兰州市第一中学校园网规划与设计.docx
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兰州市第一中学校园网规划与设计
摘要
兰州市第一中学是甘肃省兰州市的一所基础条件较好,教学和教研力量较强，发展潜力较大的中学。
为了提高工作效率和水平,有必要建立一个全校范围内，有效，实用和快速的计算机网络，这是迈向校园信息化和现代化的第一步。
本文以兰州市第一中学网络的实际应用为基础，从校园网规划的研究意义、校园网规划目标、校园网规划思想、技术方案选择和组网方案等五个方面展开论述。
兰州市第一中学校园网络设计使用目前比较先进的千兆以太网络技术和Intranet技术所构成的大型Intranet校园网，网络方案以可靠性、实用性、易管理扩充性为原则，全校计算机通过超五类线及光纤通信介质连接成一个覆盖整个教学园区的Intranet校园网络。
校园网以实现高速稳定上网服务及提供校内信息发布和检索平台以及实现学校教学、科研、办公、人事财务、图书等一体化综合计算机管理为目标。
最终达到通过建成的公用数据通信网享用各数据库资源和网络设备资源,为发展高新技术和国民经济服务做出巨大贡献。
关键词：
校园网；VLAN划分；主干网；网络管理
前言
目前随着INTERNET的日益普及，网络正渗透着社会生活的各个角落。
几乎大部分学校都开始发展自己的网络，校园网的建设已成为学校实力与发展水平的标志。
学校办学的规模、层次正在迅速地扩大和提高，建设一个先进、实用的校园网，实现校内外信息的快速传递，使教学、科研、管理步入信息化、网络化，从而提高办学水平和办学效益已成为必然之选。
作为一个完善的现代化的中学，要想实现校园的信息化和办公自动化，适应未来发展的需要。
一个稳定快速的网络系统的建立是必须的。
在整个网络建设中考虑到实际情况，应该充分利用产品的高可靠性、低成本性等突出特点，构建一个安全、可靠、高效的校园网络平台。
校园网络的建设主要集中在校园主干网和综合办公子网、教学子网的建设方面。
综合办公子网，主要用来完成学校的各项管理功能，为校领导和各个部门提供可靠的数据，实现办公自动化。
教学子网，主要实现多媒体教学，普及计算机网络基础知识。
建立网络管理中心，各应用子网设立分中心；建立功能齐备的网络管理系统，保证网络高效可靠地运行，同时提供丰富的网络应用资源和便利的资源访问手段。
将网络中心与CERNET相连，并由此进入Internet。
从而使校园网逐步为广大教师、学生提供丰富的网络应用资源，包括电子邮件服务、共享服务、图书科技情报查询服务、电子新闻服务、远程计算机教育、以及教育和科研管理服务等等。
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。
目录
摘要I
前言II
第1章企业描述1
第2章需求分析4
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）4
2．2子网与VLAN规划6
2.3实现的信息服务8
2.4应用程序9
2.5存储系统分析10
2.5.1数据量10
2.5.2访问流量10
2.6系统及数据安全分析11
2.7QoS11
2.8网间隔离12
第3章拓扑图及方案整体描述13
3．1主干网传输方案设计13
3．2Internet接入方案14
3.3远程访问支持15
3.4子网划分与VLAN设定15
3.5网间隔离方案设计17
3.6存储方案17
3.7设备选型17
3.8软件19
3.9信息服务方案20
3.10综合布线方案21
第4章网络管理22
4.1网络安全措施22
4.2防火墙系统和上网行为管理22
4.3网络管理23
4.4网络服务与应用平台设计23
第5章系统主要设备报价24
5．1主要设备介绍24
5．2系统主要设备报价25
参考文献26
课程设计总结27
第1章企业描述
兰州市第一中学创建于1902年，是一所省级示范性学校，建校一百多年来，坚持社会主义办学方向，全面贯彻党的教育方针，教书育人，在努力抓好普通高中阶段教育教学的同时，积极开展了高中音乐艺术教育，为祖国建设培养了数万余名合格的高中毕业生。
学校全面贯彻教育方针，大力推行素质教育，遵循“养德、开智、健体、立美”的教育理念，坚持以德育为主，以科研为先导，以教学为中心，以提高学生的素质为培养目标，在此工作思路指导下，提出“做好两个工程、树立三个样板”的工作重点（两个工程即优化工程、名师工程；三个样板即课程建设样板、校本科研样板、校园文化建设的样板），使教育教学质量得到全面、持续提高，学生素质得到全面、良好的发展。
