校园计算机网络系统组件.docx
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校园计算机网络系统组件
指导教师：
吴丽丽论文题目：
23、校园计算机网络系统组件上课班级：
140370-001专业：
10级电气工程及其自动化姓名：
朱兴东学号：
2010099024
校园计算机网络系统组件
目录
一、前言
二、校园计算机网络系统
1、网络技术简介
2、ATM技术
3、网络系统遵循的标准与规范
三、设计范围及要求
1、设计原则
2、校园网的特点和需求
3、学校校园网的设计目标
4、设计范围
5、布线要求
四、布线系统的组成和器件选择原则
1、系统组成
2、器件选择原则
五、布线系统设计
1、工作区子系统
2、水平布线子系统
3、管理子系统
4、垂直干线子系统
5、设备间子系统
6、建筑群子系统
六、设备安装与线路铺设建议
七、统安全设计
1、硬件设备的安全
2、数据的安全性
八、布线系统的报价
九、系统测试
十、总结
一、前言
目前，全球已掀起一股信息高速公路规划和建设的高潮，作为其雏形，国际互联网（Internet）上相连的计算机已近达数千万台，全球有数亿人在Internet上进行信息交换和各种业务处理。
Internet上积累了大量信息资源，这些资源涉及人类面对和从事的各个领域、行业及社会公用服务信息，成为信息时代全球可共享的最大信息基地。
中国教育科研计算机网（CERNET）于1994年正式启动以来，已与国内几百所学校相连，为广大师生及科研人员提供了一个全新的网络环境。
1998年10月,中国教育科研网（CERNET）二期工程正式启动,工程计划到2000年二期工程完成时,除达到连接1000所大学的目标外,对有条件的中小学也提供接入上网服务。
的确,随着信息技术的飞速发展,中小学校园网的建设已经逐渐提到议事日程上来，但是我国目前大多数校园网上的应用还不丰富，与学校原有一些计算机业务系统还没有充分发挥，应用水平的低下是对校园网资源的极大浪费。
只有提高校园网上的应用水平，才能切实提高学校各项业务水平，适应信息时代的要求。
因而，如何利用当前先进的计算机技术与校园网资源，实现学校各项业务系统的集成，提高应用水平，将是学校校园网建设的下一个工作重点。
当前由于网络、数据库及与之相关的应用技术不断发展，尤其国际互联网（Internet）和内部网（Intranet）技术的广泛应用，世界正在迈入网络中心计算（NetworkCentricComputing）时代。
人们传统的交互和工作模式正在改变。
处在不同地理位置的人们可以共享数据，使用群件技术（GroupWare）进而能够协同工作；多媒体数据的存储、传输、应用技术的不断成熟；以上这些计算机技术的发展对学校传统的计算机业务系统产生影响，使用户能更方便，更直观的使用系统，也使系统的性能更完善、功能更强大。
校园网建设的目标简而言之是将校园内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。
建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情,都要经过周密的论证、谨慎的决策和紧张的施工。
当一堆设备变成网络的时候,大部分学校的满腔热情也慢慢地冷却凝固。
校园网建成了，各种问题也不断涌现，设计目标根本无法实现,没有合适的应用软件,许多设想根本无法实施,后续的维护费用不堪承受等等。
二、校园计算机网络系统
1、网络技术简介
网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。
资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。
当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。
网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。
网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。
网络的关键技术有网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。
网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。
宽带网络系统是在网络计算环境中，提供高性能通信的必要手段。
资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。
任务调度工具根据当前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率。
网络计算主要是科学计算，它往往伴随着海量数据。
