天柱民中校园网的设计与实现 自动保存的.docx
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天柱民中校园网的设计与实现自动保存的
2009年度本科生毕业论文(设计)
天柱民中校园网的设计与实现
院-系:
工学院计算机科学与技术系
专业:
计算机科学与技术
年级:
2005级
学生姓名:
杨宗藩
学号:
200503050333
导师及职称:
李志勇(助教硕士)
2009年6月
2009AnnualGraduationThesis(Project)oftheCollegeUndergraduate
TianzhuMiddleSchoolCampus
NetworkDesignandImplementation
Department:
ComputerScience&Technology
Department,CollegeofEngineering
Major:
ComputerScience&Technology
Grade:
2005
Student’sName:
YanyZongFan
StudentNo.:
200503050333
Tutor:
MasterLiZhiYong
June,2009
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名:
日期:
毕业论文(设计)授权使用说明
本论文(设计)作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。
保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
作者签名:
指导教师签名:
日期:
日期:
杨宗藩毕业论文(设计)答辩委员会(答辩小组)成员名单
姓名
职称
单位
备注
主席(组长)
摘要
通过对天柱民中校园网络的组建,可以形成校园内部的网络系统(Intranet),将学校内部的各种不同信息资源有序高效地组织起来并实现校园网与Internet的连接,为学校中的各类人员提供充分的网络信息服务。
在此基础上满足学校日常教学、科研、管理等工作的用网需求,实现学校内外的资源共享及信息交流。
校园网属于局域网,它是局域网技术的综合应用,本校园网在组建过程中,选择以太网(Ethernet)作为主干技术,以太网是当今网络的主流技术,应用非常广泛。
在校园网拓扑结构设计上选用树状结构,它是星状结构的拓展,具有灵活的可扩展性、较高的可靠性、且安装方便、易管理、投资小。
各楼宇之间的传输介质选用多模光纤,楼宇内部选用五类UTP或六类UTP,大大提高内部网络的实用性。
布线技术采用结构化布线系统,有良好的可扩展性、很高的灵活性和可靠性。
楼宇内部交换机采用了三层交换技术,可提高网络的运行速度和效率。
考虑到网络的安全因素,组网过程还用到ACL、VLAN等技术,在一定程度上增强了系统的安全性。
本设计论文全面地介绍了天柱民中校园网设计与实现的组网背景及目的意义,重点描述了在组网过程中对局域网技术的一些应用,包括网络拓扑结构的设计、技术选型、设备选购等方面,结合学校的实际情况及组网需求,对本校园网的设计与实现中的各个环节都进行了综合的阐述和详细的分析。
关键词:
局域网;拓扑结构;以太网;VLAN;结构化布线系统
ABSTRACT
BuildtheTianZhumiddleschoolcampusnet,Forminternalcampusnetworksystem(Intranet),Theorderedhigh-effectofinternalvariousschoolinformationresourcesfieldisorganized,RealizethecampusnetandtheInternetconnection,Bethatpersonnelofallkindsinschoolprovidesnetworkinformationservice。
Thecampusnetisalocalareanetwork,Itisthatlocalareanetworktechnologysynthesisapplies,Choosetheaethernettechnology,Theaethernetisnetworkmaincurrentinthenowadaystechnology,Applicationisverybroad。
