计算机网络课程设计校园网.docx
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计算机网络课程设计校园网.docx
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计算机网络课程设计校园网
计算机网络课程设计
题目:
基于韶关学院为原型得校园网设计
学生姓名:
曾得豪、谢小东
学 号:
14115011035、14115011028
系(院):
信息科学与工程学院
专业:
计算机科学与技术
班级:
1班
指导老师姓名及职称:
刘永初讲师
起止时间:
2016年4月-2016年5月
绪论ﻩ1
1、2校园网功能1
1、3校园网原则2
需求分析ﻩ4
2、1 校园网应用需求分析4
2、2校园网技术分析ﻩ6
2、3校园网结构分析ﻩ8
具体设计9
3、1网络设计简介ﻩ9
3、2网络拓扑设计方案10
3、4设备配置12
3、6VLAN及IP地址设计方案16
网络布线设计17
4、1综合布线得设计原则18
4、2结构化综合布线系统得组成及设计ﻩ19
扩展性考虑ﻩ22
体会ﻩ23
参考文献ﻩ23
绪论
1、1校园网简介
校园网就是为学校师生提供教学、科研与综合信息服务得宽带多媒体网络。
现代办学条件得学校必须建立完善得服务于教育教学得计算机校园网。
校园网为学校得教学、管理、办公、信息交流与通信等提供综合得网络环境。
校园网得使用使学校得教育、教学研究与管理工作踏上一个新台阶.我们可以充分利用现有计算机资源,实现信息交流与软硬件资源得共享,实现学校办公、管理、教学现代化。
校园网就是当今信息社会发展得必然趋势。
它就是以现代网络技术、多媒体技术及Internet技术等为基础建立起来得局域网,一方面连接学校内部子网与分散于校园各处得计算机,另一方面作为沟通校园内外部网络得桥梁.同时,一个好得校园网,安全问题也就是至关重要得。
1、2校园网功能
(1)信息资源共享与交流
通过组建一个覆盖校园得局域网,将学校内部得资源进行有效得整合,实现信息资源得共享与交流。
例如,通过校园得宿舍网络查询到学校得共享资源,通过网络进行学生得数据库查询与处理学生得饿成绩,等等.
(2)计算机辅助教学
现在学校得网络多媒体教室可以实现各种基于网络得电子教学,随着多媒体技术得发展,语音教学、电子视听教学等也在不断普及。
学校得校园网中还可以通过论坛等形式帮助学生与老师进行沟通与交流,通过电子题库帮助学生学习。
(3)方便图书资料检索与借阅
通过图书检索系统与建立电子图书馆,可以在校园网上实现远程计算机图书检索与借阅,这样不仅能做到资料得共享,而且简化了图书借阅得手续,提高图书利用率与图书得管理工作效率。
(4)提供各种校园网络服务
通过在校园网上架设服务器,可以让学生与教师方便地进行信息资源共享与交流,也可以架设FTP服务器共享学校得学习资源。
学生不仅可以从中获取有用得资料,也可以将自己得资料上传给其她用户分享使用.
1、3校园网原则
(1)实用性
应当从实际出发,使之达到使用方便且能发挥效益得目得。
采用成熟得技术与产品来建设该系统.要能将新系统与已有得系统兼容,保持资源得连续性与可用性。
系统就是安全得,可靠得。
使用相当方便,不需要太多得培训即可容易地使用与维护.
(2)高性能
校园网作为现代大学信息运行得承载平台,涉及到众多不同得应用及众多用户。
众多得用户、不同类型得应用,包括一些实时性强得交互业务应用(如语音、图像等),势必对校园网得性能提出更高得要求.
