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1.1.2校园网络建设原则4
1.2局域网技术5
1.2.1局域网简介5
1.2.2网络的体系结构5
1.2.3网络协议6
1.2.4网络技术标准6
1.2.5局域网的技术分类7
1.3局域网的主要应用技术8
第2章设备型号的选择9
2.1常用网络设备9
2.1.1网卡9
2.1.2交换机9
2.1.3路由器9
2.1.4传输介质9
2.2服务器10
第3章技术方案及拓扑图10
3.1校园网的建设规划10
3.1.1校园网的应用特点10
3.1.2校园网的需求分析10
3.1.3网络结构设计11
3.1.4网络技术11
3.2组网技术11
3.3网络操作系统12
3.4Internet接入技术12
3.5防火墙技术12
3.6建网方案13
3.6.1网络组成13
第4章校园网的运行状况13
4.1校园网的应用状况13
4.2网络管理14
总结15
谢辞16
参考文献17
第1章校园局域网的技术思想
从计算机单机本身来看,它虽然可以在很短的时间内处理大量的信息,但是单台的计算机只能在自己有限的范围内工作,即使它的存储容量再大也是极其有限的,因此,便产生了在计算机之间交换数据的需求,此外在如何节约使用外部设备等需求,也导致了计算机网络技术的产生,实质上计算机网络技术是信息传播技术和信息处理技术结合的产物。
计算机网络如按网络的组建规模和延伸范围来划分的话,可分为局域网(LocalAreaNetwork,LAN)、城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)、广域网(WideAreaNetwork,WAN)。
我们经常用到的因特网(Internet)属于广域网,校园网属局域网。
未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、多网合一、安全保密方向发展。
1.1计算机网络在校园的应用
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及,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,普及信息科技,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。
1.1.1校园网的建设思路及目标
校园网的建设是一项非常复杂的系统工程,校园作为一个特殊的网络应用环境,它的建设与使用都有其自身的特点。
在选择局域网的网络技术时要体现开放式、分布式、安全可靠,维护简单的原则。
校园网的建设主要应用局域网技术以及多媒体技术为主的各种网络应用技术。
在网络环境下,多媒体得到了更快更好的应用,使我们得到了更好更多的信息。
校园网是使用了局域网技术以及各种多媒体应用技术,并结合Internet应用等其它的技术来建设。
校园网络的建设的目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播(VOD)等信息共享功能,能实现办公的自动化、无纸化。
能通过与Internet的互联,为全校师生提供国际互联网上的各种服务。
1.1.2校园网络建设原则
校园网建设是一项非常复杂的系统工程,它包括了网络系统的总体规划、硬件的选型配置、系统管理软件的应用以及人员培训等诸多方面。
因此在校园网的建设工作中必须处理好实用与发展、建设与管理、使用与培训等关系,从而使校园网的建设工作健康稳定地开展。
首先,校园网的建设是一个为学校教育教学活动长期服务的工作,因此在校园网的规划建设过程中,必须从学校长远发展规划出发,以服务于教育为基本点,结合学校当前教育教学的实际需要,做出科学的规划部署。
因此本文认为校园网的建设首先要满足当前教育教学活动的需要,经济实用,同时也要充分考虑到学校今后的发展,在规划设计时要为以后的扩容发展留有余地,并选用目前比较成熟、先进的技术与产品。
1.2局域网技术
1.2.1局域网简介
局域网是一个通信系统,它在一定的地理区域(同一建筑、同一校园、方圆几公理远的地域)内,可使多个相互独立的设备在同一共享的介质上以一定的速率进行通信,其中的设备包括计算机终端、打印机、电话机等网络设备。
计算机局域网是计算机网络的重要组成部分,自20世纪70年代中期产生的,在经过20多年的发展,得到了飞速的发展。
得到了广泛应用,在校园网上也得到了很好的应用。
局域网必将在21世纪中得到更加快速的发展,技术更先进,特别是局域网与Internet网络的互连,更为局域的发展提供了更为广阔和美好的未来。
1.2.2网络的体系结构
为了更好地规划网络功能结构,可以把网络的功能划分成许多层次来完成,这就产生了网络体系结构,网络体系结构是网络分层和协议的集合。
