中国石油大学计算机网络课程设计.docx

1、中国石油大学计算机网络课程设计中 国 石 油 大 学 远 程 教 育 学 院 2011 - 2012 - 3 学 期 计 算 机 网 络 课 程 设 计 大 作 业题 目： 湖南工学院校园网设计 专 业： 计算机科学与应用 班 级： xxxx 学生姓名： xxxx 学 号： xxxx 2 0 1 2 年 1 1 月第 一 章 综 述1. 1 网络设计背景分析本 课 程 设 计 以 湖 南 工 学 院 为 背 景 ， 根 据 学 院 筹 划 湖 南 建 材 高 等 专 科 学 校 、 湖 南 大 学 衡 阳 分 校 和 酃 湖 校 区 统 筹 为 湖 南 工 学 院 。结 合 学 院 的 的 未

2、 来 发 展 ，需 要 重 新 设 计 校 园 网 网 络 架 构 ， 利 用 网 络 的 优 势 来 加 强 学 院 的 管 理 和 各 个 校 区 资 源 共 享 。1. 2 网络设计采用的方法和原则本 课 程 设 计 以 网 络 的 实 用 性 、 拓 展 性 、 可 靠 性 、 安 全 性 为 基 本 原 则 ， 合 理 利 用 现 有 的 资 源 和 环 境 ，在 保 障 各 学 院 正 常 工 作 的 前 提 下 ，对 现 有 网 络 架 构 的 基 础 上 进 行 改 进 和 拓 展 ， 极 大 的 降 低 了 设 计 失 败 而 产 生 风 险 和 损 失 。由 于 计 算 机

3、 与 网 络 技 术 的 特 殊 性 ，网 络 建 设 需 要 考 虑 以 下 一 些 因 素 ：系 统 的 先 进 性 、 体 统 的 稳 定 性 、 系 统 的 可 扩 展 性 、 系 统 的 可 维 护 性 、 应 用 系 统 和 网 络 系 统 的 配 合 度 、 与 外 界 网 络 的 连 通 性 、 建 设 成 本 的 可 接 受 度 等 。（ 一 ）、 选 择 带 宽 高 的 网 络 设 计校 园 网 应 用 的 具 体 要 求 决 定 了 网 络 必 须 采 取 高 带 宽 网 络 。 多 媒 体 课 件 包 含 了 大 量 的 声 音 、图 象 和 动 画 等 信 息 ，需

4、要 高 带 宽 的 网 络 通 信 能 力 的 支 持 。在 构 建 校 园 网 时 ， 不 能 由 于 网 络 传 输 速 率 的 不 足 ，而 影 响 整 个 网 络 的 整 体 性 能 ，使 传 输 速 率 成 为 网 络 传 输 的 瓶 颈 。 所 以 校 园 网 尽 可 能 地 采 用 最 新 的 高 带 宽 网 络 技 术 。（ 二 ）、 选 择 可 扩 充 的 网 络 架 构校 园 网 络 的 用 户 数 量 或 服 务 功 能 是 逐 步 提 高 的 ， 网 络 技 术 也 是 日 新 月 异 的 ， 新 技 术 新 产 品 不 断 地 涌 现 。一 般 情 况 下 ， 校 园

5、 网 络 的 建 设 资 金 用 量 非 常 大 ，对 于 学 校 来 说 ， 办 学 资 金 是 比 较 紧 张 的 ，所 以 在 校 园 网 构 建 是 ，宜 采 用 当 时 最 新 的 网 络 技 术 ， 结 合 学 校 财 力 ， 实 行 分 步 实 施 ， 循 序 渐 进 。 这 就 要 求 在 网 络 构 件 时 要 选 择 具 有 良 好 可 扩 展 性 能 的 网 络 互 连 设 备 ， 有 效 地 保 护 现 有 的 投 资 。（ 三 ）、 充 分 共 享 络 资 源组 建 计 算 机 网 络 的 主 要 目 的 是 实 现 资 源 共 享 ，这 个 资 源 包 括 硬 件