学校高考升学率连年保持在80%以上，50%左右学生进入全国重点大学，2003年高考甘肃省理科第一名、第二名均在我校。
学科竞赛成绩斐然，1992年以来，在各级各类学科竞赛中，获国家级奖73人次，省级奖800多人次；创办的数学实验班，多次组团代表甘肃省进入中国数学奥林匹克冬令营，2003年、2004年全国数学冬令营竞赛中各有两名同学进入国家集训队，2005年全国数学冬令营竞赛中一名同学以满分第一进入国家集训队，两名同学进入2006年第21届全国中学生数学奥林匹克冬令营。
在第19届全国青少年科技创新大赛一名同学获一等奖，并代表中国赴美参加第56届英特尔国际科学与工程学大奖赛，这是西北地区首次进入该项目的唯一选手。
在第20届甘肃省青少年科技创新大赛中我校有五个项目荣获一等奖，其中四项被大会推选参加第二十届全国青少年科技创新大赛。
2005、2006年学校分别有22名、24名同学被清华、北大等全国高校录取。
2006年高考甘肃省理科第一名出自我校。
学校现拥有一支德业精良的教师队伍，其中有高级教师80名，中级教师70名。
有50多名教师荣获全国“五一”劳动奖章（1人）、全国优秀教师（2人）、省优秀专家（1人）、省特级教师（5人）、省劳模（3人）、省级学科带头人（6人）、省级骨干教师（13人）、省级教学能手（17人）、省园丁奖（6人）、市级骨干教师（15人）等称号。
目前学校教师中有10名中青年教师获得硕士学位，12名教师正在攻读硕士学位。
全面理解和贯彻党的教育方针，稳步地、科学地推进素质教育，因材施教，发展特长，不断提高学生综合素质，培养学生的创新精神和实践能力，为学生升入高一级学校打下坚实的基础，为高等学校输送合格的新生。
学校平面图如下：
图1.1兰州第一中学校园平面图
表1.1兰州市第一中学信息点分布表
大楼
楼层
信息点
信息点合计
图书馆
1：
学生阅览室
6
235
2：
电子阅览室
15
3：
网络中心
10
4：
借书室
4
教学楼
（ABCD）
1：
教室
200
460
2：
多媒体教室
260
实验室
（AB）
1：
计算机实验室1
100
200
2：
计算机实验室2
100
综合楼
1-5：
办公室
200
200
合计
1095
第2章需求分析
2.1带宽
兰州市第一中学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。
因此，必须对网络带宽和网络的使用性能进行分析，以保证网络满足用户应用的需求。
1．音频信号所需的带宽。
模拟的音频信号必须转换成二进制数据后才能被计算机存储和处理。
对音频信号用等于信号最高频率两倍的速率进行采样，然后对采样值按一定的量化等级进行量化和编码，就可以将音频信号转化成数字数据，并且基本保留原来的信息。
采样频率和编码位数的选取视使用场合而定。
在电话系统中，一路电话所需的带宽只有56Kbps或64Kbps，而传送立体声唱片则需要1.411Mbps。
2.视频信号所需的带宽。
在计算机中,一幅图像是由一个个的像素组成的。
灰度图像中，每个像素编码成一个8比特的数，在彩色图像中，每个像素记录了它的颜色，因此每个像素用24比特来表示，而为了获得平稳的运动画面每秒钟又必须显示25帧的图像，这样一幅分辨率为800×600的图像所需的带宽为24×800×600×25=288Mbps，通过压缩，带宽可达8-10Mbps。
以上两种信号是网络中对带宽要求最严的数据信号，而且音频信号和视频信号突发性很大，在网络中要求实时的和高质量的传输。
当网络规模比较大，网络用户比较多，网络中的多个用户同时发起音频，视频信号和其它各种数据信号的传输时，往往会对网络带宽带来压力，令网络带宽不堪负荷，造成网络拥塞，严重时会导致阻塞，使网络通信停顿。
为了解决网络拥塞问题，必须对各种网络技术进行选择，以符合用户对网络实际应用所提出的各项要求，以最高的性价比，实现网络功能。
因此对带宽有以下几点要求：
（1）高速的局域网连接，校园网的核心为面向校园内部师生的网络，因此园区局域网是该系统的建设重点，由于参与网络应用的师生数量众多，而且信息中包含大量多媒体信息，故大容量、高速率的数据传输是校园网建设的一项基本要求。
