校园网规划与设计.docx

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校园网规划与设计

校园网规划与设计

摘要：

二十一世纪是信息时代，在信息社会里首先要求教育信息化，教育现代化，教育网络化。

在中小学应用计算机辅助管理将大大提高办学效益，而计算机及校园网络建设是中小学计算机辅助管理的“重中之重”。

普通中学已经有必要而且可能建设校园网络。

自从网络技术诞生起，网络所创造的奇迹即使是几十年前的人们也无法想像与预料的。

而这些奇迹，每天仍在不断发展和延续着。

网络的发展已经远远超出了其仅仅作为一种通信工具的范畴，各个不同行业的企业正将网络充分地应用到他们的日常业务之中，而不断发展的网络又可以成倍地直高人们的工作效率，为办公自动化、决策信息化、生产数字化提供了基础性的平台，使原有的生产方式发生了根本性的变化。

随着IT的迅猛发展，校园局域网已经成为现代教育下的必要基础设施，成为学校提高教学水平、科研和管理水平的重要途径。

校园局域网建设目标，就是要为教学、科研、管理提供服务，在校园内部实现资源高度共享，为学校“产、学、研”提供基础信息和科学手段，为学生提供一个自主的学习环境，以提高其学习主动性，为教师构建一种新型的教学模式，为培养创新人才提供支持。

本设计根据当前校园网的发展状况及趋势，结合中学的实际情况，为满足当前老师、同学及教师家属等的不同需求而设计的校园局域网。

具体包括校园主干网的改造，图书馆局域网的架设与互连，教师办公楼局域网的升级，男生公寓局域网的升级、女生公寓局域网的建设、校园网的接入和中国电信宽带网的接入等。

本设计主要从实际需求出发，针对现有的网络状况，作出合理有效的分析，依据当前的经济状况，凡是从节约，稳定出发，把资源都用在“刀刃”上。

以计算机多媒体为核心的教育技术在学校的普及和应用；开办远程教育，提供广泛的学习资源，不断满足社会终身教育的需要，努力把学校建设成为高标准，现代化的学校，充分发挥信息化教育在现代教育中的作用。

论文介绍了此次设计的背景、最新的网络技术、校园网的需求分析和规划过程。

重点说明了此次设计的思想，关键技术和解决方案。

关键词：

局域网，以太网，交换机，路由器，光纤，非屏蔽双绞线，教育科研网络、商业网络、IT。

Theschoolnetworkprogramminganddesigning

Abstract：

BEinformationstheagesrequesttoeducatetobeinformation-basedfirstintheinformationsocietyfor21centuries,educationmodernization,educateanetworktoturn.Willraisetodotolearnaperformanceconsumedlyintheprimaryandjuniorhighschoolappliedcalculatorassistancemanagement,butthecalculatorandcampusnetworkconstructionBE"heavyinitheavy"oftheprimaryandjuniorhighschoolcalculatorassistancemanagement.Thereisalreadythenecessaryandpossibleconstructioncampusnetworkincommonhighschool.

Eversincethenetworktechniquebirthrise,themiraclethatthenetworkcreateevenisseveraltenpeopleofthefrontsandcan'talsoimagineandanticipate.Butthesemiracle,everydaystillBedeveloppingandcontinuingcontinuously.ThedevelopmentofthenetworkhasalreadyoutrunitfarandfarBeakindofcategoryofcorrespon-dencetoolonly,thebusinessenterpriseofeachdifferentprofessionisapplyingtonetworkadequatelytheirdailybusinessin,butdevelopcontinuouslyofthenetworkcanbecomeagaindoublyaworkefficiencyofkeeptallpeople,fortransactautoma-

tion,decisioninformation-based,theproductionnumeralturntoprovidefoundationterrace,makethevarietythattheoriginalmodeofproductiontakesplacearoot.

