1、网络工程设计系统集成课程教学大纲网络工程设计系统集成课程教学大纲（第3版）课程名称：网络工程设计与系统集成 课程类别：专业课适用专业：计算机科学与技术，网络工程等 考核方式：笔试+实验 学 时： 68 学时，其中实验学时： 32 学时（仅供参考）一、 课程教学目的网络工程设计与系统集成是一门面向实践的理论与技术课程。网络工程设计与系统集成是根据用户组网需求，综合应用计算机科学和管理科学中相关理论、方法和技术，对网络系统结构、功能和应用等进行分析，优选各种技术和产品，整合用户原有资源，提出系统性组合的解决方案；并按照方案对系统性组合的各个部件或子系统进行综合组织，使之成为一个经济、高效和整体化的
2、网络系统。因此，通过课程学习，使学生在网络设计方法、综合布线设计、数据中心机房设计，高速局域网与系统集成，园区网路由与系统集成，WLAN及有线无线一体化，服务器技术与系统集成，IPv6技术与系统集成，政务云计算技术及应用，网络安全技术及应用，网络测试与维护等内容等方面，有一个整体认识和理解，能够按照用户网络需求和设计方法，撰写中小型网络系统技术解决方案，并按照方案实施设备安装、调试，将网络中的多种软、硬件集成为整体系统。 二、课程教学要求网络工程设计与系统集成课程教学要求是培养学生网络工程设计与系统集成的能力。具体体现为以下三个方面的能力发展。 1. 知识与技能（1）理解网络工程设计与系统集成
3、的概念与特征，了解现代网络技术发展趋势。（2）能够依据网络组建需求，综合网络工程与系统集成的理论和方法，对网络系统结构、要素、功能和应用等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优实施和最优管理的目的。 （3）能熟练地操作并应用网络布线技术、数据中心技术、高速局域网技术、IPv4/IPv6路由技术、服务器技术、网络安全技术，云计算技术完成满足用户需求的网络设备集成、技术集成及应用集成工程。初步形成网络工程设计与系统集成的能力，能适应现代网络技术及系统集成的演进变化。2. 过程与方法（1）能从日常网络生活与学习中，发现利用网络技术解决问题的可行性，能通过问题分析确定网络技术需求。（2）能根据任务的
4、要求，确定所需网络技术的类型和解决问题的方法，能评价网络技术解决方案的科学性、合理性，实用性、好用性与够用性。（3）能根据用户需求，选择合适的方法与技术，整合原有的网络资源，进行有效的网络技术升级和完善系统。（4）能初步运用网络管理与维护技术，通过有计划的、规范的网络管理与维护，解决网络运维中的常见问题。（5）能采用适当的工具和方式呈现技术方案、发表观点、交流思想、开展合作。能对网络设计、组建、管理及维护的过程和结果进行评价，归纳合理的建议和意见，形成解决问题的方法及技术路线。3. 情感态度与价值观（1）体验现代网络技术蕴含的文化内涵，形成和保持对现代网络技术的求知欲，养成积极主动地学习和使用
5、现代网络技术、参与网络设计、组建、管理及维护的态度。（2）能辩证地认识现代网络技术对社会发展、科技进步和日常生活学习的影响。能理解并遵守与网络活动相关的伦理道德与法律法规，负责任地、安全地、健康地使用现代网络技术。 三、先修课程本课程是一门网络工程实践课程，需要有一定的计算机网络基础和电工技术基础。其前导课程主要有：电子技术（电工、模拟、数字），计算机原理、计算机网络基础等课程。 四、课程教学重点和难点1. 课程教学重点综合布线设计，数据中心机房设计。交换机VLAN与路由、校园网系统集成部署。静态路由与OSFP动态路由协议配置与应用，虚拟路由冗余协议配置与应用，VRRP+MSTP的配置与应用，
