局域网技术课程设计.docx
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局域网技术课程设计.docx
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局域网技术课程设计
局
域
网
课
程
设
计
班级:
网络07-4班
指导老师:
陈彦良
学号:
310709040427
姓名:
张威
目录
一绪论
1.1校园网的概述
二需求分析与拓朴结构
2.1系统需求分析
2.2网络拓扑结构
2.3布线系统
三系统组建方案
3.1系统构成
3.2网络技术选型
3.3网络基本结构设计
3.4网络实现功能
3.5网络管理
四总结
一绪论
1.1校园网的概述
组建校园网,就是组建一个基本能覆盖整个校园范围的计算机网络,将学校内各种计算机、服务器、终端设备连接起来,并通过一定接口连接到广域网。
构建校园网的主要硬件有:
服务器、UPS、传输设备(光纤、双绞线等)、交换机、HUB以及终端工作站、网卡等。
校园网按照主干网的组网技术可分为:
交换式以太网、快速以太网、FDDI、ATM和千兆以太网。
交换式以太网现在主要用于网络交换机到桌面工作站。
FDDI和ATM存在着组网成本高、带宽利用率较低等因素使得它们都不太适合校园网的要求。
快速以太网是非常成熟的组网技术,造价低,具有较高的性能价格比,但传输速度较慢。
千兆以太网传输的速度较快,范围也很广(100公里范围内),成本相对于快速以太网较高。
校园网的规模在100~1000个终端左右较好,可实现每个教室都有一个终端,如足够的校园图书馆终端、教师的备课终端、学校各种管理部门的终端。
如果终端数过少,校园网的资源利用率就太低;终端过多,信息的传输速度就会受到很大限制。
整个校园网的投入主要由三个因素决定:
服务器数量和种类、布线系统(包括网络设备)和终端的数量。
指导原则
我们在规划校园网时,不仅考虑到现有局域网的情况,更主要的是着眼于为未来的学校提供既符合经济原则,又具有技术先进性和实用性的发展策略。
为此在具体工作中我们要努力贯彻如下一些原则:
先进性:
采用先进的技术、方法、设备,使系统既成熟可靠又能反映当今应用水平,并具发展潜力。
开放性:
整个系统应具有开放性,符合相应的国际标准和协议。
提供开放的网络接口和数据接口,使不同的产品能够协同运行,方便数据交换、信息共享。
扩充性:
系统应易于升级和功能扩充。
在系统容量、能力、处理能力等方面具有可扩充性,可以方便地进行产品的升级换代,不仅能够保护学校的投资,而且具有较高的综合性能
价格比。
可靠性:
应该在系统结构、设计方案、设备选择、技术服务等方面综合考虑,保证系统能够无故障运行。
同时系统必须具有出错处理、容错能力、冗余备份功能。
实用性:
整个网络的功能应完全立足于学校管理和教学的需求,保证系统信息处理和传递的安全、可靠、及时、准确。
安全性:
网络系统必须具有高度的安全性和保密性,通过设置分级保护、控制数据存取的权限,防止对系统的非法侵入。
可维护性:
提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术,保证系统维护管理简明、方便、有效。
可操作性:
必须提供友好的中文界面,采用基于Windows的GUI界面,操作简便,容错性强,易于管理和维护。
经济性:
在充分满足系统应用功能需求和系统性能、并保证系统安全可靠性的前提下,选用物美价廉、经济实用的技术和产品。
一个完整的校园网建设根据软硬件结合主要包括两个内容:
技术方案设计;应用信息系统资源建设。
技术方案设计主要包括两个方面:
结构化布线与设备选择、网络技术选型。
应用信息系统资源建设主要包括:
内部信息资源建设、外部信息资源建设等的选择。
内部信息资源建设包括校园办公管理系统、多媒体网络教室、多媒体电子图书阅览室、网络多媒体课件制作系统、内部通信信息服务系统、视频点播等。
外部信息资源建设包括学校主页、远程教学、Internet信息管理等。
一个学校校园网建设的目标应该是:
建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心,以现代网络技术为依托,技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域网相连,在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。
形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统,在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境,开发各类信息库和应用系统,为学校各类人员提供充分的网络信息服务。
校园网的总体设计思想:
校园网不只是涉及技术方面,而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。
因此,在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。
总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图,是搞好校园网建设的核心任务。
进行校园网总体设计,首先是进行对象研究和需求调查,弄清学校的性质、任务和改革发展的特点,对学校的信息化环境进行准确的描述,明确系统建设的需求和条件;其次,在应用需求分析的基础上,确定学校Intranet服务类型,进而确定系统建设的具体目标,包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标;第三是确定网络拓朴结构和功能,根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点,进行系统分析和设计;第四,确定技术设计的原则要求,如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求;第五,规划安排校园网建设的实施步骤。
网络系统是校园网的基础设施,主要包括结构化综合布线、服务器和终端机、内外连接设备以及软件平台的选择和建设。
近年来,多媒体技术的应用,对网络的传输能力提出了更高的要求,联网技术由此取得了长足的发展。
其中影响技术选择的主要因素包括:
网络规模、网络服务类型、速度、可靠性、使用与维护管理的方便性、价格、国际标准、未来前景等。
设计校园网络时,应综合考虑和权衡上述各种因素,在若干成熟的技术中进行选择和集成,以便能以最快的速度、最优的价格建成一个技术先进、功能丰富、运作可靠、使用维护及升级方便的校园网。
二需求分析与拓朴结构
2.1系统需求分析
大学位于某市区内。
校园网连接建筑物有教学楼、行政楼、图书馆、实验楼等。
信息结点共1400个,分布如下:
教学楼:
200个信息点
行政楼:
70个信息点
实验楼:
50个信息点
电脑室:
100个信息点
图书馆:
50个信息点。
饭馆:
30个信息点。
寝室楼:
800个信息点。
教师公寓:
100个信息点。
网络中心设在教学楼三层,以教学楼为中心,用光纤连接其它三个建筑物,构成大学校园网光纤主干。
通过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。
开通WWW、E-MAIL、FTP、TELNET、BBS等各种INTERNET服务。
全校开通办公自动化系统、视频点播多媒体教学系统。
校园网同时提供PPP拨号服务,使校区内及家庭用户等零散单机可通过电话拨号连到网络上,形成一个广域的计算机网络。
校园网的建立,可以实现全校资源共享,在一定程度上满足学校教育、科研对各种信息资源的需求。
2.2网络拓扑结构
校园网中的主干网是一条高速通信链路,它通过桥接器/路由器与各子网相连,从而在各子网间形成一条高速公路。
目前作为主干网的主要产品有电缆以太网、光纤以太网、FDDI(光纤分布式数据接口)、交换式快速以太网和ATM等。
根据校园通信速率需求高的特点,应考虑采用更高层次的主干网产品,为在各子网间传递多媒体信息奠定基础。
我校所采用的方案是以交换式千兆以太网作为全网主干,10M /100M交换式子网进行接入。
网络的重点是选择一个最适合的主干方案,而可供选择的技术目前主要是快速以太网、千兆以太网和ATM技术。
由于网络的涉及范围大小不一,应用方向也各不相同。