AlongwiththeITfastfiercedevelopment,areanetinthecampusbureauhasalreadyundermoderneducationbecomeofnecessaryinfrastructure,becomeschoolexaltationteachinglevel,researchandmanagetheimportantpathofthelevel.Areanetinthecampusbureauconstructiontarget,bewanttobefortheteaching,researchandmanagetoprovideaservice,carryoutaresourcestosharehighlyinthecampusinnerpart,pursuestudies"produce,learn,grind"inschooltoprovidethefoundationinforma-

tionandsciencemeans,pursuestudiestolivingtoprovideanindependentstudyenvironmenttoraiseitsstudyactive,setupakindofnewteachingmodefortheteacher,fortrainacreativetalentedpersontoprovideasupport.

Thisdesignaccordingtothedevelopmentconditionandtrendofthecurrentcampusnet,combinetheactualcircumstanceofthehighschools,forsatisfycurrentteacher,classmateandteachersfamilymembersthedifferentneedofwithetc.butdesignofcampusbureauareanet.Concretelyincludecampusmainstemnetofreformation,themountingofareanetinthelibrarybureauwithconnectwitheachother,theteachertransactsareanetinthebuildingbureautogetstripe,boy'sreanetintheapartmentbureaugetstripe,girltheconstruction,thecampusnetofareanetintheapartmentbureauconnecttogointotakeanettoconnectintowithChineseTelecombreadthetc..

Thisdesignmainlysetsoutfromtheactualneed,aimingatexistingnetworkcondition,makingreasonablevalidanalysis,accordingtothecurrenteconomiccondition,everystabilizetosetoutfromtheeconomy,useresourceson"theknifeblade".Takethecalculatormultimediaastheeducationtechniqueofthecoreattheuniversalityoftheschoolandapply;Schoolstartedthelongrangeeducation,providedanextensivestudyresources,satisfiedthedemandofthesociallifelongeducationcontinuously,workedhardtobecometheschoolconstructionhighstandard,modernized,wellexertiveinformation-basedtheeducationisinthemoderntheeducationoffunction.

Thethesisintroducedtheneedanalysisandtheprogrammingprocessofthistimebackground,thelatestnetworktechniqueofdesign,thecampusnet.Thepointexplainedthistimethoughtofdesign,thekeytechniqueandsolutions.

Keywords:

LAN（LocalAreaNetwork）,Ethernet,Switch,Router,Fiber,UTP（UnshieldedTwistedPaired）,networkforeducation，businessnetwork，InformationTechnology.