如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。
这需要开发能在网络计算中传输和读取，并提供友好用户界面的可视化工具。
2、ATM技术
ATM是异步传输模式的缩略词,是国际电信联盟ITU-T制定的一个电信标准，ATM技术（AsynchronousTransferMode）顾名思义就是异步传输模式,就是国际电信联盟ITU-T制定的标准,实际上在80年代中期，人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图象通信把相应的技术称为异步时分复用（ATD）美国重在高速数据通信把相应的技术称为快速分组交换（FPS）,国际电联经过协调研究，于1988年正式命名为AsynchronousTransferMode（ATM）技术，推荐其为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。
ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现，这种传输模式是异步的。
ATM信元是固定长度的分组，共有53个字节，分为2个部分。
前面5个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务的信息。
话音，数据，图象等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。
由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网，如x.25，DDN,帧中继等。
另外，对于如此高速的数据网，ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。
对不同业务赋予不同的"特权"，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到"和平共处"。
3、网络系统遵循的标准与规范
标准 ：
为保证校园网建设的可靠性、安全性、完备性，除了校园网建设所使用设备应按标准的组合与标准的测试外，综合布线尽可能地按国际、国内有关标准进行规范设计。
下面是系统能满足的标准：
CCITTISDN 综合业务数据网络标准
EIA/TIA-568A/B 商务建筑布线标准
IEEE802.3 10BASE-T 网络标准
IEEE802.3u100BASE-T 网络标准
系统的安装与设计遵从下述的规范：
中国建筑电气设计规范
工业企业通信设计规范
三、设计范围及要求
1、设计原则
校园网设计应该遵循一定的原则，要坚持开放性、先进性、标准性，以及经费的合理性；校园网系统应充分利用已实现的和将要实现的各种现代化先进设备，来实现校园技术数据及管理信息的存储、传输、处理和综合利用，实现网内的任何一个节点能及时、充分地分享相关信息。
综合考虑学校现况及发展的需要，依照校园网总体提出的系统建设目标，系统规模和总体规则具体要求，建立网络。
设计物理网络时，从全局考虑，从将来整个校园计算机网的实际应用出发，对整个网络系统做出通盘筹划，规划出最合适的方案。
同时保证网络的结构和主要设备具有一定的升级和扩容的能力。
2、校园网的特点和需求
校园网，作为一种独特的模式，与其他企业、事业有明显的区别。
建设校园网中一定要考虑到这些因素校园的分布区域相对比较集中，不象一般企业、事业单位分布区域比较大。
校园网的通信量比较大，作为教育和科研的基地，网络用户的群体比较广泛，要求的通信量是比较大的，主干网的带宽一定要满足学校的要求：
广泛的资源共享
丰富的网络设备
与国内国际广泛的联系
多媒体服务的需要
多媒体技术对校园网将来发展非常重要,象远程教学、电视会议等。
校园网建设要考虑到将来的扩充和升级，避免资金的重复投资。
3、学校校园网的设计目标
当今社会，计算机技术和通信技术飞速发展，同时，随着市场经济改革的日益深化，国民经济步伐越来越大，信息社会的到来，计算机网络互连技术已经成为当今潮流。
对于处于教育前沿的学校而言，实施校园网与国际接轨势在必行。
建设一合适的校园网，对提高学校整体素质无疑是巨大促进，是提高教学水平和管理水平不可缺少的支撑环境。
校园网要达到的具体目标：
连接校园内部各主要教学实验楼
先进性：
先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；
实用性：
建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；
开放性：
遵从国际标准，系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；
灵活性：