6、策略路由配置及应用。WLAN组建及有线无线一体化部署。Windows Server 2008的集群设置。IPv6路由配置，IPv4/IPv6校园网系统集成部署。网络准入准出控制，Web服务器安全设置，基于ACL与NAT的网络安全设置。政务混合云计算解决方案，服务器与存储虚拟化，计算池、存储池及网络池部署。网络性能改善措施，网络故障检测与排除，以及网络运行维护管理等。2. 课程教学难点数据中心机房节能设计，校园网系统集成部署，静态路由与OSFP协议应用，虚拟路由冗余协议应用，VRRP+MSTP的应用，策略路由配置及应用，Windows Server 2008的集群设置，网络准入准出控制，基于AC
7、L与NAT的网络安全设置，混合云中的服务器与存储虚拟化，计算池、存储池及网络池部署等。 五、课程教学方法与教学手段采用“课堂+网络”的混合式教学方法。讲课采用PPT讲稿，课后辅导学习，采用该课程的教学资源网（精品课程网站）。网址：.42/jpkc/jpk_yangw/index.htm 六、课程教学内容 第1章 绪论1教学内容 本章简单介绍网络工程设计的概念，系统集成的定义、发展和层面。按照系统集成基本知识要求，重点介绍OSI模型、TCP/IP协议栈，网络拓扑结构，IP相关知识，网络工程需求分析方法和网络工程设计方法。通过本章学习，达到以下目标。 （1）了解系统集成的发展和层面，理解网络工程设
8、计和系统集成的概念。掌握网络系统结构与协议的基本知识，会使用OSI与TCP/IP对比，分析实际网络体系结构。 （2）熟悉IPv4地址结构，掌握IPv4子网地址划分与地址分配方法。理解域名解析系统的功能及工作过程。了解网络工程需求分析方法和步骤，以及网络工程设计方法。 （3）识别网络物理结构与逻辑结构。亲历网络需求分析的过程，获得网络工程设计的感性认识。能按照用户网络需求和网络设计方法，撰写简单的网络工程需求任务书。2重、难点提示（1）网络工程设计和系统集成概念（重点）。网络系统结构与协议的基本知识，会使用OSI与TCP/IP对比，分析实际网络体系结构（重点）。（2）IPv4子网地址划分与地址分
9、配方法（重点、难点），域名系统表示与域名解析方法（重点）。系统集成体系结构和系统集成步骤（重点）。（3）网络需求调查文档的编写内容，网络工程方案设计内容（重点）。局域网拓扑结构设计、网络层次划分（重点），网络安全部署要点（重点）。第2章 综合布线与机房工程 1教学内容 本章简单介绍综合布线技术标准。重点介绍综合布线系统设计与安装，综合布线的保护技术与布线测试标准及方法。通过案例，说明数据中心机房设计标准、机房布线、机房供配电、机房节能及接地保护方法。通过本章学习，达到以下学习目标。 （1）了解EIA/TIA-568A商业建筑物通信布线标准，ISO/IEC 11801标准，我国综合布线系统工程设
10、计规范GB 503112007。基本掌握主干电缆和光缆、水平线缆和工作区线缆敷设技术要求，会制作UTP直通线、交叉线。 （2）了解综合布线系统的基本构成。理解工作区子系统，水平子系统，垂直子系统，设备间子系统，管理子系统，建筑群子系统，机房布线，非屏蔽、屏蔽双绞线安装及技术要求。能够按照用户需求，设计中小型综合布线系统技术方案。 （3）了解双绞线测试内容与标准，光缆系统的测试与标准，UTP五类线测试不合格的原因，以及工程测试文档报告。基本掌握UTP五类线测试方法。 （4）了解机房TIA-942标准。熟悉机房布线、供配电、节能及接地保护方法，能够按照用户需求，设计中小型数据中心机房解决方案。2重
11、、难点提示（1）网络需求调查文档的编写内容，网络工程方案设计内容（重点）。局域网拓扑结构设计、网络层次划分、服务器部署策略（重点），网络安全部署要点（重、难点）。（1）EIA/TIA-568A/568B标准，ISO/IEC 11801标准，我国综合布线系统工程设计规范GB 50311-2007（重点）。主干电缆和光缆、水平线缆和工作区线缆敷设技术要求，会制作UTP直通线、交叉线（重点）。（2）综合布线系统的基本构成，综合布线设施安装技术要求（重点）。能够按照用户需求，设计中小型综合布线系统技术方案（重、难点）。（3）双绞线测试内容与标准，光缆系统的测试与标准，UTP五类线测试方法，UTP五类线