（2）适应各种复杂的信息结构，校园网既要为学生提供电子教学，又要为职能部门提供办公管理，致使应用多样化，数据成分复杂，不同类型的数据对网络传递质量的需求也各不一样，这就要求网络产品具备增强的性能来实现各种需求。
（3）安全可靠，校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据，不论是被损坏、丢失还是被窃取，都将带来极大的损失。
（4）操作方便，易于管理。
校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公室人员，应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太过专业化。
（5）经济实用，学校对网络建设的投入显然相对国防、金融等关键机构较低，因此要求建成的网络经济实用，具备很高的性能价格比。
针对上述特点，并结合目前网络技术发展趋势，校园局域网系统采用成熟的以太网技术。
以太网一直是局域网技术的主流，具有普及、经济、便于实施管理、易于升级等优点，线路可用带宽有10M、100M和1000M，能够满足不同级别的应用需求。
具体方案如下：
1．从外网接入到校园网的核心交换机使用四芯单模光纤，连接带宽达到1Gbps；
2．校园网核心交换机连接到各个楼的二级交换机使用四芯多模光纤，连接带宽达到100M；
3．各个楼的二级交换机到各楼层使用超五类双绞线，连接带宽达到100/1000M；
4．室内全部使用超五类双绞线，连接带宽达到10M；
5．中心交换机具有很高的可用性、扩展性；
6．所有交换设备能用一套统一的网络管理软件进行管理与配置；
7．能满足多媒体教学的流畅性。
2．2子网与VLAN规划
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，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。
所谓虚拟局域网就是试图形成这样一种组网模式，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“虚拟局域网”即VLAN。
构成VLAN有两大好处：
可以使网络不会随着网络规划的膨胀而性能恶化。
因为IP子网的各种广播信息（如ARP）可以在一个LAN中（无论是共享还是交换）通行无阻，而VLAN之间的链路层是隔绝的，这就限定了子网在链路层的广播范围，提高网络带宽的利用率。
链路层的隔绝增加了网络安全性，使网络管理员可以划分各种工作组，而工作组间保持信息隔绝。
由于VLAN的“虚拟”特性，使管理员在划分工作组时必考虑地域因素，也不必作任何布线改变，只需要通过软件的简单设置，就可以把分散在不同位置的用户放在一个组中，而且属于同一个工作组的用户也不必一定坐在一起，非常方便。
因此，VLAN是一个现代化局域网先进性的重要体现，能否实现VLAN以及实现程度是在选择网络产品是所需考虑的重要因素之一。
在VLAN技术支持下，可以根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN。
这样用户可以自由的在校园内移动办公，无论在何处接入交换网络，都可以实现与VLAN内的其他用户自如的通信。
因此，选择的网络交换设备是充分考虑到第三层的交换能力的，甚至第四层交换，保证今后的应用，增加对应流的控制。
兰州市第一中学的校园网根据具体的教学、管理等要求，基于TCP/IP协议进行子网的划分。
将虚拟网划分情况如下：
1.网络管理中心：
本系统中的所有配线间要求尽量保持室内无尘土、通风良好、室内照明不低于150Lx流明。
应符合有关消防规范、配置有关消防系统。
每个电源插座的容量不低于300W。
弱电竖井原则上应位于配线室内。
配线间不应小于6平方米。
配线间是管理子系统的安装场所。
其位置最好选择在有弱电竖井通过的房间内。
配线间用于安装配线架和计算机网络设备，配线间应做到如下几点要求：
·具有一定的亮度。
·防尘且具有良好的通风性。
2.办公子网
学校管理机构作为学校的中枢管理系统，协调、组织整个学校工作的正常运行，为了能适应管理机构的功能，办公子网需要针对用户的权限，完成数据生成、修改、查询，进行办公自动化、人员资料管理、课程管理等方面的工作。
办公子网与网络中心的信息通信比较多、每天要访问大量的数据，还有音频、视频等方面的需求，可以采用神州数码带一个千兆光纤模块的交换机，在与网络中心的中心交换机通信时有1G的带宽，足以适应各种场合的应用。