采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性；
可靠性：
具有容错功能，管理、维护方便。
对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析；
强性价比：
不要一味追求最新，还要考虑当前实际需要，选择合理的设备搭配，使达到良好的性能价格比。
安全性:
✓网络用户级的安全性。
✓数据传输级的安全性。
网络用户级的安全性应在网络的操作系统中予考虑，而数据传输的安全性则必须在网络传输时解决。
✓服务器需求。
为了保证管理系统的运行，需要服务器有以下特点：
*速度快
*高容错性
*高可靠性
*断电保护
4、设计范围
信息楼，高五层，计算机中心主机房位于位于五层，电话主机房设在四层，但不在同一位置。
通过此计算机中心与学生宿舍、图书馆、多谋体教室、教研室、总务处和办公室等用光缆相连。
5、布线要求
总体设计原则：
通过对建筑物的结构、管理等要素的最优化考虑，运用规范布线设计，采用高品质标准材料，在整幢楼宇内形成一整套灵活而完整具有星形拓扑结构的配线系统，该系统可根据用户的机构变化或技术要求随时进行调整，从而满足用户不断增长的对可靠性、工作效率和传输数据的要求。
设计思想：
✓先进性---整个布线系统应处于当前国际国内的先进水平。
✓实用性---能方便地进行网络设备的连接，易于管理。
✓可靠性---开放式布线系统使用的材料均需符合国际和国内认可的有关标准且经过严格检验，一般质量保证期为15年以上。
✓灵活性---应具有调整灵活，插拨简单的特点。
✓扩充性---该布线系统应是可扩充的，应对未来的升级特别是对计算数据传输都应有着极好的开放性。
✓经济性---在满足应用要求的基础上，尽最大可能降低成本。
四、布线系统的组成和器件选择原则
1、系统组成
综合布线系统是开放式结构，能支持电话及多种计算机数据系统,还能支持会议电视、监视电视等系统的需要。
综合布线系统可划分成六个子系统，工作区子系统；配线（水平）子系统；干线（垂直）子系统；设备间子系统；管理子系统；建筑群子系统。
2、器件选择原则
产品选型必须与工程实际相结合。
应根据智能化建筑和智能化小区的主体性质、所处地位、使用功能和客观环境等特点，从工程实际和用户信息需求考虑，选用合适的产品（包括各种缆线和连接硬件）。
选用的产品应符合我国国情和有关技术标准（包括国际标准、我国国家标准和行业标准）。
例如不应采用120Ω的布线部件的国外产品。
所用的国内外产品均应以我国国标或行业标准为依据进行检测和鉴定，未经鉴定合格的设备和器材不得在工程中使用。
未经设计单位同意，不应以其它产品代用。
近期和远期相结合。
根据近期信息业务和网络结构的需要，适当考虑今后信息业务种类和数量增加的可能，预留一定的发展余地。
但在考虑近远期结合时，不应强求一步到位、贪大求全。
要按照信息特点和客观需要，结合工程实际，采取统筹兼顾。
因时制宜、逐步到位、分期形成的原则。
在具体实施中，还要考虑综合布线系统的产品尚在不断完善和提高，应注意科学技术的发展和符合当时的标准规定，不宜完全以厂商允诺保证的产品质量期限来决定是否选用。
符合技术先进和经济合理相统一的原则。
目前我国已有符合国际标准的通信行业标准，对综合布线系统产品的技术性能应以系统指标来衡量。
在产品选型时，所选设备和器材的技术性能指标一般要高于系统指标，这样在工程竣工后，才能保证满足全系统技术性能指标。
但选用产品的技术性能指标也不宜过高，否则将增加工程造价。
五、布线系统设计
1、工作区子系统
工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线（或软线）组成，它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线，并在终端设备和I/O之间搭桥。
根据适应今后计算机网络的发展，语音和数据信息插座全部采用六类模块化信息插座，提高系统的互换性。
在系统中，由于各层水平电缆的两端（插座面板和配线面板）均采用了六类费屏蔽RJ45模块，电话线用的RJ11插头（电话机一般都配有这种电缆）可以直接插入RJ45插座内。
故系统的可互换性非常好，这样就实现了语音/数据完全可互换，使电话与电脑之间的线路转换十分简单，仅仅只需要在配线架上改变跳线即可，大大方便了今后的实际应用，使综合布线系统的灵活性得最完美的体现。
为了保护跳线，减少弯角上的辐射和衰减，减少插座内积灰影响电气性能和防水，采用的信息插座全部使用86型防尘面板。
RJ45埋入式信息插座与其旁边电源插座应保持20cm的距离，信息插座和电源插座的低边沿线距地板水平面30cm。
2、水平布线子系统
水平子系统解决布线系统的水平连接问题，它将干线子系统延伸到工作区，可使用六类水平电缆或光纤到桌面。
