管理要求、小区规划及平面布局等等因素，作为有针对性的设计。
2．3小区局域网的总体设计
为了满足小区对多媒体、网络的需要，本系统采用100兆以太网技术和标准来构建一个覆盖小区局域网。
该设计建设应采用先进的网络安全、完善的系统管理技术，不仅要满足当前住宅小区的需要，并且应具有一定的系统升级能力，从而为建立信息化小区提供现代化的计算机网络系统解决方案。
2．3．1总体体系结构
本网络设计总体上是一个层次化的体系结构，如图3．1所示：
（1）网络平台是整个系统运行的基础，包括局域网和广域网。
（2）网络操作服务平台的基础是局域网络和TCP／IP协议集。
为实现全网的网络管理，网络系统采用SNMP网管协议，针对CISCO公司的产品选择CISCOWORKSFORwIN网管软件，可以实现对内外网的全面、综合管理。
（3）为确保内部网络的安全，采用内外网隔离方式，与外部网络连接采用防火墙等安全措施。
4）网络应用支持与开发工具包括网络服务功能、外部资源连接、以及应用系统开发工具等组成部份。
（5）网络服务功能包括信息查询、发布等，支持电子邮件、域名服务、文件传输服务。
外部资源连接的功能是实现WEB服务与企业管理信息数据库的互连。
（6）系统开发工具是开发基于的多种应用软件系统的开发工具，包括系统互连、面向对象的多种网络应用开发工具。
（7）小区网络的应用系统包括INTRANET／INTERNET应用系统等，它们是基于
系统的网络平台、网络应用服务支持平台所开发的多种应用软件系统。
（8）本设计中小区网络系统的布线采用IBDN（IntegratedBuildingDistributioNetwork）结构化布线系统。
为了使布线系统支持100兆主干以及高速、宽带的多媒体应用，在大楼间采用6芯光纤作为传输介质。
由于小区内信息点的数量很多，为了便于管理，在主体建筑中设立多个楼层配线间。
从楼层配线间至住户桌面采用五类双绞线实现10／100M的数据传输带宽。
2．3．2网络系统的结构
本设计将小区网在物理上分为两套网络系统，一是用于内部物业办公自动化、局域网应用的内部网系统，二是用于接入国际互联网的外部网络系统。
基于网络安全上的考虑，两套网络系统在物理上是完全隔开的。
从职责上看，两套网络系统各有侧重。
内部网主要用于内部使用，具有较高的可靠性、安全性和高性能的要求，因此在设计时专门采用高性能的交换机系统进行冗余性设计，并采用内外网隔离的方式来保证日常办公信息的安全传送和处理。
外部网主要用于实现住户的对外联系，可以具有较低的性能需求和相对较低的可靠性需求，为此，本方案设计在内外网中具体体现为：
将内网的设计放在最重要的位置，外网的设计虽然要求较低，但还是应该具有良好的可扩充性和安全性。
网络的管理采用CISCO公司的网管软件CISCOWORKSFORWIN，该软件主要应用在中小型企业的网络环境。
它是一个综合的，经济有效的，功能强大的网络管理工具，能够对交换机路由器，访问服务器，集线器等网络设备进行有效的管理，网管的硬件工作平台使用基于WindowsNT的高性能工作站。
对于住宅小区网络系统来说，由于信息点较多，主要是多媒体和局域网应用，为此，本系统专门设计了一整套适合小区多媒体和局域网使用的应用系统解决方案。
针对用户要求的对内外网用户使用网络进行计费的需求，选用东大阿尔派的NetEye2．0它集成了东大阿尔派的NAS网管计费功能。
三.网络体系部分的设计
3．1小区局域网平台设计
3．1．1小区内部网络平台设计
（1）网络技术的选择
根据新建小区的现状，结合目前及未来一段时间多媒体的需求，以及网络维护的简易性和网络的扩充性，本设计以快速的以太网为骨干，10／100M全交换为桌面，采用多层交换技术建立基于TCP／IP协议的局域网。
与传统的共享式以太网相比，交换式以太网具有更高的传输带宽和更高的性能。
另外，交换式以太网还具有更高的安全性和更加灵活的设计。
