局域网组建与布局.docx
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局域网组建与布局.docx
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局域网组建与布局
中文摘要
21世纪是一个以数字化、网络化与信息化为核心的信息时代。
信息技术的高速发展使得计算机网络发展的非常迅速,已经成为信息科学的一个新的分支。
随着计算机网络的发展,校园网已经成为学校走向信息化时代的必然发展趋势,使我国教育管理向智能化发展。
校园网络的规划设计是一项系统工程,不同的规划设计方案,可使网络存在较大的性能差异,它不仅体现在网络本身具备的技术特性和应用特点上,也体现了不同用户的各种需求,而校园网的建设必将对学校的信息化建设和教学素质的提高起到强大的推动作用,同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。
本文通过对校园网建设的研究,着重从需求分析及主干网组网技术、网络拓扑结构、方案总体设计等方面进行了分析与描述,并给出了具体的设计方案。
关键词:
Internet技术、校园网、综合布线、网络安全、管理
Abstract
The 21st century is a digital, networked and information as the core of the information age. Rapid development of information technology allows the computer network of very rapid development, scientific information has become a new branch. With the development of computer networks, it has become a school campus network to the information age an inevitable development trend of China's manMagement education to the development of intelligence.
The campus network is a systematic project planning and design, planning and design of different programs, the network will enable greater performance differences exist not only in the network itself with the technical features and characteristics of the application also reflects the different kinds of users demand, and the campus network is bound to the school's information technology and improving the quality of teaching has played a powerful role in promoting, at the same time providing a simple, effective, convenient ideal office, teaching and learning environment. Through the NO.1 Middle School of Suining Country campus network construction, the focuses are the needs analysis and backbone network technologies, network topology, the design program, and other aspectsof the analysis and description, and the specific design is given.Key words:
Internet technology, campus network, integrated wiring
network security, management
目录
目录---------------------------------------------------------------------------------3
前言----------------------------------------------------------------------------------4
1.1各方面需求分析----------------------------------------------------------------5
1.2建立网络教学的应用---------------------------------------------------------6
1.3网络建设目标--------------------------------------------------------------------8
第2章 校园网设计----------------------------------------------------------------10
2.1设计原则---------------------------------------------------------------------------10
2.2系统结构--------------------------------------------------------------------------10