文献综述

计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。

如今，它已经成为现代社会中传递信息的一个重要工具，渗透于各行各业、方方面面，为人们提供了极在的便利。

在计算机网络中，局域网是最简单的网络类型，但它却是大型网络组建的基础。

目前，局域网的技术发展迅速，应用更加普遍，并且数据传输速率也在飞速提高，能够达到1Gbit/s（千兆位）或10Gbit/s（万兆位）。

但是，学习局域网的关键并不在于记多少专用名词或英文缩写，也不是专攻理论、纸上谈兵，而是需要通过“实战”增长见识、积累经验。

本论文以实用为原则，实事求是，全面介绍局域网组建所需要的基础知识、实例和操作技巧。

网络的发展像插上了翅膀，几年前的原有局域网络已不能适应飞速发展的网络应用。

速度快一点，更快一点；流量大一点，更大一点；功能全一点，更全一点。

无论管理者还是最终用户，都急切地要求建设具有智能化特征的、高带宽先进的园区网络。

不同的公司，需要有不同的高性能、高可靠性、扩展性好的网络解决方案，作为教育基石的学校需要培养先进的人才，这两大领域支撑起了网络组建与应用的大半河山。

【国内外校园网研究现状】

近年来，局域网得到了更大的发展，国内外局域网的应用有了前所未有的发展，局域网应用无处不在。

校园网，办公室局域网，无盘网，教学网，以及无线局域网等，局域网得到了广泛的应用，人们的生产生活越来越离不开网络。

中小学校园网是近几年来逐渐发展起来的新的电化教育手段之一。

随着国家逐步加大对基础教育的投入和电子技术的飞速发展，一部分中小学已经建成或正在建设校园网络。

尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中认为：

计算机网络将给人们带来新的空间，将建立地球的新秩序。

传统的、封闭的、集权式的生活观念将变成昨日黄花，在地球村里面，人们将无远而不届，无高而不达。

人类的生存方式的改变，必然是而且应该是首先考虑教育的大改变。

美国政府为了把教育广泛架构在Internet上，宣布了雄心勃勃的Internet2计划。

Internet2每秒钟可传输2.4千兆，传输能力是一般拨号方式的8.5万倍。

并将端口连接到每一所学校、每一间教室和每一个家庭，以形成广泛的协作式学习和资源共享，使全体美国国民都能享受Internet所带来的全新的学习环境。

根据我国社会经济发展不平衡的特点，教育部将分三个层面推进教育信息化：

一、以计算机多媒体为核心的教育技术在学校的普及和应用；二、组织学校上网，利用网上资源；三、开办远程教育，提供广泛的学习资源，不断满足社会终身教育的需要。

因此研究校园网络如何更好地为中小学教学服务，如何更好地贯彻党的教育方针，培养符合社会需要、适应社会发展的高素质合格人才具有现实的、重要的意义，同时，这也是电教工作者必须认真面对的新课题。

校园网建设在现代化多媒体教学中，具有相当重要的地位，信息化的教学方式能让学生更好、更快地学习掌握知识，同时提高教学工作者的工作效率，减轻他们的工作负担。

本论文从多方面、多角度分析校园网的现状，针对学校的具体情况，具体分析，因地置宜，充分发挥自己的优势，最大程度上节约成本，制定最有效的实施方案。

信息化建设在“十五”规划中就被列为重点。

国家教育部正式作出决定，从现在起，由城市到农村，中小学必须普及计算机和网络教育。

邓小平同志曾高瞻远瞩地指出：

“学电脑要从娃娃抓起。

”这么多年过去了，中小学普及计算机和网络教育还只是初有规模，但是并没的起到很大的效果。

在国家大力支持计算机和网络教育的情况下，有很多学校已经有能力和条件组建校园网，中小学生能够享受最现代化的教育，学习更多、更丰富的知识。

二十一世纪是信息时代，在信息社会里首先要求教育信息化，教育现代化，教育网络化。

在中小学应用计算机辅助管理将大大提高办学效益，而计算机及校园网络建设是中小学计算机辅助管理的“重中之重”。

普通中学已经有必要而且可能建设校园网络。

现在许多省重点中学在建网工作中做了不少探索。

我校作为浙江省一级达标中学，也高标准地建设了杭州市第二中学校园网。

我们在长期的实践与管理中得出：

首先要建设好校园网，同时也要努力用好校园网，充分发挥校园网络资源在计算机辅助管理中的作用。

【杭州市二中校园网现状及建设要求】

目前杭州市二中学生公寓的全面装修完毕，学校现代化的图书馆已经落成，以及还有学校教师办公楼，都将是校园网的重要组成部分。

原男生公寓已经拥有局域网（10Mb/s以太网），虽然已经接入校园网，根现在的1000M网络根本没法比，加上设备的老化,网络很不稳定。

随着学生个人电脑的加速普及，广播信息的大量产生导致整个局域网的效率和可靠性都很低，在信息高速发展的今天,10Mb/s的带宽根本无法满足日常工作和学习的需求。

相对校园网规模来说，低带宽、低性能的核心交换机（TP-LinkTL-SF2226P+）将成为该校园网性能的重大瓶颈。

由于老式的交换机背板带宽不够，极易产生数据拥塞的现象，网络速度降慢，甚至瘫痪。

女生公寓暂时还没有架设局域网，需要全新安装。

至此，为了节约成本和降低改造难度，所有布线均采用明线，并先拆除原来旧线路和交换设备。

网络中心拥有公有5个C类IP地址，有Web服务器、FTP服务器和E-mail服务器等五台五年前购进的服务器。

全国各中小学现在正大力普通计算机知识，建设一个高档次的校园网，对教师的教学工作和学生们各科知识的学习都具有相当重要的意义，教育也要走向自动化，走向国际化，与世界中学教育接轨。

