1、毕业设计高校校园网设计 2009 届毕业设计说明书 常德市第一中学校园网设计 系 、 部： 计算机科学系 学生姓名： 李金明 指导教师： 陈利平 职称 副教授 专 业： 网络技术 班 级： 网络0601班 完成时间： 2009年5月10日 摘 要现在是二十一世纪时代，是知识经济的时代，人们所要求的信息量也就会越来越大。随着信息技术和互联网的发展，信息化已经渗透到人类社会的方方面面，并逐步改变着人们的工作、学习和生活方式。校园网络作为现代教育技术手段，是全面实施素质教育的重要内容，是教育面向现代化、面向世界、面向未来的物质技术基础，是一流基础教育的重要标志。基于因特网的网上教学具有时效性、共享性
2、、交互性和个别化等诸多特点，因此它有着传统教学模式无法比拟的优点。它打造了一种全新的教学模式，打破了传统教学模式在时间、空间上的局限，采用先进的教学手段和教学方法，大大提高了教学效率和教学效果，使教学活动上了一个新台阶。做好校园网络设计工作，是学校内部之间，校内和校外之间便捷沟通的关键。21世纪校园网络的规模和应用水平将是体现学校教学环境和科研力量的重要组成部分，因此我们要利用校园内现有的条件，设计一个安全、统一的校园网络。本论文着重论述了校园网设计与建设过程中确立建设校园网的目标，校园网的组网方案设计原则和所需的网络技术选型,网络设备选择以及对于组建校园网最重要的综合布线等关键问题,对网络安
3、全问题也进行了论述，并给出具体的网络拓扑结构示意图。关键字 计算机；校园网络；拓扑图 ABSTRACTNow is the era of the twenty-first century is the era of knowledge-based economy, it is also the amount of information required will be bigger and bigger. As information technology and the development of the Internet, information technology has infi
4、ltrated every aspect of human society, and gradually change peoples work, study and live. Campus network as a means of modern educational technology is the full implementation of an important aspect of quality education is education toward modernization, the world, future-oriented material and techn
5、ological base, is leading an important indicator of basic education. Internet-based e-learning with time-sensitive, shared, interactive and many of the characteristics of the individual, so it has a traditional teaching model of unmatched advantages. It created a new teaching model, breaking the tra
6、ditional teaching model in time and space limitations, the use of advanced teaching methods and teaching methods, greatly improving the teaching efficiency and teaching effectiveness, teaching and learning activities to enable a new level . Do a good job in the design of the campus network is among
7、the schools, both internal and external communication between the key and convenient. 21 the size of the campus network and application level will be reflected in schools and science teaching and learning environment an important component of the force, so we should make use of existing campus condi
8、tions, design a secure, unified campus network. This paper focuses on the campus network design and construction process to establish the goal of building a campus network, campus network, network design principles and requirements of network technology selection, choice of network equipment, as wel