6、资 源 、软 件 资 源 。网 络 用 户 通 过 网 络 不 仅 可 以 实 现 文 件 共 享 、数 据 共 享 ，还 可 以 通 过 网 络 实现 网 络 设 备 的 共 享 ， 如 打 印 机 、 存 储 设 备 的 共 享 等 。（ 四 ）、 网 络 可 管 理 性 ， 降 低 网 络 运 行 及 维 护 成 本降 低 网 络 运 营 成 本 和 维 护 成 本 是 网 络 设 计 过 程 中 必 须 考 虑 的 一 个 环 节 。只 要 在 网 络 设 计 时 选 用 支 持 网 络 管 理 功 能 的 网 络 设 备 ，才 能 为 将 来 降 低 网 络 运 行 及 维 护 成

7、本 打 下 坚 实 的 基 础 。（ 五 ）、 网 络 系 统 与 应 用 系 统 的 整 和校 园 网 络 构 建 了 校 园 内 部 通 畅 的 数 据 流 通 路 了 ，为 应 用 系 统 发 挥 更 大 的 作 用 打 下 了 基 础 。网 络 系 统 与 应 系 统 要 能 够 很 好 的 融 合 ，才 能 发 挥 校 园 网 的 效 率 和 优 势 ， 构 建 校 园 网 的 目 的 并 不 是 只 为 了 人 们 浏 览 I n t e r ne t 的 方 便 。 校 园 网 平 台 要 能 够 为 学 校 的 图 书 资 料 管 理 、 网 络 考 试 、 课 件 制 作 、

8、 教 师 档 案 管 理 、 校 长 办 公 系 统 、多 媒 体 教 学 等 提 出 技 术 的 支 持 和 帮 助 。应 用 系 统 应 能 够 在 网 络 平 台 上 ，与 硬 件 平 台 很 好 的 结 合 ， 发 挥 出 网 络 的 优 势 。（ 六 ）、 建 设 成 本考 虑 校 园 网 工 程 在 建 设 方 面 都 希 望 成 本 较 低 ， 整 个 网 络 系 统 有 较 高 的 性 价 比 ， 在 设 备 选 型 等 方 面 选 用 性 价 比 高 的 网 络 产 品 。（ 七 ）、 高 可 靠 性网 络 要 求 具 有 高 可 靠 性 、高 稳 定 性 和 足 够 设 备

9、 冗 余 和 备 份 ，防 止 局 部 故 障 引 起 整 个 网 络 系 统 的 瘫 痪 ，避 免 网 络 出 现 单 点 失 效 的 情 况 。在 网 络 干 线 上 要 提 供 备 份 链 路 。在 网 络 设 备 上 要 提 供 适 当 的 冗 余 配 置 。 采 用 各 种 有 效 的 安 全 措 施 ，保 证 网 络 系 统 和 应 用 系 统 安 全 运 行 。 安 全 包 括 4 个 层 面 - 网 络 安 全 ， 操 作 系 统 安 全 ， 数 据 库 安 全 ， 应 用 系 统 安 全 。 由 于 I nt e r ne t 的 开 放 性 ， 世 界 各 地 的 I nt

10、 e r ne t 用 户 也 可 访 问 校 园 网 ，校 园 网 将 采 用 防 火 墙 、数 据 加 密 等 技 术 防 止 非 法 侵 入 、防 止 窃 听 和 篡 改 数 据 、路 由 信 息 的 安 全 保 护 来 保 证 安 全 。同 时 要 建 立 系 统 和 数 据 库 的 磁 带 备 份 系 统 。各 主 要 楼 节 点 的 交 换 机 分 别 用 光 纤 与 网 络 中 心 的 中 心 交 换 机 相 连 接 ，构 成 校 园 网 千 兆 位 以 太 网 的 主 干 网 络 ，各 节 点 交 换 机 至 桌 面 采 用 超 5 类 双 绞 线 1 0 0 Mb ps 交

