1、2.2.4层次化的设计9第3章 网络构架和主要应用技术113.1网络架构113.2网络中应用的主要技术123.2.1路由技术123.2.2 HSRP133.2.3链路聚合133.2.4交换技术143.2.5生成树技术143.2.6 VPN技术153.2.7无线接入技术153.2.8安全技术（VLAN 、ACL）153.2.9 NAT16第4章 无线网络184.1无线局域网184.2 WLAN的主要技术标准184.3为什么要构建无线校园网184.4无线校园的应用范围194.5无线网络的设计原则194.6无线网络的安全机制194.6.1密码加密机制194.6.2用户权限的分配控制机制20第5章 网
2、络的地址规划和主要配置215.1 VLAN的划分215.2设备的主要配置215.2.1基本配置215.2.2 HSRP 的配置225.2.3 链路聚合的配置235.2.4 PVST的配置245.2.5 OSPF 的配置265.2.6 NAT的配置275.2.7 ACL的配置285.2.8 DHCP的配置295.2.9 GRE-tunnel的配置30第6章 网络设备选型326.1选择防火墙的基本原则326.2 选择服务器的基本原则326.3选择交换机的基本原则326.4 选择路由器的基本原则33总 结35致 谢36参考文献37校园网的规划与设计摘要：随着信息时代的来临，信息网络在我国正处于飞速发
3、展的阶段。学校作为教育的前沿重地，为我国未来信息化人才提供重要的学习环境。而中国教育科研网（CERNET）的快速发展，则极大地促进了高校校园网的建设。校园网的建设能从根本上促进教学科研人员之间的信息交流、资源共享、科研合作，是学校教育和科研工作的最重要的基础设施之一。因此，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。 本设计首先就安阳工学院对网络的需求做了一下调查，根据所得到的需求进行分析，并结合该校园的实际物理结构，做出相应的网络拓扑结构，方案设计。在改方案中重点对校园网建设的需求分析、网络拓扑结构以及方案中应用的技术等方面给出比较详细的分析与描述。关键词：校园网需
4、求分析；网络技术；无线；网络安全IAbstract: with the coming of information age, information network in our country is in rapid development stage. School included, as the forefront of educational information talents to provide important learning environment for our future. And the rapid development of Chinese educati
5、on scientific research network （CERNET）, will greatly promote the construction of the campus network in colleges and universities. Construction of campus network can fundamentally promote the information exchange, resource sharing between teaching and scientific research personnel, scientific resear
6、ch cooperation, is the school education and scientific research work of one of the most important infrastructure. Therefore, the size of the campus network and application level will be reflected the school teaching environment and an important part of scientific research strength.This design firstl
7、y for AnYang institute of technology made a investigation to the network demand, according to the analysis of demand, combined with the actual physical structure of the campus, make the corresponding network topology structure, the scheme design. In the change of demand analysis of the campus networ