3.多媒体教学子网
在多媒体教学活动中，需要有大量的视频、音频数据进行传输，而基于共享工作方式的集线器，其有限带宽、广播式工作模式不利于这些信号的传输。
所以推荐采用交换机用为主要设备，只有在个别用户数目比较少、对信号质量要求不高时，采用集线器。
多媒体教室与网络中心的数据通信一般不多，但距离比较远，可以根据教室的多少，增加二级交换机，各个教室采用端口数比较多的交换机。
4.图书馆子网
图书馆子网主要功能是在图书馆范围内进行计算机文献检索、电子阅读、计算机借还系统以及在校园网上进行文献检索等。
由于图书、文献等多以文本的形式出现，数据量不大，可以采用集线器作为节点。
图书馆子网中需要存储大量数据，所以要设置专用的数据库服务器作为数据存储、管理系统，数据存放在光盘塔、硬盘阵列等系统中，支持图书馆子网和校园网用户的访问和查询。
图书馆子网与网络中心采用100M带宽的交换机。
2.3实现的信息服务
2．3．1信息交流功能
（1）互联网信息服务
学校管理人员、科研人员、教师、学生可以在任意一台办公室、教室的电脑上浏览、查询互联网上的信息，使老师们不用出校门，甚至不用到图书馆，就能接触大量的信息。
在互联网上通过主页展示学校的形象，开设对外宣传网站，公布招生、就业和人才等信息。
（2）校内信息服务
校园网建成后，全校师生可以在校园网上发布各类信息，为教育教学和管理决策提供各项信息服务。
如各部门发布的部门通告，教学参考、教科研信息、教师经验总结、课件素材库，还能在BBS、新闻等网站上切磋讨论，能通过网上画廊、音乐欣赏、影视长廊等进行休闲娱乐、陶冶情操。
与此同时全校师生可以通过互联网可以在家或外地通过自己的账号了解学校信息。
2.3.2教学服务功能
校园网是从以下几个方面为教学服务的：
（1）学科园地网页
学科园地网页有各科教师提供的教育教学资料和教学课件供教师参考。
（2）教学资源数据库
教学资源库包括各科的教材、教案、试题、录像、图片等对教师备课有参考价值的素材，同时提供大量的电子出版物，发挥电子媒体容量大、体积小、成本低、检索快、易于复制和保存、易于处理和音像图文并茂等优点，使教师能够用最短的时间获取最多的信息。
（3）共享设备
师生可以通过网络实现设备资源共享，如打印机、光盘刻录机、扫描仪、数码相机等设备。
（4）远程教学
通过互联网学校与国内、国际的教学机构相连或校外学生与学校相连，相互之间直接通过网络交流信息，具备观摩教学、演示、辅导等功能。
（5）电教系统与校园网的结合
对电教系统不是很完善的学校，在校园网基础上，不必重复建设闭路电视系统。
在节省投资、保护投资的基础上完成了丰富的教学内容。
教师制作的多媒体课件可以通过校园网带到课堂。
2.3.3学生学习功能
通过网络学生可以上网查资料、学知识，还可以运用E-mail、BBS与教师沟通,学生还可以制作网页,建立诸如资料交流、英语角、名站鉴赏、编程作坊、会员网页、游戏论坛、电脑技术等有助于学习交流栏目,提高学生综合素质和终身学习能力。
2.3.4网上图书馆功能
图书馆可以开设面向教师开放的电子备课和阅览室功能，开设面向学生开放的电子阅览室。
采购、分类编目、流通、查询等环节全面实行计算机自动化管理，可以在校园网中提供在线书目检索服务，读者可在网上实现图书检索、全文浏览、借阅情况查阅、预约及续借手续的办理等服务。
进而实现图书管理的“电脑化”和资料查询的“网络化”。
2.4应用程序
2.4.1建立网络教学的应用
组建校园网的根本目的在于应用，而这之中网络教学又是重点。
要充分发挥校园网的作用，就需要在网络教学中体现。
网络教学包括一系列的软、硬件系统。
当然建立网络教学也需要建立起配套的网络办公软件。
这是现在办公自动化的一个体现,可以大大的提高办公效率。
（1）多媒体教学系统
建立起基于多媒体的教学系统，在这中间充分利用多媒体教室的计算机、网络系统，为教学提供帮助。
在相关软件配合下，实现现代化的教学。
在这过程中，软件方面建立相应的CAI软件库。
CAI软件库应做到学科齐全，内容丰富和形式多样，要适应不同学科，不同层次的课堂和个性化学习的需要。
（2）建立教学资料、课件库
要保证网络为教学提供必要的辅助，除了在CAI软件外，就是建立相应的资料、课题库。
这就包括参考资料，相关教师、学生信息，还有典型的专家教学案例，网络教学课件。
其内容包括多方面的，可以是文本，如WORD文件，PowerPoint演示文件等；也可以是声像，如Flash教学文件，VCD，DVD，RM/RMVB，WMV教学录像资料。
