校园网的设计与实现 论文.docx
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校园网的设计与实现论文
******大学
本科毕业设计(论文)
题目校园网的设计与实现
学生姓名***
专业班级网络系统管理12-01
学号************
院(系)**学院
指导教师(职称)***(教授)
完成时间2016年6月1日
郑州轻工业学院
毕业设计(论文)任务书
题目校园网的设计与实现
专业网络系统管理学号***********姓名***
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
主要内容:
1校园网建设的原则、目标;2校园网总体框架;
3校园网规划、建设方案;4校园网的安防设计;
5校园网系统预算
基本要求:
能让校园网络正常的运行,利用各种技术保证校园网络的安全性,保证能让教师、学生能够正常的访问网络。
主要参考资料:
[1]王平魏大新李育龙编著Cisco网络技术教程电子工业出版社2012
[2]刘晓辉张运凯李福亮编著网络综合布线清华大学出版社2012
[3]谢希仁编著计算机网络电子工业出版社2013
完成期限:
2016年5月13日
指导教师签名:
专业负责人签名:
2016年3月1日
校园网的设计与实现
摘要
20世纪后期互联网在我国得到快速发展,通过网络办公涉及到企业、单位、学校、军事等各个领域,教育发展也逐渐走上了网络化。
互联网和现代化式的教育发展的结合使得校园网成为学校教育、教学的重要平台。
学校的校园网已经成为重要的信息传递设施,其规模已经成为学校实力和科研水平的重要标志,结合当前校园网的发展水平完成了本次毕业设计并得到学习为以后更好的设计校园网打下了基础。
通过校园网的设计与建设的整体方案,从而完成了宽带多媒体网络,为师生提供教学、科研和综合服务信息。
在本次毕业设计当中,根据校园网的需求,设计的校园网的规划;根据校园网的规划,设计的网络拓扑、IP地址划分、设备选型等,根据校园网的布线,设计了工作区子系统、管理区子系统、水平子系统等,然后根据校园网的具体实现,设计了设备的配置并有校园网的安防等。
关键词校园网,规划,设计,网络安全,设备
CAMPUSNETWORKDESIGNANDIMPLEMENTATION
ABSTRACT
InlatetwentiethCentury,theInternethasbeenrapidlydevelopedinChina,involvedinvariousfieldsofenterprises,units,schools,militarythroughthenetworkoffice,educationhasgraduallyembarkedonthenetwork.ThedevelopmentofeducationcombinedwithInternetandmodernstyleofthecampusnetworkhasbecomeanimportantplatformofschooleducation,teaching.
Campusnetworkhasbecomeanimportantinformationinfrastructure,thescalehasbecomeanimportantsymboloftheschoolstrengthandlevelofscientificresearch,combinedwiththecurrentdevelopmentlevelofthecampusnetworkcompletedthegraduationdesignandstudyforthefuturedesignofcampusnetworkbetterfoundation.Theoveralldesignandconstructionofcampusnetwork,thuscompletingthebroadbandmultimedianetwork,providingteaching,scientificresearchandcomprehensiveinformationserviceforteachersandstudents.
Inthisgraduationdesign,accordingtotheneedsofthecampusnetwork,thecampusnetworkplanning;accordingtothecampusnetworkplanning,networktopology,designofIPaddress,equipmentselection,layoutofcampusnetworkbasedon,designworkareasubsystem,managementsubsystem,horizontalsubsystem,andthenaccordingtothespecificimplementationofthecampusnetwork,thedesignoftheequipmentconfigurationandcampusnetworksecurity.