选择何种适用技术需要根据具体情况而定。
快速以太网主干 快速以太网是当前园区网络中最为价廉物美的技术。
快速以太网速度为100Mbps,与过去经常做为校园网主干的FDDI速度相同,但两者有较大的区别。
区别之一是,当今用于园区主干的快速以太网均为交换方式,为每条延伸到各园区建筑的链路提供独占的100Mbps连接,而FDDI为共享方式,所联结的园区建筑越多,网络主干效率越低。
区别之二是,快速以太网价格较FDDI低很多,性能价格比极好。
对于投资比较紧张的用户,园区中采用快速以太网主干无疑是一种非常合适的选择。
千兆以太网主干 千兆以太网做为较新的技术,刚提出概念时并未引起太大的轰动。
目前,采用62.5/125多模光纤介质的千兆以太网传输距离在250米到500米,采用50/125多模光纤可扩大传输距离1倍多。
因此,在范围不大园区中,可以较好的发挥千兆以太网做为园区主干链路的效果。
千兆以太网将网络传输速度增加了10倍,因此提供了巨大的网络带宽。
由于千兆以太网越来越成熟,重视它的网络厂商已经大大增加。
千兆以太网与第三层交换技术结合能较好的发挥主干链路的作用。
但对主干设备的要求也大大增加,因为要实现千兆级的路由交换,对于路由处理器的要求势必要大大提高,因此必须选用高档的企业级设备,才能有效地工作,保证系统工作效率。
ATM主干 在没有千兆以太网的情况下,高速主干只有选择ATM技术。
由于千兆以太网的出现,使ATM技术的灿烂光环已经有些褪色。
ATM是完全连接的。
这就意味着只要是ATM交换设备交换能力允许的前提下,数据包能够畅通无阻地到达目的地址。
由于ATM采用固定信元长度,使数据信元的校验可以简化,5字节的信元头部,使检查信元头和转发信元的工作十分简捷,不存在过大的延迟,再加上ATM设备具有的高速处理能力,使ATM网络的实际工作能力要高于同样标称速度的以太网等技术。
LAN Emulation(局域网仿真,简称LANE)技术的出现,使ATM技术应用于与传统网络技术(如以太网、令牌环)衔接成为可能。
我们可以采用ATM技术做为网络主干,通过LANE转换到以太网方式,与最终用户连接。
采用LANE技术,可以在划分VLAN方面具有很大的自由度,但同时带来的是VLAN之间的路由问题。
如果要想良好解决ATM主干系统中VLAN的路由,就必须采用能够支持LANE路由的路由器,通过单臂连接的方式连接。
然而,支持LANE路由的路由器价格较高。
正象以太网出现第三层交换技术一样,ATM主干网络现在可以采用MPOA技术。
MPOA采用一次路由、然后交换的方式,即进行一次路由后,记住路由的路径,然后通过直接交换转发数据。
这样可以大大提高网络工作效率,又减轻了路由器的压力。
目前已经有许多厂家推出了支持MPOA的产品。
ATM技术做为网络主干的许多优点已经被以太网上的第三层交换技术和Ethernet Channel技术抵消,竞争能力有所减弱。
但ATM技术毕竟是一种具有很大发展前途的技术,目前已经达到了2.4Gbps的高带宽。
因此我们认为,对于需要高度可扩展性的园区网络,可以采用ATM技术做为园区主干,以提高未来的扩展能力。
而对于分布范围较广的园区网络,千兆以太网的传输距离无法达到,也必须采用ATM技术。
网络平台 我们可采用快速以太网作为整个园区的主干,以满足目前的需求。
但又照顾到了以后的应用,以及考虑到整个网络规模较大、千兆网距离不能覆盖,因此选择了能够支持ATM技术的主干交换设备。
中心交换设备 中心交换设备选择包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备。
从现在各网络厂商的产品策略角度上,已基本上倾向于设计生产这类混合型交换平台,原因在于纯ATM设备应用面较窄。
由于ATM技术尚属较昂贵技术,采用ATM连接到桌面的性能价格比不好,目前依靠ATM局域网仿真的方式面向成熟的、已被大量采用的局域网技术( 以太网、令牌环等)是一种性能价格比最佳的方式。
我们虽然使用了包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备,而且目前只应用其以太网部分,以快速以太网为校园主干。
但也充分考虑了今后扩展到ATM主干的能力,因此采用了能够迅速升级的主干交换设备,这是一种既现实而又兼顾长远的思路,极大方便今后的升级更新。