2.2.1技术选型----------------------------------------------------------------------11
2.2.2拓扑结构-----------------------------------------------------------------------12
2.3布线系统------------------------------------------------------------------------13
2.4 校园网网络方案设计----------------------------16
2.4.1交换机-----------------------------------------------------------------------21
2.4.2服务器规划--------------------------------------------------------------------21
2.4.3 VLAN划分、子网配置与IP地址分配------------------------------22
2.5 设计方案的实施----------------------------------------------------------------25
第3章 网络管理及安全---------------------------------------------------------28
3.1 网络管理-----------------------------------------------------------------------28
3.2 网络安全-----------------------------------------------------------------------28
3.2.1软件方面-----------------------------------------------------------------------29
3.2.2硬件方面-----------------------------------------------------------------------30
3.2.3网络安全防护技术----------------------------------------------------------30
总 结----------------------------------------------------------------------------33
参考文献----------------------------------------------------------------------------34
致 谢----------------------------------------------------------------------------35
前言
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。
随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求,促使网络技术的产生和快速发展,计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。
自1995年中国教育教研网(CERNET)建成后,校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。
校园网的建成和使用,对于提高教学和科研的质量,改善教学和科研条件,加快学校的信息化进程,开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才,科研多出成果有着十分重要而深远的意义。
通过本毕业设计课题的论述,希望使读者能够了解校园网的建设过程以及所涉及到的各种网络技术,并能对今后大家在学习网络技术知识或是进行校园网的工程建设中有所借鉴。
第1章 校园网需求分析及应用目标
1.1各方面需求分析
1、服务、应用分析
在本网络中服务从类型上说既有简单的消息服务,又有资源共享服务;既有访问集中式的数据库,又有分布式事务处理;既有非实时性服务,又有实时性服务。
主要支持教师教学和学生学习,提供共享接入Internet,E-mail,WWW,FTP,VOD点播等。
2、局域网连接分析
要建局域网的地理范围包括:
办公楼,教学楼,图书馆,实验楼,教工宿舍。
在目前的中学里学生们从时间,精力,经济,日常应用上学生宿舍都没有接入校园网的需要,因此建设网络暂时不接入学生宿舍,但是在网络核心层的设计中,应充分考虑网络可升级性,为以后学生宿舍接入网络做好准备。
3、连网信息点分析
此次建设覆盖全校楼宇的局域网,其基本分布如下:
在图书馆203室设中心机房(信息中心),在各栋楼设子配线间。
在中心机房内设服务器机房,各服务器通过1000M双绞线与核心交换机连接,实现直接与核心交换机数据交换;通过室内,室外多模光纤与各栋大楼配线间接入交换机连接,在各子配线间通过100M双绞线连接至多媒体教室,网络教室,教师备课间,教师办公室的桌面交换机或其PC机。
整个布线网络实现1000M主干,100M桌面的连接。
表1-1信息点数
建筑名楼层信息点到网络中心的距离(米)
办公楼1-4F:
办公室40200
教学楼1-6F:
教室60200
图书馆1-3F:
阅览室、网络中心60在一栋楼
实验楼1-3F:
实验室90260
教工宿舍1-6F:
教工宿舍150300
4、服务器分析
校园网服务器需求如表1-2所示:
表1-2 服务器需求表
服务器名数量(台)备注
DNS服务器1内网服务
WWW,E-mail,FTP服务器1数据服务器
VOD点播服务器1电子图书服务器
1.2建立网络教学的应用
组建校园网的根本目的在于应用,而这之中,网络教学又是重点。
要充分发挥校园网的作用,就需要在网络教学中体现。
网络教学包括一系列的软、硬件系统。
