校园网2.docx

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校园网2

淮海工学院东港学院校园网建设

的理论与实验研究

摘要

具有现代办学条件的学校必须建立完善的服务于教育教学的计算机校园网、信息库。

校园网为学校的教学、管理、办公、信息交流和通讯等提供综合的网络环境。

校园网的使用，使学校的教育、教学研究和管理工作跨上一个新台阶，同时也给学校的宣传，发展，提供了一个平台。

我们可以充分利用现有计算机资源，实现信息交流和软硬件资源的共享，实现学校办公、管理、教学的现代化。

本论文介绍了淮海工学院东港学院校园网建设的做法和具体步骤，给出了校园网建设的方案选择、设备配置。

还介绍了校园网建设的运用目的和发展方向以充分实现以上目的。

关键词：

校园网、资源库、学习网络化、教学电子化，科研协作化，信息化管理。

目录

第一章绪论6

1.1顺应知识经济时代发展的需要6

1.2最大限度地实现资源共享6

1.3教学改革的需要6

1.4优化学校内部管理的需要6

1.5为无纸化办公创造条件6

第二章毕业设计要求6

2.1任务要求7

第三章学院校园网基本情况描述7

3.1网络应用现状7

3.2应用需求8

3.3网络需求8

第四章东港学院校园网功能要求9

4.1具体目标9

4.2总体方向10

第五章网络体系结构要求10

5.1网络整体模型10

5.2总体网络结构10

第六章系统与网络管理要求11

第七章网络总体结构设计我将按照如下原则设计：

12

第八章网管中心设计13

8.1交换机的选择13

8.2服务器的选择14

8.3不间断电源的设计15

8.4系统的可扩充性15

第九章局域网规划15

9.2局域网网络应用17

第十章布线系统设计17

10.1布线系统设计方案17

10.2布线系统组成18

第十一章网络管理设计18

11.1系统平台的设计18

11.2VLAN的划分19

11.3IP地址的分配策略19

11.4网络管理与安全管理19

第十二章校园网应用集成20

第十三章网络设备选型及预算21

总计24

第一章绪论

人类已经进入21世纪，科学技术突飞猛进，知识经济初见端倪，尤其是信息技术和网络技术的迅速发展和广泛应用，对社会的政治、经济、军事、科技和文化领域产生越来越深刻的影响，也正在改变着人们的生活、工作、学习和交流方式。

信息的获取、处理、交流和应用能力，已经成为人们最重要的能力之一。

本课题根据淮海工学院东港学院校园网络建设的基本要求，以实现教学电子化，学习网络化，科研协作化，管理信息化的基本目标。

对东港学院的校园网进行充分的调研与规划，最终形成切合东港学院实际的校园网建设方案，作为校园网规划的依据。

1.1顺应知识经济时代发展的需要

校园网的建设将促进我院教学手段、教学方法、教学观念、教材内容及形式、教学模式、教学理论等发生重大变革，最大限度的满足教育发展的需要。

1.2最大限度地实现资源共享

校园网的建设，将使学院内部资源信息得到最大限度的共享，为学院教学、教育行政管理提供便利的条件，为整体提高教师教学水平创造条件。

1.3教学改革的需要

校园网的建设，将极大地改善教师搜集、整理、存储信息资源的条件，激发,学生的兴趣、求知欲，培养和提高学生自主学习能力，这恰是目前搞好素质教育的突破口。

1.4优化学校内部管理的需要

学生档案管理、教务处、学生科、教科室、校务办都要管，重复建设不仅工作量大，而且效率低，采用网络化管理后不仅可以分解输入工作量，而且可大大发挥数据的效益，变“死”档案为“活”资料。

1.5为无纸化办公创造条件

不久的将来备课、投稿、交论文、作总结、上报学校材料及学生材料、与其它院校交换资料都采用网络传递的方式，培养教师、学生这方面的工作习惯将成为当务之急。

第二章毕业设计要求

毕业设计依据：

 根据东港学院信息化管理的基本要求，以实现教学电子化，学习网络化，科研协作化，管理信息化的基本目标，对我学院的校园网进行充分的调研与规划最终形成切合我学院实际的校园网建设方案，作为校园网规则的依据。