12、测试不合格的原因（重点）。（4）机房TIA-942标准，机房布线、供配电、节能（难点）及接地保护方法（重点），能够按照用户需求，设计中小型数据中心机房解决方案（重、难点）。第3章 高速局域网与系统集成 1教学内容本章简要介绍以太网的发展过程，以太网的通信原理，集线器、收发器及网卡的功能与使用。重点介绍了1Gbit/s，10Gbit/s高速以太网技术，交换机的基本配置与使用，交换机的VLAN配置与路由，以及交换机的性能与连接技术。通过校园网案例，说明了需求分析、网络整体架构与主要设备的安装调试过程。通过本章学习，应达到以下目标。（1）了解以太网的发展过程，理解以太网的通信原理、交换机的原理。了解
13、10Gbit/s以太网技术、理解多层交换技术、VLAN间的信息传递，以及交换机的性能与连接技术。（2）基本掌握IEEE 802.3规范与介质标准、以太网卡的功能结构、100Mbit/s/,1Gbit/s技术、VLAN虚拟局域网的设计。掌握以太网卡的安装与调试、交换机的安装与调试。（3）基本掌握交换机的连接技术、基于802.1q协议的多层网络交换技术。掌握交换机配置VLAN，不同VALN之间的路由配置技术。（4）熟悉高速局域网技术与主流产品，能够依据用户组网需求，设计整体解决方案。2重、难点提示（1）以太网的通信原理、交换机的原理（重点）。多层交换技术、VLAN间的信息传递，交换机的性能与连接技
14、术（重点）。（2）IEEE 802.3规范与介质标准、以太网卡的功能结构、100Mbit/s/,1Gbit/s技术（重点）。VLAN虚拟局域网的设计，交换机的安装与调试（重点）。（3）交换机的连接技术、基于802.1q协议的多层网络交换技术（重点）。交换机配置VLAN，不同VALN之间的路由配置技术（重、难点）。（4）熟悉高速局域网技术与主流产品，能够依据用户组网需求，设计整体解决方案（重、难点）。第4章 园区网路由与系统集成1教学内容本章简要介绍了路由器的组成、路由协议、路由器的安装与配置准备等基本知识。重点介绍了静态路由协议的配置与应用，OSFP动态路由协议的配置与应用，多生成树协议与多生
15、成树域，虚拟路由冗余协议与应用，园区网VRRP+MSTP的配置，策略路由配置及在校园网双出口中的应用。通过本章学习，达到以下目标。（1）了解边界路由器和路由交换机的作用。理解路由器的组成、路由协议、路由器的安装与配置准备等基本知识。（2）掌握静态路由协议配置，OSFP动态路由协议的配置与应用。能够在大中型局域网互连中，熟练使用路由器和路由交换机组网。（3）熟悉多生成树协议、多生成树域和虚拟路由冗余协议，以及策略路由应用。基本掌握园区网VRRP+MSTP的配置，源IP地址策略路由配置，会在VLAN接口应用策略路由。2重、难点提示（1）路由器的组成、路由协议、路由器的安装与配置准备等基本知识（重点
16、）。（2）静态路由协议配置（重点），OSFP动态路由协议的配置（重点、难点）。能够在大中型局域网互连中，熟练使用路由器和路由交换机组网（重点、难点）。（3）多生成树协议、多生成树域，虚拟路由冗余协议，策略路由（难点）。园区网VRRP+MSTP的配置，源IP地址策略路由配置，会在VLAN接口应用策略路由（难点）。第5章 无线局域网及有线无线一体化1教学内容本章简要介绍了无线局域网标准与技术发展，重点介绍了无线局域网组成与通信技术。从无线漫游、MAC层优化、双频多模物理层优化，以及智能无线技术等方面讨论了无线局域网性能改善的方法与技术。提供了一个有线无线一体化校园网设计案例。通过本章学习，达到以下