建立高速的Internet连接，选择100M以上的光纤接入来满足如此多的用户上网的需求。

建立Web站点，所有校园网内的终端都能通过Internet网或局域网两种方式访问该Web站点，浏览校内外最新消息，下载学校公布的资料。

教师办公楼网络系统需要较高的安全性，要与其它子网这间区分开，不可随意访问，以免学校重要数据丢失或被窃取，造成不必要的损失。

但还要在教师与学生这间建一个交流平台，通过学校的BBS站点，及时得到学生的学习信息，加强老师与学生之间的交流，促进学生各科成绩的提高，打造一个良好的信息交流平台。

建立完善的上网验证机制，对于教师办公用计算机，可以采取“IEEE8.2.X”虚拟拨号方式接入Internet，而学生公寓的计算机便通过上网卡方式接入，上网卡限时限流量，并可通过代理服务器过滤不健康的网页，以促进学生健康上网。

根据学校现有资金情况，利用先进实用的计算机技术和网络通信技术，把学校内所有的局域网、网段和单机终端都连接起来，组成—个分布式网络系统。

再通过校园网与外部CERNET和Internet连接，向下覆盖全校，分享国内外因特网的计算机信息资源，并建立基于校园网的网络应用系统。

第一章校园网的发展状况

说起校园网，就先得讲局域网（LAN），为了完整地给出LAN的定义，必须使用两种方式:

一种是功能性定义,另一种是技术性定义。

前一种将LAN定义为一组台式计算机和其它设备,在物理地址上彼此相隔不远,以允许用户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的方式互连在一起的系统。

这种定义适用于办公环境下的LAN、工厂和研究机构中使用的LAN。

就LAN的技术性定义而言,它定义为由特定类型的传输媒体（如电缆、光缆和无线媒体）和网络适配器（亦称为网卡）互连在一起的计算机,并受网络操作系统监控的网络系统。

功能性和技术性定义之间的差别是很明显的,功能性定义强调的是外界行为和服务；技术性定义强调的则是构成LAN所需的物质基础和构成的方法。

局域网（LAN）的名字本身就隐含了这种网络地理范围的局域性。

由于较小的地理范围的局限性。

由于较小的地理范围,LAN通常要比广域网（WAN）具有高的多的传输速率,例如，目前LAN的传输速率为10Mb/s,FDDI的传输速率为100Mb/s,而WAN的主干线速率国内目前仅为64kbps或2.048Mbps,最终用户的上线速率通常为14.4kbps。

LAN的拓扑结构目前常用的是总线型和环行。

这是由于有限地理范围决定的。

这两种结构很少在广域网环境下使用。

LAN还有诸如高可靠性、易扩缩和易于管理及安全等多种特性。

1.1为什么需要校园网

校园网的最初目的是在若干用户间共享资源，并能维持连入网络的各种机器本身原有的重要功能。

当然,现在共享资源的方法比以前更加完善了。

例如,LAN可使多台PC机共享一台费用较高的激光打印机。

校园网还可使用户共享公共数据。

正是由于这种共享特性，出现了很多更加完善的技术。

校园网的最初方法是将网上PC机的共享数据放入一个中心文件服务器中。

服务器通常由一台PC机组成,代表校园网上的用户专门管理数据。

这种方法效率较低,而且服务器和PC机之间的数据流随PC机的增加,或工作量的增大而可能使校园网产生阻塞。

产生这种问题的原因是,每当用户希望访问服务器上的一个记录时,便进行搜索,数据库中的每个记录经过校园网从文件服务器发送到请求信息的PC机,直到接到所需的文件记录为止。