由于语音和数据均采用了四对六类费屏蔽双绞线，因此对用户而言，电话线和数据线将可以灵活互换，就可以很方便地实现所有的语音点和数据点之间的互换。
该双绞线的传输带宽为不少于200MHz；数据传输数率100Mbps以上，最高可达1Gbps。
水平子系统包括连接配线间的线缆，线距离应不超过90M，信息插孔到终端设备连线不超过10M。
3、管理子系统
管理子系统由交连、互连和配线架及相关跳线组成。
管理点为连接其他子系统提供连接手段。
交连和互连允许将通信线路定位或重定位到建筑物的不通部分，以便容易地管理通信线路。
通过卡接或插接式跳线，交叉连接允许将端接在配线架一端的通信线路与端接于另一端配线架上的线路相连。
插入线为重新安排线路提供一种简易的方法，而且不需要安装跨接线时使用的专用工具。
水平信息点采用模块式配线架，由6个面板组成，并板可以单独取下，一旦需要维护模块上的线缆时（如添加线缆等），可以将面板向前取下，使维护人员能够从机柜正面即可操作。
配线间的位置在弱电竖井内。
配线间用于安装配线架和安装计算机网络通讯设备。
4、垂直干线子系统
垂直子系统拓扑结构为星型拓扑结构。
垂直主干采用3类25对统揽和6芯多模光缆，将子配线管理区（IDF）与主配线管理区（MDF）用星形结构接起来，作为信息传递的主干道。
语音中心和时间中心用6芯多模光缆连接。
多模光纤其优点有：
光藕合率高，纤芯对准要求相对较宽松。
当计算机数据传输距离超过100米时，用光纤作为主干将是最佳选择。
传输距离可达到2公里。
并具有大对数电缆无法比拟的高带宽合高保密性、抗干扰性。
随着计算机网络合光纤技术的发展，光纤的应用愈来愈广泛。
光纤的数据传输速率金额达1Gbps以上，满足信息化的需求，适应计算机网络的发展，具有先进性合超前性。
电话语音主干全部使用3类25对双绞线电缆。
楼层配线间配有多根3类25对双绞线，每部电话一对线，留有20％的电缆作为备用。
根据计算，本系统中实际的冗余量达到40％。
语音、数据总配线架分别设置总机房合信息中心，要用于汇接各个IDF，并放置服务器（计算机网络设备等）、程控交换机（PABX）。
IDF接入设备。
5、设备间子系统
设计满足各种计算机网络系统对布线系统的要求。
计算机网络可以通过光纤跳线组成结构航的线路连接，并通过各种网络协议支持着各种计算机网络。
采用标准机柜，所有信息点均通过一定的编码规则和颜色规则，以方便用户的使用和管理方便。
6、建筑群子系统
建筑群子系统将一个建筑物中的电缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的设备和装置上。
它是整个布线系统的一部分（包括传输介质）并支持提供楼群之间通信设施所需的硬件，其中有导线电缆、光缆和防止电缆的浪涌电压进入建筑物的电气保护。
学校的图书信息中心1F中心机房到各大楼的数据主干，采用单模光纤连接；语音通讯采用大对数语音通讯电缆。
六、设备安装与线路铺设建议
1、工作区：
可选择壁型或地板型信息插座，提供标准的RJ-45接口。
2、平线缆走向建议：
水平布线可采用桥架、配管及地下线槽等走线方式。
在每层配电间设一个分配线架（IDF），通过水平桥架将水平线缆由各房间的信息点引至IDF。
3、直线缆及IDF的铺放建议：
由各层配线间内的垂直干缆经配线间内的竖井，根据各信号线用途的不同，分别引至不同的MDF。
4、线架放置建议：
配线架均安装在各层配线间，建议将配线架安装在19"标准机架内或配线架机柜中。
七、系统安全设计
1、硬件设备的安全
校园网网络系统硬件设备的选型、施工、安装应符合国家及有关标准，大、中型网的主干网应采用光纤通讯和中心交换设备，网络服务器是网络的核心部分，要选用高可靠性、高稳定性、兼容性好并具有良好性能价格比的优质服务器。
网络综合布线系统要兼顾校园网的需求和网络技术的发展，采用结构化布线系统设计。
操作系统建议主要采用WindowsNT、LINUX或UNIX。
校园网硬件设施及集成的水平是校园网好用与否的关键，网络软件包括系统软件和部分应用管理软件。
系统软件由操作系统、数据库系统和各类工具软件构成，是网络硬件的支撑服务系统，保证校园网正常工作所需要的最基本的系统软件必须随硬件同时配置到位。
特别要重点配备能提供Web模式操作的软件。
实现网络综合性服务、应用、管理功能的网络平台应按教育部指导进行配置。
校园网的配套设施包括机房、配线间及电源系统。
主机房应保证通风、干燥，电源必须安全、可靠，要特别注意电源容量是否满足要求，电源不稳定地区应设置不间断电源（UPS）。
电源改造设计、布线要与网络设计、布线同时考虑，电源安装、布线要符合国家标准。
2、数据的安全性
网络数据库的安全与否首先会直接影响数据库中保存的数据安全.作为网络信息管理系统的核心,数据库服务器上往往保存着许多使用者的重要数据,诸如以前的、将来的敏感金融数据以及帐务数据;技术方面的所有权、工程数据;甚至有关未来的规划等决策性数据;必须对外界保密,严禁非法访问的机密信息.对于公司企业而言,网络数据库可以说是他们进行日常业务运作、洽谈交易和企业资源规划（ERP）的基础,因此数据的安全就显得尤为重要。