17、目标。（1）了解无线局域网发展过程，理解无线局域网标准。基本熟悉无线局域网组建与通信技术，会设计简单的无线局域网技术方案。（2）理解无线局域网性能改善的方法与技术，包括基于IP移动的无线漫游、MAC层优化、双频多模物理层优化，以及智能无线技术。（3）理解5.4节案例内容，能够按照用户组建无线局域网的需求，采用先进技术（如智能无线技术）设计无线局域网解决方案。2重、难点提示（1）无线局域网标准（重点），无线局域网组建与通信技术（重点），会设计简单的无线局域网技术方案（重点）。（2）基于IP移动的无线漫游（重点）、MAC层优化、双频多模物理层优化（难点），智能无线技术（难点）。能够按照用户组建无线
18、局域网的需求，采用先进技术设计无线局域网解决方案（重点、难点）。第6章 服务器技术与系统集成1教学内容 本章简要介绍服务器功能与分类，服务器结构与技术。按照服务器基本配置与管理的技术要求，重点叙述Windows Server 2008的安装、基本配置与管理，DNS配置和Web服务器配置，服务器集群与数据保护技术方案。通过本章学习，达到以下目标。 （1）了解服务器的概念、功能与分类。理解基于CISC和RISC处理器的服务器，对称多路处理器技术，ECC内存技术，SCSI宽带高性能存储技术。 （2）掌握Windows Server 2008安装与配置，DNS服务器安装与配置，Web站点安装与配置。能
19、够按照用户信息资源系统需求，选择与配置PC服务器及操作系统。 （3）了解服务器集群知识，理解集群工作模式与原理，基本掌握Windows Server 2008的集群设置与数据保护。能够按照用户集群需求，设计服务器集群技术方案。2重、难点提示（1）服务器的功能与分类（重点）。CISC和RISC处理器（难点），对称多路处理器技术，ECC内存技术，SCSI宽带高性能存储技术（重点）。（2）Windows Server 2008安装与配置，DNS服务器安装与配置，Web站点安装与配置（重点）。能够按照用户信息资源系统需求，选择与配置PC服务器及操作系统（重点）。（3）服务器集群、集群工作模式与原理（重
20、点）。Windows Server 2008的集群设置与数据保护（难点）。能够按照用户集群需求，设计服务器集群技术方案（重、难点）。第7章 IPv6技术与系统集成1教学内容 本章简要IPv6地址表示、配置、域名解析和安全特性。通过案例，重点介绍Windows的IPv6地址设置，IPv6局域网路由配置，以及IPv4/IPv6校园网系统集成技术路线。通过本章学习，达到以下目标。 （1）了解IPv6地址表示、地址配置、服务质量、域名解析及安全特性。 （2）熟悉Windows的IPv6地址设置，熟悉使用路由设备组成IPv6实验网的过程，基本掌握IPv6静态路由配置和动态路由OSPFv3配置。 （3）了
21、解IPv4/IPv6双栈校园网技术路线，基本掌握双栈网络路由配置方法。2重、难点提示（1）IPv6地址表示、地址配置、域名解析及安全特性（重点）。（2）Windows的IPv6地址设置，使用路由设备组成IPv6实验网（重点），IPv6静态路由配置和动态路由OSPFv3配置（难点）。（3）IPv4/IPv6双栈校园网技术路线，双栈网络路由配置方法（重、难点）。第8章 网络安全技术与应用1教学内容 本章简要介绍了网络安全威胁与安全技术措施。重点介绍了网络准入与准出控制技术及应用，Windows Server 2008的安全配置，以及Web服务器的安全配置。通过案例，讨论了网络边界安全技术、路由器的