9、l as the formation of the campus network for the most important integrated wiring and other key issues, to network security issues are discussed and given a specific network topology diagramKeywords computer; campus network; topology 1 系统概述1.1校园网概述计算机网络可以说是“人心所向，大势所趋”，尤其是高速公路、Internet技术的发展，推动人们从各个角度
10、去研究计算机网络，以使之在各个领域得到广泛、成功的应用。目前，全球已掀起一股信息高速公路规划和建设的高潮，作为其雏形，国际互联网 （Internet）上相连的计算机已近数千万台。全球有数亿人在Internet上进行信息交换和各种业务处理。Internet上积累了大量信息资源，这些资源涉及人类面对和从事的各个领域、行业及社会公用服务信息，成为信息时代全球可共享的最大信息基地。 由于网络、数据库及与之相关的应用技术不断发展，尤其国际互联网（Internet）和内部网（Intranet）技术的广泛应用，世界正在迈入网络中心计算（Network Centeric Computing）时代。人们传统的交
11、互和工作模式正在改变，处在不同地理位置的人们可以共享数据，使用群件技术（GroupWare），进而能够协同工作。以上这些计算机技术的发展对学校传统的计算机业务系统产生影响，使用户能更方便、更直观的使用系统。1.2 校园网建设的根本目的建设校园网的根本目的是为学校教学、科研和管理提供先进实用的硬件支撑环境。为实现这一目的必须考虑采用先进实用的计算机技术和网络通信技术,把校园网建设成为具有高速、稳定、可靠、安全的校园财干兼顾应用服务系统,提供现场化教学、科研的办公及管理系统,同时拓展校园内多方面的应用。 1.3校园网设计原则计算机信息网络的产生加快了信息传递速度，为广大教师学生以及教学科研人员提供
12、了全新的网络计算环境，从根本上改变并促进了他们之间的信息交流、资源共享、科学计算和科研合作，成为国家教育和科研工作最重要的基础设施，从而促进了国家教育和科研事业的迅速发展。校园网网络是我国“面向二十一世纪教育振兴行动计划”中“现代教育工程”的重要组成部分，是我国教育领域信息基础设施的重要组成部分。为了满足本校当前需求和未来发展，设计校园网时将遵循以下设计原则：1)学校需求为前提原则坚持以学校具体需求为校园网信息系统方案设计的根本和前提，同时，也要注重源于需求又高于需求的原则，注意用专业化的技术思想来进行校园网的规划与设计，确保校园网的实用性、先进性和便于扩展性。 2)设备选型兼顾原则满足学校对
13、现代化教学手段的要求；满足校园网建设及互联网的要求；所选设备在国际上保持技术先进性；供应商有良好的商业信誉和优质的售后服务。 3)坚持标准原则一切校园网设计和施工，均要严格遵循国际和国家标准。 统一规划，分步实施。校园网的实现要求通讯协议、网络平台等应具有世界性的开放性和标准化的特点，并且应采用统一的网络体系结构。 4)坚持先进的成熟的技术原则采用通用的、成熟的技术方案可以降低建设成本、减小设计、施工和使用难度、缩短建设周期。有利于保护投资，并且有利于校园网的维护和升级。选择品质最好的设备不一定是最佳选择，成本因素也是一个不容忽视的问题，将品质与成本实现最佳匹配。 5)坚持规范布线，考虑长远发
14、展原则 布线系统使网络的重要基础，布线系统的好坏是衡量一个网络好坏的非常重要的标志。布线系统不合理将降低网络的可靠性，使网络难以管理和维护，所以必须采用标准的综合布线系统。 6)坚持易于使用和管理原则 校园网的各种软件应用项目必须易于使用，对最终用户的起点要求不能太高，一般以熟练使用操作系统、办公软件系统、浏览器和电子邮件系统为宜；系统的日常管理和维护工作要方便、简易。网络拓扑结构一经配置确定，不应轻易更改。7)坚持可扩展性原则考虑现有网络的平滑过度，使学校现有陈旧设备尽量保持较好的利用价值；选用产品应具有最佳性价比，又要应充分考虑未来可能的应用，具有高扩展性。 2 系统需求分析2.1 计算机
15、网络系统现状常德市一中是湖南省首批8所重点中学之一、湖南省首批示范性高中、全国现代教育技术实验学校。学校位于常德市中心，占地310亩，学校绿树成阴，百鸟朝鸣，环境优美，布局规整。学校规模大，学生3000多人。师资力量雄厚。专职教师166人，其中特级教师8人，高级教师73人，省级以上的骨干教师21名，国家、省、市优秀教师22名，常德市第二届学科带头人5人。教学设施完善。图书馆藏书17万册，各种现代教育技术设备和实验设备一应俱有，投资1300万元的多网合一的数字化校园设备已于2001年投入使用，天文台、体育馆、艺术馆、校史馆等形成了强大的教育网络，学校教学基本实现计算机化。根据学校的要求，我们按照