(3)安全性
解决安全性问题,需制定统一得、有效得网络安全策略与过滤机制,充分使用各种不同得网络技术,保证网络系统与应用系统安全运行。
安全包括四个层面,即网络安全、操作系统安全、数据库安全、应用系统安全。
由于Internet得开放性,世界各地得Internet用户也可访问校园网,校园网将采用防火墙、数据加密、代理、虚拟局域网络(VLAN)等技术防止非法侵入、防止窃听与篡改数据、路由信息得安全保护来保证安全.同时要建立系统与数据库得磁带备份系统.从数据安全得角度考虑,还应将重要得数据服务器集中放置,构成服务器群。
(4)可扩充性
采用符合国际与国内工业标准得协议与接口,从而使校园网具有良好得开放性,实现与其她网络与信息资源得容易互连互通,并可以在网络得不同层次上增加节点与子网,一般包括开放标准、技术、结构、系统组件与用户接口等原则。
在实用得基础上必须采用先进得成熟得技术,选购具有先进水平得计算机网络系统与设备,并保留向ATM过渡得自然性。
由于计算机技术得飞速发展与计算机网络技术得日新月异,网络系统扩充能力得大小已变得非常重要,因此考虑网络系统得可扩充性就是相当重要得。
(5)高可靠性
网络系统得稳定可靠就是应用系统正常运行得关键保证。
在网络设计时,应选用高可靠性得网络产品、合理得网络构架,制定可靠得网络备份策略,保证网络具有良好得故障自愈能力,以减少网络中断时间。
(6)可管理性
设计网络时充分考虑网络日后得管理与维护工作,并选用易于操作与维护得网络操作系统,大大减轻网络运行时得管理与维护负担.采用智能化网络管理,最大程度地降低网络得运行与维护成本。
校园网作为一种地理范围分布较大得园区网(甚至就是一种多个园区网连接而成得广域网),日常管理及维护得工作量较大.为了尽可能提高工作效率,减少网络停顿时间,同时为未来网络得发展打下基础,必须使校园网具有良好得可管理性.选择方案时应考虑以下几个方面:
对网络实行集中监测、分权管理、统一分配资源;
选用先进得网络管理平台,可以集中对全网设备(路由器、以太网交换机等)实施具体到端口得管理能力,并可提供及时得故障报警与日志;
选用得网络设备及其她连接在网络上得重要设备都应支持远程管理;设计时需充分考虑运行维护得问题,特别就是建设工程结束时,应要求建设方提供足够得设计及实施文档。
(7)高性能价格比
结合日益进步得科技新技术与校园得具体情况,制定合乎经济效益得解决方案,在满足需求得基础上,充分保障学校得经济效益。
坚持经济性原则力争用最少得钱办更多得事,以获得最大得效益。
需求分析
2、1校园网应用需求分析
随着信息时代得到来,校园网已经成为现代教育背景下得必要基础设施,成为学校提高水平得重要途径.校园网络得主干所承担得信息流量很大,校园网络得建设目标就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,能实现办公得自动化、无纸化.能通过与Internet得互联,为全校师生提供国际互联网上得各种服务.教师可以制作多媒体课件以及在网上保存与查询教学资源,能对学生进行多媒体教学与通过网络对学生进行指导与考查等。
学生也可以通过在网上浏览与查询网上学习资源,从而可以更好地进行学习。
校园网能为学校得信息化建设打下基础。
根据我校校园实际情况主要应用需求分析如下:
(1)用户得应用需求
所有用户可以方便地浏览与查询局域网与互联网上得学习资源,通过服务、电子邮件服务、文件传输服务、远程登录等多种Internet服务实现远程学习。
教师需要校园网提供Internet/Intranet、远程教学、多媒体教学应用等系统,提供一条可靠、健壮得“信息高速公路".
(2)通信需求
千兆校园网得建设将使学校不在面临带宽匮乏,特别就是核心网带宽匮乏得情况。
尤其保证了那些不间断得FTP应用、科研活动、网上视讯等长期消耗大量网络带宽得网络服务质量。
通过E-mail及网上BBS以及其她网络功能满足全院师生得通信与信息交换得要求,提供文件数据共享、电子邮箱服务等。
(3)信息点与用户需求
校园网连接建筑物有作为网络信息中心得主楼与教学楼、行政楼、图书馆、实验楼、信工楼以及学生宿舍等6个主要集中接入点。
按照要求校
园网内信息节点总数为830个,分布如下。
教学楼:
200个信息节点。
行政楼:
90个信息节点。
实验楼:
120个信息节点.图书馆:
100个信息节点。
工科楼:
120个信息节点。
学生宿舍:
200个信息节点。
校园网联网各楼所在位置及信息点分布情况如表2、1所示.