11、换 。第 二 章 用 户 需 求 分 析计 算 机 网 络 在 当 今 的 信 息 时 代 扮 演 着 越 来 越 重 要 的 角 色 ，高 可 靠 性 的 计 算 机 网 络 为 企 业 的 计 算 机 管 理 提 供 了 稳 定 的 平 台 ， 极 大 的 提 高 了 企 业 的 经 济 效 益 。 工 学 院 校 园 网 的 近 期 建 设 要 达 到 以 下 的 目 标 ：1 . 在 学 院 建 成 一 个 适 合 于 信 息 采 集 、 共 享 的 内 部 网 络 ， 在 此 基 础 上 建 立 起 供 教 学 及 人 员 培 训 使 用 的 内 部 网 络 以 及 内 部 办 公

12、网 络 ；2 . 将 现 有 的 计 算 机 机 房 ， 多 媒 体 教 室 能 共 享 内 部 网 络 资 源 ；3 . 快 速 以 太 网 接 入 各 间 教 室 ， 方 便 教 师 多 媒 体 教 学 。4 . 实 现 到 I nt e r n e t 的 接 入 ， 实 现 信 息 在 I n t e r ne t 的 发 布 ；校 园 网 网 络 建 成 以 后 ， 要 实 现 以 下 这 些 功 能 ： 1 . WWW服 务 ， 作 为 信 息 服 务 的 平 台 ；2 . Ema i l 服 务 ， 作 为 信 息 传 递 和 与 外 界 交 流 的 主 要 手 段 ；3 . F

13、TP服 务 ， 作 为 教 学 资 源 的 共 享 方 式 ；4 . 学 生 宿 舍 接 入 校 园 网 ， 为 学 生 营 造 一 个 更 好 有 学 习 环 境 。5 . 使 用 DHCP服 务 器 为 学 生 宿 舍 接 入 校 园 网 动 态 分 配 I P地 址 ；6 . 视 频 电 话 会 议 ， 便 于 多 个 校 区 的 统 一 管 理 ；综 上 所 述 ， 本 网 络 的 网 络 建 设 必 须 采 用 当 前 最 新 的 网 络 技 术 。工 学 院 网 络 主 要 组 成 部 分 ， 整 个 网 络 主 要 分 为 四 个 部 分 ：1 . 计 算 机 网 络 中 心 ：

14、 计 算 机 中 心 位 于 图 书 馆 是 整 个 网 络 的 核 心 。 校 园 网 核 心 交 换 机 ， 服 务 器 ， 接 远 程 接 入 路 由 器 ， 以 及 防 火 墙 I NTERNET接 入 均 至 于 计 算 机 网 络 中 心 ， 便 于 统 一 管 理 。 另 图 书 馆 内 还 须 接 入 现 有 的 四 个 电 子 阅 览 室 ， 以 及 图 书 查 寻 系 统 。2 . 教 学 楼 ： 主 要 教 学 场 所 ， 其 中 包 括 所 有 的 教 室 ， 老 师 办 公 室 ， 计 算 机 机 房 ， 多 媒 体 教 室 ， 学 院 行 政 办 公 室 等 。3

15、. 顺 枫 公 寓 学 生 宿 舍 楼4 . 百 花 公 寓 学 生 宿 舍第 三 章 网 络 拓 扑 结 构 设 计3 . 1 网 络 拓 扑 结 构针 对 需 求 分 析 及 网 络 接 入 点 数 目 流 量 分 析 对 网 络 性 能 提 出 了 很 高 的 要 求 ，为 此 采 用 了 吉 比 特 以 太 网 组 网 方 案 。根 据 层 次 化 网 络 设 计 原 则 在 链 路 方 面 ，核 心 层 与 分 布 层 之 间 链 路 带 宽 达 到 1 0 0 0 M， 部 分 链 中 如 中 心 至 主 教 学 楼 ， 中 心 至 学 生 宿 舍 区 一 更 是 使 用 1 0

16、0 0 M 2 的 链 中 带 宽 。分 布 层 与 接 入 层 之 间 采 用 1 0 0 M链 路 带 宽 接 入 方 式 ，部 分 流 量 集 中 接 入 点 采 用 了 1 0 0 0 M链 路 带 宽 。设 备 方 面 ，为 了 保 证 网 络 的 高 性 能 ， 高 可 靠 心 ， 核 心 层 采 用 世 界 第 一 大 网 络 厂 商 Ci s c o Ca t a l y s t 6 5 0 0 系 列 高 档 多 层 交 换 机 6 5 0 4 - E。 分 布 层 仍 是 大 量 数 据 集 中 点 ， 所 以 采 用 Ci s c o Ca t a l y s t 4 5

