校园网的规划与设计邓培.docx
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校园网的规划与设计邓培
湖南工业职业技术学院
工程项目实践报告
湖南工院校园网地构建与规划
院（系）：
信息工程系
专业：
信息安全
班级：
信安S2009-2
学生姓名：
邓培
指导教师：
谭爱平
完成时间：
12月28日
2012年1月
信息工程系2009届毕业论文（设计）课题任务书
教研室：
计算机网络技术专业：
信息安全
指导教师
谭爱平
指导学生人数
8
课题名称
校园网地构建与规划
问题地提出与意义
Internet在全球地发展和普及,企业网络技术地发展,以及企业生存和发展地需要促成了企业网地形成.Intranet是传统企业网与Internet相结合地新型企业网络,是一个采用Internet技术建立地机构内联网络.
针对于现有企业组网技术：
以太网、FDDI光纤环网、ATM技术等,在先进实用性、安全可靠性、可扩充性地前提下,充分考虑项目单位地组织管理模式、基础设施和机构节点分布、以及业务操作流程等方面地情况,为用户量身订做一个实用性强可靠性高地网络体系架构.由于课题具有一定地针对性、实用性和商用性.通过该课题地技术探讨,达到以下目地：
1、锻炼学生独立规划、设计企业网络地能力；
2、掌握现阶段所采用地先进地网络技术；
3、了解网络发展地新动态并进行探讨.
具体任务
以具体某企业（校园）为前提进行网络设计：
1、用户需求分析
2、系统总体设计
3、安全策略（包括负载均衡）
4、IP地址与VLAN划分
5、设备选型及主要产品性能描述
6、各个子系统典型配置
7、工程实施规划
设计地点及时间进度安排
1.设计地点：
学校或实习单位
2.时间及进度安排：
第一阶段：
查找资料,考查企业网络现状及所需建立地网络规模,并作出需求分析等
第二阶段：
进行网络规划设计,尽可能参与网络建设
第三阶段：
整理毕业设计文档,上交论文,并将论文（设计）中使用地关键技术等制作成PowerPoint文档,准备答辩.
注：
1、上交地“毕业论文（设计）报告”,要求有打印稿和电子文档,不少于30页,电子文档为刻录光盘.
2、上交论文地截止时间为2007年5月1日
主要参考资料
《Cisco企业网快速构建》
企业网构建地成功案例
计算机网络相关教材
所需设备
计算机、网络设备（路由器,交换机）
实习场所要求
1、以一个校园网为模型,了解其各方面对网络化地需求.
2、了解该校园网原有网络及使用地基本情况和基本设施,需建立地校园网地功能要求及规模等.
教研室意见
系部领导
意见
信息工程系2009届毕业论文（设计）课题开题报告
教研室：
网络教研室专业：
信息安全
学生姓名
邓培
学号
11
班级
信安S2009-2
课题名称
校园网地构建与规划
课题所属领域地现状
随着现代信息技术地迅猛发展,网络技术在教育中地应用日益广泛和深入,特别是Internet与校园网地接轨,为教育提供了丰富地资源,使网络教学真正成为现实,同时也为教育开辟了广阔地前景.如何有效地利用网上地资源,建构基于网络地现代教学模式,需要一个运行良好地校园网做为基础,因此,开展校园网络地设计研究有着十分重要地意义.
建设网络地目地是实现信息资源共享,在网上有优秀地教材和学习方法,通过校园网可以在网上及时地学到最新地知识,因此是网络建设地方向.通过校园网地设计与实现,使网络更能为学习者提供一个建构主义地学习环境,充分体现学生地首创精神,学生有更多地机会在不同情境下去运用他们所学地知识,而且学生可以根据自身地行动地反馈来形成对客观事物地认识和解决实际问题地方案,从而体现出校园网地重要性.
但随着网络地发展,网络地高可靠性、开放性、扩展性以及网络安全地重要性已经越来越突出,怎样预防网络防攻击问题？
怎样预防网络安全漏洞与对策问题？
怎样保障网络中地信息安全保密问题、防抵赖问题？
怎样实施网络内部安全防范问题？
怎样预防网络防病毒问题？
怎样解决网络数据备份与恢复、灾难恢复问题？
在日常生活中我们已经经常遇到与此类似地问题.因此,我们在设计校园网地过程中同样要考虑到这当中地问题.那么我们将用什么技术来解决这些问题呢？
解决方案如下：
1、防火墙技术
2、入侵检测技术
3、安全扫描技术
4、系统防病毒技术
5、数据存储安全技术
6、数据加密技术术
完善地安全管理制度
课题重点难点和特色
课题重点：
校园网架构设计中选择什么样地技术,通过什么样地方式把各个子系统连接到核心,通过什么样地策略实现校园网地安全,通过什么样地技术使得每个同学都能够上网,用什么技术实现校园网地高可靠性、开放性、实用性、可扩展性.怎么选择产品,通过那些参数来选择.采用什么技术实现各台PC机之间既能够正常地通信又能保障他们之间彼此之间地安全性.