现在主要的网络体结构有OSI体系结构和TCP/IP体系结构。
(1)OSI体系结构
OSI是开放系统互连基本参考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)缩写,它被分成7层,这7个层次分别定义了不同的功能,这些层次从上到下分别是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层,数据链路层和物理层,其中物理层是位于体系结构的最低层,它定义了OSI网络中的物理特性和电气特性。
(2)TCP/IP体系结构
TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议和互连网协议)缩写,TCP/IP体系结构是当前应用于Internet网络中的体系结构,它是由OSI结构演变来的,它没有表示层,只有应用层、运输层,网际层和网络接口层。
(3)局域网体系结构
为了在数据链路层能充分表示各种局域网的复杂性,就把数据链路层又分割成了两个子层:
媒体访问控制子层MAC(MediumAccessControl)和逻辑链路控制子层LLC(LogicalLinkControl)。
MAC媒体访问控制子层的主要功能是封装数据帧、差错检测和MAC寻址,LLC逻辑链路控制层的主要功能是为高层提供服务访问点和数据传输中的差错控制。
1.2.3网络协议
网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范,网络设备必须安装或设置各种网络协议之后才能完成数据的传输和发送,在校园局域网上用到的协议主要有,ICP/IP协议、IPX/SPX协议等。
(1)TCP/IP协议
TCP/IP协议是目前在网络中应用得最广泛的协议,ICP/IP实际上是一个关于Internet的标准,并随着的Internet广泛应用而风靡全球,它也成为局域网的首选协议。
TCP/IP是一种分层协议,它共被分为个4层次,通过这些协议,可以高效和可靠地实现计算机系统之间的互连。
TCP/IP协议中的核心协议有TCP(传输控制协议)、UDP(用户数据报协议)和IP(因特网协议)
(2)超文本传输协议(HTTP)
HTTP(HyperTextTransferProtocol,超文本传输协议)是WWW浏览器和WWW服务器之间的应用层协议,是用于分布式协作超文本信息系统的、通用的、面向对象的协议,HTTP协议还是基于TCP/IP协议之上的应用层协。
(3)文件传输协议(FTP)
FTP(FileTransferProtocol,文件传输协议)是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合。
这些规则能使网络用户把文件从一个主机拷贝到另一个主机上,FTP是采客户/服务器方式服务的。
(4)远程登录协议(Telnet)
远程登录协议的目的是提供一个全面的、双向的、面向8个比特字节的通信工具,其主要目标是提供终端设备与面向进程接口的标准方法,Telnet是应用层的协议,采用客户/服务器模式工作的,Telnet不仅允许用户登录到远端主机上,还允许用执行远端主机的命令,这样用户就能以极小的网络资源代价完成大型的网络应用。
1.2.4网络技术标准
在信息工业中,需要有标准来规定通信设备的热物理、电气和规程特性。
标准化的主要优点是可以促进设备的在批量生产、使产品的价格降低和使设备的连接更加的简单方便。
随着标准技术的广泛应用,产生了许多的标准化组织,如美国电子与电气工程师协会(IEEE)与国际标准化组织(ISO)等。
(1)局域网的技术标准简介
局域网技术标准20世纪80年代由美国电子与电气工程师协会IEEE802委员会建立以来有了不断的发展和改进,在各种网络技术的迅速发展下,局域网的技术也得到了不断的发展和完善,使局域网的速率从10Mbps发展到了100Mbps和1000Mbps,甚至10000Mbps的技术也将很快投入使用。
在新的局域网的出现下,新的局域网技术标准也必将产生,现在使用的局域网标准主要有IEEE802标准,FDDI标准,ATM标准等。
(2)IEEE802标准
IEEE(美国电子与电气工程师学会)是一个由工程专业人士组成的国际社团,其目的在于促进电气工程和计算机科学领域的发展和教育。
IEEE802标准已被ANSI采用未美国国家标准,被NIST采用未政府标准,并且被ISO作为国际标准,称之为ISO8802。
这些标准在物理层和MAC子层上有所不同,但在数据链路层上是兼容的。
这些标准分成几个部分。
802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语;
802.2标准描述了数据链路层的上部,它使用了逻辑链路控制LLC(logicallinkcontrol)协议。