KEYWORDSCampusNetwork,theplanning,Networksecurity,equipment
1引言
1.1项目相关背景
信息时代的发展,影响着世界的每一个角落。
每个人的生活和工作几乎都与计算机密切相关。
在速度越来越快的计算机硬件和日益更新的软件背后,网络作为中枢神经把我们联系在一起。
也正是因为网络的出现与发展,使Internet为主要标志的网络技术构成了我们现代文化的重要组成部分,联系上亿人的Internet将我们带入了一个新的网络时代。
在现今的网络建设中,企业网的建设是非常重要的,企业网内部各种不同业务的开展是企业网发展迅速的最主要原因。
从早期的企业网主要是简单的数据共享,简单数据库的共享到现在内部全方位的数据共享,从过去单一的企业到现在多个分支公司的全部互连,因而对网络的覆盖面要求越来越广。
这一要求最早还只局限于各分支企业内部,现在则已是整个企业、整个行业,甚至整个Internet的共同要求。
1.2国内外现状
早期校园网络主要是共用内部教育系统主机资源,共享简单数据库,多以二层交换为主,很少有三层应用,存在访问速度慢、安全、可管理性较差等方面的问题。
现在学校校园网建设要实现内部全方位的数据共享,应用三层交换,提供全面的QOS保障服务,使校园网实现安全可靠的高速访问,从而达到教育管理、多媒体教学、图书馆管理自动化的目的。
而且还要通过Internet实现远程教学,提供可增值可管理的业务,必须具备高性能、高安全性、高可靠性,可管理、可增值特性以及开放性、兼容性、可扩展性。
本着技术先进、投资合理、充分利用现有教学设备,在技术上和设备上适当超前的原则,建立规范化、技术先进、扩展性能良好、性能价格比高的校园网络信息系统。
建成以先进的网络技术、计算机技术和多媒体技术为主要手段的多层开放式、全方位信息通讯与信息管理系统。
要在全院教学和行政管理两方面实现信息化,积极开发,广泛运用现代教育技术和信息资源,全面提高学院教师学生运用信息技术进行学习和工作的能力,全面推进信息技术与学科课程的整合、创造适应新时代要求的现代教学模式和管理模式,提高教育效益与质量,形成具有现代教育信息化的新特色。
1.3开发目的意义
校园网网络建设是一项复杂的系统工程,与一般的工程相比,它除了具有一般的工程特点外,更有其独特之处。
它不仅涉及许多技术问题,而且也涉及管理、组织、经费、法律等诸多方面的其他问题,因此,必须遵循一定的网络系统分析与设计方法。
网络规划的主要任务就是对一些指标给出尽可能准确的分析和评估,包括需求分析、网络规模、网络结构、网络扩充、网络安全以及外网互联等方面。
对网络工程而言,网络规划并不是最终的目的,网络规划是为网络工程实施服务的,网络工程实施的主要方法是系统集成,因此,一般说来,一个完整的网络规划应该包括需求分析、网络系统设计、布线系统设计、应用系统设计和服务系统体系等多个方面的内容。
校园网是各种类型网络中的一大分支,有着非常广泛的应用。
作为新技术的发祥地,学校、尤其是高等学校,和网络的关系十分密切,网络最初是在校园里进行实验并获得成功的,许多网络新技术也是首先在校园网中获得成功,进而才推向社会的。
本课题的理论意义和实践意义:
(1)校园网的建设和发展是推进素质教育的需要
互联网已成为学校培养学生道德品质、创新能力等方面的新环境,成为培养高素质人才的崭新的平台,是学校推进素质教育的需要。
(2)校园网的建设和发展是学校教育改革的战略制高点
创建丰富多彩的校园网络文化对于转变陈旧的教育思想和观念,促进教学内容、教学方法、教学结构和教学模式的改革,对于深化基础教育改革,提高教育质量,培养高素质的创新人才具有深远意义。
(3)校园网的建设和发展是学校教育现代化的重点标志
运用现代教育技术建设和发展校园网,营造清新的校园网络文化氛围,就是从根本上落实教育的战略地位,解放教师的生产力,推动和发展教师、学生的创造力的一种创新优势的重要标志。
2校园网络介绍
2.1校园网
计算机网络,简单地说,就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。
它包括:
计算机、网络操作系统、传输介质(可以是有形的,也可以是无形的,如无线网络的传输介质就是空气)以及相应的应用软件四部分。
计算机网络如按网络的组建规模和地域范围来划分的话,可分为局域网(LocalAreaNetwork,LAN)、城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)、广域网(WideAreaNetwork,WAN)。