8、k construction, network topology structure and scheme of the application of technology gives a comparatively detailed analysis and description.Keywords: campus network; demand analysis; network technology; wireless; network securityII引 言 在当今信息产业蓬勃发展的今天，信息已经成为一种关键性的战略资源，计算机技术在人们的生活中已经起到了越来越重要的作用。校园作为
9、知识基地和人才基地，它理应成为代表信息产业应用最成功的典范。一所成功的学校不仅在学术上、教育上要力争上游，更应在管理上上一个台阶。通过校园信息网，将各处的电脑联成一个数据网，实现各类数据的统一性和规范性；教职员工和学生可共享各种信息，极易进行各种信息的交流、经验的分享、讨论、消息的发布、和协同工作等，从而有效地提高学校的现代化管理水平和教学质量，增强学生学习的积极性、主动性，为信息时代培育出高素质的人才，在学校中建立计算机网络已经是十分迫切的需要。计算机和网络已经成为各行各业在工作中的工具，是否掌握计算机的技术和应用，已经成为衡量一个从业者是否合格的重要标识。作为培养人才的基地，在校园中就让学
10、生接触计算机、计算机网络，对于培养合格的人才无疑是十分重要的。在现在这个知识爆炸的社会中，对于合格人才的要求越来越高，需要他们掌握大量的各类知识，在教育中需要提高教学效率。现在出现了许多新的教学方法，以各种方式提高学生对知识的掌握速度，在与前人同样的时间内，掌握比前人更多的知识，而这些教学方法，需要利用计算机网络才能实现。高等院校除了作为人才培养基地外，也是重要的科研基地，每年有大量的课题在高校中进行，研究人员需要收集资料、与同行交流研究心得等，促使研究的进展，作为全球最大的信息源和交流方式，计算机网络正是最合适的选择。 随着计算机技术、网络技术的发展，网络设备的价格不断下降。同时国家各级政府
11、对于教育的投入不断增加，大量计算机进入了校园，组建校园网不仅是十分迫切的工作，可行性也非常高。随着宽带城域网的建设，校园网的业务，也进一步向公众网扩展，其中远程教育就成为一项极富发展潜力的城域网宽带业务。1第1章 需求分析学院有北校区、新校区两个校区（我们的方案只包括新校区），占地90.1万平方米。现有教职工807名，其中具有正高职称的教师85人、具有副高职称的教师185人、具有硕士及以上学位的教师669人本部校区有学生宿舍楼6幢，教学楼11幢另外还有3幢阶梯教室，科研楼1幢，行政办公楼1幢，图书馆一幢、活动中心3幢以及餐厅1幢。安阳工学院平面图如图1-1、1-2所示。图1-1 安阳工学院平面
12、图图1-2 安阳工学院平面图详解1.1 用户需求随着校园网用户数目与新的应用需求不断增加，特别是网上多媒体及远程教育应用的展开，对校园网主干带宽提出了新的更高的要求，因此希望： （1）支持IP多目广播（Multicast）与服务质量（QoS）或服务类型，具有高可靠性和开放性的校园网络，采用Internet上的标准协议TCP/IP协议，提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、电子邮件服务，实现与国际互联网的完全接轨。 （2）支持虚拟局域网络（VLAN）。（3）网管软件应具备对接入层交换设备进行远程可操作的能力（如在网络中心对接入交换机进行针对端口IP过滤条件的远程设置）。（4）考虑今后会
13、大量使用无线网，本次的组网方案在非主体区将用无线网络进行覆盖，以确保全校所有区域可以进入网络联接，如学校图书馆内、体育场、及培训中心等地方使用，以满足师生们更灵活的需求。（5）要求管理上方便，采用模块化设计。1.2应用需求1.电子邮件功能校园网信息平台应有功能强大的邮件系统,可以为每个使用者建立自己的信箱,安全保密又极大地方便了通信。许多事务处理均可以通过邮件提醒,高效便利。2.科研环境应用系统 科研环境应用系统多集中在各实验室和多功能竞赛及多功能报告厅，主要是实验的环境和课外学习的环境，这类网络应用可能需要较高的带宽以满足多媒体实验环境。3.电子教学 电子教学是搭建校园网的首要目标，这部分应
14、用复杂多样，且有很大一部分多媒体数据的传递，因此对网络性能和传输质量有较高的要求，可以用高速以太网连接来实现。电子教学校的具体形式有：多媒体教学、多媒体网络教室、电子图书馆。4.无线网络 随着国家对中国教育行业的更加重视并加大投入，中国教育网的建设得到了国家更大的支持并得到了更加广泛的应用，并已经成为一种其它方式不能代替的获得资源的重要手段，因此教师和学生对网络的依赖也越来越强，随时随地能够从网络获得相要的资源成为教育用户追求的目标。一般来说，如教室、图书馆、会议室等地方一般是不可能布设太多信息点的，但是随着学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，上述场所往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的
15、有线校园网没有办法使学生们在这些区域都能够上网。采用无线方式，在有限的信息点上连接无线接入器，就可以轻松地从一个信息点扩展到成百上千个信息点的应用。 5.宽带上网 在信息化的今天，人们已经把网络当成获取信息的重要的源泉，而WEB应用则起到了举足轻重的作用。绝大多数的人都是通过浏览WEB页面来获取新知。校园网应该是宽带上网的前沿阵地，学生们可以通过网络获取丰富的知识，增加与其他学校学生，甚至其他国家学生交流的机会。宽带的网络相比窄带的拨号有着非常大的优势，通过宽带上网就能够真正实现网上冲浪。1.3服务系统需求1.认证和计费教学区、宿舍区用户对校园网、教育网、Internet的访问有相应的认证措施
