清华大学局域网总体项目设计方案.docx

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清华大学局域网总体项目设计方案

清华大学局域网总体项目设计方案

第一章总体设计概述

1.1前言

清华大学校园网自1985年开始自主研制成功了小型分组交换网DGCNET（DistributedGeneralComputerNetwork——分布式通用计算机网络）系统以来，经过近20年的不断努力，历经了自主研究开发（1985～1987）、早期TUNet、NCFC（1991～1996）、“泰山工程”一期（1996～1998）、“泰山工程”二期（1998～2002）、“985”二期（2003）五个发展阶段。

特别是在清华大学努力建设世界一流大学的¬近几年中，随着计算机和计算机网络及应用技术的飞速发展，清华校园网的网络设施建设和网络应用建设取得了突飞猛进的发展，始终走在全国高校的前列。

到2001年，校包括本科生和研究生在的全部学生宿舍就已经全部建成了千兆到楼的高速局域网。

现在计算机网络应用已经融会到了清华大学教学、科研和管理的各个方面。

已经通过校园网实际使用的主要系统有：

全网统一身份认证系统、办公系统、教务系统、财务系统、人力资源管理、设备资产管理、网络教学系统、数字图书馆、社区服务以及视频转播等等。

通过计算机网络不仅可以随时查阅遍布世界各地的大量信息资料，进行信息交流，而且越来越多的课程通过校园网下载讲义、上传作业。

校办公信息已经全部采用网上发布的方式，财务报表和结算也是通过计算机网络完成。

在今天的清华大学，校园计算机网络已经成为不可或缺的一项基础设施，其重要性甚至超过了传统的电信。

紫荆学生公寓作为清华大学在校学生的主要集中居住地，其计算机网络设施实际上是一项必备的基础设施。

1.2紫荆学生公寓区项目概况

清华大学紫荆学生公寓位于清华大学清华园校区现有北围墙外的北侧，占地28.42公顷，区建筑总面积约39万平方米。

建成后可容纳22400名学生入住。

区网络布线除保证每个学生上网需要外，还需要给区公建、辅助设施及管理人员留有足够的网络端口。

1.2.1紫荆学生公寓各类户型网络信息点数

整个紫荆学生公寓区大约有25000个信息点，其中：

1.A01～A03信息点为：

3808个

2.A04～A13信息点为：

10128个

3.留学生公寓B01～B04信息点为：

2031个

4.继续教育学员B05～B06信息点为：

1022个

5.研究生公寓、继续教育学员公寓C01～C04信息点为：

5366个

6.管理用房其他辅助用房信息点为：

～200个

7.E01学生服务中心信息点为：

～1000个

8.E02学生活动中心信息点为：

～1200个

9.D01～D04食堂信息点为：

～200个

紫荆学生公寓区建筑面积和人数分布表见附件一。

紫荆学生公寓区平面总图见附件二。

1.2.2管理模式

紫荆学生公寓区的学生宿舍局域网建成后由清华大学计算机信息网络工程研究中心统一进行运行、维护、管理及监控。

紫荆学生公寓区的网络总控中心设在学生服务中心，面积约60㎡，预计2004年3月可建成。

2003年9月投入使用的A04～A13临时控制室暂设在学生宿舍31号楼。

1.3校园网现状

清华大学校园网是世界规模最大的校园网之一，校园光缆通达180座楼，700芯•公里，入网计算机30,000台。

随着用户规模和使用量的持续增长，清华大学正在进行新一代校园网规划建设，预计实现五项指标：

建立Lambda光传输网络，实现无阻塞IP网络，实现校园移动通信，提供IP、视频会议等公共多媒体服务，建立健全网络安全和运行管理体系。

在即将完成的第一期升级改造后，清华大学校园网的核心主干节点将达到6个，利用10GE技术连接成环，并设置两个专门用于支持学科建设的万兆汇聚点，万兆直连校园主干网。

整个校园网以多个千兆直连教育网。

清华大学同时也是我国下一代互联网交换中心DragonTAP所在地，连接了NSFCNET、教育网、CSTNET等科学研究网络，并与美国Internet2具有直接连接。

