通信网课程设计 组建校园网Word文档格式.docx

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组建校园网的重要性和必要性

网络技术的发展，尤其是Internet的出现，使我们校园生活、学习、工作和环境发生了巨大的变化。

利用学校计算机网络，采用先进的管理软件，可规范学校的管理行为，通告管理水平和工作效率；

在减轻工作量的同时，利用计算机存储容量大、处理速度快速准确的特点，为学校的决策提供准确及时的信息，在学校的办公、信息交流和通信方面充分发挥计算机网络的作用，在软件的支持下实现网上协同工作。

计算机网络使教学模式上有比较大的突破，原来的老师、学生和网络三者之间的关系将发生变化，教师不再是知识的唯一拥有者和权威者，把知识传授给学社。

学生应是学习的主体，校园网为学生的探索模式学习提供情景和资源，老师只做学生学习的指导者。

在教学过程中将采用网络技术、多媒体技术将文本、声音、图像、动画和视频技术融为一体，使得教学活动变得生动且形式多变，从而提高学生学习的积极性、效率和效果。

设计原则

校园网的建设，要为教育教学服务，为促进学校教育现代化服务。

要紧密结合教育教学的需要和实际的经济承受能力，本着高效、适用的原则，有计划、有重点、分地区、分层次，积极稳妥地推进校园网的建设。

要严格规范校园网建设及相应的软件开发标准，确保信息化校园的整体建设和管理要求的落实。

校园网建设应做到培训在先，建网建库同行、重在应用。

切实做好学校老师、技术与管理及行政人员的不同层次的培训，形成一支能使校园网充分发挥使用效益的应用队伍、教学软件开发队伍和保证校园网正常持续运行的软、硬件管理队伍。

积极开发和推广使用教育教学软件，建设信息资源库，充分发挥校园网的使用效益。

在建设校园网的同时，要充分利用原有设施设备，继续实施实验教学和电化教学。

并努力将TCP/IP网络与原有闭路电视网和广播网紧密结合，保证资源优化配置和合理使用。

根据校园网的需求分析，我们制定以下系统设计的指导原则:

1.稳定性

只有运行稳定的网络才是可靠的网络，而网络的可靠运行取决于诸多因素，如网络的设计，产品的可靠，而选择一个具有运营此类网络规模经验的网络合作厂商则更为重要。

要求有物理层、数据链路层和网络层的备份技术。

2.高带宽

为了支持数据、话音、视像多媒体的传输能力，在技术上要到达当前的国际先进水平。

要采用最先进的网络技术，以适应大量数据和多媒体信息的传输，既要满足目前的业务需求，又要充分考虑未来的发展。

为此应选用高带宽的先进技术。

3.先进性

网络硬件、软件平台的先进性，要注意选择性能价格比好的先进技术和硬件和软件组网，保证系统的基础环境十年不落后。

4.标准性和开放性

选择统一性的网络结构与软件硬件平台，有利于系统的建立与开发。

制定信息管理的规范，在学校领导下，组织有关人员对管理信息系统进行系统分析，制定数据流图和数据结构，为信息系统的开发奠定基础。

为了实现与各种网络互访的要求，要选择开放的网络体系结构，既要选择当前的主流产品，又要具有开放性，以利于今后的扩充。

5.可扩展性

系统要有可扩展性和可升级性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。

易扩展不仅仅指设备端口的扩展，还指网络结构的易扩展性：

即只有在网络结构设计合理的情况下，新的网络节点才能方便地加入已有网络；

网络协议的易扩展：

无论是选择第三层网络路由协议，还是规划第二层虚拟网的划分，都应注意其扩展能力。

6.容易控制管理

因为上网用户很多，如何管理好他们的通信，做到既保证一定的用户通信质量，又合理的利用网络资源，是建好一个网络所面临的首要问题。

7.经济性

充分利用原有的软件、硬件资源，减少投资浪费，做到高性能价格比。

8.安全性

网络系统应具有良好的安全性，保证数据的安全及网络使用的安全。

由于网络连接园区内部所有用户，安全管理十分重要。

应支持VLAN的划分，并能在VLAN之间进行第三层交换时进行有效的安全控制，以保证系统的安全性。

9.符合IP发展趋势的网络

在当前任何一个提供服务的网络中，对IP的支持服务是最普遍的，而IP技术本身又处在发展变化中，如IpV6，IPQoS，IPOverSONET等等新兴的技术不断出现，校园网络必须跟紧IP发展的步伐，也就是必须选择处于IP发展领导地位的网络厂商。