Campusnettopologystructureselectsandusesdendroidalstructure,ItisthatarchitecturalasteroidTuostretches,Havenimblemayaugmentability,Higherreliability,Installationgoestothelavatory,ManageeasilyandInvestmentissmall。
Thetransmissionmediumbetweenthebuildingworldselectsandusesmanymodelfibre-optical,Thebuildingusesfivetobesimilartotwisted-pairintheinsideoftheworldorsixkindsmincepair,Improvetheinsidenetworkpragmatism。
Adoptstructure-rizationarrangementofwiresystem,Havefinemayaugmentability,HighflexibilityandReliability。
Haveadoptthreelayersofswapperinsideofthebuildingworld,Improvenetworkoperationspeedandefficiency。
Thinktonetworksafefactor,GroupnetprocessusestotechnologiessuchasACL,VLAN,Havestrengthenedsystematicsecurity。
Thegroupwhohasintroducedthatallroundcoversbackgroundandsignificanceaswithanet,Concentrateonhavingdescribedthatafewofregionnettechnologyapplyplayingagameintheprocessofgroupnet,Includearchitecturaldesignofnetworktopology,Thetechnologychoosesatype,Theequipmentselectivepurchasingwaits。
Unionschoolrealityandgroupcoverneedaswithanet,Havecarriedoutsyntheticalsketchinganddetailedanalysis。
Keywords:
Localareanetwork;Topologystructure;Ethernet;VLAN;Structure-rizationarrangementofwiresystem
第一章校园概况
天柱民中校园网的设计与实现属于局域网的组建,并实现能与外网相连,以满足学校的需求,包括教学、管理、科研等工作中的资源的共享、信息的交流等等。
本章通过对学校校园的介绍,使读者对天柱民中的物理布局、方位等有所了解,局域网的组建也需以此为基础,故它是需求分析中必不可少的一环,对本校园网的顺利组建起着至关重要的作用。
1.1学校简介
天柱民中是天柱县民族中学的简称,学校始建于1902年,1915年取名为“天柱中学”,1953年更名为贵州省天柱县民族中学,是省级重点中学,目前只有高中,初中已停办。
学校占地面积72109.8平方米,目前有四十多个教学班,约有2399名学生,200多名教师。
学校教学师资力量强大,教学设施设备齐全先进,近几年来,学校在不断扩大建设规模,加大投资力度,朝着现代化教学要求的前进。
目前,学校有400米田径跑道,4个篮球运动场,1个足球场和各体育教学用地,学校建有学生公寓,教学楼,科教楼,行政办公楼,门卫室,食堂等建筑。
拥有学生数、理、化、生实验室,语音室,微机室,教师会议室等,完全能达到学校的教学需求和学生的求学要求。
在科技飞跃发展的当今,学校也伴着朝气蓬勃的精神风貌前进,学校的教学、设备、管理等相关的日常工作也越来越现代化,与社会发展同步,与学生成长相存,以“一切为了学生,为了学生一切,为了一切学生”迈向未来。
由于天柱县相对偏远贫困,在网络飞速发展的今天,学校的日常教学活动工作仍未涉足到网络这一块,教学手段、学术交流等方面都比较守旧。
平时,学校的一些会议、校园活动及学校重要事件的宣传通知等都是以手写黑板报的形式来对外公布。