中心交换设备支持第三层交换功能,这是以太网主干目前应必备的能力。
2.3布线系统
布线系统是网络实现的基础,选择时应主要以带宽和数据传输速率为衡量标准,同时考虑其发展余地、投资费用、安装质量及二次开发成本。
综合布线系统是一个用于语音、数据、影像和其他信息技术的标准结构化布线系统,它由许多部件组成,主要有传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电气保护设施等,由这些部件构造各种子系统:
工作区子系统、水平布线子系统、干线子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统。
综合布线主要有以下一些优点:
结构清晰,便于管理和维护;材料统一先进,适应今后的发展需要;灵活性强,适应各种不同的需求;便于扩展,节约费用,提高了系统的可靠性。
在校园网的建设中应按照综合布线系统的标准,规范化总体设计和分步施工,便于今后的管理和维护。
布线系统,它应该能支持话音、图形、图像、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输,支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体,支持多用户、多类型产品的应用,支持高速网络的应用,为校园网通信系统提供有力支撑。
三系统组建方案
3.1系统构成
校园信息系统网络应是为办公、科研和管理服务的综合性网络系统。
一个典型的信息系统网络通常由以下几部分组成:
1.网络主干,用于连接各个主要建筑物,为主要的部门提供上网条件,主干的选型和设计是信息系统网络的主要工作之一。
2.局域网(LAN)系统,以各个职能部门为单位而建立、独立的计算环境和实验环境。
3.主机系统,网络中心的服务器和分布在各个LAN上的服务器是网络资源的载体,它的投资和建设也是信息系统网络建设的重要工作。
4.应用软件系统,包括网上Web公共信息发布系统、办公自动化系统、管理信息系统、电子邮件系统、行政办公系统、人事管理系统和财务系统等专用的系统。
我们认为更主要的是建设内部的Intranet系统。
5.出口(通讯)系统,是指将信息系统网络与Cernet和Internet等广域网络相连接的系统,出口系统的主要问题包括两个方面:
一个是选择合适的连接方式,如DDN、X.25、卫星、微波等方式连网;另一个是防火墙的建设,它与出口系统的安全性有直接的关系。
3.2网络技术选型
结合校园网系统设计原则和用户的具体需求,我们可以得出一个最佳的主干设计方案。
所推荐的方案采用交换式千兆以太网作为校园网范围内的全网主干,10M/100M交换式子网接入。
主干网选用千兆以太网,其第三层以太网路由器交换机大都满足IEEE802.3标准,技术成熟,具有流量优先机制能有效的保证多媒体传输时的QOS。
千兆以太网具有良好的兼容性和可扩展性,在ATM技术成熟时,可平滑集成到ATM网络中,作为ATM网的边缘子网。
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。
3.3网络基本结构设计
(1)网络主干采用6芯多模光纤。
网络中心到主建筑物结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的拓扑结构。
(2)校园网主干设备采用100/1000M自适应全双工交换机,即网络中心配备一台Bay公司具有第三层交换功能的路由交换机Accelar1200作为中心交换机。
它可有效地扩展网络带宽,消除网络碰撞,提高网络传输效率。
各主建筑物结点的二级交换机,分别通过光纤以全双工200M带宽与中心交换机相连。
为了便于网络管理,抑制网络风暴,提高网络安全性能,校园网划分为多个虚拟子网(VLAN),通过路由交换机本身线速的路由能力建立起VLAN之间的高速连接。
(3)广域路由器选用Cisco公司的2511路由器,校园网通过DDN连入INTERNET。
另配置一台3COM公司的USRMODEMPOOL,以满足单机用户和校外用户以PPP方式上网。