2.1任务要求：

1.调研：

参观考察2-3家校园网的建设

2. 需求分析：

校园建筑，分布，信息点要求，功能要求，网络体系结构要求，系统与网络管理要求等。

3.校园网络总体结构设计，网络拓扑结构设计

4.局域网设计（主要建筑的局域网规划）

5.网管中心设计（包括服务器，交换机等主要设备）

6.布线系统设计（布线系统的选型，布局，布线图）

7.网络管理设计（子网的划分，VLAN规划，IP地址分配等）

8.因特网接入方案设计

9.校园网系统安全设计

10.校园网软件规划（网络管理，办公管理，教学管理，学生管理等）

11.有关设备的选型及预算（设备型号，价格，服务等）

4学院校园网基本情况描述

我院占地近300亩，主要建筑物有教学楼（两座）、办公楼、图书馆、实验楼（含6个大阶梯教室）、学生公寓（6座）、食堂（会堂及生活设施）等。

其分布情况如图一。

各楼之间的距离大致如下（以第二教学楼为中心）：

第一教学楼：

100米办公楼：

100米

实验楼：

250米图书馆：

500米

新食堂：

500米旧食堂：

250米

学生公寓：

500米

从地理位置上可将整个校区分为四个单元：

教学单元：

包括两座教学楼

教辅单元：

包括实验楼、图书馆

行政及后勤单元：

包括办公楼、食堂等

学生生活区：

包括6座学生公寓

第三章学院校园网基本状况描述

3.1网络应用现状

一、计算机概况

1、教学用计算机

东港学院现有近400台，其中Pentium级及以上计算机360台，承担全院2500多名学生的计算机课程教学任务。

2、办公用计算机

全院用于办公的计算机达40余台，均为Pentium级以上，分布在主要科室及教学管理部门。

3、多媒体教室6个

二、局域网情况

教学局域网共有五个，每个机房一个，网络实验室一个。

教学管理局域网1个，连接主要教学管理部门（机电系、计算机系、中文系、经济管理系、实验中心、图书馆、3个多媒体教室）

三、因特网

2001年4月采用了联通的2M专线正式接入因特网，与联通公司签订了两年的合同，专线使用费每月2500元，全年25000元，2003年4月到期。

目前有三个机房与教学办公局域网接入了因特网。

连接了实验楼、教学主楼、图书馆、多媒体教室，由于经济原因，楼宇之间采用了双绞线连接。

全院共有25个信息点接入了因特网。

相关网络设备如下：

华为路由器一台（2500），Star2024交换机一台，普通交换机（平和2116/100M）3台，服务器一台（同方超强1220）。

3.2应用需求

◆最终用户：

教师、学生、教学及行政管理人员、后勤、网络管理人员

◆教学要求：

支持教学过程的网络化与多媒体化，教学资源的制作、查询与发布；教师可以方便地浏览和查询网上资源、进行教学设计和科研工作；可以调用网上资源，进行课堂教学；可以通过网络对学生的学习进行指导和考查。