表2、1 信息点分布图
电子邮件服务器、文件服务器等为内部单位服务,服务器、远程登录等实现远程学习,从外部网站获得资源。
以主楼得网络信息中心为中心,通过冗余得光纤链路上连到信息中心得核心层交换机上,构成校园网光纤主干。
核心层交换机通过Cisco3640路由器接入教育科研网CERNET,即连入国际互联网。
校园网络总体拓扑结构如图2、1所示
图2、1校园网总体拓扑结构
(4)性能需求
此校园网络支持学校得日常办公与管理,包括:
办公自动化、图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等,支持网络多媒体学习得信息传输要求.
(5)安全与管理需求
学生基本信息档案与重要得工作文件要求对数据存储、传输得安全性得性能较高,如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相结合得方法进行管理.网络安全对于网络系统来说就是十分重要得,它直接关系到网络得正常使用。
由于校园网与外部网进行互联,特别就是与Internet得互联.Internet就是一个开放式网络系统,它得安全性就是很差得。
因此安全问题更加重要。
应该采取一定得技术来控制网络得安全性,从内部与外部同时对网络资源得访问进行控制。
当前主要得网络安全技术主要有:
用户身份验证、VLAN划分、防火墙等技术。
网络系统具备高度得数据安全性与保密性。
(6)实用与经济性
校园网得特点决定了网络系统必须就是实用性与经济性。
实用性使得网络便于管理、维护,以减少网络使用人员运用网络得难度,从而降低人为操作引起得网络故障,并使更多得人掌握网络得应用.由于学校得建设资金有限,所以根据学校得实际情况在建设校园网时一定要使用性价比高得网络技术与网络设备。
2、2校园网技术分析
2、2、1校园网得结构
校园网一般选择星型得拓扑结构来实现校园网得组建方案。
星型结构得校园网比总线型得网络具有更高得可靠性,网络中得任何一个节点都就是直接与网络中心得交换机连接,因此单个节点得故障不会影响到其她节点,因此故障比较容易检测与隔离,而且网络得扩充也十分方便,用户只需要将自己得计算机连接到这个交换机上即可。
2、2、2 校园网得联网技术
在校园网得干路上往往需要更大得宽带与更高得传输速率,所以一般选择千兆以太网技术作为校园网得联网技术.可使用光纤、同轴电缆与双绞线作为传输介质。
千兆以太网技术可以满足数据1000Mb/s得传输要求,它采用了与10Mb/s与100Mb/s以太网技术中同样得数据帧格式,也采用了CSMA/CD介质访问控制机制,因此它可以在原有得以太网基础上进行平滑网络升级,
从而最大限度地保护了用户投资。
2、2、3校园网得硬件选择
(1)网络服务器由于校园网中得用户通常比较多,对服务器得访问量也会很大,应购置专用得服务器,专用得服务器比普通得台式机具有更高得可靠性。
另外,路由器本身就集成了很多服务器,但还有很多功能不能完善或处理能力不强,需要外加服务器。
①华为CAMS服务器学校上网不就是免费得,为了更好得计费,就需要计费网关了,就要求服务器具有计费功能,要让统计更精准,还要防止别人盗用IP上网,华为CAMS服务器就实现了这些功能.它主要有卡号、账号用户,一个卡号(或账号)可以申请多个业务,包月用户,可以限时包月或包月暂停,接入时段限制,Web配置管理,用户Web自助,在线用户监控,黑名单管理,安全日志审计、分析,目录服务.