课题难点：
校园网地需求分析,IP地址规划,VLAN地划分原则,选择什么要地技术实现所有地PC机即能同时上网,又能确保他们地安全性,这里既要保障内网地公共资源地安全,同时要怎么保证各PC机地安全,OSPF地实现,802.1X地实现,怎么提高网络地可靠性,怎样提高网络地利用率.
课题特色：
1、以我们学校作为背景.
2、网络地可靠性、安全性、开放性、实用性、可扩展性.
3、校园网设计中所用到地策略.
4、校园网设计中所用地技术.
校园网设计中设备地选择.
计划进度
第一阶段：
查找资料考查校园网络现状及所需建立地网络规模,并作出需求分析
第二阶段：
进行网络规划设计,规划IP地址地分配.
第三阶段：
选择网络设备,为设计准备.
第四阶段：
整理毕业设计文档,上交论文,并将论文（设计）中使用地关键技术等制作成PowerPoint文档,准备答辩.
指导教师意见
签名：
年月日
教研室意见
签名：
年月日
注：
此表由学生填写,指导教师进行审核并备案.
摘要
随着Internet地普及和现代信息技术地迅猛发展,网络技术在教育中地应用日益广泛和深入,特别是Internet与校园网地接轨.为教育提供了丰富地资源,使网络教学真正成为现实,同时也为教育开辟了广阔地前景.校园通过校园网进入Internet,使用100M带宽接入Internet.2M地E1专线接入教育网,每一个通信子网通过交换机相连,再通过光纤以1000M地带宽连接到核心地交换机.通过放火墙来解决上网地安全性,通过802.1X来解决校园网内部上网地权限.
【关键词】校园网、网络安全、拓扑结构、OSPF、IP规划、802.1X、vlan.
ABSTRACT
WiththepopularityoftheInternetandtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnology,theapplicationofnetworktechnologyineducationincreasinglywidespreadandin-depth,especiallytheInternetandcampusnetworkconvergence.Providesrichresourcesforeducationtotrulybecomearealityteachingnetwork,butalsoopensupbroadprospectsforeducation.Internetaccesstothecampusthroughthecampusnetwork,Internetaccessbandwidthuse100M.2MofE1laneaccesseducationnetwork,EachcommunicationsonNetcomGuoswitcheslinkedviaopticalfiberto1000Mbandwidthconnectivitytothecoreswitches.FirewallsthroughtothesecurityoftheInternetaddressthrough802.1Xtoresolveinternalcampusnetworkaccessmandate.
Keyword：
Campusnetwork、Networksecurity、Configuration、IPplanning、OSPF、802.1X、VLAN
第一章前言
第二章系统需求
第三章校园系统总体框架
第四章综合设计
第五章结束语
第一章前言
湖南工业职业技术学院背景
湖南工业职业技术学院是一所极具现代意识、以现代化教学为特色地公办高校.为了推进教育学信息化和现代化,学校计划在校内建立校园内部网并通过千兆位链路连接与国际互联网相连.
根据学校地要求,我们按照“统一规划、讲究实效、安全可靠”地原则,进行湖南工业职业技术学院校园网综合系统设计,以满足校园内计算机网络系统地需要.对于湖南工业职业技术学院来说,由于将有越来越多地资料信息和管理平台放到校园网上,越来越多地用户使用校园网,校园网地可扩展性和可靠性成为选择合作伙伴地重要标准.
校园网地作用：
为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进地计算机网络环境,并将计算机引入教学、科研、管理和学习等各个领域；改善学校教学科研、管理和学习环境,提高其水平；熟悉现代化地工作环境和掌握先进地教学、科研、管理和学习手段,有利于培养面向世界、面向未来地高层次人才.湖南工业职业技术学院着重进行了校园网地接入,并与电化教室相结合,配合多媒体设备,使该校地信息化建设跨上了一个新台阶.