八、布线系统的报价
1.布线系统材料费:
包括：
信息出孔、水平、主干线缆、管理配线单元、跳线，安装线、工具及测试设备（见设备清单）。
2.系统配置设计费：
包括设计文档的费用。
3.工程督导、测试及系统保证。
主要工作为：
铜缆布线、配线架以及信息模块的指导。
铜缆测试:
各层各房间每个信息插座与配线架之间的铜缆测试，包括开、短路、异位、连通性测试内容，并提供测试报告。
提供下列系统文档:
配线架与各房间信息插座对应表;
铜缆测试报告;
对贵单位提供管理人员的培训。
4.布线安装与施工费
布线系统的线缆敷设；
总配线架和各层配线架的卡接、安装和缆线接续；
各楼层分线箱的安装以及电缆的续接；
计算机主机房电缆接续单元安装及电缆的接续；
各层信息出口的安装和接续；
安装与施工费按国家电信部门的有关规定,收取。
九、系统调试
在结构化布线完工后，必须对整个系统进行测试后才能投入使用，以保证系统能达到设计要求。
测试主要依据TIA/EIA568A以及《建筑及建筑群结构化布线系统工程验收规范》来进行，测试内空包括线缆的长度、接线图、信号衰减、近端串扰、信噪比等。
其中最重要的技术指标是衰减端串扰，它直接影响着双绞线的传输性能。
十、总结
近年来，校园网络的建设在中学掀起一股热潮，许多中学都建起了自己的校园网，形成了一个覆盖全国的计算机网并通过专线与Internet连通。
这一方面加强了学校与国内外的联系，有利于及时了解国内的信息，有助于提高学校的科研教学水平；另一方面，校园网的建立及以其为基础的管理信息系统的开发，也有利于各学校管理水平的提高。
建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情，校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化、信息化教学管理环境系统。
应此每个校园网的设计、建设都要经过周密的论证，谨慎的决策和紧张的施工。
根据实践经验和研究，在设计与建设校园网的过程中，要把握以下五个关键问题：
1.确立建设校园网的目标
确立校园网建设的目标，不仅要考虑技术方面，更要考虑环境、应用和管理等，必须与学校各方面改革、建设相结合，与学校长远发展相结合，科学论证和决策。
根据这样的使用要求：
建设一个技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域相连，形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统。
在此基础上建立的校园网应具备以下三点应用目标：
首先，学校的目的是通过教学过程来培养人才，因此对教学过程提供直接支持应是校园的基本功能。
其次，校园网必须能够支持学校的日常办公和管理。
再次，与Interent的联接也是校园网的基本功能之一。
联接Interent可以使学校把目光投向更广阔的社会空间。
大大扩展师生获取知识的途径，还可以增强校内外的沟通以及自由地发布教育消息。
2.校园网的技术方案设计
校园网的设计应尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途的网络产品，保证网络在较长时间内不落后。
同时网络设计应结构合理，在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计，使网络结构清晰，便于使用、管理和维护。
另外网络应坚持高效实用的原则，着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金优先解决工作急需的问题。
3、信息资源建设
校园网信息资源建设，是以校园网络为基础，依据教学、科研和管理工作的具体需要，对信息资源进行合理的规划，有效地组织管理和开发，提供学校Internet信息服务。
4、应用软件的开发
为发充分发挥校园网的作用，各校应根据自身的条件及需求直接购买或自主开发或出资聘请专业人员，专业公司共同开发适合自身需求及特点的一些应用软件，如网络办公软件，财务软件，图书管理系统，教学管理系统软件，网络综合信息服务平台，基于PC的数据库服务器软件产品等。
5、网络管理与安全
网络安全是任何计算机网络建设必须解决的重要问题，校园网建设应把网络管理与安全放在突出地位。
（1）建立网络信息管理机构；
（2）制定网络信息管理制度和规范；
（3）正确实施网络信息管理；
（4）采取配套的网络信息安全措施；
（5）人员培训。
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