16、和计费策略。2.上网方式多样采用双网形式，即校园网和宽带。校园网用户通过给定的帐号上网，防止盗用IP等现象的发生；宽带用户由电信分配IP，不同的上网方式对应不同的计费策略。1.4 硬件需求 硬件是架构校园网的基础,选择硬件产品时，需要选择兼容性好、扩展性强的设备，并且在选择过程中综合设备的性能价格等多方面的因素，而且该设备厂家必须能够提供良好的售前及售后服务，解除用户的后顾之忧，所以在校园网硬件架构上，包含了许多方面，可以分成以下几个方面： 网络设备的选择主要指网络服务器、防火墙、无线控制器、交换机及路由器等，而中心交换机和网络服务器是网络的核心。1.服务器：它是整个校园网中最重要的设备，它的
17、选择应该遵从高可靠性、高性能、高吞吐能力和具有友好的人机界面的特点。根据校园网的特点，可设置有www服务器、ftp服务器、语音服务器等。有条件的还可以设置视频点播服务器，可以实现通过网络参与视频图像的点播和广播。2.交换机：在选择交换机设备时用户一定要考虑管理的问题。尤其是针对规模较大的校园网络结构中，管理型的交换机被普遍使用。如果建立的只是小型网络，不需要使用中心网络管理机制，应该购买普通无管理能力的交换机，节省这笔资金 。 3.路由器（Router）：它用于连接网络层、数据层、物理层，执行不同协议的网络协议转换，是内网区用户访问Internet不可缺少的设备，为了内网数据的安全及限制内网区
18、用户对外部网络的访问权限，在校园网的网络中心可以设置一台具有防火墙功能的路由器，通过广域网接口经由DDN专线（或ADSL）接入中国教育科研网。路由器上的一个以太网接口作为内网连接端口，另一个可以用作校内网络中心服务器组等对外网络设备网段使用的端口。4.防火墙（Fire Wall）：也称防护墙，它是一项信息安全的防护系统，依照特定的规则，允许或是限制传输的数据通过。防火墙的一端连接企事业单位内部的局域网，而另一端则连接着互联网。所有的内、外部网络之间的通信都要经过防火墙。防火墙的基本特性：内部网络和外部网络之间的所有网络数据流都必须经过防火墙；只有符合安全策略的数据流才能通过防火墙；防火墙自身应
19、具有非常强的抗攻击免疫力。1.5传输介质的选择 在从中心交换机到各子网的传输介质选择方面，应以应用需求为主，适当考虑成本。由于校园网分布范围较广，从核心交换机到汇聚交换机之间，线缆全部使用单模光纤。1.6 校园网安全需求 校园网络作为学校重要的基础设施，担当着学校教学、科研、管理和对外交流等许多角色。校园网安全状况直接影响着学校的教学活动。 校园网络安全主要考虑以下几方面要求：各个部门、系所访问网络的控制，各单位之间在未经授权的情况下，不能相互访问。内部网中要建立防火墙，即禁止外部用户未经许可访问内部的数据，或者内部用户未经许可访问外部数据。 对安全问题的考虑主要是两个方面：校园网是一个开放的
20、系统，它不需要与政府或商业公司的一样的网络安全保密性；校园网应该安全的，它不应该受到恶意的攻击而无法运行，一些科研成果也不应该对任何人都开放。主要利用虚拟局域网技术和防火墙技术来合理解决安全与开放的问题。第2章 设计目标和设计原则2.1 校园网设计目标 上网主体区为学生宿舍和办公区域，所以本次重点建设针对学生宿舍和办公区以及实验楼的网络系统。考虑今后会大量使用无线网，本次的方案在非主体区将采用无线网络进行覆盖，比如图使馆、阶梯教室、活动中心等人员流动频繁的区域。 由于要保证办公网的正常使用，本次方案将把宿舍区和办公区进行分划，以确保办公区的网络不受学生宿舍区的影响。实现网络资源的最大化应用。考
21、虑学生网络使用不同，采用双网方式，可以由学生决定上校园网或是互联网。充分考虑系统的各种应用服务器的资源占用情况，结合学校的发展配置相应得当的各种应用服务器及其相应软件。由于组网方案特殊性，把网络分成三层进行配置，核心层使双核心冗余，汇聚层和接入层均采用星型。2.2设计原则2.2.1 网络设计的基本原则校园网建设是一项大型网络工程，各个学校需要根据自身的实际情况来制定网络设计原则。该学校网络需要具有包括图书信息、学校行政办公等综合业务信息管理系统，为广大教职工、科研人员和学生提供一个在网络环境下进行教学和科研工作的先进平台。校园网覆盖整个学校校园，网络设计一般应遵循下列5个基本原则：1.可靠性和
22、高性能 网络必须是可靠的，包括网络物理级别的可靠性，如服务器、风扇、电源、线路等；以及网络逻辑级别的可靠性，如路由、交换的汇聚，链路冗余，负载均衡等。网络必须具有足够高的性能，满足业务的需要。 2.实用性和经济性 由于学校资金并不是很充足，不可能一步到位。另一方面，学校的应用水平参差不齐，某些系统即使安装了也利用不起来，因此，在校园网的建设过程中，系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。 3.可扩展性和易升级性 系统要有可扩展性和易升级性，随着学院不断的扩招，业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断
