计算机网络课程设计宿舍网络设计.docx
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计算机网络课程设计宿舍网络设计
摘 要
当今世界,各种先进的科学技术飞速发展,给人们的生活带来了深远的影响,它极大的改善我们的生活方式。
在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异,从各个方面影响和改变着我们的生活,而其中的计算机网络技术的发展更为迅速,已经渗透到了我们生活的各个方面,人们已经离不开计算机网络,并且随着因特网的迅速普与,给我们的学习与生活条件带来更大的方便,我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。
在二十一世纪,普与信息科技,是提高素质教育的一项十分重要的内容,网络技术为提高我们的学习条件具有重要作用。
目前教育改革已将计算机网络引入到学校教学的各个环节,引起了教学方法,教学手段,教学工具的重大变革,这些变革为实现教育现代化起到了巨大的推动作用,因此大力发展计算机教育特别是计算机网络教育。
建设校园计算机网络系统已成为我国各教育部门首要任务,各级学校都已建成或正在拟建各种教学网络,发展和建设校园计算机网络将成为今后发展的必然趋势。
贵州大学宿舍网规模大,网络复杂程度高,面向多种应用需求。
网络覆盖全校11栋宿舍楼,除了一般网络所必需的可靠性、稳定性和安全性等条件外,在进行学生宿舍网建设规划时,还考虑了所有信息点的可控性、高性能以与关键业务的QoS保证以与如何预留扩展空间和进行投资保护,以满足新应用的需求以与信息量增长和变化需要。
关键词:
网络光纤 局域网路由器交换机
1背景介绍
在二十一世纪,普与信息科技,是提高素质教育的一项十分重要的内容,网络技术为提高我们的学习条件具有重要作用。
目前教育改革已将计算机网络引入到学校教学的各个环节,引起了教学方法,教学手段,教学工具的重大变革,这些变革为实现教育现代化起到了巨大的推动作用,因此大力发展计算机教育特别是计算机网络教育。
建设校园计算机网络系统已成为我国各教育部门首要任务,各级学校都已建成或正在拟建各种教学网络,发展和建设校园计算机网络将成为今后发展的必然趋势。
教育部对校园网的定义是:
校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。
首先,校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境;其次,校园网应具有教务、行政和总务管理功能;最后,校园网还应满足校内外的通讯要求。
校园网提供了学校与外界交流的窗口,学校应将校园网与互联网联接,这也是学校信息化的要求,做到了这一步,通过校园网去了解世界、在互联网上树立学校的形象都是很容易的。
教育即未来。
作为国家最重要的战略工程,如何应用信息技术改造我们传统的教学和管理手段;如何加深学生对于信息化和信息技术的理解与了解;如何造就同时具备传统和信息双重文化的一代新人,已成为教育界当前最为紧迫的任务之一。
信息技术的应用,势必极大地推进教育手段和教育内容的革命性变革。
我们对此深信不疑,并将全身心地为之努力。
本次宿舍网络设计的支撑系统是贵州大学校园网。
贵州大学学生宿舍网规模大,贵州大学学生宿舍共计12幢公寓式建筑,分别是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11号楼,其中1至9号楼楼层结构和宿舍分布结构相同,均是八层,每层20间宿舍,每栋楼160间宿舍;10号楼和11号楼结构相似,均可以分为A,B两段,两段对称,每段有8层,每层30间,总共240间宿舍,总计2400间宿舍。
学生宿舍每个房间设置1个信息点。
2需求特点描述
教育部对校园网的定义是:
校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。
首先,校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境;其次,校园网应具有教务、行政和总务管理功能;最后,校园网还应满足校内外的通讯要求。
2.1宿舍网的出口
接入层网络设备需要支持基于MAC地址802.1x功能和基于端口802.1x功能,以此保证账号的惟一性.同时,支持远程Te1net管理、mib-||与远程开关交换机端口功能;此外还要求适应大量用户并发认证与复杂的工作环境等。
2.2管理方面
网络必须具备高可靠、易管理等特征。
分布式管理,对用户可设置多种管理级别。
核心交换设备要求具有强大的处理能力和良好的安全性、可靠性、可扩展性;支持各种成熟技术,未来能平滑升级到万兆。
要求能够实现对用户名、IP地址、MAC地址、交换机端口、交换机IP的同时绑定,以此杜绝非法用户恶意盗用合法用户的用户名、密码、IP和MAC等现象,确保计费工作。
2.3网络连接方面
支持标准Radius认证计费,可连接多种接入设备。
一方面要求设备支持802.1x认证方式;另一方面又要求系统支持基于时长、流量以与包月的计费模式,从而为网络管理提供完善、灵活、可定制的计费策略;同时还需要保证30,000个以上用户并行时网络运营的稳定和管理简便。
千兆以太网技术已经成熟,千兆主干、百兆交换到桌面已经成为校园网技术的主流,因此采用1000M以太网光纤作为校园网的主干,100M交换到各宿舍楼与寝室的计算机。
2.4总体规模方面
贵州大学学生宿舍网规模大,贵州大学学生宿舍共计12幢公寓式建筑,分别是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11号楼,其中1至9号楼楼层结构和宿舍分布结构相同,均是八层,每层20间宿舍,每栋楼160间宿舍;10号楼和11号楼结构相似,均可以分为A,B两段,两段对称,每段有8层,每层30间,总共240间宿舍,总计2400间宿舍。
学生宿舍每个房间设置1个信息点。
校园网的需求还远远不止这些,除了出口、管理、连接之外,还有各种应用系统的需求设计、规章制度的制定等方面。