校园网的总体设计思想

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以及信息化教学环境系统。

因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。

总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。

进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；

其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；

第三是确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；

第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；

第五，规划安排校园网建设的实施步骤。

网络系统是校园网的基础设施，主要包括结构化综合布线、服务器和终端机、内外连接设备以及软件平台的选择和建设。

近年来，多媒体技术的应用，对网络的传输能力提出了更高的要求，联网技术由此取得了长足的发展。

其中影响技术选择的主要因素包括：

网络规模、网络服务类型、速度、可靠性、使用与维护管理的方便性、价格、国际标准、未来前景等。

设计校园网络时，应综合考虑和权衡上述各种因素，在若干成熟的技术中进行选择和集成，以便能以最快的速度、最优的价格建成一个技术先进、功能丰富、运作可靠、使用维护及升级方便的校园网。

系统需求分析

大学位于某市区内。

校园网连接建筑物有教学楼、行政楼、图书馆、实验楼等。

信息结点共1400个，分布如下：

教学楼：

200个信息点

行政楼：

70个信息点

实验楼：

50个信息点

电脑室：

100个信息点

图书馆：

50个信息点。

食堂：

30个信息点。

寝室楼：

800个信息点。

教师公寓：

100个信息点。

网络中心设在教学楼三层，以教学楼为中心，用光纤连接其它三个建筑物，构成大学校园网光纤主干。

通过DDN专线将整个校园网连入教育科研网CERNET，即连入国际互联网。

开通WWW、E-MAIL、FTP、TELNET、BBS等各种INTERNET服务。

全校开通办公自动化系统、视频点播多媒体教学系统。

校园网同时提供PPP拨号服务，使校区内及家庭用户等零散单机可通过电话拨号连到网络上，形成一个广域的计算机网络。

校园网的建立，可以实现全校资源共享，在一定程度上满足学校教育、科研对各种信息资源的需求。

网络拓扑结构

校园网中的主干网是一条高速通信链路，它通过桥接器/路由器与各子网相连，从而在各子网间形成一条高速公路。

目前作为主干网的主要产品有电缆以太网、光纤以太网、FDDI（光纤分布式数据接口）、交换式快速以太网和ATM等。

根据校园通信速率需求高的特点，应考虑采用更高层次的主干网产品，为在各子网间传递多媒体信息奠定基础。

我校所采用的方案是以交换式千兆以太网作为全网主干，10M 

/100M交换式子网进行接入。

　　网络的重点是选择一个最适合的主干方案，而可供选择的技术目前主要是快速以太网、千兆以太网和ATM技术。

由于网络的涉及范围大小不一，应用方向也各不相同。

选择何种适用技术需要根据具体情况而定。

　　快速以太网主干 

快速以太网是当前园区网络中最为价廉物美的技术。

快速以太网速度为100Mbps，与过去经常做为校园网主干的FDDI速度相同，但两者有较大的区别。

区别之一是，当今用于园区主干的快速以太网均为交换方式，为每条延伸到各园区建筑的链路提供独占的100Mbps连接，而FDDI为共享方式，所联结的园区建筑越多，网络主干效率越低。