学校的各资源及为分散,没有得到整合,学生与老师或老师与老师之间的交流手段很原始,没有方便、快捷、高效的网络空间平台。
学样的办公更谈不上什么网络化,老师办公环境很单一,平时与其他部门之间的工作联结也只能通过走访的形式来完成,工作效率不高。
学校的机房和多媒体教室是些单一的机子,没有连接起来,无法实现资源共享,上课时候老师在上面讲,学生只能在下面死搬硬套,根本无法进行相关的网络教学活动。
学校没有自己的主页,外界不能通过网络途径来了解学校情况,学校也没法在网上做宣传、简介、发布信息等事项。
学校整体教学质量跟不上网络时代的步伐,在学校的教学、科研和管理等方面存在很大的局限性,学校信息资源的获取处于一种被动式,由于学校内部的各个终端没有互联起来,各用户之间的相互交流或访问很不方便,且获取外界资源也不能达到快捷的方式。
所以,组网的目的就是为了改变目前这种现状,使学校内部不同应用的信息资源通过组网互联起来,形成校园内部的局域网,对外还能实现与Internet的互联,给学校提供一个对外宣传的平台和信息资源搜索的途径,组建一个办公网络化、计算机辅助教学、现代校园文化的校园局域网,还能通过校园网实现学校的政务公开、人事表彰等等。
将学校的办公PC机、学生用户、老师家庭及一些终端设备连接起来,既方便全校师生的网络需求应用,又能满足学校教学、科研和管理等工作的需要,从而达到为学校各类人员提供充分的信息交流、资源共享等网络化服务。
通过校园网的组建,学校内部各工作部门直接进行相互通信,在校园网上发布学校的信息资源,教师可以搜集教学资料,学生能自主地从网上获取知识,方便教职工在家里的用网需求,社会各界可以通过网络来查看学校的历史前沿,人事动态,教学师资,升学教学等有关学校的信息。
总之,校园网建成后,可大大提高学校的教学工作效率,增加学生学习途径,改善教师教学手段,改变学校管理方法,提高学校知名度,使学校得以长足、全面的向前发展。
1.2学校建筑分布图
天柱民中需组网的建筑主要有实验科教大楼(简称科教楼),学生宿舍大楼,1号教学楼(多媒体教学楼),2号教学楼,教职工公寓,校办公楼,食堂后勤及门卫科。
各楼宇之间的距离最大不超过200米,其组网建筑分布如下图:
图1-1学校建筑物分布图
1.3需组网物理布局图
根据学校目前的实际情况,学校的科教设备集中于实验科教大楼,信息点相对也较多,校园网中心机房(网络中心)置于实验科教大楼一楼。
由网络设计的要求得出下面的组网物理布局图:
图1-2物理布局图
第二章组网的需求分析
校园网不仅要使分布不同地理位置上的计算机和附属设备互连互通为一个统一的网络,更为重要的是要将学校的各种资源有序高效地组织起来,以满足学校教学、科研、管理和信息交流等方面的需求。
本章结合天柱民中校园的实际情况,对组网对象进行具体分析。
2.1建筑物布局分析
天柱民中主要组网建筑有:
实验科教大楼(科教楼)、1号教学楼(多媒体教学楼)、2号教学楼、学生宿舍大楼、校办公楼、教职工公寓、食堂后勤及门卫科。
其中,各楼宇的楼层数为:
科教楼5层,多媒体教学楼6层,2号教学楼3层,学生宿舍楼6层,校办公楼3层,教职工公寓6层,食堂后勤2层,门卫科1层。
经实地勘查测量,各建筑物信息点的数目需求为:
科教大楼440个信息点,主要分布于4个微机室200个、22个数理化生实验室220个、3个图书室3个、4个语音室4个,3个多媒体会议室3个,10个备用教室10个;学生宿舍楼120个,每个宿舍一个信息点;多媒体教学楼60个,每个多媒体教室一个;校办公楼80个,各学科办公室共51个信息点,行政办公室共20个信息点,三楼财务处9个信息点;二号教学楼20个,用于少数多媒体教室;食堂后勤20个,主要用于后勤管理;教职工公寓60个,每个家庭用户一个;门卫科5个,用于学校安全、人事出入等的记录与管理。
科教大楼(网络中心)与其它楼宇之间的距离大致为:
科教楼到学生宿舍大楼150m;科教楼到多媒体教学楼60m;科教楼到校办公楼80m;科教楼到二号教学楼40m;科教楼到食堂后勤180m;科教楼到教职工公寓30m;科教楼到门卫科90m。
由于学校大部分现代化教学的设施设备集中在实验科教大楼,为了方便管理及安全方面因素,校园网的中心机房(网络中心)设在实验科教大楼一楼,主要放置着各类服务器、路由器等网络设备。
2.2信息点分析
由于本校园网属于中学校园组网,相对大学校园网来说信息点要少一些,而且组网建筑物也不是很多,在考虑到校园网未来的升级改造等因素,信息点的设计稍留有空余,Ip地址的划分也备有以后信息点增加的需求,以便本校园网全方面的灵活应用。