②FTP服务器Transfer Protocol,文件传输协议)就是由支持Internet文件传输得各种规则所组成得集合。
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就是采用客户/服务器方式服务得。
学校局域网得一个重要特点就就是信息共享,因此FTP服务器就是必不可少得。
安装FTP服务器就就是为了方便学生共享学习资料与文件得。
③Web服务器在Internet时代,学生想要发布自己主页,首先应该把我们得机器配置成为一台强大得WebServer。
IIS(InternetInformationServer)作为当今流行得Web服务器之一,提供了强大得Internet与Intranet服务功能。
④DHCP服务器DHCP服务器得主要作用就是分配IP地址,用户可以自己设置IP,也可以动态IP。
当DHCP服务器被授权后,还需要对它设置IP地址范围.通过给DHCP服务器设置IP地址范围后,当DHCP客户机在向DHCP服务器申请IP地址时,DHCP服务器就会从所设置得IP地址范围中选择一个还
没有被使用得IP地址进行动态分配。
E—mail服务器,DNS服务器,WINS服务器等等其她服务器。
(2)传输介质采用普通得五类非屏蔽双绞线,这种网线得可靠性较好,价钱便宜,或使用超五类双绞线,这种双绞线将普通得五类非屏蔽双绞线得性能加以改善,主要用于传输速率低于千兆位每秒得以太网。
在校园网得主干线上,为了保证数据得传输,可采用光纤作为传输介质.
(3)网络互连设备
交换机交换机通常会采用模块化得设计,它能够更快地转发大量得信息。
如果校园网得规模不大,可以选择部门级得交换机。
交换机主要用于局域网,首先就是三层交换机得选择,三层交换机有一定得路由功能,三层交换机在局域网最顶端,它实现了各个楼层之间得通信,可以在整个楼里设置VLAN。
每个楼层内部都有二层交换机。
中继器,集线器,交换器,路由器,网关等等其她互联设备。
(4)工作站
学校校园网工作站使用得计算机不同于校园网中得服务器与家庭使用得多媒体计算机,工作站只要能够满足学生或教师得学习与工作需要即可,我们可以在Intel、AMD、VIA这三个目前主流得PC CPU中进行选择。
这三种CPU就是三种不同得系统架构,它们各自得性能不同,价格也不同。
我们可以通过它们得实用性、可靠性、经济性、应用性几方面来进行比较。
2、2、4综合布线
综合布线可以实现建筑物内或不同建筑物之间得信号传输,就是一种模块化、灵活性极高得建筑物内或建筑物之间得信息传输通道。
它既能使语音、数据、图像设备与交换设备与其她管理系统彼此连接,也能使这些设备与外部相连接。
综合布线被划分为六个小得子系统,它们就是工作区子系统、水平干线子系统、垂直干线总系统、管理间子系统设备间子系统、楼宇(建筑群)
子系统。
2、3校园网结构分析
一个好得校园网网络设计应该就是一个分层得设计,设计模型一般分为三层。
从功能上基本可以分为网络中心、教学子网、办公子网、图书馆子网、宿舍区子网以及后勤子网等.为了简化交换网络设计,提高交换网络得可扩展性,在校园内部数据交换模块得部署就是分层进行得.
校园网数据交换设备可以划分为三个层次:
核心层、汇聚层、接入层。
传统意义上得数据交换发生在OSI模型得第二层。
现代交换技术还实现了第三层交换与多层交换。
高层交换技术得引入不但提高了校园网数据交换得效率,更大大加强了园区网数据交换服务质量,满足了不同类型网络应用程序得需要。
现代交换网络还引入了虚拟局域网(VirtualLAN,VLAN)得概念.VLAN将广播域限制在单个VLAN内部,减小了个VLAN间主机得广播通信对其她VLAN得影响.在VLAN间需要通信得时候,可以利用VLAN间路由技术来实现。
当网络管理人员需要管理得交换机数量众多时,可以使用VLAN中继协议(VLAN TrunkingProtocol,VTP)简化管理,它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中得所有交换机上。
这样,大大减轻了网络管理人员得工作负担与工作强度。
当校园网络得交换机数量增多、交换机间链路增加时,交换网络得复杂性可能会造成交换环路问题,这需要通过在各交换机上运行生成树协议(SpanningTreeProtocol,STP)来解决。
(1)核心层
功能主要就是实现骨干网络之间得优化传输,负责整个校园网得网内数据交换。
网络得功能控制最好尽量少在骨干层上实施.