17、 0 0 系 列 中 档 三 层 交 换 机 WS - C4 5 0 6 ，接 入 层 因 数 据 相 对 较 少 则 采 用 性 价 比 较 好 的 WS - C2 9 6 0 - 48 TC- L 交 换 机 。网 络 采 用 星 形 结 构 ，2 台 CI S CO的 6 5 0 0 系 列 6 5 0 4 - E交 换 机 作 为 局 域 网 的 主 干 交 换 机 ， 6 5 0 4 - E采 用 千 兆 级 以 太 网 体 系 结 构 。 双 引 擎 ， 双 电 源 ， 多 个 扩 充 插 槽 ， 这 种 体 系 结 构 交 换 容 量 达 到 9 6 Gp s ， 吞 吐 量 高

18、 达 数 7 2 MPPS ， 因 而 可 提 供 建 立 大 型 交 换 式 内 部 网 所 需 的 扩 展 性 、灵 活 性 和 冗 余 性 。6 5 0 4 - E可 作 为 功 能 丰 富 的 可 升 缩 吉 比 特 太 网 交 换 机 用 于 骨 干 网 应 用 中 。骨 干 拓 扑 图 ：3. 2 网络硬件结构本 设 计 使 用 到 的 网 络 设 备 如 下 ：C IS C O 2 6 0 3 各 校 区 之 间 专 线 拨 号 设 备 C IS C O FIX 5 1 5 E 防 火 墙CI S CO 6 5 0 4 - E 高 性 能 交 换 机 CI S CO WS 4 5

19、 07 高 性 能 交 换 机CI S CO WS - C2 9 60 - 4 8 TT- L 高 性 能 交 换 机3. 3 网络地址规划校 园 网 总 接 入 点 数 为 超 过 1 0 个 ，学 生 宿 舍 与 教 师 宿 舍 共 1 2 0 个 接 入 点 采 用 DHCP 服 务 器 动 态 分 配 I P 地 址 的 方 式 ， 所 以 须 静 态 分 配 I P 地 址 接 点 数 为 9 0 0 0个 ， 使 用 一 组 私 有 B 类 地 址 1 7 2 . 1 6 . 0 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 2 5 5 . 25 5 。3 . 3 . 1 I P 地 址

20、 划 分结 构 化 I P 地 址 分 配 是 具 有 可 读 性 、可 管 理 性 。在 结 构 化 地 址 划 分 的 基 础 上 应 该 为 经 后 网 络 的 扩 展 提 供 预 留 地 址 空 间 。 具 体 I P 地 址 划 分 如 下 ：3 . 3 . 2 全 局 I P 地 址 划 分地 点所 需 地 址 数范 围掩 码百 花 公 寓 C2 - C6 栋1 7 2 . 1 6 . 1 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 30 . 2 5 5/ 2 4顺 枫 公 寓1 7 2 . 1 6 . 3 1 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 6 6 . 2 5 5/ 2 4C

21、 区 老 师 宿 舍 C1 栋1 7 2 . 1 6 . 6 7 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 6 7 . 2 5 5/ 2 4教 学 楼 办 公 室1 7 2 . 1 6 . 6 8 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 6 8 . 2 5 5/ 2 4学 院 财 务 室1 7 2 . 1 6 . 6 9 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 6 9 . 2 5 5/ 2 4计 算 机 机 房1 7 2 . 1 6 . 7 0 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 7 4 . 2 5 5/ 2 4其 他 教 室1 7 2 . 1 6 . 7 5 . 0 - 1 7 2 . 1