目前,组建校园网的信息点分布情况如表2-1所示。
表2-1信息点分布情况
建筑物名称
信息点数
楼层数
信息点说明
备注
实验科教大楼
440
5
4个微机室200个、22个数理化生实验室220个、3个图书室3个、4个语音室4个、3个多媒体会议室3个、10个备用教室10个
宿舍大楼
120
6
每个宿舍分配一个信息插孔
校办公楼
80
3
含行政办公、各学科办公、财务处
教职工公寓
60
6
每个家庭用户分配一个信息点
多媒体教学楼
60
6
每个多媒体教室一个信息点
二号教学楼
20
3
少数多媒体教室
食堂后勤
20
2
用于后勤食堂的管理工作
门卫科
5
1
用于日常安全、人事管理
总计
805
含部分规划数
2.3应用需求分析
校园网是以学校的教学、管理、科研、信息交流和资源共享为目的的,以一个学校的管辖区域为覆盖范围的局域网,是通过与Internet的互连实现信息交流和资源共享的系统。
本校园网设计的需求目标是将各种不同应用的信息资源通过网络设备互连起来,形成校园内部的Intranet系统(内部网络系统),对外通过接入设备接入CERNET,实现与Internet的互连,即建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代校园文化为核心,以现代网络技术为依托,技术先进、扩展性强、覆盖全校主要楼宇的校园主干网络。
将学校的各种PC工作站,终端设备和局域网连接起来,并与CERNET相连,在网上发布和获取教育资源,并在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需求的软、硬件环境,开发各类信息和应用系统,为学校中的各类人员提供充分的网络信息服务。
主要提供以下几种功能:
1.电子邮件:
主要为学校教学、科研、日常管理、老师学术交流、学校与外部的业务来往等提供邮件服务;为校园网内部用户与外界之间的邮件业务提供服务,还为学校师生交流提供相应的邮件服务。
2.文件传输:
主要是利用FTP服务来提供各种资料和技术文档的上传和下载。
包括学校教学所需要的资源、国家相关部门或学校内部的文件资料、学校之间的科研学术交流内容、学生或老师对学习资料的索取等。
3.WWW信息浏览服务:
通过学校的网站为网上用户提供信息浏览服务,可为学校进行对外宣传、提供各类信息咨询服务并协助学校进行内部管理,为校园用户提供上网业务服务。
4.视频点播:
为网上用户提供各类视频信息的自主点播服务,比如网络电影、视频教学课件、学术讲座等等,还可以为老师提供一些多媒教学方面的视频资料,学生可以通过网络学习自己在课堂上学不到的知识或自学一些自己爱好的学科,提高知识面。
5.BBS:
主要是为师生双向交流或老师之间在教学工作方面的共同探讨提供方便的平台,还可以发表学校师生在工作学习生活中的一些意见或看法。
6.基于网络的管理信息系统:
为学校教育管理工作提供现代化的网络管理平台,提高教育管理的水平。
主要为办公自动化系统、教务学生管理系统、财务管理系统、人才资源管理系统、国有资产管理系统、校园环保和实验室管理系统等等。
外界可以访问查询学校的相关信息,比如:
每年的高考升学情况,学校的教师教学情况,学校的重大事项及校园新闻等等。
2.4系统维护和安全等分析
本校园网建成后,需要对本校大部分教职员工进行基本的网络应用培训,同时,需要选调至少两名网络维护人员,使其能独立完成常规的网络管理与维护,保证校园网的正常运行,完全能满足校园用户对网络的需求。
还可以对系统及各类软件的更新与升级,优化网络系统。
网络安全是保护网络信息系统,使其没有危险、不受威胁、不出事。
要让本网络具有可靠性、可用性、真实性、保密性、完整性及不可抵赖性。
可以通过数据加密技术、身份认证与授权技术、防火墙技术等网络安全技术来提高本校园网的整体安全性。
在路由器与核心交换机之间防火墙,使核心交换机以内的网网络形成一个区域,在路由器上也配置软件防火墙,从而使整个校园网有更安全的保护作用。
把各幢楼宇划成不同的VLAN,有效降低网络瓶颈及广播风暴的产生机率,增强网络安全性,提高网络效率,可以把财务处作为一个单独的VLAN,禁止与其他部门之间的通信,使财务工作更安全保障。
根据其需要在交换机上配置相应的ACL,能控制其他网段对本网段的访问,达到提高网络安全的效果。
学校网络管理人员也可以视其具体需要,在校园网中采用其他网络安全技术来增强网络的安全。
第三章校园网技术选型与设计
