网络工程实践课程设计.docx

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网络工程实践课程设计

网络工程实践课程设计报告

题目：

高校校园网的网络规划与设计

学生姓名：

学号：

专业班级：

同组姓名:

指导教师：

设计时间：

2012年上学期第1周

指导老师意见:

评定成绩：

指导老师签名：

日期：

2012年2月28日

摘要

本设计简要地讨论了校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、网络性能及应用分析等问题，为校园网络的规划、设计等方面在技术及应用上提供参考，以使在建或规划中的校园网络具备较高的整体性能。

随着信息技术的不断发展和人们对各种数据形式的信息需求和交流的不断增长，使得当今的计算机网络，特别是Internet从传统的数据处理设备（如计算机）和管理工具中驳离出来，担当一个非常重要的角色——信息技术的基础设施与获取、共享和交流信息的主要工具，并成为人们在当今社会生活及工作中不可缺少的组成部分。

经过了几年的迅猛发展，计算机网络已经在很多方面改变了人们传统的工作和生活方式……Web浏览、E－mail、QQ、文件传输、远程诊断、电子商务、网络大学及虚拟学校等无一不与计算机网络有着千丝万缕的联系。

这些基于网络的各种应用，正在以惊人的速度扩展，几乎渗透了社会生活的各个方面。

校园网络（CAN，CampusAreaNetwork）与其它园区局域网络一样，由于它属于单位自有，学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利，因此，受经费、技术水平及其它方面的影响，校园网络在规划设计、资源建设和应用上很不平衡，差别很大，特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的条件下，造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。

　　校园网络的规划设计有多种解决方案，依学校的类型规模和性质的不同，以使网络的设计方案有所不同，体现在技术、应用上更是不同。

在传统的语音服务（诸如电话）无法满足人们的各种信息需求的今天，对图形、图像、视频等多媒体信息需求的不断增长，已成为人们依赖计算机网络进行信息共享和交流的重要资源。

学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的。

也是网络规划设计者永远追求的目标。

关键词：

1、校园网2、系统3、拓扑结构4、IP配置

1课程设计的目的与意义

大学校园网建设的目标应该能满足学生即将进入社会、面临网络信息时代激烈的知识竞争的需要，又能满足教师教学活动和研究人员迅速吸收最新知识、进行学术交流和创造的需要，同时还能达到在面积较大、环境较为复杂的校园网内，进行行政、生活、教务管理以及开展多种业务活动的目的。

建设校园网应达到的目的有一下几点：

（1）通过与INTERNET的互联，共享国内外院校以及商业机构的网络资源、并与他们建立包括E-MAIL（电子邮件）在内的国际通讯联系；

（2）将全校的局域网互联，使全校师生共享校内网络信息资源（教学、科研、图书等信息），改善校内信息流通状况，促进校园内部网络应用的开发；（3）通过与INTERNET互联，展示大学校园校况及大学教育发展的状况，扩大该校在国内外的影响，突出该校在教育研究和建设中的重要地位；（4）使学生通过对校园网的使用，熟悉和掌握现代通讯工具，了解INTERNET的商业应用价值，为今后走向教学岗位，适应新的计算机应用环境打下基础；（5）利用校园网建立现代化的教学、科研环境，为今后的CAI（计算机辅助教学）、网络上的协作研究创造条件；（6）通过校园网为周边地区的企事业单位提供广泛的网络信息服务。

本校园网课程设计的意义在于：

在日新月异的网络时代，信息技术的迅猛发展和广泛深入的应用，推动了各行各业的技术进步，也向教育提出了严峻的挑战。

教育如何迎接信息技术发展的挑战，这是我们必须思考和探索的事情。

教育的迅速发展对教育手段和教育管理体系的要求越来越高，运用计算机多媒体和网络技术来促进教育的全面改革已势在必行。

现在，校园的信息化已成为校园发展的潮流，中学校园网建设成为了学校信息化建设的焦点。

本课程设计通过利用校园信息网络系统建成丰富的数据库资源，实现了全校的机房、办公室等的网络互连，使学校所有的计算机都能通过服务器进行相互访问，使学校教师学生对感兴趣的问题进行交流。

学校校园网络的建设为教育教学提供了先进的教学手段，为教师的教育教学及科研服务提供方便，在潜移默化的教育环境中培养了学生的信息意识。

2需求分析

校园网必须具备教学、管理和通信三大功能。

教师可以方便的查询和浏览网上资源，学生可以通过网上学习学会信息处理能力，管理人员可以方便的对教务、行政事务、学生学籍、财务等进行综合管理，实现各级管理层之间的信息数据交换及设备资源的共享。