清华大学校园网主干网拓扑结构如下图所示。

图：

清华大学校园网主干网

目前，清华大学学生宽带入网率已达到100%，教职工宽带入网率达到85%，多媒体教室全部联网，座位数超过6000多个，图书馆和校机关等重要公共区域已实现无线覆盖。

基本建成全校性、开放型、分布式、多媒体的清华大学信息系统；初步实现并不断完善网上办公、网上管理、网上教学和网上服务。

1.3.1全网统一的身份认证

建立了全网统一的身份认证系统，统一了图书馆、教务、网络教学、财务、人事、开放实验室机房等应用系统的用户口令，实现校园网上Web应用漫游，形成个性化信息服务的格局。

1.3.2办公系统

以WEB界面为主要应用界面，基于统一口令认证，建立了个人移动办公环境。

其中办公用户1299个，包括了各部、处、院、系、所及所属科室。

浏览用户为全校教职工和学生。

共设信息栏目280个，综合信息服务点击次数20多万次/天。

1.3.3教务系统

面向多部门、多类用户提供服务。

包括教务处、研究生院、注册中心、结算中心、学生处、IC卡、各院系。

与全国招生系统衔接，实现了“数字迎新”。

实现硕士生网上报名、查询成绩和录取等，这是全国第一个正式实现网上报名和录取的研究生院单位。

实现了开放式的学籍维护，由学生自行修改学籍中部分容，提高了数据准确度，解决了长期以来学位授予信息不准确带来的更换证书的大量重复工作和证书的浪费问题。

实现了考试成绩录入分散与集中相结合，“网上录入成绩”软件对所有任课教师开放。

连续3年通过网络进行毕业资格审查。

1.3.4数字图书馆

图书馆各类文献数据库已有187个，涵盖全校几乎所有学科；中外文全文电子期刊已超出1万6千种；外文电子期刊10,000种（纸本外文刊约1,550种）；中文电子期刊5,300种（纸本中文刊约2,900种）；学术性文献的数字资源总量已经超过3,000GB（3TB）；读者免付资源使用费和国际网络通信费。

1.3.5社区服务

除支持各种教学、科研和管理工作，还提供多种社区服务，如网上购物等。

1.3.6人力资源、设备资产管理

以人力资源信息为基础，建立各部门数据交换与共享平台。

全校的设备管理，包括建卡，设备调剂等，均通过网上进行。

1.3.7财务系统

配合学校帐务从两级核算向一级核算，工资从两级管理向一级管理的体制改革，实现领导、教工个人对工资和科研项目经费、专项拨款等网上查询。

1.3.8网络教学系统

网络教学系统主要包括：

一个平台，即多媒体网络教学支撑平台；三类用户，即教师、学生、教学支持人员（包括管理、资源开发与技术支持）；五个系统，即主从式多媒体网络教学系统、网络辅助教学系统、COD点播系统、多媒体课件制作系统、网络考试系统；提供七种服务，即网上备课、课件制作、教学素材库、网络授课、网上交流、网上自学、网络考试。