23、升级。设备应选用符合国际标准的系统和产品，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。 4.易管理、易维护 由于校园骨干网络系统规模庞大，应用丰富而复杂，需要网络系统具有良好的可管理性，网管系统具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能，以便于系统的管理和维护。同时应尽可能选取集成度高、模块可通用的产品，以便于管理和维护。2.2.2 此次校园网的设计原则 校园网是为学校师生提供教学、管理、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络；是学校信息化教学环境的基础设施和实现各项管理的物质基础；是建立远程教育体系的基本保证。采用成熟、先进的技术和设计思想，运用现有的系统集成的技术，强调系统
24、先进、实用、开放、安全、使用方便和易于扩充等特点，突出系统功能的完善，实现办公现代化、信息资源化和传输网络化。其设计方案应注意以下原则： 1.先进性 技术上的先进性将保证处理数据的高效率、系统工作的灵活性、网络的可靠性，技术上的先进性也使系统的扩充和维护变得十分简单。 2.可靠性 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成都信息工程学院校园网的可靠性。 3.可管理性 网络管理基于SNMP，并支持RMON和RMON2，以及标准的 MIB。利用模块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。一体化的网络管理使网络日常的维护和操作变得直观
25、，便捷和高效。 4.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 、防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全。 5.可扩展性 学校规模在不断扩大，用户数在持续增加，要求网络具有很好的扩展性，能够根据需要继续逐步升级 。 6.实用性 网络系统的设计在性能价格比方面充分体现系统的实用性，既要采用先进的技术，又能在经费允许的条件下实现建网目标。2.2.3模块化设计原则 所谓模块化就是将把整个网络按功能和安全需求分为若干个组件，这些组件之间有一定的安全边界，组件内部有完整的网络设计。模块化设计的好处在于：1.解决各网络之间的冲突问题； 2.简化安装和后台设备管理； 3.易于故障检测
26、和分离问题； 4.易于执行不同类型的服务和安全方针。 一个完整的模块化设计如图2-1所示。图 2-1 模块化网络设计图 校园网的设计可以借鉴这种思想，对各种不同种类，不同安全等级的业务进行模块划分，相互之间的访问将受到控制。当然，在实际情况中并不一定要求严格按照上述模块划分，而是根据实际情况灵活运用，做适当的裁减与调整。2.2.4层次化的设计 对于大型网络，可以采用典型的“核心层-汇聚层-接入层”层次化网络设计模型。如图2-2所示。图2-2 层次化网络设计图 核心层: 核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。网络的控制功能最好尽量少
27、在骨干层上实施。核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对核心层的设计以及网络设备的要求十分严格。核心层设备将占投资的主要部分。 核心层需要考虑冗余设计。 汇聚层: 汇聚层顾名思义就是作为接入层到骨干层的汇聚，通常为访问层与骨干层实现基于策略的网络间连接。汇聚层主要由三层交换机组成，提供对网络流量模式控制、服务访问控制、QoS、定义路由路径度量（path metric）和路由协议通告网络的控制。 接入层: 接入层作为各模块到交换骨干的连接，根据不同模块进行逻辑子网划分，并通过VLAN技术实现子网之间的隔离。访问层主要功能在于隔离模块间的广播流量，避免不同模块之间相互影响。访问层主要
28、通过二层交换机组成。“核心层-汇聚层-访问层”层次化网络设计模型有如下优点： 1.高可扩展性 遵循层次化模型网络比扁平式网络更具有的伸缩性和可管理性，因为各功能网络通过模块化实现，潜在问题更易于识别。 2.易于实施 每一层的功能性清晰划分，简化每一层的实现。 3.易于故障排除 每一层的功能经过良好定义，网络更为简单，有助于故障的隔离。模块化设计也有效限制故障影响范围。 4.易于规划和管理 层次化的功能划分，整个网络规划和管理更为简单。第3章 网络构架和主要应用技术3.1网络架构 安阳工学院网络设计上规划为3个大的区域，分别为宿舍区、教学区和综合区。其中宿舍区包含1-6号宿舍楼；其中教学区分为1
29、1栋教学楼14个学院，综合区包括图书馆、3栋阶梯教室、1栋科研楼、1栋办公楼、餐厅和活动中心。 我们将图书馆作为中心，对全院的网络进行控制，并将网络分为：宿舍区、教学楼区、综合区，其中综合区包括有线网络和无线网络。 首先向大家大概阐述安阳工学院校园网逻辑拓扑如图3-1所示。图3-1 安阳工学院园区网逻辑拓扑图 校园网整体采用核心层、区域汇聚、楼宇汇聚、接入层4层网络架构。在每个区域的局域网采用三层网络结构即：区域核心-楼宇汇聚-楼宇接入。具体拓扑如图3-2所示。图3-2 区域拓扑图校园网的全局物理拓扑如图3-3所示。图3-3 校园网整体拓扑图3.2网络中应用的主要技术3.2.1路由技术 路由协议