区别之二是，快速以太网价格较FDDI低很多，性能价格比极好。

　　对于投资比较紧张的用户，园区中采用快速以太网主干无疑是一种非常合适的选择。

千兆以太网主干 

千兆以太网做为较新的技术，刚提出概念时并未引起太大的轰动。

目前，采用62.5/125多模光纤介质的千兆以太网传输距离在250米到500米，采用50/125多模光纤可扩大传输距离1倍多。

因此，在范围不大园区中，可以较好的发挥千兆以太网做为园区主干链路的效果。

　　千兆以太网将网络传输速度增加了10倍，因此提供了巨大的网络带宽。

由于千兆以太网越来越成熟，重视它的网络厂商已经大大增加。

　　千兆以太网与第三层交换技术结合能较好的发挥主干链路的作用。

但对主干设备的要求也大大增加，因为要实现千兆级的路由交换，对于路由处理器的要求势必要大大提高，因此必须选用高档的企业级设备，才能有效地工作，保证系统工作效率。

ATM主干 

在没有千兆以太网的情况下，高速主干只有选择ATM技术。

由于千兆以太网的出现，使ATM技术的灿烂光环已经有些褪色。

　　ATM是完全连接的。

这就意味着只要是ATM交换设备交换能力允许的前提下，数据包能够畅通无阻地到达目的地址。

由于ATM采用固定信元长度，使数据信元的校验可以简化，5字节的信元头部，使检查信元头和转发信元的工作十分简捷，不存在过大的延迟，再加上ATM设备具有的高速处理能力，使ATM网络的实际工作能力要高于同样标称速度的以太网等技术。

　　LAN 

Emulation（局域网仿真，简称LANE）技术的出现，使ATM技术应用于与传统网络技术（如以太网、令牌环）衔接成为可能。

我们可以采用ATM技术做为网络主干，通过LANE转换到以太网方式，与最终用户连接。

采用LANE技术，可以在划分VLAN方面具有很大的自由度，但同时带来的是VLAN之间的路由问题。

如果要想良好解决ATM主干系统中VLAN的路由，就必须采用能够支持LANE路由的路由器，通过单臂连接的方式连接。

然而，支持LANE路由的路由器价格较高。

　　正象以太网出现第三层交换技术一样，ATM主干网络现在可以采用MPOA技术。

MPOA采用一次路由、然后交换的方式，即进行一次路由后，记住路由的路径，然后通过直接交换转发数据。

这样可以大大提高网络工作效率，又减轻了路由器的压力。

目前已经有许多厂家推出了支持MPOA的产品。

　　ATM技术做为网络主干的许多优点已经被以太网上的第三层交换技术和Ethernet 

Channel技术抵消，竞争能力有所减弱。

但ATM技术毕竟是一种具有很大发展前途的技术，目前已经达到了2.4Gbps的高带宽。

因此我们认为，对于需要高度可扩展性的园区网络，可以采用ATM技术做为园区主干，以提高未来的扩展能力。

而对于分布范围较广的园区网络，千兆以太网的传输距离无法达到，也必须采用ATM技术。

网络平台 

我们可采用快速以太网作为整个园区的主干，以满足目前的需求。

但又照顾到了以后的应用，以及考虑到整个网络规模较大、千兆网距离不能覆盖，因此选择了能够支持ATM技术的主干交换设备。

　　中心交换设备 

中心交换设备选择包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备。

从现在各网络厂商的产品策略角度上，已基本上倾向于设计生产这类混合型交换平台，原因在于纯ATM设备应用面较窄。

由于ATM技术尚属较昂贵技术，采用ATM连接到桌面的性能价格比不好，目前依靠ATM局域网仿真的方式面向成熟的、已被大量采用的局域网技术（ 

以太网、令牌环等）是一种性能价格比最佳的方式。

我们虽然使用了包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备，而且目前只应用其以太网部分，以快速以太网为校园主干。

但也充分考虑了今后扩展到ATM主干的能力，因此采用了能够迅速升级的主干交换设备，这是一种既现实而又兼顾长远的思路，极大方便今后的升级更新。

　　中心交换设备支持第三层交换功能，这是以太网主干目前应必备的能力。

布线系统

布线系统是网络实现的基础，选择时应主要以带宽和数据传输速率为衡量标准，同时考虑其发展余地、投资费用、安装质量及二次开发成本。

综合布线系统是一个用于语音、数据、影像和其他信息技术的标准结构化布线系统，它由许多部件组成，主要有传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电气保护设施等，由这些部件构造各种子系统：

工作区子系统、水平布线子系统、干线子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统。

综合布线主要有以下一些优点：

结构清晰，便于管理和维护；

材料统一先进，适应今后的发展需要；

灵活性强，适应各种不同的需求；

便于扩展，节约费用，提高了系统的可靠性。

在校园网的建设中应按照综合布线系统的标准，规范化总体设计和分步施工，便于今后的管理和维护。

　　布线系统，它应该能支持话音、图形、图像、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输，支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体，支持多用户、多类型产品的应用，支持高速网络的应用，为校园网通信系统提供有力支撑。