总之,校园网不仅涉与信息技术方面,而且还涉与其他非技术方面,需要在提出校园网的规划设计时,加以统盘考虑。
3设计原则
学生宿舍网既有一般网络设计的特点,又有其特殊性,除了一般网络所必需的可靠性、稳定性和安全性等条件外,在进行学生宿舍网建设规划时,还应该考虑所有信息点的可控性、高性能以与关键业务的QoS保证等。
另外在网络设计中,如何预留扩展空间和进行投资保护,以满足新应用的需求以与信息量增长和变化需要,也是学生宿舍网建设过程中需要重点考虑的因素。
在充分考虑学生宿舍网的多应用、易管理的同时,本方案同时还遵循如下原则:
3.1可靠稳定与关键业务服务质量保证
可靠稳定的网络平台是应用业务系统得以实施和推广的基石。
网络平台的设计必须从设备、网络拓扑结构、网络技术等几个方面保证网络的可靠稳定性。
宿舍网中有各种各样的应用业务数据流,当网络流量处于高峰期时,必定会影响关键业务数据流的响应时间,对于多媒体业务来说就会有说话结巴、图像马赛克的情况。
因此,高性能的网络也还是需要QoS服务质量保证的。
3.2先进性与高性能
所选的设备必须具有很好的扩展性,当网络规模或带宽需要扩展时,能够以最小的代价满足新的需求。
构建宿舍网的组网技术必须是高带宽的组网技术。
骨干交换设备必须支持线速交换,以保证无阻塞的数据交换;另外,从网络结构设计上,需要考虑到一些高流量多媒体应用的分布式部署,以降低跨骨干网的流量,提高网络的性能。
3.3信息点可控性与安全性
宿舍网的信息点分布很广,与一般企业网比较,宿舍网用户的流动性大,比较难管理,为了保证网络资料的有效利用,对信息点的可控性要求是必须的。
除了对访问带宽限制,还必须提供基于用户的接入认证、授权和计费。
为了不影响网络性能,应该在接入层设备分布式实现信息点的控制。
宿舍网网络平台的安全,除了要保障网络平台的安全性,还需要在一定程度上保障应用业务系统和其它网络资源的安全。
网络平台应该从几个方面保证网络安全:
1)设备本身的访问安全;2)内部网之间资源访问安全;3)路由系统的安全;4)互联网访问安全。
3.4良好的开放性和可扩展性
宿舍网络应具有的开放性,这种开放性依靠标准化实现,使符合标准的计算机系统很容易进行网络的互连。
因此在网络建设中,网络体系结构和通信协议应选择广泛使用的国际标准,使得该网成为一个完全开放式的网络环境。
在平台建设中,尽量采取成熟先进的网络技术,统一的网络标准和主流的网络设备,使得网络结构更易于扩展、升级和维护。
3.5经济实用性
盲目地追求技术,会建成一个不稳定、不成熟产品的实验台。
单纯高性能,只会带来难以承受的高额投资。
所以,网络系统建设应采用成熟、适用、实用、好用的技术,力争以最小的投资得到最大的满足。
4网络解决方案
4.1建筑情况
贵州大学学生宿舍网规模大,贵州大学学生宿舍共计12幢公寓式建筑,分别是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11号楼,其中1至9号楼楼层结构和宿舍分布结构相同,均是八层,每层20间宿舍,每栋楼160间宿舍;10号楼和11号楼结构相似,均可以分为A,B两区,两区对称,每区有8层,每层30间,总共240间宿舍,总计2400间宿舍。
学生宿舍每个房间设置1个信息点。
4.2网络结构设计
(1)针对用户需求,此次设计采用了千兆骨干、百兆到桌面,整个网络采用分布式三层交换构架,中心的网络采用星形网络拓扑结构,使其具有较高高的带宽和良好的可扩展、可管理性。
(2)每个学生公寓(10,11号除外)设置一台核心交换机,每楼层设置两台二级交换机,网络主干线从信息管理楼(0号楼)拉出,分别到达每个学生公寓的核心交换机,每楼层的二级交换机直接和本楼的核心交换机相连,满足基本的建网需求。
(3)对于10,11号楼,根据每段的实际情况而定。
每段根据房间楼的不同,交换机的台数也不相同。
(4)网络规划的总体拓扑图如下:
图一(网络结构图)
图二(骨干网拓扑图)
4.3布线方案详细说明
(1)贵州大学宿舍楼平面缩略图如下所示
图三
(2)一号楼的具体布线情况如下:
本楼有8层,每层层20个宿舍,因此每层用一个24口的10/100MB自适应交换机,网络中心到此楼采用的是光纤连接,经过光电转换器后接入一个10/100MB的24口的自适应交换机,每层楼一个交换机分别有一根线接到总交换机上,此交换机有12个口可用,正好满足需要,其拓扑结构如下图所示:
图四
(3)二号楼、三号楼、四号楼、五号楼、六号楼、七号楼、八号楼、九号楼和一号楼结构相似,所以我们采用相同的布线结构,这样便于统一管理,具体拓扑结构图如图五所示。
图五
(4)10号楼,11号楼结构较为复杂,以10号楼为例:
可以分为A,B两段(对称),因此可以以A区为例进行设计,A区共有8层,每层30间宿舍。
网络中心到此楼采用的是光纤连接,经过光电转换器后接入每层一个10/100MB的24口的自适应交换机,加上一个10/100MB的8口的自适应交换机,每个交换机分别有一根线接到总交换机上,24口交换机有23个口可用,8口交换机有7口可以使用,总共有30个口可用,能满足需要,其拓扑结构如下图所示:
图六
(5)整个宿舍区建筑物之间的距离很近,因此建筑物之间的光缆均选用6芯50μm多模光纤进行布线。
而在楼层交换机以后使用屏蔽双绞线
(6)建筑物内的水平干线子系统全部采用明敷PVC管槽,并在槽内布设超5类非屏蔽双绞线缆的布线方案。
原则上PVC管槽的敷设应与强电线路相距30cm,由于特殊情况PVC管槽与强电线路相距很近的情况下,可在PVC管槽内安装白铁皮然后再安装线缆,从而达到较好的屏蔽效果。
图7
5IP地址分配与子网划分方案
学校目前为止拥有IP段为:
210.40.0.0—210.40.32.255,共有IP地址8190个,共有宿舍2400间,在此基础上,进行IP地址划分,为了保证扩展性和安全性,对每栋楼的每层划分一个子网,为节省IP资源,因此将地址段210.40.0.0—210.40.16.255,共有4094个IP,进行详细的子网划分,保证每个宿舍接入一个信息点,剩余IP资源留做扩展用途。