当然建立网络教学也需要建立起配套的网络办公软件。
这是现在办公自动化的一个体现,可以大大的提高办公效率。
1、多媒体教学系统
建立起基于多媒体的教学系统,在这中间充分利用多媒体教室的计算机、网络系统,为教学提供帮助。
在相关软件配合下,实现现代化的教学。
在这过程中,软件方面建立相应的CAI软件库。
CAI软件库应做到学科齐全,内容丰富和形式多样,要适应不同学科,不同层次的课堂和个性化学习的需要。
2、建立教学资料、课件库
要保证网络为教学提供必要的辅助,除了在CAI软件外,就是建立相应的资料、课题库。
这就包括参考资料,相关教师、学生信息,还有典型的专家教学案例,网络教学课件。
其内容包括多方面的,可以是文本,如WORD文件,PowerPoint演示文件等;也可以是声像,如Flash教学文件,VCD,DVD,RM/RMVB,WMV教学录像资料。
3、建立基于Internet/Intranet的网络办公系统
目前,办公无纸化是一个趋势,办公无纸化就是指通过在Internet/Internet服务器建立相应的办公软件,并发布相应办公信息。
各Internet/Internet客户端通过相应软件访问服务器资源,查看服务发布的各种信息。
在这个过程中,典型的软件系统是基于B/S结构的办公自动化(OA)系统。
网络办公系统包括处理日常事物,教学事务,学生信息管理,考试系统等。
校园网络办公系统不仅要考虑到校园办公的实际需要,而且要增强信息管理和信息查询功能,为校园网领导提供相应信息服务,这样才能充分发挥校园网的优势,完成学校办公系统自动化的管理要求。
系统在WEB浏览器上实现校园网的办公需求,应具体有如下功能:
办公自动化:
包括公文流转、公文管理及日常办公事务处理等。
信息服务:
包括办公管理信息查询和日常信息服务,办公管理信息主要是学校的教务信息、学生信息、教职工信息、教学信息、财务信息、校园设备信息、多媒体信息、图书馆信息等。
日常信息主要是学校相关介绍、新闻动态、教学信息、招生信息等。
这要求系统能提供较强的扩充功能,并且学校可根据自己的需要,对信息进行修改和扩充。
信息共享:
主要包括数据的共享,体现在数据转储、查询构造等。
1.3网络建设目标
所有上述CAI的发展和他学校有关的管理活动,对计算机机网络系统提出了更高的要求。
最终的要求是网络支持全交互式的多媒体应用,在当前技术背景下,实现网络主干1000M,桌面100M,端口应为独占100M。
而且从目前应用水平考虑,端口独占100M的交换式网络,在相当一段时间内也能支持应用。
同时并不影响将来网络的各方面扩展。
系统最终将由以下几个子系统构成:
1、校园计算机局域网;
这点是校园网建设的基础,也是本次校园网规划的主要工作,其他所有的建设都是建立在此部分之上的。
建设覆盖全校的局域网包括网络技术选型,拓扑结构设计,布线系统设计和网络方案的具体设计。
在这之中,网络方案设计中网络的核心、汇聚、接入层三层是其重点。
最后,进行VLAN划分,子网配置和IP地址的分配。
2、交互式多媒体教学系统;
3、学校自动化办公系统;
4、学校教学和管理综合信息系统。
第2章 校园网设计
2.1设计原则
校园网的设计应符合以下原则:
经济性:
尽量利用性价比较好的网络及计算机设备,以低廉的投资获取较高性能。
实用性:
确保加速信息传递,提高工作效率,节约办公费用。
操作性:
人性化的设计,保证网络管理人员和使用人员能快速的使用网络。
扩展性:
网络具有较强的可升级性,在将来需要时可以对网络进行必要的扩充。
在增加新硬件设备时能方便地接入网络,软件上便于更新、维护、升级。
2.2系统结构
系统结构在校园网中包含网络的技术选型,网络拓扑结构等方面。
校园网的关键技术就体现在系统结构上,特别是拓扑结构,它展现了校园网的核心内容。
2.2.1技术选型
目前网络技术都已经过渡到高速局域网,这其中包含了FDDI网、快速以太网、千兆以太网、交换式局域网、ATM网、无线局域网。
它们各自的特点如下:
1、FDDI网:
光纤分布数据接口网是一种高性能的光纤标记局域网,运行速率为100Mbps,最大距离可达200km,最多可连接1000个站点。
2、快速以太网:
快速以太网,是一个IEEE局域网标准,于1995年由原来制定标准的IEEE802.3工作组完成。
快速以太网和传统以太网采用同样的介质访问协议(CSMA/CD),所有的介质访问控制算法不变,只是将时间参量加速10倍。
它为现有以太网用户提供了一个平滑升级的方案。
3、千兆以太网:
在传统的10Mbps或100Mbps以太网基础上,减少其传输距离,就能获得更高的速度。
技术的进步,使一种新型的以太网能达到千兆速度,同时又能达到和传统以太网相同的传输距离,称为千兆以太网。
它也有铜线和光缆两种标准。
4、交换式局域网:
在目前,交换式局域网包括ATM交换、LAN交换、路由器交换等。
而其中,LAN交换器已成为目前各个网络的主要构件。
5、ATM网:
第三代局域网以千兆以太网和ATM局域网为代表,提供多媒体应用所需的吞吐量和实时传输的质量保证。
6、无线局域网:
IEEE802.11委员会已经开发了一组无线标准。
而目前,基于IEEE802.11b 和IEEE802.11g协议标准的在实际应用很多。
其中,IEEE802.11b标准的无线局域网能达到11Mbps的传输速度,而IEEE802.11g标准的无线局域网能达到54Mbps的传输速度。
根据以上介绍,我们综合选择多种高速局域网,同时考虑多种技术。
校园网的系统结构选择主干1000M,桌面100M的交换式局域网技术。
2.2.2拓扑结构
拓扑结构是在逻辑上对网络的一个描述,它反映了整个网络的结构。
在网络结构上,目前的网络结构主要有以下几种:
1、星型结构
这种结构是目前在局域网中应用最为普遍的一种,在企业网络中几乎都是采用这一方式。
星型网络几乎是Ethernet(以太网)网络专用,它是因网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备(如集线器或者交换机)连接在一起,各节点呈星状分布而得名。