系统构成

校园信息系统网络应是为办公、科研和管理服务的综合性网络系统。

一个典型的信息系统网络通常由以下几部分组成：

1.网络主干，用于连接各个主要建筑物，为主要的部门提供上网条件，主干的选型和设计是信息系统网络的主要工作之一。

2.局域网（LAN）系统，以各个职能部门为单位而建立、独立的计算环境和实验环境。

3.主机系统，网络中心的服务器和分布在各个LAN上的服务器是网络资源的载体，它的投资和建设也是信息系统网络建设的重要工作。

4.应用软件系统，包括网上Web公共信息发布系统、办公自动化系统、管理信息系统、电子邮件系统、行政办公系统、人事管理系统和财务系统等专用的系统。

我们认为更主要的是建设内部的Intranet系统。

5.出口（通讯）系统，是指将信息系统网络与Cernet和Internet等广域网络相连接的系统，出口系统的主要问题包括两个方面：

一个是选择合适的连接方式，如DDN、X.25、卫星、微波等方式连网；

另一个是防火墙的建设，它与出口系统的安全性有直接的关系。

网络技术选型

合校园网系统设计原则和用户的具体需求，我们可以得出一个最佳的主干设计方案。

所推荐的方案采用交换式千兆以太网作为校园网范围内的全网主干，10M/100M交换式子网接入。

干网选用千兆以太网，其第三层以太网路由器交换机大都满足IEEE802.3标准，技术成熟，具有流量优先机制能有效的保证多媒体传输时的QOS。

兆以太网具有良好的兼容性和可扩展性，在ATM技术成熟时，可平滑集成到ATM网络中，作为ATM网的边缘子网。

作组子网可选用100M交换模式。

使用户终端独占100M带宽的数据交换。

在核心交换机与工作组交换机之间，采用100Mbps传输带宽，当使用全双工时，传输带宽为200Mbps。

网络基本结构设计

（1）网络主干采用6芯多模光纤。

网络中心到主建筑物结点采用六芯多模光纤连接，在全双工条件下传输距离可达两公里。

光纤布线采用星形拓扑结构，这样当过渡到ATM时，不需要重新布线可使整个网络保持原有的拓扑结构。

（2）校园网主干设备采用100/1000M自适应全双工交换机，即网络中心配备一台Bay公司具有第三层交换功能的路由交换机Accelar1200作为中心交换机。

它可有效地扩展网络带宽，消除网络碰撞，提高网络传输效率。

各主建筑物结点的二级交换机，分别通过光纤以全双工200M带宽与中心交换机相连。

为了便于网络管理，抑制网络风暴，提高网络安全性能，校园网划分为多个虚拟子网（VLAN），通过路由交换机本身线速的路由能力建立起VLAN之间的高速连接。

（3）广域路由器选用Cisco公司的2511路由器，校园网通过DDN连入INTERNET。

另配置一台3COM公司的USRMODEMPOOL，以满足单机用户和校外用户以PPP方式上网。

（4）网络中心配置3台SUN公司SUNEnterprise250server（高性能网络服务器）：

1台服务器用作WebServer、DNSServer；

1台用作视频服务、E-mailServer、FTP等；

1台用作数据库/数据服务。

（5）网络中心配备4台IBM5100PC服务器分别用作LAN计费、拨号用户认证及计费、网管、BBS系统、代理服务及计费等；

网络中心还需配置激光打印机、打印服务器、扫描仪、数码相机、UPS不间断电源（3KVA、2小时）等设备。

网

络拓扑结构图如下：

网络实现功能

本网络除了能够实现文件打印服务、网络数据通信、校园网络管理系统等一般网络的基本功能外，外部网络还可实现基于Intranet/Internet的信息服务。

提供Internet的访问、电子邮件服务等功能，如果需要还可提供远程访问的功能，同时可以在Internet上发布信息。

1、WWW服务

用户可以在Internet服务器上创建丰富多彩的Web主页，还可以创建动态的Web页面。

包括各种多媒体应用。

用户可以通过工作站远程监控Internet服务器的工作情况。

通过工作站远程更新Web主页。

并配置虚拟的工作目录和虚拟的WWW服务器。

同时，用户还可以控制Internet服务器所占用的网络带宽。

同时平时我们可以将对教学有用的Internet资料进行下载到本地，共本地的人员使用，不用每个人都上相同的网址，节约经费。