（3）建立基于Internet/Intranet的网络办公系统
目前，办公自动化是一个趋势，办公无纸化就是指通过在Internet/Internet服务器建立相应的办公软件，并发布相应办公信息。
各Internet/Internet客户端通过相应软件访问服务器资源，查看服务发布的各种信息。
在这个过程中,典型的软件系统是基于B/S结构的办公自动化（OA）系统。
2.5存储系统分析
2.5.1数据量
从Sniffer的解码中我们可以看出，该主机发出的所有的数据包都是HTTP的SYN包，SYN包是主机要发起UDP连接时发出的数据包，也就是主机试图同网络中非常多的主机建立HTTP连接，但没有得到任何回应，这些目标主机IP地址非常广泛（可以认为是随机产生的）,且根本不是HTTP服务器，而且发出这些包的时间间隔非常短,为毫秒级，应该不是人为发出的。
2.5.2访问流量
访问量的衡量标准有两个：
ip和pv，常以日为标准，即日独立ip和pv来计算。
一个ip可以产生多个pv。
因此ip越多，pv越大，访问量也越大。
同时我们可以分析每台计算机的流量情况，有些异常的网络流量我们可以直接通过HostTable来发现，如排在发包数量前列的IP地址为192.168.6.33的主机，其从网络收到的数据包数是0，但其向网络发出的数据包是445个，这对HTTP协议来说显然是不正常的，HTTP协议是基于TCP的协议，是有连接的，不可能是光发不收的，一般来说光发包不收包是种类似于广播的应用，UDP这种非连接的协议有可能。
2.6系统及数据安全分析
信息化给企业带来了新的机遇，提高了竞争力，同时现在信息安全也在困扰着用户。
我在设计这个方案时，充分的考虑了现有的网络安全问题，利用网络产品的优势，来实现最大的安全性。
根据OSI参考模型网络安全可以从物理层、网络层、应用层、管理层几个方面考虑。
物理层的安全风险主要指设备的被盗、损坏、链路损坏、电磁辐射泄漏、自然灾害导致的损坏等，这些损害可能导致关键数据的整体破坏，因此要加强防范。
网络层的安全风险指数据传输时被窃听、截获、更改或者被假冒，还有网络设备存在的漏洞，导致被攻击等。
应用层的安全风险指各种应用软件如操作系统、数据库、WEB、MAIL等，存在各种漏洞，被黑客、病毒等攻击，导致数据被盗或损坏。
这可以通过采用安全漏洞少的系统和及时升级软件来避免风险。
管理层的安全风险主要指网络管理规章制度的制定、人员管理、人员技术水平、综合素质等导致的安全风险。
这可以通过加强监管、提高人员素质来减少风险。
在网络层的风险，我们一方面通过内部VLAN的划分，并实现访问策略，来杜绝非法用户的非法访问，同时还可以对关键部门的交换机实现MAC地址绑定、MAC地址过滤等技术，来实现更高的安全性。
对于外部风险，相对来说更大一些。
我们通过联想网御系列防火墙的动态检测功能、应用代理功能、入侵检测功能、地址绑定功能、DMZ功能、时间段访问控制功能、用户认证功能、日志记录功能等来实现更高的安全性。
2.7QoS
任何的网络建设都要重点考虑关键应用的服务质量。
每个网络都有大量的应用存在，如ERP、CRM、财务系统、WWW、FTP、EMAIL、视频等。
每种应用要求的带宽和对用户的重要程度都不尽相同。
在网络没有堵塞时，不存在任何问题，但是当网络中有很多用户在下载大量文件、点播视频时，就可能会堵塞网络，导致关键应用如视频等无法正常运行。
这样的网络属于不可控的网络。
所以，利用网络产品具有强大的基于硬件的QoS功能，可以根据数据流的端口、源IP、目的IP、端口等信息进行流量分类排队，每个队列赋予不同的优先级别，这样可以保障在网络发生拥塞时，关键应用得到足够的带宽，得以正常运行，这就是可控的网络。
2.8网间隔离
网间隔离是指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。
根据兰州市第一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，为校园构建统一、安全的网络。
在Internet与校园网内之间部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
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