具体的IP地址分配方案和子网划分方案如下:
5.1IP地址段划分
一号楼到九号楼分别共有房间160间,至少需要IP160个,因此我们每一个子段分别分配给一到九栋的一栋宿舍楼;十号楼和十一号楼每栋均分为两个区,每个区有8层,每层楼30间宿舍,因此每栋分配两个IP地址段,所有宿舍楼占用13个地址段;还可以剩余一些IP地址已被以后扩展或作预留之用。
具体划分方案如下
IP地址资源:
IP:
210.40.0.0—210.40.16.255
一号楼IP为:
210.40.0.0—210.40.0.255…………IP段1
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
二号楼IP为:
210.40.1.0—210.40.1.255………….IP段2
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
三号楼IP为:
210.40.2.0—210.40.2.255………….IP段3
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
四号楼IP为:
210.40.3.0—210.40.3.255………….IP段4
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
五号楼IP为:
210.40.4.0—210.40.4.255………….IP段5
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
六号楼IP为:
210.40.5.0—210.40.5.255………….IP段6
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
七号楼IP为:
210.40.6.0—210.40.6.255………….IP段7
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
八号楼IP为:
210.40.7.0—210.40.7.255………….IP段8
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
九号楼IP为:
210.40.8.0—210.40.8.255………….IP段9
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
十号楼IP为:
210.40.9.0—210.40.10.255………….IP段10、11
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
十一号楼IP为:
210.40.11.0—210.40.12.255………….IP段12、13
子网掩码:
255.255.255.0可以分配网络IP地址个数:
253
5.2一号楼IP地址
一号楼IP为:
210.40.0.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
一号楼结构为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.0.1—210.40.0.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.0.65—210.40.0.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.0.129—210.40.0.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.0.193—210.40.0.254………….3号子网
5.3二号楼IP地址
二号楼IP为:
210.40.1.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
二号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.1.1—210.40.1.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.1.65—210.40.1.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.1.129—210.40.1.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.1.193—210.40.1.254………….3号子网
5.4三号楼IP地址
三号楼IP为:
210.40.2.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
三号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.2.1—210.40.2.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.2.65—210.40.2.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.2.129—210.40.2.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.2.193—210.40.2.254………….3号子网
5.5四号楼IP地址
四号楼IP为:
210.40.3.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