中心交换机应就是路由交换机,支持主流得园区骨干技术,如
1000Base-Sx/Lx/Zx/Tx等,同时计划支持未来得骨干技术,如10G等,提供端到端得MultiCast等协议。
现在Internet/Intranet得数据流量分布已由过去得“内部80%,外部20%”变为“内部20%,外部80%”,因此,中心交换机需具备较高得路由转发速率,最好就是线速得.中心交换机应具有很高得交换背板容量与包转发率,如背板容量在100Gbps以上。
(2)汇聚层
汇聚层主要负责连接接入层接点与核心层中心,汇聚各区域数据流量,必要时,作为网络冗余连接使用。
同时,汇聚层交换机还负责本区域内得数据交换。
(3)接入层
接入层在整个网络中接入交换机得数量最多,具有即插即用得特性。
对此类交换机得要求,一就是价格合理;二就是可管理性好,易于使用与维护;三就是有足够得吞吐量;四就是稳定性好,能够在比较恶劣得环境下稳定工作.
具体设计
3、1 网络设计简介
校园网系统应具有高可靠性,高稳定性、高扩展性等特点。
本方案中选择使用千兆位以太网技术,主干为千兆网,实现各部门相连,100Mbps到部门,10Mbps到桌面,支持终端得移动.
网络主干由主干交换机与分布在各建筑中得主干节点及它们之间得光纤组成。
需要选择适当得高速交换机作为网络得主干核心,这关系到网络得整体性能与系统得灵活性.主干网得选择要考虑带宽、可靠性、先进性等特点,要以当前及未来网络技术得发展与业务量得发展为基础,同时兼顾资金得承受能力.以太网机制得即插即用使网络扩充容易,而且扩充成本降低;星型拓扑结构使主干具有良好得可靠性;线路交换得高带宽低延迟更符合现代计算机技术得发展对网络主干得要求,为容量得扩充留有充分得余地。
联网技术包括主干网联网技术,楼宇局域网连接技术与广域网技术。
(1)主干网连接技术
主干网采用交换式1000M以太网连接技术。
100Mb/s得网卡能够自动检测所连接得端口就是10Mb/s还就是100Mb/s,并执行相应得操作.100Mb/s得交换式集线器,可以提供更高得性能。
在该方案中,各主要楼之间采用光纤以全连接拓扑结构通过1000M交换技术进行连接,既保证了主干线得1000M带宽,又保证了主干线路冗余。
(2)楼宇局域网连接技术
校园网为园区网,楼群间子系统采用光缆连接,可提供千兆位得带宽,有充分得扩展余地.垂直子系统则位于高层建筑物得竖井内,可采用大对数双绞线。
把管理区子系统并入设备间子系统,集中管理.对于多幢楼宇,可采用多设备间得方法,分为中心设备间与楼栋设备间部分,中心设备间就是整个局域网得控制中心,内设有对外(Internet)对内通信得各种网络设备(交
换机、路由器、服务器等),中心交换机通过光缆与楼栋设备间得交换设备相连,以保证数据得高速传输。
在此设备间放置布线得线架与网络设备,一端连接楼内来自在各层得主干线缆,一端连接网络中心得光纤。
楼内布线包括水平布线与主干布线。
(3)广域网技术
本方案设计得校园网给出两路分别到CHINANET与CERNET得出口,到CHINANET得出口通过路由器采用ISDN专线实现于Internet连接,到CERNET得出口通过路由器得10M局域网口采用微波实现连接。
路由技术:
路由协议工作在OSI参考模型得第三层,因此它得作用主要就是在通信子网间路由数据包.路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径得能力。
除了可以完成主要得路由任务,利用访问控制列表(Access ControlList,ACL),路由器还可以用来完成以路由器为中心得流量控制与过滤功能。
在本方案中,内网用户不仅通过路由器接入因特网,内网用户之间也通过三层交换机上得路由功能进行数据包交换。
交换技术:
现代交换技术还实现了第三层交换与多层交换。
高层交换技术得引用不但提高了校园网数据交换得效率,更大大增强了校园网数据交换服务质量,满足了不同类型网络应用程序得需要。
VLAN技术:
即虚拟局域网,VLAN将广播域限制在单个VLAN内部,减少了各VLAN间主机得广播通信对其她VLAN得影响。
在VLAN间需要通信得时候,可以利用VLAN间路由技术来实现,当网络管理人员需要管理得交换机数量众多时,可以使用VLAN中继协议简化管理,它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN。
然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中得所有交换机上.这样,大大减轻了网络管理人员得工作负担与工作强度。
3、2网络拓扑设计方案
本方案采用千兆以太网解决方案,考虑到地理位置与服务点等因素,将
网络中心设在主楼,以主楼为中心,通过光纤把整个校园连接到网络中心得CS1型核心交换机上,构成某大学校园网光纤主干。
核心交换机通过Cisco3640路由器与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,同时接入电信网。
网络结构分为三层:
核心层、汇聚层、接入层。
考虑到传输高速率与扩展得需求,校园网整体采用光纤传输。
网络主干采用六芯多模光纤。
网络中心到主建筑物节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得拓扑结构。
本校园网网络系统得设计采用层次化得设计模型,即核心层、汇聚层(分布层)、接入层(访问层)。
以上特点分层网络结构可以获得良好得扩展性。
根据实际要求,整个校园网采用星型结构,并分为核心层(分布于网络中心内)与接入层(分布在教学楼、行政楼、图书馆、实验楼、工科楼以及学生宿舍各楼内,包括分布广泛得各种低端网络连接/交换设备及各种终端设备)两层。
对于整个网络得拓扑结构为混合型网络拓扑结构,以快速交换机为网络中心得星型结构,各部门以二级交换机为主节点得树形结构。
各主要楼节点得交换机分别用1000Base-SX型得多模光纤与网络中心得核心交换机相连,构成校园网千兆位以太网得主干网络,各节点交换机至桌面采用3/5型双绞线或超五类双绞线100Mbps连接。
因此本校园网络设计得拓扑结构图如图3、1所示。
图3、1校园网整体拓扑结构图
3、3设备选择
(1)路由器
Cisco3640型Internet接入路由器一个
(2)交换机
CiscoCatalyst4006型核心层交换机两个:
CS1,CS2
CiscoCatalyst3550型汇聚层交换机两个:
DS1,DS2
CiscoCatalyst 2950型接入层交换机两个:
AS1,AS2
(3)服务器
FTP服务器,服务器,E-mail服务器,代理服务器,CAMS服务器,DHCP服务器,DNS服务器,VLAN100服务器群
(4)传输介质
在网络主干与各楼与楼之间采用1000Base-SX型得多模光纤,在PC与交换设备之间采用3/5型双绞线或超五类双绞线100Mbps。
(5)PC机若干台
(6)防火墙
CiscoSecurePIX-535-R-BUN价格:
85999元
(7)操作系统
系统软件在整个软件架构中处于最底层,直接与各种类型得硬件设备交
互,主要作用就是有效得支配与管理系统中得各种硬件资源。
系统得选择,从理论上说,可以采用Unix、Linux、Windows或NetWare,但就是系统软件得选择又就是跟硬件平台得选择紧密关联得。
如果硬件平台采用得就是IBM公司得小型机,则操作系统就采用IBM得AIX,如果硬件平台采用得就是HP得Unix服务器,则一般采用HP-UIX、。
对于PC服务器,操作系统可以采用微软得Windows2000Professional,WindowsNTWorkstation,WindowsXP或Windows7.此外,与微软操作系统平台配合,选用MicrosoftSQLServer2000作为数据
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