◆学习要求：

学生可以方便地浏览和查询网上资源，实现远程学习；可以开展网上“个性化学习”等。

◆管理需求：

通过与淮工本部校园网的互连，实现各种资源的共享，同时支持学校的日常办公和管理。

这方面的工作包括：

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。

◆通信要求：

通过E-mail及网上BBS及其它网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求。

通过高带宽的通信线路与设备完成音视频信号、远程视频会议所需要的传输要求。

3.3网络需求

◆网络管理要求：

校园网本身是一个相当复杂的信息系统，校园网建成后首先要为网络管理人员提供一个良好的网络管理平台，包括网络管理、安全管理、计费管理、信息管理等。

◆信息要求：

校园网的建设除了应该提供最基本的因特网功能以外，应加强我院的网站建设及内容的及时更新，充分发挥对外宣传的窗口作用，同时为师生提供所需要的数据服务。

◆信息点分布情况

按图一所示，各建筑物信息点按每个房间2个（双模块）设置，初步估计如下：

办公楼：

45×2个点，计90个点

第一教学楼：

20×2个点，计40个点

第二教学楼：

50×2个点，多媒体教室15×2，计130个点

实验楼：

10×2个点，计20个点（含6个大教室）

图书馆：

100个点（含北楼东面5个大教室）

新食堂：

5×2个点，计10个点

旧食堂：

20个点

学生公寓：

预留600个点

合计：

大约1000个点

第四章东港学院校园网功能要求

4.1具体目标

校园网必须具备教学、管理和通信三大基本功能。

硬件系统

整个校园网接入淮工本部校园网，以实现三个校区之间的互通互联；

在网络中心与主要楼宇之间铺设专用光纤，以光缆将校区内各建筑物连成一个完整的校园网，以实现4000兆的数据传输率（在二期工程中先实现1000兆，在三期工程中实现4000兆）；

各教学点和各办公室、至少铺设两个信息点（可数据或语音互换）；

全校建成15个公用多媒体教室，教室配有联网的计算机、投影设备及音视频设备；采用IP－Phone技术，使校区内的通话通过网络实现，同时亦可减少长途电话费支出（根据淮工本部的安排实施）；

学生公寓的接入（根据淮工本部的安排实施）。

综合应用系统

办公自动化系统：

网上信息发布、文件传送、信息汇总、意见征询、信息共享；教务管理；学生管理；人事档案管理；党务管理等。

网络管理与计费：

教职工及学生每人一个因特网代理帐号用于上网计费；每位教职工一个win2000子域帐号（按部门划分子域）；网管系统；

数字化图书馆系统（方案由图书馆设计）

实现“校园一卡通”：

就餐；交费；电话；就医；上网；借书；上机；其它活动（如考试、娱乐等）；

实现校园内的BBS系统，为全校每位师生开设一个BBS帐号。

开通面向全校师生的个人主页服务以及FTP个人帐号。

远程视频会议系统：

实现一点对多点的交互式实时会议或授课（讲座）。

（如召开校区间的实时视频会议或授课）；

4.2总体方向

改革传统的课堂教学模式，完成Intranet开发，架构局域网LAN，建立基于Internet/Intranet校园网的多媒体教学环境，为实现多面体教学提供条件；建立WEB站点，提高学院与国内外沟通的能力，并达到资源共享，为教与学各个环节提供计算机辅助工具；实现与教育网ChinaEdu及公众网ChinaNet接入，提供WWW、E-mail、FTP等Internet服务；实现教学主楼、行政楼、实验楼、教学楼及图书馆等楼宇的综合布线；建立教职工及学生档案，实现教师、学生档案、题库管理等教学教务活动的自动化管理；建设校园BBS，实现多媒体课件信息制作，进行教师多媒体电子备课；开发办公自动化软件以及教务、科研、学生管理等综合业务管理，为学院信息化建设打下基础。

第五章网络体系结构要求

5.1网络整体模型

根据当前网络技术的发展及我院的实际情况，校园网的网络模型一般采用三级结构即：

访问层、分布层、核心层。

由于我院的校园网是淮工校园网的一个分支，因此在考虑网络结构层次时，只需采用两层即可：

分布层与访问层。

网络的整体模型采用当前使用非常广泛的星形结构。

5.2总体网络结构

1.总体结构采用星形网络拓扑结构，以网络中心的主交换机为中心节点。

整个网络结构采用二层结构：

接入层为主交换机，访问层为各楼宇的交换机，用于接到桌面的计算机，对机房信息点较多可采用下一级普通的交换机访问。

2.校园网络工程涉及的主要建筑包括两座教学楼、办公楼、图书馆、实验楼等。

根据我院的地理分布情况，为便于网络的管理，将网络中心设在新建的第二教学楼的三楼。

3.各主要楼宇节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接，构成校园网千兆以太网的主干，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100M交换。