每个学校都有自己的特色与背景，以下是湖南文理学院在建设校园网时要用到基本资料：

（一）、学校背景

学校建筑主要由办公楼，教学楼，图书馆，宿舍构成。

办公楼为2层，1楼为办公室，2楼为网络中心；有3栋教学楼，每栋教学楼6层，第1层为普通教室，2、3、4层为多媒体教室，5、6层为学生机房实验室；有14栋学生公寓，每栋学生公寓6层。

（二）、用户需求

（1）办公楼第1层共4个房间，每个房间内2个信息插座，通过校园网连至Internet，达到100M到桌面；

（2）教学楼第2、3、4层每层6个多媒体教室，每个多媒体教室需要1个信息插座，要求只能访问校园网；5、6层为学生机房实验室，每个实验室40台电脑，因此每个实验室外有1个信息点，实验室内配有交换机，可以通过校园网连接到Internet，速度为100M；

（3）每栋学生公寓的每一层都是相同的结构，每一层有40间寝室，可以通过校园网连至Internet，速度为100M；

（4）办公楼2楼网络中心，分为服务器区域和工作人员区域，同时配有路由器和防火墙用于连接Internet。

（三）、性能要求

（1）安全可靠。

校园网中存在大量的关于教学、档案管理、学生成绩等重要数据。

同时因为校园网的规模较大，教学与科研部门众多，容易引起网络性能严重下降，所以校园网的需要较高的安全可靠性。

（2）经济实用。

（3）局域网高速连接。

（4）适应复杂的信息结构以实现优越的资源共享功能：

操作方便，易于管理。

校园网应当能够安全地接入Internet网，而且能够对接入Internet网的各网络用户进行权限控制、带宽分配和计费管理。

使校园网能够最大限度地适应今后技术发展变化和服务发展变化的需要。

随着计算机、通信和多媒体技术的发展，科技的进步与经济的繁荣，计算机网络在当今的信息时代扮演着越来越重要的角色，网络上的应用也更加丰富。

当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。

半导体集成电路、计算机、光纤、卫星、多媒体等电子信息科技发展迅猛，并迅速广泛应用于社会各领域，产生和激发出新的生产力，正引起社会经济乃至人们工作、生活方式的深刻变革。

可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。

信息技术的普及教育已经越来越受到人们关注。

大学计算机网络的建立与应用已相当普遍，它对内综合了校园中的计算机资源，对外建立了广泛信息获取和交流渠道，为大学的教学和科研工作带来勃勃生机。

学校领导、广大师生们已经充分认识到这一点，学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来建设的具体内容。

建立校园网络已经成为各个大学的基础建设工作,它直接关系到学校的教学和科研工作的质量和水平。

随着我国中国教学科研示范网主干网的建成和全国高校校园网建设的高潮，校园网已成为衡量一个高校优劣的重要标志之一。

高可靠性的计算机网络为校园的计算机管理提供了稳定的平台，极大的提高了校园网络的极大优势。

现今的网络系统包括网络交换机以及叠加其上的语音、数据、视频装置以及可变化的软，硬件应用。

它的开放式设计意味着更好的整体化及高品质应用的能力。

提供的带宽可适合话音，图像，数据的传输，这种带宽结合设备厂商优秀网管模式，可以向用户提供面对面的通讯。

针对于对校园网的规划与设计可以提高无论是学校还是学生对前沿科技的追求。

3系统设计

3.1、设计思想

校园网计算机网络系统应便于将来网络系统的扩充，网络的硬件和软件应具有相对的独立性；充分考虑网络系统的开放性；充分考虑硬件的适应性，硬件应具有高度的可连接性和兼容性；网络系统应具有高度的开放性，能与不同的计算机系统，通讯系统，自动控制系统连接，能连接不同协议的网络系统；实现多种操作系统平台，多种网络操作系统，多种网络协议互操作。

3.2、网络设计原则

1）网络的先进性和实用性的原则

采用的硬软件系统既有技术的先进性，又有很高的性能价格比。

2）网络的灵活性和可靠性的原则

网络系统能够适应各种网络应用系统，易于今后向更先进的技术迁移，并且要有很好的容错能力。

3）网络的可管理性和易维护性原则

配置网管软件，采用具有可管理的网络设备，以便合理规划网络资源和控制网络运行。

整个网络应结构合理，层次划分清楚且具有相对独立性，便于管理和维护。

4）网络的开放性原则

采用开放的网络体系以方便网络的升级、扩展和互联；

5）网络的可扩充性原则

从主干网络设备的选型及其模块、管理软件和网络整体机构以及技术的开放性来保证系统的可扩充性；

6）网络的可管理性原则

利用合理的网络规划策略提供强大的网络管理功能；

7）安全性

内部网络之间、内部网络与外部公网之间的互联，利用Vlan/Elan以及防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全。