1.4总体建设目标

采用成熟技术，在控制总体建设投资规模的前提下，建成能满足学校教学、管理需要的、主要面向个人终端用户的高速局域网。

同时追求网络性能的更稳定、更可靠、更快、更安全和网络服务与管理的更完善。

紫荆学生公寓局域网建设应遵从清华校园网无障碍使用（5A）的基本原则，即：

　1.校园网的任何合法用户（Anybody）

　2.在任何时间（Anytime）

　3.在校园的任何地点（Anywhere）

　4.使用任何计算机系统（Anysystem）

　5.可以使用Internet上的任何网络应用（Anyapplication）

紫荆学生公寓局域网应充分考虑以下性能：

支持多媒体

支持QoS

支持VPN

支持IPV6

支持病毒的检测与防护

良好的可管理性

良好的中间件支持

主干网无阻塞

故障自动屏蔽

抗意外事故

抗扫描攻击

无干扰维护

24x7不间断运行

1.5主要建设容

紫荆学生公寓局域网建设工作主要包括以下部分：

主干网

对外互连

接入网

网络机房

网络布线

安全系统

网络管理

用户管理

1.6总体设计原则

（1）兼容已有网络系统

紫荆学生公寓区的学生宿舍局域网建成后由清华大学计算机信息网络工程研究中心统一进行运行、维护、管理及监控。

因此网络建设需要满足网络中心对管理和控制功能的要求。

设备的选型应由网络中新审定并与校园网和教育网设备相匹配。

（2）可分期实施

应考虑到紫荆公寓共分期建设、投入使用的实际情况，要确保各期工程建成后相应的网络能同步开通使用。

（3）高性能

能够较好地承载主要网络应用，使其能够有足够的应用满意度。

能够耐受一定程度的大数据量冲击和安全问题干扰。

（4）高稳定性

尽量减少网络设备故障、系统维护工作和意外事故对网络性能的影响。

（5）控制投资规模

尽可能降低成本节约投资，用有限的投资实现尽可能多功能。

（6）低管理成本

采用简单、清晰的网络拓扑结构，以方便发生网络故障时对问题的定位与排查，同时尽量减少故障点。

（7）可扩展性

可以通过增加新的模块和部分关键设备的方式解决局部的需求增长、扩展系统规模，甚至可以提升整个系统性能、增加整个系统的承载能力，以满足新的应用需求。

（8）可管理性

所有网络设备均应可以通过网络远程进行参数配置、性能控制及状态检查。

能够及时发现、追查并解决影响网络正常运行的事件及网络违规事件。

（9）结合楼宇和信息点分布进行设计

目前，小区的规划已经全部完成。

其中的A01～A03楼现已经全部入住且网络已经开通处于试运行阶段。

A04～A13楼室布线已经全部完毕。

区楼外的管线现已完成管块埋设，未穿线。

第二章需求分析

2.1概述

需求分析是所有工程生命周期的第一个阶段并贯穿于工程的整个生命周期。

任何一个工程，实际都要经历需求分析、系统设计、建造实施、质量完善四个阶段。

需求分析的目的是确定工程系统的目标。

促使目标系统最满足用户需求。

完整、准确、有效的需求分析结果是工程设计成功的基本依据之一。

正确、有效的分析工作是一个工程能够顺利完成并取得预期结果的基本保证之一。

需求分析的重要性在软件工程中体现最为显著。

需求分析作为软件第一个阶段，其重要性越来越突出，到80年代中期，逐步形成了软件工程的子领域——需求工程。

进入90年代后，需求工程成为软件界研究的重点之一。

紫荆学生公寓位于清华大学清华园校区现有北围墙外的北侧。

作为一个功能完整、设施齐备的学生生活专用小区，建成后将与清华大学的清华园校区连成一片，成为清华大学的清华园校区的一个相对独立的组成部分。

根据网络分析和校园网现有学生宿舍局域网的实际经验，紫荆公寓作为专用学生生活区，其网络应用和需求有着自己明显的特点。

2.2网络规模

2.2.1物理围

清华大学紫荆学生公寓区占地28.42公顷，东西最大距离约850米，南北最大距离约450米。

区建有学生公寓楼23栋，配套服务设施6栋，建筑总面积约39万平方米。

小区建成后可容纳22400名学生入住。

为保证区每个学生和管理人员的上网需要，区的计算机网络必须覆盖接通上述29栋建筑。

2.2.2信息点数

为保证区每个学生的上网需要，除公寓每个住宿床位有一个网络接入信息点外，在配套服务设施也布设一定数量的网络接入信息点。

另外，为满足小区部管理工作的需要，在管理用房也设置部分网络接入信息点。

具体如下：

本科生公寓楼：

13950点

研究生公寓楼：

4370点

继续教育和留学生公寓楼：

4080点

管理用房约：

200点

配套服务设施约：

2400点

共计：

25000点

2.2.3入网计算机数

从实际情况看，本科刚入校的新生因受学校政策的限制计算机拥有量最低，约为30%。

随着在校时间的增加，到本科3、4年级，计算机拥有量约为70%。

研究生的计算机拥有量则在90%以上。

而继续教育学员和留学生的计算机拥有量都较高。

目前