本章主要结合天柱民中校园的实际情况和组网要求,对本校园网的设计与实现在网络技术方面进行选型,使之适合学校的要求及发展,且具备更高的网络效率。
在网络拓扑结构和IP地址的设计上,具有很强的扩展性和升级改造空间,为校园网未来的发展需求留有余地。
对校园网VLAN和ACL的设计,可以提高一定的网络安全。
3.1技术选型
3.1.1组建技术
近几年来,校园网发展得很快,不管是在组建技术选择上还是在结构设计方面的要求都越来越高,校园网也逐渐形成了自己的技术标准。
组建校园网时,理论上可以选择的主干技术有光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)、快速以太网和千兆以太网等。
FDDI是ANSI为了满足用户对网络高速和高可靠性传输的需求,在20世纪80年代中期制定的网络标准,FDDI使用光纤作为主要的传输介质,有很高的安全性、可靠性及高传输速率等优点,FDDI的数据传输建立在令牌基础上,但在FDDI中,采用了多帧传送方式,提高了传输效率。
ATM是一种基于信元交换的虚电路传输模式,在这种模式下,数据被组织成固定大小的53字节的信元,ATM综合了电路交换和分组交换的特点,一方面,ATM是面向连接的;另一方面,ATM传输采用固定信元,需要传输时信元才占用通信资源,具有分组交换的特点,ATM利用了统计复用的原理使各连接可以共享带宽资源。
以太网(Ethernet)是应用最为广泛的一种局域网,它是1975年由美国施乐公司的PaloAlto研究中心和斯坦福(Stanford)大学联合开发成功的,为了通信的方便,以太网采用无连接的工作方式,发送数据前不用预先建立连接,同时,它不要求接收数据的目的站发回确认,只提供一种不可靠的服务,即尽最大努力(BestEffort)的服务,目前,以太网按其传输速率可以分为10Mb/s以太网、100Mb/s以太网1Gb/s以太网和10Gb/s以太网。
但就目前的应用状况和发展形势来看,以太网技术是当今交换网络的主流技术。
以太网速度快,价格便宜,兼容性好,并且应用十分简单,标准的以太网设备便宜,网络接口卡、集线器和电缆在几乎所有的营销商那里都可以买到,所以,它已成为国内外应用最为广泛的一种网络,成为了网络技术的主流,这也正是天柱民中组网为什么要选择以太网(Ethernet)作为校园网主干技术的原因。
本校园网还采用三层交换技术,三层交换机技术与传统的路由技术不同,传统的路由技术是通过一定的路由算法来选择到达各个子网的最佳路径,实现路由选择和网络的互连;而三层交换机技术是利用第三层(网络层)中的IP数据的包头信息来加强二层交换,以便解决路由技术中转发效率较低的技术“瓶颈”。
本校园网的组建中,中心(核心)交换机选择支持三层交换技术的交换机,数据流量较大的楼宇交换机也选用支持三层交换功能的交换机,以便楼宇内用户之间的数据包直接由楼宇交换机来实现,不需要经过核心交换机,可以减轻核心交换机的负担,提高网络利用效率。
3.1.2网络速率设计
结合本校园实际情况,信息点不是很多,且大多数分布在学校实验科教大楼。
就目前来说,楼宇相对集中,建筑物之间的分布距离不算远,楼宇层数也不多,所以,校园网主干用千兆以太网技术(Ethernet)完全能满足本校的网络需求,主干中的核心交换机具备升级为万兆功能,为网络以后的升级改造留有充足的空间。
汇聚层(二层)交换机用100Mbps以太网技术,且各楼宇的汇聚层交换机支持千兆以太网技术,有千兆接口,这种设计能满足学校以后的发展需求。
接入层采用10/100Mbps以太网技术交换到桌面,对于一个普通中学校园网来说,以上速率选择能达到本校园网的基本性能需求,兼容了学校以后的升级扩展,既经济又实惠。
3.1.3结构化布线技术
本校园网主干采用千兆以太网技术(Ethernet),而中心机房(网络中心)即实验科教大楼到各建筑物距离不远,最远是到达食堂后勤为180米,而各服务器位于中心机房,根据学校的要求情况,中心机房到各建筑物的传输介质用多模光纤,因为多模光纤传输距离相对双绞线远,且有不受电磁干扰、不怕雷击等优点,各服务器到核心交换机用多模光纤,这样有利于提高访问速度,从而提高网络效率。
结构化布线系统是指在一幢办公大楼或楼群中安装的传输线路,这种传输线路能连接所有的语音、数字设备,并将它们与电话交换系统连接起来。
结构化布线系统主要应用在以下三种环境中:
建筑物综合布线系统
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