我们经常用到的因特网(Internet)属于广域网,校园网属局域网。
未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、多网合一、安全保密的方向发展。
2.2校园网的建设原则
校园网建设是一项综合性非常强的系统工程,它包括了网络系统的总体规划、硬件的选型配置、系统管理软件的应用以及人员培训等诸多方面。
因此在校园网的建设工作中必须处理好实用与发展、建设与管理、使用与培训等关系,从而使校园网的建设工作健康稳定地开展。
首先,校园网的建设是一个为学校教育教学活动长期服务的工作,因此在校园网的规划建设过程中,必须从学校长远发展规划出发,以服务于教育为基本点,结合学校当前教育教学的实际需要,做出科学的规划部署。
在校园网的规划建设中,一般学校应遵循“统一规划、整体设计、分步实施”的原则。
其次在校园网的建设中必须坚持硬件建设与组织管理协调发展的原则,在重视硬件建设的同时,加强网络的组织管理水平,不断开发网络的功能,从而充分发挥校园网络的功效,提高校园网对学校教育的服务水平。
3局域网简介
3.1局域网的特点
局域网,是指范围在几百米到十几公里内办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的,外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网,简称LAN。
美国电气和电子工程师协会(IEEE)局域网标准委员会员会曾提出局域网一些具体特征:
(1)局域网在通信距离有一定的限制,一般在1~2Km的地域范围内。
比如在一个办公楼内、一个学校等。
(2)局域网中经常使用共享信道,即所有的计算机都接在同一条电缆上。
采用专用的传输媒介来构成网路,传输速率在1兆比特/秒到100兆比特/秒之间或更高。
(3)因为连接线路都比较短,中间几乎不会受任何干扰,所以局域网还具有始终一致的低误码率。
(4)局域网一般是一个单位或部门专用的,所以管理起很方便。
另外局域网的拓扑结构比较简单,拓扑结构主要为总线型和环型。
所支持连接的计算机数量也是有限的(一般在数十台到数百台之间)。
组网时也就相对很容易连接。
它可以通过数据通信网或专用数据电路,与远方的局域网、数据库或处理中心相连接,构成一个大范围的信息处理系统。
LAN目前广泛应用于办公室自动化、生产自动化和信息处理系统中。
通过电话线上网的adsl宽带上网,上的是广域网,就是我们说的互联网。
3.2网络的体系结构
网络通常按层或级的方式来组织,每一层都建立在它的下层之上。
不同的网络,层的名字、数量、内容和功能都不尽相同。
但是每一层的目的都是向它的上一层提供服务,这一点是相同的。
层和协议的集合被称为网络体系结构。
作为具体的网络体系结构,当前重要的和使用广泛的网络体结构是TCP/IP体系结构。
TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol,传输控制协议和互连网协议),TCP/IP体系结构是当前应用于Internet网络中的体系结构,它是由OSI结构演变来的,它没有表示层,只有应用层、传输层,网际层和网络接口层
3.3网络协议
网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合,它规定了通信时信息必须采用的格式
4校园建设的需求分析
4.1总体设计分析
本设计是为校园网网络规划设计,为保证学院校园网的实用性、先进性、经济性以及可延展性,现按学院的整体布局及实际需求,提出校园网综合设计方案。
4.2需求分析
目前校园主要建筑有1号教学楼、2号教学楼、图书综合楼、实训中心、女生公寓、男生公寓、食堂。
根据教育部门有关文件精神,结合学院实际情况,学院信息化建设工作的核心目标在于充分利用信息技术,建立多层次、高可靠、可管理、可运营的开放式的数字化校园,促使其提高办学质量和效益。
重点体现在以下几个方面。
教学方面,利用多媒体、网络技术实现高质量的教学资源、信息资源和智力资源的共享和传播,同时促进高水平的师生互动,促进主动式、协作式、研究型的学习,从而形成开放、高效的教学模式,更好地培养学生的信息素养、问题解决能量和创新能力。
管理方面,利用信息技术实现职能信息管理的自动化,实现上下级部门之间更迅速、便捷的沟通,实现不同职能部门之间的数据共享与协调,提高决策的科学性和民主性,减员增效,形成充满活力的新型管理机制。