22、标准/扩展访问列表设置，以及路由器作为防火墙的应用。通过本章学习，达到以下目标。 （1）了解网络安全面临的问题，解决问题的技术与方法。识别802.1x+Radius及其他的网络准入/准出控制技术的差异，熟悉防止IP地址盗用方法。能够按照网络准入/准出控制需求，设计网络准入/准出控制技术方案。 （2）熟悉Windows Server 2008 的安全功能，会安装与配置Windows Server 2008 操作系统的安全机制（知识与技能重点）。理解IIS的安全机制，熟悉Web服务器安全设置方法，能够充分运用Windows Server 2008的安全机制，设置Web服务器的安全。（3）识别防火墙
23、、路由器在网络边界安全中的作用，理解建立网络DMZ的方法。会使用路由器的标准、扩展访问控制列表，建立网络边界安全规则及保护内网服务器的安全。能够根据中小型网络安全的需求，设计中小型网络安全技术方案。2重、难点提示（1）网络安全威胁，安全技术措施（重点）。802.1x协议及工作机制，会使用防IP盗用技术保护IP地址安全（重点）。（2）安装与配置Windows Server 2008 操作系统（重点）。IIS的安全机制（重点），Web服务器安全设置方法（重点），运用Windows Server 2008的安全机制设置Web服务器的安全（重点）。（3）网络边界安全技术，路由器+防火墙保护网络边界的方
24、法（重点）。会使用访问控制列表建立防火墙，会使用NAT协议保护内网的安全（重、难点）。（4）能够按照用户网络安全需求，设计网络基本安全技术方案（重、难点）。第9章 政务云计算技术与应用1教学内容 本章概要介绍了电子政务云基础知识。以某市电子政务为例，重点介绍了政务混合云网络、资源虚拟化方法与估算、混合云数据中心整体架构及安全管控、政务混合云业务互访机制，以及建立安全可信电子政务网站的技术路线。通过本章学习，达到以下目标。 （1）了解电子政务云类别与总体架构，理解政务混合云功能、技术及PKI知识。基本掌握电子政务混合云方案设计内容，以及电子政务信息系统设计内容。 （2）了解政务混合云虚拟化技术（
25、VMware，IRF2）原理，理解MPLS VPN原理及业务逻辑隔离方法。会使用VMware与IRF2技术，按照电子政务混合云建设需求，设计中小型电子政务混合云计算解决方案。（3）熟悉网络安全通信协议，会使用Windows Server 2008建构安全可信Web网站。2重、难点提示 （1）电子政务云类别与总体架构，以及混合云功能（重点）。电子政务混合云方案设计内容（重点、难点）。 （2）混合云虚拟化技术（VMware，IRF2）原理（重点），MPLS VPN原理及业务逻辑隔离方法（重点、难点）。使用VMware与IRF2技术，按照电子政务混合云建设需求，设计中小型电子政务混合云计算解决方案（
26、重点、难点）。（3）使用Windows Server 2008建构安全可信Web网站（重点、难点）。第10章 园区网运维管理1教学内容本章从网络运维视角，分析了网络性能及指标，提出了性能改善措施。按照故障管理要求，叙述了常见网络故障检测技术与排除方法。简要说明了网络性能和安全性评估方法。通过本章学习，达到以下目标。（1）了解网络性能概念、标准，测试目的、类型以及与测试相关配置；了解网络性能改进技术。理解性能测试方法；理解调整和优化服务器内存，操作系统组件优化方法。基本掌握网络吞吐率测试和可靠性测试方法。（2）了解网络故障管理内容与途径，掌握网络连通性故障、接口故障、路由故障检测与排除方法，以及
27、网络整体状态统计方法。能够使用Sniffer Pro诊断网络，利用网络日志排除故障。（3）了解网络评估的作用，能够按照网络评估原则、内容和流程，对网络性能和安全性评估，提出整改技术措施。2重、难点提示（1）网络性能概念、标准，测试目的、类型以及与测试相关配置，网络性能改进技术，性能测试方法（重点）。网络吞吐率测试和可靠性测试方法（重、难点）。（2）网络故障管理内容与途径，网络连通性故障、接口故障、路由故障检测与排除方法，网络整体状态统计方法（重点）。能够使用Sniffer Pro诊断网络，利用网络日志排除故障（重、难点）。（3）能够按照网络评估原则、内容和流程，对网络性能和安全性评估，提出整改