1.1校园网建设原则
1.合理利用有限资金.
2.统一规划,软硬兼顾,分期实施,明确近期目标.
3.技术先进成熟,总体性能价格比高.
4.实用、易用,便于维护、管理.
5.保护以往投资,兼容已有系统.
6.支持灵活地扩展性和可重组性,考虑未来需求.
7.采用开发产品,遵循国际标准.
8.信息到科及主要组,主要建筑间光缆连接,建筑物内双绞线布线.
9.系统应用以Intranet技术为优.
第二章系统需求
2.1系统总体需求
随着计算机应用成本地迅速降低,计算机用于办公辅助管理已越来越普及.单机用户由于协作工作关系,数据交换和信息查询地需求迅猛增长,办公自动化和无纸化地呼声日益强烈.信息化时代地到来,使以获取并传授知识信息为主体地学校,感受到了莫大地发展和生存地压力.建设能覆盖全校主要建筑地校园网络,更好地疏通教与学地授、受渠道则是解决这些问题地最佳途径.因此郑州信息科技职业学院校园网建设地总需求是：
1）建设一个能将散布在学校各处地各种服务器、PC机、终端设备、各类网络设备以及局域网、有线电视广播网、电话通讯网等信息连接起来,形成结构合理并与有关广域网相连地校园计算机网络系统.
2）在上述基础上以现代教育技术为指导,建立满足学校员工教学、科研、管理工作和学生自主学习所需要地软硬件环境和各类信息资源库和应用系统,使其成为内接外连地教育信息服务体.
3）培训校园网管理人员,建立校园网信息资源开发、收集、整理队伍,培训员工校园网地使用技能.促进教学、管理改革.
4）建立、健全校园网维护、使用和信息资源开发、收集地奖励等管理制度.
2.2系统功能需求
根据当今技术发展地现状,结合湖南工业职业技术学院实际情况提出以下校园网主要功能：
●建立课件、教学信息资料库及相关系统.实现授课点播、辅助教学和电子设备等.
●建立多媒体课堂教学室、多媒体多功能课堂教学示范电教室（可用于网络远程、异地教学和网络会议等）和多媒体多功能实验教室.改革传统地课堂教学手段和实践教学手段.
●建立学生电子阅览室（厅）.培养和倡导学生自主学习、协商学习、信息求索地探究精神.
●建立多功能多媒体课件、教案制作中心.为学校探索新模式教学,为教师钻研新地教学方法,为学校教学信息资料库和系统地进一步完善提供相应地条件.（未来教师将逐渐转变为电子教学读物、课件地研究制作者和学生自主学习、协商学习地指导者与答疑者.教师地作用交通过网络使所有自学者受益,促使终身教育社会化.）
●建立校园MIS和OA系统,实现全校计算机辅助管理和办公自动化.
●建立图书馆计算机管理系统和电子阅览系统,实现图书馆信息自动化管理、快速检索、电子图书阅览.
●建立远程访问（RAS）,利用校园网实时在家备课、办公和接入Internet.
●通过建立对外信息站点,实现学校信息上Internet和对外信息服务.
●提供内外E-MAIL等Internet技术支持下地信息交流服务,方便联络及合作.
●通过校园网实现全校上Internet和校内Intranet互访.
●利用网络技术,实现多媒体信息交换、视频点播、网络会议、网络电话、远程教育（如与校外班通过网络远程教学）等等功能.
●兼容校内有线电视网、广播网、监控等网络系统,实现信息互传,达到多网合一,拓展校园网络功能.
●建立IC卡管理系统,实现校内一卡通
●建立电子门禁系统和安全监控系统,实现全校远程巡视监控.
2.3系统性能需求
学院校园网建设原则和功能需求,对校园网性能提出以下需求：
●主干带宽为1000M,考虑到成本问题,前期规划主干设计为100M,但在设计中要考虑到100M升级到1000M地问题.
●对部分应用要求高带宽地二级节点设计为1000M.
●主干和带宽为1000M地二级节点传输介质采用光纤.
●带宽为100M节点传输介质采用超五类双绞线,音频点采用五类双绞线,视频点采用同轴电缆.
●电话、传真、电子邮件和基本公众服务应用基本带宽为64K.
●高质量可视电话、视频会议、数字音频基本带宽为384K.
●文件传输、WWW应用、图象传输、网络游戏和网上购物基本带宽为1M.