这个问题可使用客户/服务器技术来避免。

客户/服务器方式能使校园网和其上的PC机操作更为有效。

从本质上说,应用可分为两部分,一部分运行在用户的微机上,另一部分运行在中心服务器上。

如果用户希望访问某一个记录,他便向服务器发送请求，中心服务器将在自己的机器上定位用户请求的那个记录,并响应用户请求，将记录发往请求它的PC机。

因为这种方式不再需要将其它记录发到校园网上,所以具有较高的效率,并能减少校园网上的信息阻塞。

即使在较小的校园网上,客户/服务器计算方式也越来越重要,这是因为在开发校园网各种应用时将会利用这种技术。

用户的PC机随后只需集中到它要处理的任务上,如信息表示和在用户控制下的诸如字处理和电子表格之类的服务。

中心服务器则集中到由若干校园网用户共享的服务上,如管理公共数据。

应该指出,如果在较小的校园网上专门设置一个服务器,在成本上是不大合算的。

在这种情况下,有些PC机要负担起双重作用,即作为数据库服务器,也作为客户。

这样形成的小型校园网,各PC机能以灵活和有效的方法相互通信和共享信息。

1.2校园网的基本部件

要构成校园网,必须有其基本部件。

校园网既然是一种计算机网络,自然少不了计算机，特别是个人计算机（PC）。

几乎没有一种网络只由大型机或小型机构成。

因此,对于LAN而言，个人计算机是一种必不可少的构件。

计算机互连在一起,当然也不可能没有传输媒体，这种媒体可以是同轴电缆、双绞线、光缆或辐射性媒体。

第三个构件是任何一台独立计算机通常都不配备的网卡,也称为网络适配器,但在构成LAN时,则是不可少的部件。

第四个构件是将计算机与传输媒体相连的各种连接设备,如DB-15插头座、RJ-45插头座等。

具备了上述四种网络构件,便可搭成一个基本的校园网硬件平台,如图1所示。

有了校园网硬件环境,还需要控制和管理校园网正常运行的软件,即谓NOS是在每个PC机原有操作系统上增加网络所需的功能。

例如,当需要在校园网上使用字处理程序时，用户的感觉犹如没有组成校园网一样，这正是校园网操作发挥了对字处理程序访问的管理。

在校园网情况下，字处理程序的一个拷贝通常保存在文件服务器中,并由校园网上的任何一个用户共享。

由上面介绍的情况可知,组成校园网需要下述5种基本结构：

①计算机（特别是PC机）；②传输媒体；③网络适配器；④网络连接设备；⑤网络操作系统。

第二章网络系统现状及需求分析

2.1校园网现况

目前学生公寓的装修即将完工，学校现代化的图书馆已经落成，以及还有学校教师办公楼，都将是校园网的重要组成部分。

原男生公寓已经拥有局域网（10Mb/s以太网），虽然已经接入校园网，相对于现在的1000M网络速度极慢，并且网络不稳定，加上学生个人电脑的加速普及，广播信息的大量产生导致整个局域网的效率和可靠性都很低，在信息高速发展的今天,10Mb/s的带宽根本无法满足日常工作和学习的需求。

女生公寓暂时还没有铺设局域网。

网络中心拥有公有IP地址5个（C类地址），有Web服务器、FTP服务器和E-mail服务器等五台服务器。

相对校园网规模来说，低带宽、低性能的核心交换机（TP-LinkTL-SF2226P+）将成为该校园网性能的重大瓶颈。

2.2校园网需求分析

2.2.1需求分析

校园网建设方案应该完全适应校园网的需求。

以提供完美的系统综合处理能力和性能为核心，要求网络带宽（包括主干层、接入层和用户层的带宽）足够高，网络能快速有效地传送IP数据包。

校园网的建设不仅仅是给学校的计算机网络搭上网络平台，还要利用这些硬件、软件平台、给全校师生提供网络化的信息，这些信息包括在一期工程中完成的WWW、BBS