22、 6 . 7 5 . 2 5 5/ 2 4图 书 馆1 7 2 . 1 6 . 7 6 . 0 - 1 7 2 . 1 6 . 7 6 . 2 5 5/ 2 4骨 干 管 理 地 址1 7 2 . 1 6 . 0 . 0 - 1 7 2 . 16 . 0 . 2 5 5/ 2 43 . 3 . 3 Vl a n 的 划 分学 生 宿 舍Vl a n1 0C 区 教 室 宿 舍Vl a n1 1教 学 楼 办 公 室Vl a n2 0财 务 室Vl a n2 1计 算 机 机 房Vl a n2 2教 室Vl a n2 3图 书 馆Vl a n3 0第 四 章 网 络 性 能 设 计图 书 馆主

23、教 学 楼 学 院 的 教 学 中 心 ， 内 包 括 计 算 机 机 房 ； 多 媒 体 教 室 ； 除 艺 术 系 以 外 的 各 系 教 室 ， 系 部 办 公 室 集 中 处 。 据 上 述 情 况 特 采 用 1 台 CI S CO WS 4 5 0 7 三 层 高 性 能 交 换 机 通 过 双 1 0 0 0 M口 上 连 中 心 CI S CO CI S CO 6 5 0 4 - E交 换 机 。 对 于 学 院 校 园 网 成 本 的 考 虑 将 接 入 层 采 用 多 台 性 价 比 较 好 的 CI S CO WS - C2 9 6 0 - 4 8 TT- L交 换 机

24、做 为 接 入 。为 接 入 多 个 计 算 机 机 房 在 机 房 交 换 机 与 分 布 层 交 换 机 与 接 入 层 交 换 机 之 间 用 连 接 特 使 用 捆 绑 技 术 将 三 根 百 兆 捆 绑 并 在 相 应 的 接 口 开 启 全 双 工 模 式 使 其 带 宽 达 到 6 0 0 M， 而 接 入 层 交 换 机 与 分 布 层 交 换 机 用 1 0 0 0 M线 上 连 。 每 层 楼 一 到 楼 层 交 换 机 为 各 系 部 办 公 室 ， 教 室 提 供 校 园 网 接 入 。顺 枫 公 寓每 个 楼 层 都 超 过 了 2 4 个 宿 舍 ，所 以 放 置

25、一 台 4 8 口 的 CI S CO WS - C2 9 60 - 4 8 TT- L 作 为 接 入 层 设 备 ， 然 后 上 联 以 千 兆 上 连 口 接 到 各 自 的 汇 聚 层 交 换 机 CI S CO WS 4 5 0 7 ， WS 4 5 0 7 的 背 板 容 量 能 达 到 1 0 0 Gb ps ， 完 全 能 够 支 持 1 0 0 0 人 的 数 据 交 换 。 公 寓 共 分 两 个 区 （ A区 、 B区 ）， 每 个 区 六 栋 楼 ， 一 栋 楼 六 层 ， 则 整 个 公 寓 共 需 7 2 台 交 换 机 。教 学 楼每 个 楼 层 都 超 过 了

26、2 4 个 宿 舍 ，所 以 放 置 一 台 4 8 口 的 CI S CO WS - C2 9 6 0 - 48 TT- L 作 为 接 入 层 设 备 ， 然 后 上 联 以 千 兆 上 连 口 接 到 各 自 的 汇 聚 层 交 换 机 CI S CO WS 4 5 0 7 ， WS 4 5 0 7 的 背 板 容 量 能 达 到 1 0 0 Gb ps ， 完 全 能 够 支 持 1 0 0 0 人 的 数 据 交 换 。 百 花 公 寓每 个 楼 层 都 超 过 了 2 4 个 宿 舍 ，所 以 放 置 一 台 4 8 口 的 CI S CO WS - C2 9 6 0 - 48 T

27、T- L 作 为 接 入 层 设 备 ， 然 后 上 联 以 千 兆 上 连 口 接 到 各 自 的 汇 聚 层 交 换 机 CI S CO WS 4 5 0 7 ， WS 4 5 0 7 的 背 板 容 量 能 达 到 1 0 0 Gb ps ， 完 全 能 够 支 持 1 0 0 0 人 的 数 据 交 换 。 公 寓 共 有 六 栋 楼 ， 一 栋 楼 六 层 ， 则 整 个 公 寓 共 需 3 6 台 交 换 机 。广域网连接方案本 网 络 和 Internet经 过 C i sc o高 性 能 防 火 墙 FIX 5 1 5 E 以 太 网 方 式 接 入 电 信 网 络 ， 一 台