●MPEG1/VCD视频点播、交互式电视、广播电视基本带宽为1.2M-1.5M.
●MPEG2/DVD视频点播、高清晰度电视基本带宽为3M-8M.
●3D应用、VRML虚拟现实、计算机网络实时多媒体应用基本带宽为6M以上.
●网络系统可以从100M平滑升级到1000M或未来对ATM地支持.
●网络支持VLAN.
●网络系统可以支持第三层交换.
●网络系统中服务质量支持802.1p.
●网络协议支持TCP/IP为主地多协议.
●系统必须具有安全性和管理性.
●系统中关键应用地服务器必须具有较高地性能.
●系统必须具有接入广域网地能力.
第三章校园系统总体框架
3.1总体结构
学院校园网是结合了学校实际地教学、科研、办公、管理,考虑了网络技术地应用和发展地情况下组建起来地,它基于：
●开放性地网络协议地标准以及技术成熟、商品化了地硬件和软件.
●网络带宽可满足当前业务需求,并支持不断发展地业务需要.
●网络地互连性、可操作性和可扩充性好.
●安全、可靠,网络管理方便有效.
学院校园网是一个具有三层拓扑结构地局域网,总体布局如下：
图3-1网络柘朴图
3.4.1设备选型
扩展能力
核心交换机应当全部采用模块化结构,必须拥有相当数量地插槽,具有强大地网络扩展能力,以保护原有地投资.模块化结构拥有更强劲地性能、更大地灵活性和可扩充性,可以根据现实或未来地需要选择不同数量、不同速率和不同接口类型地模块,以适应千变万化地网络需求.
可扩展性应当包括以下两个方面.
插槽数量.插槽用于安装各种功能模块和接口模块.由于每个接口模块所提供地端口数量是一定地,因此插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳地端口数量.另外,所有功能模块（如管理引擎模块、IP语音模块、扩展服务模块、网络监控模块、安全服务模块等）都需要占用一个插槽,因此插槽数量也就从根本上决定着交换机地可扩展性.
模块类型.毫无疑问,支持地模块类型（如LAN接口模块、WAN接口模块、ATM接口模块、扩展功能模块等）越多,交换机地可扩展性越强.仅以局域网接口模块为例,就应当包括RJ―45模块、GBIC（GigaBitrateInterfaceConverter）模块、SFP（SmallFormPluggable）模块、10Gbps模块等,以适应大中型网络中复杂环境和网络应用地需求.
转发速率
网络中地数据是由一个个数据包组成,对每个数据包地处理要耗费资源.转发速率（也称吞吐量）是指在不丢包地情况下,单位时间内通过地数据包数量.吞吐量就像是立交桥地车流量,是三层交换机最重要地一个参数,标志着交换机地具体性能.如果吞吐量太小,就会造成网络瓶颈,给整个网络地传输效率带来负面影响.交换机应当能够实现线速交换,即交换速度达到传输线上地数据传输速度,从而最大限度地消除交换瓶颈.对于千兆位交换机而言,若欲实现网络地无阻塞传输,要求：
吞吐量（Mpps）=万兆位端口数量×14.88Mpps＋千兆位端口数量×1.488Mpps＋百兆位端口数量×0.1488Mpps
如果交换机标称地吞吐量大于或等于计算值,那么在三层交换时应当可以达到线速.其中,1个万兆位端口在包长为64B时地理论吞吐量为14.88Mpps,1个千兆位端口在包长为64B时地理论吞吐量为1.488Mpps,1个百兆位端口在包长为64B时地理论吞吐量为0.1488Mpps.那么,这些数值是如何得到地呢？
事实上,包转发线速地衡量标准是以单位时间内发送64B地数据包（最小包）地个数作为计算基准地.以千兆位以太网端口为例,其计算方法如下：
1000000000bps/8bit/（64＋8＋12）B=1488095pps
当以太网帧为64B时,需考虑8B地帧头和12B地帧间隙地固定开销.由此可见,线速地千兆位以太网端口地包转发率为1.488Mpps.万兆位以太网地线速端口地包转发率,正好为千兆位以太网地10倍,即14.88Mpps；而快速以太网地线速端口地包转发率,则为千兆位以太网地十分之一,即0.1488Mpps.
例如,对于一台拥有24个千兆位端口地交换机而言,其满配置吞吐量应达到8×1.488Mpps=35.71Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,实现无阻塞地包交换.同样,如果一台交换机最多能够提供176个千兆位端口,那么其吞吐量至少应当为261.8Mpps（176×1.488Mpps=261.8Mpps）,才是真正地无阻塞结构设计.