2、电子邮件服务

用户通过互联网收发电子邮件。

设置管理员帐号进行用户信箱、信息存储、过滤等管理。

3、FTP服务

用户通过网络对文件共享。

4、网络代理安全及计费管理

Internet的连接部分采用代理防火墙为贵单位Internet接入网络提供防火墙和计费服务。

该防火墙集中了防火墙和计费功能。

5、数据存储

由于各学校有大量的数据要进行存储，要满足具有扩展性，同时又有良好的性能，因此，我们建议磁带机存储，扩展起来相当方便，性能可靠。

6、Internet计费功能

为了节约经费，控制流量，有效的进行Internet流量的统计，我们采用代理服务器计费软件。

IP地址规划

1校园网IP地址规划

Intranet是Internet技术在企业内部或闭合用户群内的实现。

它的基本通信协议是TCP/IP协议,其中TCP使得内部网上的数据有序、可靠地传输,IP使内部网中的各个子网互联起来。

网络的建设关键在于IP地址的规划，IP地址规划应具有一定的开放性和可扩展性。

在以TCP/IP为基本通信协议的计算机网中每一台设备都是以IP地址标识网络位置的,因此在组建网络之前,要为网上的所有设备包括服务器、客户机、打印服务器等分配一个唯一的IP地址。

考虑到整个网络今后的扩展、维护等问题,内部网的IP地址不仅应符合流行的国际标准,还应有规律、易记忆,能反映自己整个网络的特点。

由于不同单位的计算机网络有各自不同的特点,IP地址的规划也需要考虑不同的因素。

校园网是由位于不同地理位置的多个子网组成。

在进行这个广域网的IP地址规划时,主要考虑了以下几个方面:

确定广域网IP地址的类型，IP地址由32位二进制数码组成,8位为一组,分为4组,中间用"

."

隔开。

每个IP地址有两部分,即网络标识和主机标识,这两种标识长度的不同,使IP地址分为五类,常用的有A、B、C三类，相应地址范围为:

A类∶1.X.X.X～126.X.X.X

B类∶122.X.X.X～191.X.X.X

C类:

192.X.X.X～223.X.X.X

D类:

目前为实验性多点投射（multicast）位址

E类:

保留作为未来发展之用

其中X表示0～255之间的任意数。

不难看出,A类IP表示少数网络上有众多主机,B类IP表示网络和主机分布适中,C类IP表示很多网络上有少量主机。

在选择计算机网络的IP地址类型时,应根据计算机网络中的子网数量及每个子网的规模进行选择。

此校园网选用C类,足已满足整个网络的需要（C类地址最大可有532,676,608个IP地址）。

我们把前三段标识不同的网络,第四段标识一个网络中的不同主机。

为使IP地址反映此校园网的特点,我们给其中的每一段都赋予了实际意义。

第一段用来表示此校园网,取192；

第二段区分不同地理位置的子网,本校取10开始,校外其他地方由100开始,其他省份由表200开始，如此类推，这样当校园网进行扩展,有新的子网加入时,其IP地址的规划非常容易实现。

计算机网络中所有设备的子网掩码均选用C类缺省值255.255.255.0,不再另外用掩码划分子网。

2规划路由器到交换机各端口的IP地址

　此校园网,它以每个不同地方计算机网络为不同子网，整个网的中心节点为3COMSuperStackiii交换机,它支持最新一代可堆叠交换技术，同一堆栈中的交换机可作为一个实体进行运行和管理，它提供多个交换口,网络中的服务器、客户机都直接或间接地连接到这些端口。

每个子网中，路由器到交换机各端口起到网关的作用，为了让网关IP地址有规律，路由器到以太网端口IP地址的主机标识都取"

1"

。

3规划Ethernet端口IP地址

客户机通过交换机分别接在交换机多个Ethernet端口上，每一个交换机上的客户机独占100M带宽。

哪些客户机使用100M带宽，应根据内部网的具体应用来决定。

假如客户机没有特殊的带宽要求，可按客户机所属的行政单位或所在的建筑分配带宽。

在此校园网中，由于行业的特殊性，客户机较均匀地分布在各楼内，取后一种方式，把同一楼内的客户机接在一个交换机上。

Ethernet端口IP地址的第三段取客户机分布的建筑代号，则主干交换器的