28、 C i sco2 6 0 3 路 由 器 通 过 2 M 专 线 与 其 它 校 区 连 接 。第 五 章 网 络 可 靠 性 设 计网 络 要 求 具 有 高 可 靠 性 、高 稳 定 性 和 足 够 设 备 冗 余 和 备 份 ，防 止 局 部 故 障 引 起 整 个 网 络 系 统 的 瘫 痪 ，避 免 网 络 出 现 单 点 失 效 的 情 况 。在 网 络 干 线 上 要 提 供 备 份 链 路 。在 网 络 设 备 上 要 提 供 适 当 的 冗 余 配 置 。 采 用 各 种 有 效 的 安 全 措 施 ，保 证 网 络 系 统 和 应 用 系 统 安 全 运 行 。 安 全

29、包 括 4 个 层 面 - 网 络 安 全 ， 操 作 系 统 安 全 ， 数 据 库 安 全 ， 应 用 系 统 安 全 。 由 于 Internet 的 开 放 性 ， 世 界 各 地 的 Inte rnet 用 户 也 可 访 问 校 园 网 ， 校 园 网 将 采 用 防 火 墙 、 数 据 加 密 等 技 术 防 止 非 法 侵 入 、防 止 窃 听 和 篡 改 数 据 、路 由 信 息 的 安 全 保 护 来 保 证 安 全 。同 时 要 建 立 系 统 和 数 据 库 的 磁 带 备 份 系 统 。各 主 要 楼 节 点 的 交 换 机 分 别 用 光 纤 与 网 络 中 心 的

30、 中 心 交 换 机 相 连 接 ，构 成 校 园 网 千 兆 位 以 太 网 的 主 干 网 络 ，各 节 点 交 换 机 至 桌 面 采 用 超 5 类 双 绞 线 1 0 0 M bps 交 换 。第 六 章 网 络 安 全 设 计网 络 安 全 是 指 网 络 系 统 的 硬 件 、软 件 及 其 系 统 中 的 数 据 受 到 保 护 ，不 因 偶 然 的 或 者 恶 意 的 原 因 而 遭 受 到 破 坏 、 更 改 、 泄 露 ， 系 统 连 续 可 靠 正 常 地 运 行 ， 网 络 服 务 不 中 断 。 网 络 安 全 从 其 本 质 上 来 讲 就 是 网 络 上 的 信

31、 息 安 全 。 从 广 义 来 说 ， 凡 是 涉 及 到 网 络 上 信 息 的 保 密 性 、完 整 性 、可 用 性 、真 实 性 和 可 控 性 的 相 关 技 术 和 理 论 都 是 网 络 安 全 的 研 究 领 域 。物 理 措 施 ： 例 如 ， 保 护 网 络 关 键 设 备 ( 如 交 换 机 、 大 型 计 算 机 等 ) ， 制 定 严 格 的 网 络 安 全 规 章 制 度 ， 采 取 防 辐 射 、 防 火 以 及 安 装 不 间 断 电 源 （ UPS ） 等 措 施 。 访 问 控 制 ： 对 用 户 访 问 网 络 资 源 的 权 限 进 行 严 格 的 认 证 和 控 制 。 例 如 ， 进 行用 户 身 份 认 证 ， 对 口 令 加 密 、 更 新 和 鉴 别 ， 设 置 用 户 访 问 目 录 和 文 件 的 权 限 ， 控 制 网 络 设 备 配 置 的 权 限 ， 等 等 。数 据 加 密 ： 加 密 是 保 护 数 据 安 全 的 重 要 手 段 。 加 密 的 作 用 是 保 障 信 息 被 人 截 获 后 不 能 读 懂 其 含 义 。 防 止 计 算 机 网 络 病 毒 ， 安 装 网 络 防 病 毒 系 统 。网 络 隔 离 ： 网 络 隔