3.3、总体设计

使用快速以太网拓扑街头，将校园网的网络结构分为三层，参造图1。

图1校园网拓扑结构图

校园信息中心：

信息网络的核心部分。

由中心交换机、UPS等电源系统、服务器、广域网连接设备、网络管理系统组成。

功能是实现高性能的交换和传输，也能够有效地对网络流量进行控制和进行VLAN划分。

校园主干网：

连接校园内各楼宇的主干网络。

校园内楼房处设备通过网络线路连接到交换机处，实现校园网络信息交换。

各中心节点的主干交换机要支持千兆以太网，具有10/100Mbps以太网端口。

网络结构采用环状结构，核心主干交换机与主干交换机互联成环形结构。

二级交换机再以星形结构接入对应的中心节点，并以100M直接到桌面，确保信息流畅，这样就构成了能满足教学和管理要求的主干网络。

楼内接入网：

楼宇内部的星型局域网络，是校园网络的接入层。

计算机信息点到楼房间通过双绞线连接，实现楼内网络通讯网络的安全控制也主要由分布层设备来实现。

网络中心的路由器选择合适的链路接入方式连接Internet。

千兆以太网作为校园网的主干，按10M/100M交换式子网方式接入。

采用

散式三层交换体系，二级交换机具有第三级交换能力，主干线路压力小，而且全部实现百兆交换入室。

三级交换机可以堆叠，能将一个主干和桌面交换机组成一个整体，提供足够的交换口，可扩展性好。

工作组子网可选用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。

3.4、详细设计

（一）总体布线结构图如图2

图2校园网构建图

（二）以学生公寓为例进行解析：

（1）主干线采用光纤接入学生公寓楼宇；

（2）垂直干线系统用光纤走墙壁中铺设的PVC管到达每一层；（3）水平布线系统采用光纤通过配管、线槽走配线间；（4）由于学生公寓人流量很大，不方便多层采用大型配线间，因此采用小型墙壁悬挂形配线间，内有光纤接收模块、配线架、48口交换器，每层使用7个配线间，又因为学生几乎人手一台电脑需要上网，再从配线间牵引双绞线至每个寝室的信息插座。

学生公寓布线图、拓扑结构图分别下图

图3学生公寓布线图图4学生公寓分层结构图

4系统实现

4.1、校园网布局结构

校园比较大，建筑楼群多、布局比较分散。

因此在设计校园网主干结构时既要考虑到目前实际应用有所侧重，又要兼顾未来的发展需求。

主干网以中控室为中心，设几个主干交换节点，包括中控室、实验楼、图书馆、教学楼、宿舍楼。

中心交换机和主干交换机采用千兆光纤交换机。

校园网的主干即中控室与教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼之间全部采用8芯室外光缆；楼内选用进口6芯室内光缆和5类线。

在校园信息中心配置一台CISCO公司在千兆高端交换机市场处于领先地位的主干交换机Ciscocatalyst3508GXL。

主要致力于高性能骨干网应用，满足快速增长的校园网全部需求的解决方案，这些需求包括：

扩展性、高性能、灵活性、管理性和可靠性。

广域网接入设备我们选取的是世界上最大的路由器生产商CSICO公司的CISCO2600路由器。

CISCO2600路由器是CSICO公司针对于中小型互联网用户推出的高性能广域网接入设备，它提供了一个快速以太网端口、两个广域网接口，完全满足学校现阶段的需求。

4.2、路由配置的相关配置如下

（1）路由器的IP配置（其中包括以太网口配置和串口的配置）

命令：

Router（config）#ipaddressz

配置以太网口：

//以RouterA为例

命令：

Router1#configt

Router1（config）#intf0

Router1（config-if）#ipaddress172.16.1.8255.255.255.0Router1（config-if）#noshut//启用该以太网口