4.在第二教学楼三楼布置一个计算中心，通过一台接入层交换机管理所有机房的计算机。

该交换机与主交换机之间用光纤连接。

5.考虑通过淮工本部的校园网接入公网及教育网，本校园网只设置三个服务器：

WWW/FTP服务器、应用服务器与电子邮件服务器。

第六章系统与网络管理要求

维护网络正常高效率地运行，及时检测网络出现的故障并进行处理，通过

监测分析运行状况而估价系统性能，通过对网络的配置协调更有效地利用网络资源，保证网络高效率正常运行。

根据ISO9596定义的公共管理信息协议（CMIP），在OSI管理体系结构中，应定义五个管理功能：

配置管理（ConfigurationManagement）

其目标是监视网络和系统配置信息，以便跟踪和管理对不同的软、硬件单元进行的网络操作的结果。

故障管理（FaultManagement）

其目标是自动地检测、记录网络故障并通知给用户，以便能使网络有效地运行。

故障管理包括以下几个步骤：

⑴判断故障症状；

⑵隔离该故障；

⑶修复该故障；

⑷对所有重要的子系统的故障进行修复；

⑸记录故障的检测及其结果

③性能管理（PerformanceManagement）

其目标是衡量和呈现网络性能的各个方面，使人们可在一个可接受的水平上维护网络的性能，性能变量的例子有网络吞吐量、用户响应时间和线路利用率。

性能管理包括以下几个步骤：

⑴收集网络管理者感兴趣的那些变量的性能参数；

⑵分析那些数据，以判断是否处于正常水平。

⑶为每个重要的变量决定一个合适的性能阀值，超过该限值就意味着出现了值得注意的网络故障，管理实体不断地监视性能变量，当某个性能阀值被超过时，就产生一个报警，并将该报警发送到网络管理系统。

④记帐管理/计费管理（AccountingManagement）

其目标是衡量网络的利用率，以便使一个或一组网络用户可以更有规则地利用网络资源，这样的规则使网络故障率降低到最小（因为网络资源可以根据其能力大小而合理地分配），也可使所有用户对网络的访问更加公平。

为了达到合理计费管理的目的，首先必须通过性能管理测量出所有重要的网络资源的利用率，对其结果的分析可以使得对当前的应用模式具有更深入的了解，并可以在该点设置定额。

为达到更优的访问，也需要作某些更正。

因此，对资源利用率的测量可以产生计费信息，并产生可用来估价费率的信息，以及可用于资源利用率优化的信息。

安全管理（SecurityManagement）

其目标是按照本地的指导来控制对网络资源的访问，以保证网络不被侵害（有意识的或无意识的），并保证重要的信息不被未授权的用户访问。

安全管理子系统将网络资源分为授权和未授权两大类，执行以下几种功能：

⑴标识重要的网络资源（包括系统、文件和其它实体）；

⑵确定重要的网络资源和用户集间的映射关系；

⑶监视对重要网络资源的访问；

⑷记录对重要网络资源的非法访问。

第七章网络总体结构设计我将按照如下原则设计：

经济性

在校园网建设方案的基础上，根据东港学院的特点，采用成熟的网络技术和高性能价格比的产品，在经费允许的前提下实现建网目标；

先进性

跟踪国际网络技术的新发展，设计技术先进的网络和科研环境，方便学院的科研和开发；保证处理数据的高效率、系统工作的灵活性、网络的可靠性，同时也使系统的扩充和维护变得十分简单；

可靠性

方案考虑从网络骨干线路的冗余备份、网络核心设备的冗余备份和电源冗余备份等方面保证校园网可靠性；

开放性

采用开放性的网络体系，以方便网络的升级、扩展和互联；同时在选择服务器、网络产品时，强调产品支持的网络协议的国际标准化；

可扩充性

从主干网络设备交换功能、选型及其模块、插槽个数、管理软件和网络整体结构，以及技术的开放性和对相关协议的支持等方面，来保证网络系统的可扩充性；

可管理性

网络管理基于SNMP，并支持RMON和RMON2，以及标准的MIB；采用图形化的管理界面和简洁的操作方式，合理的网络规划策略，提供强大的网络管理功能；使网络日常的维护和操作变得直观、便捷和高效；