802.3到802.5分别描述了3个局域网标准,分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准,每一标准均包括物理层和MAC子层协议。
其工作原理是:
当站点希望传送时,它就等到线路空闲为止,否则就立即传输。
如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输,它们就会冲突。
于是所有冲突站点终止传送,等待一个随机的时间后,再重复上述过程。
(3)光纤分布式数据接口(FDDI)标准
FDDI标准是由ASCX3T9I/O接口标准技术委员会的一个分委员会(X3T9.5)来完成的,它的主要制定了FDDI接口中的底板总线、外围总线、设备接口以及系统总线的标准。
1.2.5局域网的技术分类
组建局域网的技术种类有很多种,主要有以太网、快速以太网以及FDDI网和ATM网等。
其中基于IEEE802.3标准的以太网在全世界应用行最广泛,而其他的令牌环网、令牌环总线网等技术应用得比较少。
(1)以太网
计算机网络分为两类:
采用点到点连接的网络和采用广播信道的网络。
在所有广播网络中,关键的问题是:
当信道的使用产生竞争时,如何分配信道的使用权。
用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的子层,称作介质访问控制MAC(mediumaccesscontrol)子层。
由于几乎所有的局域网都以多路复用信道作为通信的基础,而广域网中除卫星网以外,都采用点到点连接,所以MAC子层在局域网中尤其重要。
(2)快速以太网
FDDI曾被认为是下一代的LAN,但是除了主干网市场外(在这方面FDDI一直很出色),它很少被使用。
因为其站点管理过于复杂,从而导致芯片复杂和价格昂贵。
FDDI的巨大费用使得工作站制造商不愿让它成为标准网络,因此从不大量生产,FDDI也就无法占据大块市场。
1992年IEEE重新召集了802.3委员会,指示他们制订一个快速的LAN。
802.3委员会决定保持802.3原状,只是提高其速率,IEEE在1995年6月正式采纳了其成果802.3u。
从技术角度上讲,802.3u并不是一种新的标准,只是对现存802.3标准的追加,习惯上称为快速以太网。
下面介绍各种类型的连线。
A)100Base-T4
即3类UTP,它采用的信号速度为25MHz,需要四对双绞线,不使用曼彻斯特编码,而是三元信号,每个周期发送4比特,这样就获得了所要求的100Mb/s,还有一个33.3Mb/s的保留信道
B)100Base-TX
即5类UTP,其设计比较简单,因为它可以处理速率高达125MHz以上的时钟信号,每个站点只需使用两对双绞线,一对连向集线器,另一对从集线器引出。
是采用了一种运行在125MHz下的被称为4B5B的编码方案。
100Base-TX是全双工的系统。
C)100Base-FX
使用两束多模光纤,每束都可用于两个方向,因此它也是全双工的,并且站点与集线器之间的最大距离高达2km。
100Base-T4和100Base-FX可使用两种类型(共享式、交换式)的集线器,它们统称为100Base-T。
在共享式集线器中,所有的输入线(或者至少是所有连到同一块卡上的接线)在逻辑上连在一起,形成了同一个冲突域。
(3)FDDI网
FDDI(FiberOpticdistributedDataInterface,光纤分布数据接口)是一种高性能的光纤令牌环局部网,速率为100Mbps,其基本协议为802.7。
FDDI由两个光纤环组成,具有冗余备份,是一种比较成熟的技术。
但是,从根本上讲,它是一种共享介质的技术,随着入网设备的增加,网络效率将很快下降,它的发展已到了尽头。
(4)ATM网
ATM是(AsynchronousTransferMode,异步传输模式)的缩写,ATM是目前网络发展的最新技术,它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构,根本上解决了多媒体的实时性及带宽问题。
实现面向虚链路的点到点传输,它通常提供155Mbps的带宽。
目前不同厂家的ATM产品互连还存在着问题。
由于ATM技术还不十分成熟,若过早的采用ATM产品,就不能有效地保护用户现有的投资。
对于桌面一级的应用,ATM的成本相当高,并且管理复杂。
但是,毫无疑问,ATM将是校园网和企业网未来发展的目标,网络世界的发展方向是将局域网与广域网最终融合为一个统一的ATM通讯世界。
当前的方案充分考虑了系统到ATM的平滑过渡。
1.3局域网的主要应用技术