科研方面,促进科研资源共享,加快科研信息传播,促进院内外学术交流。
公共服务体系方面,建设和维护好覆盖学院教学、科研、管理、生活等各个区域的宽带网络环境,提供面向全院师生的基本网络服务,建设高质量的数字化图书馆等应用信息资源库,以及服务于学院中心工作的基本信息资源库,实现身份认证等院内公共管理、服务功能和这些格式的意义。
在校园局域网上用到的主要协议有TCP/IP协议IPX/SPX协议等等。
一个网络协议至少包括三要素:
语法,语义,时序。
TCP/IP是一种分层协议,它共被分为个4层次,大约包含近期100个非专有协议,通过这些协议,可以高效和可靠地实现计算机系统之间的互连。
TCP/IP协议中的核心协议有TCP(传输控制协议)、UDP(用户数据报协议)和IP(互联网协议)。
4.3收集学院的网络需求
学院局域网的功能要求包括能够高速、安全、及时地传送文本、音频和视频等多种媒体信息,能够支持一定程度的突发访问。
在性能和安全性上应满足10000人的网络应用需求,对响应时间不作特殊要求;为了存储数据和备份数据,网络中心需要建立磁盘列阵;为保障网络中心设备的安全运行要求在网络中心提供不间断电源;在遵循经济实用、成熟先进和安全可靠的设计原则下,最大限度地考虑采用符合发展趋势的新技术;网络设备必须采用成熟先进的技术,所采用的标要求统一,支持目前业界最新的网络协议,网络的标准必须符合国际/国家标准,并且拥有广泛的支持厂商;网络设备要求具有高可靠性、高稳定性和高可用性;网络设备要求提供足够的宽带,以适应校园网上信息结构多样化,要求支持虚拟网和第三层交换,形成公布式三层交换网;网络设备要求具有扩展性和可升级性,能够适应用户数量的扩展,能够保证未来网络升级时的平稳衔接,保证网络通信介质、网络基本设计核心的向后兼容性;要求网络易于管理,支持网络的拓扑视图、网段与端口的监控;网络流量及错误统计,具备计费管理、故障定位、诊断、修复和自动隔离等功能;要求网络具有高的安全性。
在要求网络具有开放性的同时,要求保证其安全性。
在广域网选择上考虑学院的实际需求我们的校园网将通过光纤接入因特网。
5网络系统设计
5.1设计目标
以上面需求分析的结果为依据,进行学院校园网的网络系统设计
校园网系统由硬件系统和软件系统构成。
其中,硬件系统主要由网络系统(交换机、路由器、防火墙等)、主机系统(服务器、工作站等)、外部设备(打印机、UPS、磁盘阵列等)以及布线系统组成;软件系统主要由系统软件(网络操作系统、网络管理系统、安全系统等)和应用软(办公自动化系统、综合教务管理系统、图书馆自动化系统等)组成。
网络系统设计的总体目标是充分利用信息技术,建立多层次、高可靠、可管理、可运营、经济实用的开放式数字化校园,促进提高办学质量和效益。
具体体现在以下4个方面。
(1)总体规划,分步实施。
(2)以教学活动为核心,以师生为主题。
(3)注重应用系统建设。
(4)注重网络建设的扩展性和可升级性以及向后兼容性。
5.2设计原则
设计原则为标准化、可扩展性、可靠性与安全性、先进性、可管理性、完善的技术支持服务。
5.3网络服务评估与总体设计
根据需求分析可知,校园网要求覆盖学院的教学区、行政办公区以及生活后勤区,要求数据、图形、图像、语音、视频等信息都能在网络上较好地传输,考虑到需求分析中收集的师生员工规模的信息,在网络设计时将校园网分为主干网和各区子网,主干网带宽1000Mbps,子网带宽100Mbps,网络支持VLAN管理,IP组播、第三层交换以及多种路由协议;在网络技术选型上,采用目前主流的快速以太网技术。
千兆以太网是超高速主干网的一种选择方案,它在数据、语音、视频等实时业务方面表现优良。
千兆以太网频宽较高,能够克服原以太网的弱点,提供服务保证。
从网络设备投资成本与维护成本、技术的先进性与稳定性、应用系统的开发难易程度等诸多方面考虑,应选择基于1000M和100M相结合的高速以太网技术作为四川信息职业技术学院校园网的设备、选型的主要依据之一。
在网络拓扑结构方面,选用星型的扑结构,将校园网整体划分为核心层、汇聚层、接入层三个逻辑层次。
各建筑物之间采用光纤进行互连,楼内采用超5类非屏蔽双绞线布线,在同一幢楼的汇聚层和接入层交换机之间也采用超5类非屏蔽双绞线进行连接。
全网设一个核心层节点,位于网络中心。
校内所有主干线路均汇聚于此节点,同时网络中心骨干节点也是学院广域网的唯一出口。