与ATM相比，交换式以太网与传统的以太网的帧格式完全兼容。
并且在成本，安装的容易度，配置的方便性以及网管人员对该技术的了解程度上，交换式以太网都有ATM所无法比拟的优势。
如果采用ATM技术，由于我们的应用系统基本上都是基于传统TCP／IP协议的。
所以，在网络的周边部分还得采用IANE（局域网仿真）技术，增加了网络的复杂程度。
另外，该网络平台设计中，在网络的核心部分，即中心交换机上采用了多层交技术，这能够使得网络更加高效，安全和灵活。
整个网络拓扑结构分为四级，采用物理上星型的拓扑结构来建立主干网，其核心结构为可扩展的1O0M快速以太网骨干。
本设计网络拓扑结构如图4．1所示。
（2）网络设备的选择
小区的中心交换机采用百兆光纤交换机（如Cisco的Catalyst2912MF．XL），在交换机上配置双电源提高系统的可靠性，配置1个超级引擎模块，提供高性能的第二、第三层交换能力、线速的访问控制列表以及QoS策略控制，配置12口100Base·FX模块，分别用于连接住宅楼交换机（需要1个100Base·FX端口）、配置1台联想LS．3016交换机（需要1个100Base·FX端口）用于连接服务器及信息中心高性能桌面工作站。
二级交换机：
根据小区建设布局，将小区住宅楼分为若干组团，每个组团配置1台交换机用于二级交换，考虑Nd,区网络需求规模的扩大，应根据可能需求预留接口。
三级、四级交换机：
在每栋住宅楼中设置为分中心，在分中心配置联想LS．3016交换机，该交换机提供16个100Base·TX端口以及1个扩充模块插槽。
根据每栋住宅楼的具体需求，分别采用联想LS．3016交换机通过不同的联接方式实现信息点到住宅。
3．1．2网络管理系统设计
网络管理是一项繁重而且烦琐的工作，因而建立一个功能强大的网管系统，提供灵活方便的操作界面，可以极大地减轻网管人员的工作，提高他们的工作效率，并且保障整个网络系统的有效运行。
（1）网络管理的组成
网络管理系统的基本工作流程为：
在被管理部件上预置代理，网络管理者使用网络管理协议从代理的管理信息库中取得被管网络部件的管理信息，并加入自己的Mm中，管理软件通过对Mm的分析和处理，达到网络监控管理的目的。
如图4．2所示，一个完整的网络管理系统由多个部件组成。
包括：
网络管理协议、网管工作站、代理、管理信息库。
理想的网络管理系统应该具有以下功能：
①应该具有同时支持网络监视和控制两方面的功能。
②能够管理网络各协议层。
③应有尽可能大的管理范围。
④应有尽可能小的系统开销。
⑤可管理不同厂家的网络设备。
⑥可容纳不同的网络管理系统。
⑦网络管理的标准化。
（2）网管系统的设计本设计小区网络平台设备选型基于Cisco公司的设备，因此采用Ciscoworksforwindows网管软件进行管理全网的网络设备。
Ciscoworksforwindows加载在基于WindowsNT操作系统的联想工作站上，它可通过浏览器进行操作，这样方便了网管工作人员的工作。
Ciscoworksforwindows支持SNMPV2、RMON和RMON2等标准网管协议，可以实现对网络设备的远程监控和配置，并能够生成整个网络的拓扑结构图。
Cisco公司的路由器、交换机设备集成了自己相应的智能Agent软件，通过这些Agent在网管工作站上就可对交换机和路由器设备实现远程配置、性能和故障管理。
3.1.3IP地址规划以和路由策略
网络系统的可靠、高效、安全的运行，离不开合理的口地址规划。
小区网络系统涉及千家万户，数量很大。
因此，在职地址的划分上可采用如下方式。
（1）IP地址分配原则
IP地址规划方案遵循以下基本口地址分配原则：
统一规划：
对系统的内外网进行统一的地址规划，这样可很方便实现内外网的互连互通；
地址的唯一性：
所分配的地址在网络系统lP地址空间中是唯一的；
地址的层次化划分：