安全性

内部网络之间、内部网络与外部公共网之间的互联，利用VLAN/ELAN、防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全；

投资保护

选用性能价格比高的网络设备和服务器，采用的网络架构和设备充分考虑到易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资；

易用性

应用软件系统必须强调易用性，如采用业界流行的B/S或C/S模式，用户界面友好，带有帮助和查询功能，用户可以通过Web查询

结合东港学院实际和需求，我遵循如下设计原则：

经济、先进、可靠、开放、可扩充、可管理、安全、易用、性价比合理。

具体如下：

设计技术先进的网络和科研环境，方便学院的科研和开发；保证处理数据的高速率和效率、系统工作的灵活性、网络的可靠性，同时也使系统的维护和扩充变得十分简单；应用系统软件必须强调易用性，用户界面友好，带有帮助和查询功能，用户可以通过Web查询；选用性能价格比高的网络设备和服务器，采用的网络架构和设备充分考虑到易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资；内部网络之间、内部网络与外部公用网之间的互联应利用防火墙等一些技术对访问进行控制，确保网络的安全

第八章网管中心设计

8.1交换机的选择

基本需求：

交换机选择的基本需求为：

能够通过光纤链路连接到学校各楼宇。

建成位于第二教学楼的网络中心。

该中心的主要功能包括：

负责主干网运行和管理的网络运行中心；有关信息资源建设和管理的网络信息中心；负责全网教育和技术培训、以及推广应用的教育和培训中心等。

建成功能较完善网络管理系统和安全保障体系。

主要包括：

配置管理、失效管理、安全管理、性能管理等功能。

计费管理：

大量上网用户的服务与管理将是管理者面临的一个难题，如何给用户提供服务如PROXY、EAMIL、用户查询，提供给管理一个手段如权限、计费、口令等。

建成一批网络资源和应用系统，并且陆续在网络上提供服务。

如教务管理系统、学院行政办公系统、网上图书馆管理系统、网上教学系统等；

采用Internet的TCP/IP网络体系结构和协议技术标准。

校园网采用当前技术先进且功能齐全的网络和计算机设备；

在网络内部提供完整的信息服务，包括WWW、Email、FTP、BBS等等，学生只要缴纳少量的网络使用费就能得到自己所需的大部分信息；

由于校园网是数据、语音、视频于一体的系统，必须充分考虑VOD系统、IP语音系统，同时借助这些系统开展网络教学、供师生娱乐等；

在网络建设上充分考虑可扩展性，可以平滑、稳定的实现和其他区域网络的连接。

设备配置描述：

网络设备配置描述如下：

设备类型

设备配置及描述

Catalyst4006交换机

主交换机，负责访问层交换机、服务器的接入

Catalyst3550交换机

访问层交换机,支持堆叠，很容易扩展接入端口

普通百兆交换机

作为次要楼宇及机房桌面级交换机，直接负责用户的接入

相关软件

网管软件CiscoWorks2000

视频点播软件，CiscoIP/TV3.0

网络服务与计费软件系统

8.2服务器的选择

校园网服务器的需求主要是基于以下几方面：

Internet服务器：

DNS、MAIL、WWW、FTP、BBS、PROXY

网管工作站

校园网应用服务器，如数据库服务器，视频点播服务器等

网络中心管理、开发、调试平台等

由于我院的校园网将要接入淮工校园网，因此对DNS、FTP、EMAIL等均可使用淮工的服务器，但考虑到我院的特殊情况与局部数据，拟配备电子邮件服务器、WWW/FTP服务器与应用服务器，并配置二台高性能的网管工作站。