汇聚层又根据实际情况分为一级汇聚节点和二级汇聚根据以上分析设计结果,
网络拓扑结构如图5-1所示。
图5-1网络拓扑结构
5.4主干网设计
校园网将实训中心作为本校的网络中心,在设备选型时必须具有光纤接入能力以及支持VLAN划分。
实训中心作为网络中心,同时必须应对整个网络进行有效的全面的管理。
5.5无线局域网设计
校园网建设的主要目的是利用计算机网络来实现现代化的多媒体教学,让有限的教学材料资源利用网络技术、多媒体技术来激发广大教职工、学生的学习兴趣,提高教学质量;另一个重要作用是利用网络进行协同办公,不同的工作人员可以通过电子邮件或者其他方式的协作来加速工作进程等,这就涉及到各种子网的构建。
在网络中,网络用户一般分布在不同的楼宇和组织中,甚至拥有自己的服务器和应用系统(多媒体教室、电子阅览室等),而这一切都由同一个通信网络提供服务。
如何将同一组织在不同楼宇中的用户群所组成的逻辑组与他们所在的物理位置关系上区分开,从而达到限定不同逻辑组间的通信流量以提高安全性和系统性能,是在网络集成和设计中必须考虑的问题。
解决的手段是建设无线局域网,采用合理的划分策略,形成最佳的网络应用体系。
所谓无线局域网就是试图形成这样一种在一个大网中处于不同物理位置的各个成员可以不受位置限制而构成,即WLAN,如下图5-2。
图5-2
5.6网络管理设计
根据用户需求分析的结果可知,四川信息职业技术学院的校园网必须是一个可管理的网络,因此,在我们必须进行网络管理设计网络管理设计主要解决故障查找、配置与重配置和网络监视问题,而解决这些问题现在一般都借助网络管理软件。
所以,校园网中,我们选用主干交换设备厂商提供的网络管理软件来完成网络管理工作。
5.7网络安全设计
根据用户需求分析的结果可知,校园网必须是一个安全的网络。
因此,在逻辑网络设计时必须进行网络安全设计。
提供网络安全实质上是一种平衡策略,因此,权衡网络安全需要和方便用户需要,在校园网的安全设计方面主要采用访问控制技术、用户认证技术、防火墙和安全管理技术以及病毒防范技术等来保障网络安全运行。
5.8地址规划
采用内部地址和合法IP地址,需要向上级信息中心申请统一的内部IP地址和合法的IP地址,数量大约要3段B类内部地址。
需要的合法IP地址大约需要2个C类地址。
域名规划要求我们申请独立域名,统一标志,全面规划,方便管理。
互联网接入设计根据用户需求分析的结果,校园网必须接入互联网。
通过学院所在地区的电信业务运营商的商谈,征得学院主管领导的同意、相关职能部门认可,决定以光纤(1000M)方式接入Internet。
6网络设备选型
6.1网络设备选型
采用的设备主要包括:
1)整体网络系统可分为主干网络、分支网络、和广域网络三部分
2)核心网络设备采用锐捷RG-S9620路由千兆以太网交换机,负责对骨干节点网络、服务器接入以及VLAN等主要功能。
3)接入层设备采用高端密度交换机EN-2924S,实现10M/100M用户接入。
6.2中心交换机
网络主干的网络设备选用1台锐捷RG-S9620千兆中心路由交换机,通过光纤与各楼宇二级交换机相连,形成星型结构千兆以太网的主干解决方案。
它不仅可以同时满足铜缆、多模与单模接入的共存问题,而且具有较高的无阻塞的背板速率,支持全线速交换能力,较好的扩展性,可为学院的进一步扩容提供快捷与低成本的升级方式。
锐捷RG-S9620千兆中心路由交换机具有以下特点:
1)最小的代价满足需求,实现主干网络的1000M连接,同时还实现线速的2、3、4层交换能力。
2)实现VLAN划分、应用级负载均衡等功能,并能保证性能不受影响。
3)投入成本小,网络连接易于实现。
4)预留一定数量的100M网络端口,便于网络的扩展。
该款交换机是企业级智能交换机,拥有强大的功能,为校园网的稳定、快速、高效的运行提供了保障,其参考价格为228864元。
如下图6-1
图6-1核心交换机
锐捷RG-S9620基本规格交换机类型路由交换机交换方式存储-转发背板带宽9830GbpsMAC地址表768K锐捷RG-S9620网络参数
包转发率L2:
3571MppsL3:
3571Mpps
网络标准:
IEEE802.3,IEEE802.3u,IEEE802.3z,IEEE802.3ab,IEEE802.3ae,IEEE802.3ak,IEEE802.3an,IEEE802.3x,IEEE802.3
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