局域网在建设时主要应用到了以下几类应用技术,虚拟局域网(VLAN)技术思想是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上建立一个逻辑网络,以使得网络中任意几个局域网段或单站能够组合成一个逻辑上的局域网,处在同一个VLAN中的所有站点将共享广播数据,而这些广播数据将不会被扩散到其他不在此VLAN中的站点那里。
VLAN的出现使得工作站不必处于同一个物理网络上,它们可以不受地理位置的限制而像处于同一个局域网那样进行通信和信息交换。
VLAN的划分方法有:
按交换端口号、按MAC地址、按第三层协议,使用IP组播和基于策略。
VLAN的主要功能是提高管理效率、控制广播数据和增强网络安全性等,在校园网的建设中使用VLAN技术来提高网络性能和可操作性。
通常在校园网的建设中使用的是Intranet架构再加上与外部的因特网进行连接,就构成了一个完整的网络应用系统。
第2章设备型号的选择
2.1常用网络设备
网络设备主要是指硬件系统,各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的,每一部分在网络中有着不同的作用,缺一不可,只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统,网络设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、传输介质等。
2.1.1网卡
网卡(NetworkInterfaceCard,简称NIC),也网络适配卡或网络接口卡,网卡作为计算机与网络连接的接口,是不可缺少的网络设备之一。
网相互连接的惟网卡安装时,需要插在计算机主板的扩展槽中并安装驱动程序以及网络协议之后才能使用。
每块网卡上都有一个世界惟一的ID号,计算机在连入网络之后,就是依靠这个ID号才能实现在不同计算机之间的通信和信息交换。
2.1.2交换机
交换机(Switch),也称交换式集线器,是专门设计的,使各计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备。
作为高性能的集线设备,随着价格的不断降低,交换机已逐步取代了集线器而成为集线设备的首选。
由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率,而且交换延时很小,使得信息的传输效率大大提高,适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信,被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。
交换机具有很强的网络管理功能,它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络,因为交换机采用了独享网络带宽的设计。
2.1.3路由器
路由器设备是构成IP网络的核心设备,路由器能常用于节点众多的大型网络环境,它的一个最基本作用是连通不同的网络和智能选择最佳信息传送的线路,它独具的安全性和访问控制等功能是交换机等设备所不具备的。
路由器价格昂贵,在中小型的校园网的建设中一般不用,使用交换机就能满足网络的需求。
2.1.4传输介质
网络要求把各个独立的计算机连接起来的,这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来,这就是传输介质,局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种,一般情况下都是用有线介质的,因为它的稳定性高,连接可靠,无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。
常用的有线介质主要有以下几类。
(1)同轴电缆
同轴电缆以硬铜线为芯,外包一层绝缘材料。
这层绝缘材料用密织的网状导体环绕,网外又覆盖一层保护性材料。
有两种广泛使用的同轴电缆。
由于多用于基带传输,也叫基带同轴电缆;
同轴电缆的这种结构,使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。
同轴电缆的带宽取决于电缆长度。
1km的电缆可以达到1Gb/s~2Gb/s的数据传输速率。
还可以使用更长的电缆,但是传输率要降低或使用中间放大器。
目前,同轴电缆大量被光纤取代,但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。
(2)双绞线
双绞线(TP:
TwistedPairWire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
(3)光纤
光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。