配置路由器的串口要区分是DCE口还是DTE口。

例如观察s0哪种接口，

以在特权模式下输入命令：

showcontrollers0

配置串行DCE：

命令：

Rouer1#configt

Router1（config）#ints0

Router1（config-if）#clockrate64000//配置时钟

Router1（config-if）#bandwidth56//设置接口带宽，可选配置

Router1（config-if）#ipaddress172.16.9.1255.255.255.0

Router1（config-if）#noshut//启用该串行口

配置串行DTE：

//以RouterB为例

命令：

Rouer1#configt

Router1（config）#ints0

Router1（config-if）#bandwidth56（可选配置）

Router1（config-if）#ipaddress172.16.9.2255.255.255.0

注：

DCE和DTE配置区别：

DCE要配时钟，而DTE则不必。

（2）配置静态路由（以RouterB为例）

注：

其他路由器有类似的配置方式

router>en

router#conft

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

router（config）#iproute172.16.1.0255.255.255.0172.16.9.1

router（config）#查看路由表（命令：

Router#showiproute）

（3）配置主交换机

以主交换机switchE为例

switch>en

switch#vlandatabase

switch（vlan）#vlan1

switch（vlan）#end

switch#conft

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

switch（config）#intf0/3

switch（config-if）#switchportaccessvlan1

switch（config-if）#intf0/1

switch（config-if）#switchportmodetrunk

switch（config-if）#switchporttrunkencapdot1q

switch（config-if）#end

switch（config-if）#intf0/8

switch（config-if）#switchportmodetrunk

switch（config-if）#switchporttrunkencapdot1q

switch（config-if）#end

switch#vlandatabase

switch（vlan）#vlan2

switch（vlan）#end

switch#conft

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

switch（config）#intf0/6

switch（config-if）#switchportaccessvlan2

switch（config-if）#end

switch#conft

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

switch（config）#intf0/1

switch（config-if）#switchportaccessvlanall

switch（config）#intf0/8

switch（config-if）#switchportaccessvlanall

switch（config-if）#end

注：

通过以上的配置将三层交换机划分了5个子网分别为VLAN1,2,3,4,5

其它的交换机可以做类似的配置。

（4）配置PC机

以办公室工作站的pc机HostB为例

Pcclogin:

root

password:

linux

[root@PCCroot]#ifconfigeth0172.16.3.1netmask255.255.255.0

[root@PCCroot]#routeadddefaultgw172.16.3.8

其它pc机的ip地址及网关可以做类似的配置

5系统调试

5.1、本系统的虚拟网络实现图为：

图5系统拓扑图

5.2、系统ping结果

（1）、用校园网HontEip172.16.7.2ping外网主机HostCip172.16.5.1如下：

图6

（2）、用校园网HontEip172.16.7.2ping内网服务器HostDip172.16.7.1如下：

图7

3、用内网服务器HostDip172.16.7.1ping.用图书馆HontAip172.16.1.1如下：

图8

4、用办公室工作站pcHostBip172.16.3.1ping外网主机HostCip172.16.5.1结果如下：

图9

通过以上的联通性测试可以看出中学校园网的配置成功。

6小结

在这一周的课程设计中使我对网络的规划与设计有了更进一步的了解，将以前所学的计算机网络的理论与实际结合起来，并且提高了自己的动手操作能力，将网络知识从书面理论层次提升到了实际运用层次。

在本次课程设计中，我们小组成员一起努力，按期的完成了我们的校园网络设计系统的规划与设计，以团队形式进行设计也使我懂得了如何能更好的和队友进行交流信息，大家一起提出问题，解决问题，使我明白一个系统的设计、项目的开发，光靠个人的力量是不够的，团队合作会带来事半功倍的效果。

开始的时候，我们以为做一个校园网络的规划很简单，但我们真正着手做的时候才发现并不是想象中的那样简单，我们设计出方案以后，原以为大功告成，但当我们检验的时候才发现，有些主机之间并没有连通。

经过老师的指点与反复修改，我们最后成功完成了我们校园网的规划与设计。

在这次实践课中我们每个组员都做出了自己的努力，大家合作完成了网络实践，这次的课程设计，使我认识到，对待任何事，首先是在态度上应该重视，只有认真去对待，才有心思去做好；其次，使我对网络主干的设计及子网的规划和配置有了更加深刻的了解；最后，这个系统的成功完成使我认识到团结合作的重要性，如果没有与组员之间的互相帮助与讨论，单靠个人是不可能这么快做出来的。

在此过程中，我学到了更多更细的基础知识，必将给我今后的学习和工作带来更多的帮助。

参考文献

[1]谢希仁.计算机网络（第5版）[M].北京：

电子工业出版社，2007