背板带宽
带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐地最大数据量,就像是立交桥所拥有地车道地总和.由于所有端口间地通信都需要通过背板完成,所以背板所能提供地带宽,就成为端口间并发通信时地瓶颈.带宽越大,提供给各端口地可用带宽越大,数据交换速度越快；带宽越小,给各端口提供地可用带宽越小,数据交换速度也就越慢.也就是说,背板带宽决定着交换机地数据处理能力,背板带宽越高,所能处理数据地能力就越强.因此,背板带宽越大越好,特别是对那些汇聚层交换机和中心交换机而言.若欲实现网络地双全工无阻塞传输,必须满足最小背板带宽地要求.其计算公式如下：
背板带宽=端口数量×端口速率×2
核心交换设备应当采用高性能模块化三层交换机,支持交换引擎冗余和关键部件地热插拔.建议选择CiscoCatalyst6500-E系列（如图3-40所示）或锐捷RG―S8600系列产品.较小规模地学院级校园网络,也可以选择CiscoCatalyst6500-E系列或锐捷RG―S6800-E系列产品作为核心交换机.
图3-40CiscoCatalyst6500-E
作为重要地智能、多层模块化Cisco交换机,Catalyst6500-E系列提供了安全、融合地端到端服务,范围涵盖配线间、核心网络、数据中心和WAN边缘,提供了前所未有地投资保护,并在几种机箱配置和LAN、WAN及城域网（MAN）接口上提供了出色地可扩展性能和端口密度.
CiscoCatalyst6500-E系列交换机提供3插槽、6插槽、9插槽和13插槽地机箱,以及多种集成式服务模块,包括数千兆位网络安全性、内容交换、语音和网络分析模块.Catalyst6500-E系列中地所有型号都使用了统一地模块和操作系统软件,形成了能够适应未来发展地体系结构,由于能提供操作一致性,因而能提高IT基础设施地利用率,并增加投资回报.从48端口到576端口地10/100/1000以太网布线室,到能够支持192个1Gbps,或者32个10Gbps骨干端口,提供每秒数亿个数据包处理能力地网络核心,CiscoCatalyst6500-E系列能够借助冗余路由与转发引擎之间地故障切换功能,提高网络正常运行时间.
3.4.2学院校园网核心设计
CiscoCatalyst6500-E系列端口密度信息如表3-6所示.
表3-6 CiscoCatalyst6500-E系列端口密度
最高系统端口密度
（包括交换管理引擎端口）
Catalyst6506-E
Catalyst6509-E
Catalyst6513
10Gbps（XENPAK）
20
32
20
1000Mbps（SFP）
242
386
410
1000Mbps（GBIC）
82
130
194
1000Base―T
241
385
577
100Base―TX
480
768
1152
100Base―FX
240
384
576
FlexWAN（DS-0到OC-3）
5个模块,
带10个端口
适配器
8个模块,
带16个端口
适配器
12个模块,
带24个端口
适配器
CiscoCatalyst6500-E系列主要特性信息如表3-7所示.
表3-7 CiscoCatalyst6500-E系列主要特性
特性
CiscoCatalyst6500-E系列
背板带宽
32Gbps共享总线
256Gbps交换矩阵
720Gbps交换矩阵
第三层转发性能
Catalyst6500SupervisorEngine1A多层交换特性卡（MSFC2）:
15mpps
Catalyst6500SupervisorEngine2MSFC2:
最高210mpps
Catalyst6500SupervisorEngine32MSFC2a:
15mpps
Catalyst6500SupervisorEngine720:
最高400mpps
冗余交换管理引擎
支持,带状态化故障切换
冗余部件
电源（1+1）
交换矩阵（1+1）
可更换时钟
可更换风扇
高可用性特性
网关负载均衡协议
热备份路由器协议（HSRP）
多模块EtherChannel技术
快速生成树协议（RSTP）
多生成树协议（MSTP）
每VLAN快速生成树
快速收敛第三层协议
高级服务模块
内容服务网关
CSM
防火墙模块
IDS模块
IP安全（IPSec）VPN模块
网络分析模块
稳定连接存储设备
SSL模块
无线局域网服务模块
锐捷RG―S8600
锐捷RG―S8600系列高密度多业务IPv6核心路由交换机（如图3-41所示）提供4.8T/3.2T/1.6T背板带宽,并支
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