这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线,如常见的五类、超五类双绞线等。
2、环型结构
这种结构的网络形式主要应用于令牌环网中,在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的,最后形成一个闭环,整个网络发送的信息就是在这个环中传递,通常把这类网络称之为“令牌环网”。
3、总线型结构
这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连,它所采用的介质一般也是同轴电缆(包括粗缆和细缆),不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的。
4、混合型拓扑结构
这种网络拓扑结构是由前面所讲的星型结构和总线型结构的网络结合在一起的网络结构,这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展,解决星型网络在传输距离上的局限,而同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。
这种网络拓扑结构同时兼顾了星型网络与总线型网络的优点,在缺点方面得到了一定的弥补。
5、树形拓扑结构
树形拓扑是从总线拓扑演变过来的。
形状像一棵倒置的树,顶端有一个分支的根,每个分支可以延伸出子分支。
它主要有易于扩展和故障隔离等优点。
在选择拓扑结构时,应该考虑的主要因素有以下几点:
费用低:
安装费用的高低和拓扑结构的选择以及传输介质选择,传输距离的确定有关。
灵活性:
要考虑到在设备搬动时很容易重新配置网络拓扑,还要考虑原有节点的删除和新接点的加入。
可靠性:
拓扑的选择要使故障的检测和故障隔离较为方便。
2.3布线系统
随着计算机技术和通信技术的发展,为了适应社会信息化和经济国际化的需要,在办公自动化的基础上,进一步发展了综合布线系统PDS。
布线系统的对象是建筑物或楼宇内的传
输网络,其作用是使语言和数据通信设备,交换设备与其他信息管理系统彼此相连,并使这些设备与外部通信网连接。
参照国家标准GB/T 50311-2000,综合布线系统可划分为六个子系统,它们是:
1、工作区子系统(Work Area)及其网络设计:
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线,以及信息插座所组成。
信息点由标准RJ45插座构成。
信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定,并预留适当数量的冗余。
2、水平子系统(Horizontal)及其网络设计:
水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统,即中间配线架(IDF)间的连接。
水平子系统指定的拓扑结构为星形拓扑。
水平干线的设计包括水平子系统的传输介质与部件集成。
选择水平子系统的线缆,要根据建筑物内具体信息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。
3、管理子系统(Administration)及其网络设计:
管理子系统由交连、互连和输入/输出组成,实现配线管理,为连接其它子系统提供手段。
包括配线架、跳线设备及光配线架等组成设备。
设计管理子系统时,必需了解线路的基本设计原理,合理配置各子系统的部件。
4、干线子系统(Backbone)及其网络设计:
干线子系统指提供建筑物的主干电缆的路由,是实现主配线架与中间配线架、计算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接。
干线传输电缆的设计必须既满足当前的需要,又适应今后的发展。
干线子系统布线走向应选择干线线缆最短,最安全和最经济的路由。
干线子系统在系统设计施工时,应预留一定的线缆做冗余信道。
这一点对于综合布线系统的可扩展性和可靠性来说是十分重要的。
5、设备间子系统(Equipment Room)及其网络设计:
设备间子系统由设备室的电缆,连接器和相关支持硬件组成,把各种公用系统设备互连起来。
设备间的主要设备有数字程控交换机、计算机网络设备、服务器、楼宇自控设备主机等等。
它们可以放在一起,也可分别设置。
在较大型的综合布线中,可以将计算机设备、数字程控交换机、楼宇自控设备主机分别设置机房,把与综合布线密切相关的硬件设备放置在设备间,计算机网络设备的机房放在离设备间不远的位置。
6、建筑群子系统(Campus Subsystem)及其网络设计:
建筑群子系统是实现建筑之间的相互连接,提供楼群之间通信设施所需的硬件。
建筑群之间可以采用有线通信的手段,也可采用微波通信、无线电通信的手段。
综合布线有以下一些优点:
1、结构清晰,便于管理维护。
2、材料统一先进,适应今后的发展需求。
3、灵活性强,适应各种不同的需求。
4、便于扩充,既节约费用又提高了系统的可靠性。
在网络布线上选用了中华人民共和国国家标准(GB/T5033-2000)的布线系统。
2.4 校园网网络方案设计
整个校园网的建设目标要达到“千兆主干,百兆桌面”,根据学校地理位置分布实际情况,设计校园网。
2.4.1交换机
在选择网络设备之前一定要估算它承载的信息流量。
目前还没有任何精确的估算方法,但可以把网络看作一个黑箱,考虑位于网络边缘的计算机设备在突发性很强的情况下,全部以线速通过黑箱网络交换信息,以此计算大致流量。
预计信息点400个,最大满负荷时用户的使用率为40%,即有160个用户同时上网,他们都为100Mbps桌面速率,以80%线速利用率且为全交换方式运行,信息访问模式为多点访问一点(如信息中心),按这种突发性最恶劣的情况考虑,计算出网络最大信息流量为:
(400*40%*100)*80%=12.8(Gbps)
由于考虑将来网络的升级,以及新的信息点的接入,网络流量的增
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