为了便于网络的检测与调试，需配备一台高性能的笔记本电脑。

1.网管工作站：

可采用高性能的PC机（PIV2.0/40G/512M/19”/DVD）

2.笔记本：

PIV2.0以上/20G/256M/DVD

3.WWW/FTP服务器、应用服务器及电子邮件服务器：

普通部门级服务器，双CPU、双硬盘（SCSI36G）、双电源。

8.3不间断电源的设计

保证系统的安全和数据的安全，不间断电源将为断电和意外断路时，提供用电保证。

选用山特在线式不间断电源，并采用原装松下电池。

具体设计如下：

在网络中心采用3KVA/3小时的在线山特不间断电源，功率可支持网络中心的主服务器、网络机柜、交换机、路由器及网管工作站和开发用机。

8.4系统的可扩充性

根据我院的信息点需求情况，在网络的整体设计中充分考虑到网络的扩展性。

整个网络结构的扩展性

整个网络主干采用星型拓扑结构，可以很容易地扩展主干节点。

二级以下的节点也采用星型拓扑结构，可以很灵活地接入微机和工作站

网络设备的扩展性

所选择的Catalyst4006交换机本身是6个扩展槽的机箱，易于扩展

扩展实施方法

首先扩展主干交换机的插槽以扩展端口；

其次，在网络主干允许的情况下，可以增加楼层交换机来扩展网络信息点，增加二级节点交换机以增加交换的端口；

最后，可以增加网络主干交换机，通过增加交换机个数和升级为更高性能交换机两种途径，同时可以把有关的交换机下推到下一级节点。

主干带宽的扩展

CISCOCatalyst4006的设计结构为支持千兆以太网，可采用增加模块和软件升级来实现；

Catalyst3500系列，它提供两个千兆端口。

以后的扩展既可利用已有的两个1000M光纤接口，利用GigabitEtherchannel技术，使得分支交换机的接入由1G提升为2G。

这样可以充分扩展分支交换机的接入带宽。

第九章局域网规划

9.1局域网功能需求具有如下特点：

为实现网上多媒体信息的实时播放，要求主干网具有100Mbps以上的网络传输带宽。

为了让电化教学室实现多媒体教学，信息需要100Mbps交换到桌面。

从各局域网的安全性和数据传输效力考虑，要求系统能以多种方式实现虚网设置，即具有很强的虚网技术。

具有方便地从100Mbps网络向ATM网或千兆位以太网升级的能力。

广域网

广域网接入层是指校园局域网通过路由器及光纤接入互联网。

主干网（教学主楼）

主干网是指网络中心到各大楼间的光纤传输通道，目前，校园网中所传输的数据可分为3类：

第1类为普通文字数据，如图书信息、情报资料信息、管理信息、电子邮件和共享软件等，此类信息对校园网带宽要求不高；第2类为多媒体数据，如高质量的图片、声音和动态视频素材等，对网络传输带宽和时延性能要求极高；第3类为局域网要求，主要是将学院已建成的图书馆、计算机教研室和实验室等局域网接入校园网，信息传输集中且信息量大，对网络入口要求极高。

从学院信息资源特点来看在这里我采用当前世界上最先进、最稳定的1000M快速以太网交换技术，使1000M到各个大楼主干。

其中多媒体教室应具有以下功能：

（1）.教学功能

学生可以在自己的屏幕上看到教师的屏幕内容，教师的所有操作都将同步显示在学生的屏幕上，完成常规教学的演示功能；给指定的学生发送邮件，使之在每台学生机上运行，学生可以自定进度进行学习，真正实现以学生为中心的教学；当某个学生的操作比较典型时，利用这个功能可以把这个学生的屏幕传给其他学生，同时教师进行操作，对这个学生的操作进行讲评；当某个学生做得非常好时，可以让这个学生示范给其他学生看；如果学生有什么问题，可以用热键进行举手，在教师的主控平台上会有所显示，教师可根据情况对该学生进行单独讲解或示范；教师和学生可以进行文本及声音交流；可以对学生的屏幕轮流进行查看和监视，以便掌握班级学生的整体情况，完成常规教学的巡视功能。

查看的方式、时间等都可以灵活