四号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.3.1—210.40.3.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.3.65—210.40.3.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.3.129—210.40.3.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.3.193—210.40.3.254………….3号子网
5.6五号楼IP地址
五号楼IP为:
210.40.4.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
五号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.4.1—210.40.4.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.4.65—210.40.4.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.4.129—210.40.4.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.4.193—210.40.4.254………….3号子网
5.7六号楼IP地址
六号楼IP为:
210.40.5.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
六号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.5.1—210.40.5.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.5.65—210.40.5.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.5.129—210.40.5.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.5.193—210.40.5.254………….3号子网
5.8七号楼IP地址
七号楼IP为:
210.40.6.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
七号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.6.1—210.40.6.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.6.65—210.40.6.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.6.129—210.40.6.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.6.193—210.40.6.254………….3号子网
5.9八号楼IP地址
八号楼IP为:
210.40.7.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
八号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.7.1—210.40.7.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.7.65—210.40.7.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.7.129—210.40.7.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.7.193—210.40.7.254………….3号子网
5.10九号楼IP地址
九号楼IP为:
210.40.8.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
253
九号楼结构与一号楼相同,为八层楼,每层均有宿舍20间,总共拥有宿舍160间,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的IP分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
一层、二层:
210.40.8.1—210.40.8.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.8.65—210.40.8.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.8.129—210.40.8.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.8.193—210.40.8.254………….3号子网
5.11十号楼IP地址
十号楼IP为:
210.40.9.0/24、210.40.10.0/24子网掩码:
255.255.255.0
可以分配网络IP地址个数:
506
十号楼结构与十一号楼相同,分为A、B两个区。
每区为八层楼,每层均有宿舍30间,总共拥有宿舍240间,可以分配一个地址段,因此目前分配到的IP地址段是足够使用的,但为了便于管理和节约IP地址资源,还是将目前的每一个IP地址段分为4个子网(每个子网包含可用IP地址62个),子网掩码:
255.255.255.192,每两层分配其中一个子网,具体网络IP分为:
A区:
一层、二层:
210.40.9.1—210.40.9.63………….0号子网
三层、四层:
210.40.9.65—210.40.9.127………….1号子网
五层、六层:
210.40.9.129—210.40.9.191………….2号子网
七层、八层:
210.40.9.193
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