地址划分尽可能按照层次化原则，并充分考虑网络的拓扑结构以利于路由信息的聚合和减少路由表的长度；
地址充分利用：
所有用户的地址空间采用子网划分和可变长子网掩码（VariableLengthSubnetMask）网络技术，提高地址的利用率；局域网内主机地址分配，建议按照“从底地址到高地址“方式，依次对下列设备进行地址分配：
认证服务器、网管工作站、路由器、交换机、拨号网络服务器、IP地址池等。
（2）IP地址编码建议
小区网络系统与国际互联网等互连，为保证连接的灵活性，根据RFC1918文档（为专用网分配地址的文档）保留的B类地址172．16．0．0．172．31．255．255地址空间（16个连续的B类地址）内，取一个B类J1：
（172．16．0．0．172．16．255．255）作为小区网络系统IP地址空间。
鉴于该网的可扩展性及今后的发展，本方案建议以合理利用、科学分配为原则，采用子网划分和VLSM等先进网络技术，以一定层次和规则，将整个地址空间划分为大小不同、用途各异的IP地址块空间。
编码格式采用点分十进制IP地址描述法。
由于采用了VLSM等先进技术，本方案对地址块的描述方法突破了传统的A、B、C类IP地址分配法的约束，力求更加科学地分配利用IP地址空间。
（3）路由策略
本小区网络系统的结构设计基本上是一个四级星型结构，节点数较多。
必须采用一套合理的路由策略。
由于静态路由协议对网络改变的适应性较差，经过比较，在局域网的路由策略上选择OSPF动态路由协议。
在广域网连接部分采用静态路由协议或OSPF动态路由协议。
静态路由协议具有配置简单，对广域网带宽消耗较低的特点，同动态路由器相比，因为不会动态更新，不会占用宝贵的广域网链路资源，可以提高网络利用率，增强网络与用户的安全，保证正常应用系统对链路的使用。
所以在外部接入上可建议采用静态路由协仪
3．2应用体系结构设计
应用系统是指利用网络平台提供的数据传输通道，利用相关主机系统和数据存储及备份系统紧密结合起来组成的硬件支撑和软件平台，提供Intemet／Intranet信息服务、社区服务、视频点播、金融证券、电子商务系统等相关应用的统一体。
3.2．1系统支撑平台
系统支撑平台为Intemet／Intranet信息服务平台和应用层服务提供系统支撑，系统支撑平台可分为运行相关应用的主机系统、保存数据库等相应数据的数据存储系统和保证数据安全能够进行灾难恢复的数据备份系统。
（1）主机系统
分析可能的应用需求，本设计主机系统采用Intel公司的NetServer系列PC服务器，为提高系统的可靠性和安全性，系统硬盘根据需要采取相应的RAID级别冗余。
操作系统可根据需求和实际情况选择MicrosoftWindowsNTServer、Linux或者FreeBSD。
MicrosoftWindowsNTServer界面友好，容易维护，但稳定性、安全性和性能不及后两者：
Linux和FreeBSD为开放源代码的UNIX操作系统，稳定性、安全性和性能较高，费用较低，但界面不及MicrosoftWindowsNTServer，对维护人员的要求较高。
（2）数据存储系统
数据存储系统主要为数据库系统提供相关数据存储空间，数据存储系统采用HP公司的HPNetServerRac3EStorage系列磁盘阵列，具体容量和相应的磁盘容量和RAID冗余根据实际的需求作相应选择。
数据库系统可根据主机的操作系统选择作相应的选择，·如果主机操作系统采用MicrosoftWindowsNTsewer，数据库系统可采用MicrosoftSQLServer、Oracle或IBMDB2；如果操作系统采用Linux或者FreeBSD，数据库可以采用MySQL或Sybase。
（3）数据备份系统
建议采用DDS
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