16、“统一规划、讲究实效、安全可靠”的原则，进行校园网综合系统设计，以满足校园内计算机网络系统的需要。对于学校来说，由于将有越来越多的资料信息和管理平台放到校园网上，越来越多的用户使用校园网，为了适应用户的需求，建立一个完善的校园网络十分必要。2.2校园网应提供的功能和满足的要求常德市第一中学经过近几年的大力扩展，已经有了大型多媒体教学楼多栋，拥有现代化的信息教学楼，办公室，图书馆。所以本校园网的设计一定要从学校实际情况出发，确实解决学校的网络需求问题。下面就将本次校园网设计应提供的功能和应满足的要求一一说明。1)一个中心机房能使所有多媒体教室访问课件库，需要有三个服务系统：网络服务器，视频服务器
17、，文件服务器。2）学校有一栋媒体教学楼和一个实验楼，有多个多媒体教室和实验室。要求每个多媒体教室和实验室都能连上Internet。3）、学校有A、B两座学生公寓，要求公寓里的每个学生都能连上互联网，也都能享受到服务器上的资源。 另外学校正在修建一座6层的图书馆，预计建成后至少能支3000台计算机设备入网，还应该考虑将来网络的扩充，学校规模扩大后入网的用户会增加的情况。各栋大楼的信息点分布如下表所示表2.2 信息点分布表大楼楼栋数楼层单位信息点信息点合计图书馆1图书室550图书室5电子阅览室15电子阅览室15阅览室5阅览室5办公楼1会议室1060会议室10办公室10办公室10办公室10办公室10
18、实验楼1研究室883网络中心10实验室20实验室20实验室20教室5教学楼（多媒体）3远程教育点1065多媒体教室15多媒体教室15多媒体教室15教室5教室5公寓A6学生宿舍6060公寓B6学生宿舍60603 系统总体方案设计3.1网络类型选择 计算机网络本质的分类标准是数据链路层数据传输技术支持的通信距离。这个指标决定了计算机网络的覆盖范围。根据覆盖范围的大小。我们将计算机网络分成了局域网（Local Area Network,LAN）、城域网（Metropolitan Area Network。MAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）。另外，当多个计算机网络互联到一起
19、时，就形成了更大的互连网（internet）。这4种计算机网络类型的比较如表3.1所示。 表3.1 网络类型比较从上表可以看出，网络覆盖越大，数据率就越小。在距离、技术和速度三者之间，通常存在这样的制约关系：距离决定应采用的技术，数据率又由所采用的技术决定。局域网是指分布范围在几百米的计算机网络。局域网的作用是把终端用户的计算机互联起来，一方面解决本地用户之间的资源共享，另一方面为用户连接远程网络提供接入设施。另外，局域网作为计算机网络的基础单元是更大规模计算机网络工程的首要环节。局域网常见的应用是办公室、多媒体网络教室、电子阅览室、网吧、家庭等。广域网覆盖范围大，网络本身不具备规则的拓扑结构
20、，广域网数据传输速度慢，延迟大，广域网包含复杂的互联设备，互联设备通过通信线路连接，构成网状结构的通信网络。现在广域网技术的迅速发展，计算机广域网的应用范围正在日益扩展，成为了实现国家级信息交换与共享的典型有效的途径。计算机广域网已经成为电子商务、远程教育、电子政务的基础网络平台。局域网与广域网相比除在覆盖范围上存在区别以外，局域网一般不具有像路由器这样的专用设备，局域网有规则的拓扑结构，广域网没有，局域网一般采用共享链路，支持广播传输方式，广域网采用点到点链路，主要采用单播方式，而且局域网不存在路由问题。城域网覆盖范围是相当于一座大城市的规模。虽然城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间，但城
21、域网采用的是一种有别于局域网和广域网的新型物理网络技术，它主要用于局域网互联和主机之间的数据传输。城市信息化的需求极大地促进了城域网的发展。城域网是当前局域网工程建设的热点。互联网不是一种具体的物理网络技术，它是将不同的低层技术（如局域网、广域网和城域网）统一起来的一种高层技术。互联网形成的过程是：首先建局域网，让后使用连接技术把局域网连接起来形成广域网或城域网。最后通过高层协议把广域网或城域网配置成互联网。根据以上几种计算机网络类型的比较，在此次校园网组建中，我选择局域网的网络类型。 3.2网络技术选型网络技术有以太网技术（快速以太网、交换式以太网、千兆位以太网）、ATM、FDDI等，其中以
22、太网用途最为广泛。由于以太网的技术成熟、成本较低、互操作性强、易于使用和管理、可扩充性强，因此，选用以太网技术。VLAN技术的优点：控制广播风暴、提高网络整体安全性、网络管理简单、提高性能等优点。第三层交换技术：一方面支持VLAN之间通信；另一方面交换技术减少了数据包的碰撞问题。支持VLAN的交换机配合第三层功能不但具有很高的性能，而且具有充分的弹性，因此，是最好的选择网络的冗余技术：提高网络的可靠性；链路冗余既可提高可靠性，又能均衡负载；3.3 网络拓扑结构设计在校园网络设计中，一般采用星型拓扑结构，星型结构存在中心节点，每个节点通过点对点与中心节点相连，任何两个节点之间的通信都要通过中心节
23、点来转接，这样一点特点有利于网络的维护和安全。本次设计也采用星型拓扑图结构，其拓扑结构图如图3.1所示。 图3.1 网络拓扑结构图3.4设备配置及选型3.4.1设备的选购及报价校园网设计中的设备选型一定要从学校实际情况出发，既要能满足学校网络的具体需求，又要价格合理便宜。本次设备的选购如表3.4所示。表3.4设备配置表3.4.2 配置设备介绍 采用联想新推出的LS5608G智能型8联机箱式千兆以太网交换机作为校园网的中心交换机，它提供8个插槽，可选插8联的10/100BaseTX、2联的100BaseFX或1联的千兆以太网模块。可以提供多点广播转发和选路功能，且能够实现数据的快速转发和路由，提