光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。
光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点:
频带较宽;
电磁绝缘性能好,光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号,因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。
2.2服务器
校园网中的服务器主有数据库服务器和代理服务器,数据服务器与代理服务器主要是面向校园网内部用户的服务,对来自Internet的用户服务也很多,主要是对校园网内部用户进行Internet代理服务。
目前,绝大多数校园网都要求内部服务用户通过代理访问Internet,这样内部用户就不能直接访问Internet,同时代理服务器保存着内部用户访问Internet的日志,以作为记费的依据。
第3章技术方案及拓扑图
3.1校园网的建设规划
校园网建设作为一项复杂的系统工程,与任何一项工程建设一样,在开始建设前都要根据工程的特点事先进行详细的工程规化与技术需求分析,它的成功与否都直接影响到工程的建设质量以及今后网络能否可靠运行都有直接的关系,因此要特别认真地进行系统规划。
对于校园网来说,必须对技术和教育的发展前景有着清醒的认识,只有这样,才能从很好地为校园网进行合理的规划。
3.1.1校园网的应用特点
随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多,对通过Internet/Intranet网络进行信息交流的需求越来越迫切,为促进教学、方便管理和进一步发挥师生的创造力,校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。
校园网大都属于中小型系统,以园区局域网为主,一个基本的校园网具有以下的特点:
高速的局域网连接--校园网的核心为面向校园内部师生的网络,因此园区局域网是该系统的建设重点,由于参与网络应用的师生数量众多,而且信息中包含大量多媒体信息,故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求;
信息结构多样化--校园网应用分为电子教学(多媒体教室、电子图书馆等)、学校管理和远程通讯(远程教学、互联网接入)三大部分内容:
电子教学包含大量多媒体信息,学校管理以数据库为主,远程通讯则多为WWW方式,因此数据成分复杂,不同类型数据对网络传输有不同的质量需求;
经济实用--学校对网络建设的投入有限,因此要求建成的网络应经济实用,具备很高的性能价格比。
3.1.2校园网的需求分析
我们在着手设计一个校园网或者计算机局域网时,其主要依据就是网络用户(学校)的需求及将要建设的网络系统的特点。
通过对实际需要进行细致的分析,才能确定系统的总体目标和近期目标。
校园进行物理结构和逻辑结构的设计,因为这是我们根据需求在具体设计校园网时首先要完成的工作。
校园网具体的需求分析有如下几点:
(1)总体目标
对于一个校园网来说,系统的总体目标就是在一个时期内,当校园网完全建设好后所要达到的功能和具有的规模
(2)近期目标
近期目标就是根据实际需求来设计和建设校园网,使建设好后的校园网能满足实际需求所应有的功能和规模,同时又要考虑将来能对校园网进一步的升级改造或者是后期工程的建设,系统近期目标是需求分析的重点。
3.1.3网络结构设计
校园网络结构设计主要是进行网络的物理设计和逻辑设计,在完成结构设计后才能对网络设备进行选型。
网络结构设计对于整个网络系统来说是十分重要的,它设计的成功与否都直接影响网络的使用功能的实现以及网络是否能满足网络的需求。
(1)物理设计
根据需求分析,可以知道整个校园网信息点的数目,同时也知道这些信息点在整个校园内的分布情况。
(2)逻辑设计
网络的逻辑设计主要考虑校园网的IP子网网段的划分,通过实际的网络物理连接,依据实际需求来实现虚拟网络(VLAN)的设置。
3.1.4网络技术
学校建设校园网有许多需要考虑的问题,如网络技术的选择、网络拓扑结构的选择、网络产品的选择、网络服务器的选择以及操作系统、网络应用服务、网络管理及网络安全等方面。
下面根据前面介绍过的各种网络技术来进行校园网组建技术的选择。
(1)网络技术类型
网络系统的建设应遵循高可靠性、技术先进、开放性、成熟标准、易于扩展、可维护性好等原则,并充分考虑性能价格比和今后技术的发展。
要求系统兼容性好,易于平滑连接,避免网络瓶颈。
(2)网络拓扑的选择
当前在局域网的建设中,主要应用的拓扑结构有总线型、环型和星型。
在总线型网络中,由于
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