(4)网络中心配置3台SUN公司SUNEnterprise250server(高性能网络服务器):
1台服务器用作WebServer、DNSServer;1台用作视频服务、E-mailServer、FTP等;1台用作数据库/数据服务。
(5)网络中心配备4台IBM5100PC服务器分别用作LAN计费、拨号用户认证及计费、网管、BBS系统、代理服务及计费等;网络中心还需配置激光打印机、打印服务器、扫描仪、数码相机、UPS不间断电源(3KVA、2小时)等设备。
网络拓扑结构图如下
3.4网络实现功能
本网络除了能够实现文件打印服务、网络数据通信、校园网络管理系统等一般网络的基本功能外,外部网络还可实现基于Intranet/Internet的信息服务。
提供Internet的访问、电子邮件服务等功能,如果需要还可提供远程访问的功能,同时可以在Internet上发布信息。
1、WWW服务
用户可以在Internet服务器上创建丰富多彩的Web主页,还可以创建动态的Web页面。
包括各种多媒体应用。
用户可以通过工作站远程监控Internet服务器的工作情况。
通过工作站远程更新Web主页。
并配置虚拟的工作目录和虚拟的WWW服务器。
同时,用户还可以控制Internet服务器所占用的网络带宽。
同时平时我们可以将对教学有用的Internet资料进行下载到本地,共本地的人员使用,不用每个人都上相同的网址,节约经费。
2、电子邮件服务
用户通过互联网收发电子邮件。
设置管理员帐号进行用户信箱、信息存储、过滤等管理。
3、FTP服务
用户通过网络对文件共享。
4、网络代理安全及计费管理
Internet的连接部分采用代理防火墙为贵单位Internet接入网络提供防火墙和计费服务。
该防火墙集中了防火墙和计费功能。
5、数据存储
由于各学校有大量的数据要进行存储,要满足具有扩展性,同时又有良好的性能,因此,我们建议磁带机存储,扩展起来相当方便,性能可靠。
6、Internet计费功能
为了节约经费,控制流量,有效的进行Internet流量的统计,我们采用代理服务器计费软件。
3.5网络管理
随着校园网的不断发展和应用,网络管理和安全防范问题也越来越复杂。
为此,我校专门设立了网络管理中心,负责网络管理系统的建立和应用、线路和站点的监测、通信设备管理、全局目录管理、用户和文件管理及收费管理、用户培训等。
同时,利用网管中心,可以方便地采取各种安全性措施。
校园网管理的主要目的是保障网络运行的品质,如维持网络传送速率、降低传送错误率、确保网络安全等。
所以校园网系统管理的技术人员可借网络管理工具或本身的技术经验实施网络管理,内容可分为下列6项:
(1)、系统管理随时掌握网络内任何设备的增减与变动,管理所有网络设备的设置参数。
当故障发生时,管理人员得以重设或改变网络设备的参数,维持网络的正常运作。
(2)、故障管理为确保网络系统的高稳定性,在网络出现问题时,必须及时察觉问题的所在。
它包含所有节点动作状态、故障记录的追踪与检查及平常对各种通讯协议的测试。
(3)、效率管理在于评估网络系统的运作,统计网络资源的运用及各种通讯协议的传输量等,更可提供未来网络提升或更新规划的依据。
(4)、安全管理为防范不被授权的用户擅自使用网络资源,以及用户蓄意破坏网络系统的安全,要随时做好安全措施,如合法的设备存取控制与加密等。
(5)、计费管理了解网络使用时间,能针对各个局部网络做使用统计。
一则可作为使用网络计费的依据,更可作为日后网络升级或更新规划的参考。
(6)、信息管理网络上的信息分成两部分,一是由管理员放置的信息,它们的品质一般较高;另一部分是由用户放置的,可能会有一些问题,要对这部分信息进行管理。
人员培训
总结
一个校园网络系统的组建需要从多方面进行考虑,不但涉及许多技术问题,而且包括网络设施、信息资源、专业应用、等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统的建设。
在这次课程设计中,我感觉组建一个局域网在理论上并不难,但是在实际组建中却可能会遇到各种各样的问题,因此培养解决问题的能力是很重要的。
理论要和实际相结合,学以致用,不能眼高手低。
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