28、技术措施（重、难点）。 七、实验教学内容实验项目（一）：UTP RJ-45头的制作（2学时）（1）项目类别：必做 选做（2）项目性质：演示性 验证性 设计性 综合性（3）项目主要目的要求实验目的。了解T568A/568B标准，会制作平行跳线、交叉跳线。实验内容。按照EIA/TIA-568A商业建筑物通信布线标准，参考图3.3和表3.5制作568A/B标准的平行跳线1条、交叉跳线1条。利用UTP通断测试仪，测量制作好的条线。实验步骤. 制作平行跳线、交叉跳线，利用UTP通断测试仪跳线。 写出实验报告。（4）主要仪器按小组配备UTP RJ-45头的制作工具若干把，2m UTP五类双绞线若干条，RJ
29、-45头若干个，UTP通断测试仪若干个。实验项目（二）：集线器和交换机的性能测试（2学时）（1）项目类别：必做 选做（2）项目性质：演示性 验证性 设计性 综合性（3）项目主要目的要求实训目的。了解交换机的工作原理与工作模式，会运用交换机组建交换式网络。实训内容。安装与配置PC（Windows XP/7）网卡，将PC分别与集线器和交换机端口连接；利用网络邻居，在两台PC之间传输大量的文件，观测集线器和交换机的工作（冲突）指示灯的变化状态。实训步骤。 按照实训内容，进行网络组建实训； 写出实训报告。（4）主要仪器安装与配置好的PC（Windows XP/7）24台；制作好的UTP网络连接线（双端
30、均有RJ-45头）若干条，交换机12台（RG-S2328G），普通集线器12台。实验项目（三）：VLAN设计与局域网组建（2学时）（1）项目类别：必做 选做（2）项目性质：演示性 验证性 设计性 综合性（3）项目主要目的要求实训目的。了解基于VLAN的局域网组建的技术和方法，会运用交换机（二层、三层交换机）组建多层交换网络。实训内容。安装与配置Windows XP 网卡，将PC与二层交换机端口连接；安装与配置二层交换机的VLAN，将二层交换机连接PC的端口设置VLAN ID；安装与配置三层交换机的VLAN，将三层交换机与二层交换机连接，分别在相连交换机的端口设置VTP干道协议802.1q，并将
31、端口设置为Trunk模式。在PC用ping命令测试VLAN间的连通性。 实训步骤。参考第3章中的图3.27、图3.28、图3.31、图3.32命令操作示例，进行网络组建实训，写出实训报告。步骤如下： 按照拓扑图，用UTP线缆连接交换机；将PC机的串口（如COM1）和交换机Console口采用反转线（两端RJ-45接头线序相反）连接。 交换机基本配置，包括主机名、密码、以太网接口、管理地址及保存配置。 安装与配置三层交换机的VLAN，三层交换机VLAN间路由的配置。 安装与配置二层交换机的VLAN，将二层交换机连接PC机的端口设置VLAN ID。 三层交换机与二层交换机连接，分别在相连交换机的端口设置VTP干道协议802.1Q，并将端口设置为trunk模式。 在PC用ping命令测试VLAN间的连通性。（4）主要仪器安装与配置好的PC（Windows XP）24台，制作好的UTP网络连接线（双端均有RJ-45头）若干条，Cisco或锐捷二层交换机24台（RG-S2328G），Cisco或锐捷三层交换机1台（RG-S3760E-24）。可按照图3.25所示网络拓扑组网。实验项目（四）：IPv4静态与缺省路由配置与应用（4学时）（1）项目类别：必做 选做（2）项目性质：演示性 验证性 设计性 综合性（3）项目主要目的要求