24、供销对VLAN的支持，可以通过VLAN将教学和办公等若干个区域的PC划分到若干个VLAN上，确保办公区域的信息安全，在这些交换机上分别配置热待机路由协议HSRP，将一组路由器配置成一个虚拟路由器，从而对VLAN提供容错功能。每台汇接层交换机通过千兆下连光纤端口，与各接入层交换机连接，两台汇接机交换机之间通过快速以太网通道实现高速通道连接讯捷FR524交换机交换机接学生宿舍，放置在学生宿舍的配线间，联想LH2016交换机分别连接各个楼层的局域网，分别放置在每个楼层的配线间，将它们作为接入层交换机，各接入层交换机可以直接连接计算机，也可以连接若干集线器，集线器上再连接若干计算机。每台接入层交换机通
25、过两条光纤分别与两台汇接层交换机相连，构成冗余链路。当接入层交换机的两条光纤中的一条有故障时，可以通过另一条光纤与汇接层交换机维持通信。1台Catalyst2912交换机与Cisc03640路由器连接，Catalyst2912交换机然后与防火墙和代理服务器连接。图书馆是一个相对独立的系统，我们采用联想LS3016 16的10/100M自适应以太网交换机，它提供了优良的每端口性能价格比，并支持基于端口的VLAN划分。办公楼子网主要面向学校的各级领导及各职能部门，能够实现对网络数据的查询、修改、添加、删除等操作，同时，应该能够满足支持视频传送的要求。鉴于此，办公楼子网我采用了联想LH2627交换机
26、，这款集线器除具备普通双速集线器功能外，还专门提供了交换式端口，能够为连接在该端口上的设备提供独享的10/100M带宽，极大地提高数据传输速率，解决服务器瓶颈问题。Cisc03640路由器连到Internet和Chinanet。Cisco03640路由器能够高速率连入广域网，能够高效地建立传输路由，连接X.25分组网络、帧中继网络和互联网；它支持RIP和OSPF路由协议，能为从小型网络到大型网络的各种规模不同的网络提供高效的路由寻址环境；通广域网端口，它还支持以太网到广域网的连接和各种数据链路层协议，如点对点协议、X.25、帧中继、高级数据链路控制；此外，它还支持简单网络管理协议，可以通过多种
27、方式从不同地点对路由器进行管理、配置。CiscoPIX防火墙综合了网络级包过滤、应用级代理服务器等技术，可以根据IP地址和TCP/IP协议制定相应的防火墙安全策略，以审查TCP/IP包，拒绝或授权访问，安装方便、调试和维护较为简单。用户可以按照自己的要求制定或修改防火墙安全策略。它还具有网络地址转换功能，可以把内部网上的IP地址转换成因特网上的IP地址，使外部网络无法知道内部主机的IP地址功能还可以解决ISP的因特网IP地址不足的问题3.5 IP地址分配规则Ip地址是ip协议使用的地址，它指明发送ip数据报的ip协议实体（源）和接受ip数据报的ip协议实体（目的）。Ip地址是一个32位无符号二
28、进制数。Ip地址是具有层次结构的地址，它是由两级结构组成：第一级结构是网络号net-id，它是网络在互联网中的编号，第二级结构是主机号host-id，它是主机在网络中的编号。网络号的左边若干位标识了ip地址的类型。Ip地址分为A、B、C三类，A类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网络。B类IP地址是指，在I
29、P地址的四段号码中，前两段号码为网络号码，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多
30、只能包含254台计算机。 通过上面的三类ip地址的比较，我决定在本次设计中选用C类ip地址。其具体分配如表3.5所示。 表3.5 ip地址分配设备名称Ip地址子网掩码网关联想LS-5608G汇集层交换机172.16.1.1255.255.255.0172.16.1.254联想LS-5608G汇集层交换机172.16.2.1255.255.255.0172.16.2.254公寓A接入层交换机172.16.3.1255.255.255.0172.16.3.254公寓B接入层交换机172.16.4.1255.255.255.0172.16.4.254实验楼接入层交换机172.16.5.1255.25
31、5.255.0172.16.5.254多媒体教学楼接入层交换机172.16.6.1255.255.255.0172.16.6.254办公楼接入层交换机172.16.7.1255.255.255.0172.16.7.254图书馆接入层交换机172.16.8.1255.255.255.0172.16.8.254 3.6 VLAN的划分所有交换机及其网馆工作站设置为VLAN1.名称为vlan-device.网段为172.16.0.0图书馆使用交换机的所有端口。设置为VLAN2，名称为vlan-library，网段为172.16.199.0实验室所使用交换机的所有端口，设置为VLAN3，名称为vlan-labs，网段为172.16.120.0网络中心使用交换机的所有端口，设置为VLAN4，名称为vlan-network，网段为172.16.121.0办公室、会议室使用交换机的所有端口，设置为VLAN5，名称vlan-dom，网段为172.16.122.0学生宿舍（公寓A、公寓B）使用交换机的所有端口，设置为VLAN6，名称为vlan-dor，网段为172.16.123.0多媒体
