计算机网络课程设计校园网构建

淮 海 工 学 院 计 算 机 工 程 学 院课程设计报告设计名称： 计算机网络课程设计 姓 名： 学 号： 专业班级： 系 （ 院）： 设计时间： 设计地点： 指导教师评语：签名： 年 月 日成绩：计算机网络课程设计 第 1 页 共 40 页1课程设计目的计算机网络课程设计是计算机及相关专业的实践环节之一，是学习完计算机网络课程后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对 OSI 七层模型、TCP/IP 模型的各层功能和设计思想的理解，掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、路由器的基本配置，提高学生的应用能力和动手实践能力。2课程设计任务与要求：课程设计任务：以淮海工学院东港学院校园为背景，设计一个校园网方案。淮海工学院的东港学院分为办公区、教学区和生活区三部分。现假设：办公区中各楼宇名及需要信点为：办公楼（50），大学生活动中心（36），图书馆（260），教学区中，除 D2 教学楼需要 460 个信息点外，其余教学楼各需设置信息点的个数为 60，生活区中每个宿舍楼每个房间 2 个信息点。假设使用预留的 INTERNET 地址，试根据东港学院校园网的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、信息点分布，设计出本部的校园网方案。方案中应明确学院网管中心的位置，确定拓扑方案，完成设备选型，注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、配置与价格，并分别给出其价格的出处（如网站等），基本确定方案的预算。在此基础上配置相关的服务器。设计要求：（1）通过资料查阅和学习，了解园区网络规划、设计的一般方法。（2）参考和研究一些公司和高校/企业园区网的规划和建设方案，结合 计算机网络课程中所学知识，积极完成设计任务。（3）认真完成需求分析，并根据需求分析完成园区网络的总体方案设计，确定网络逻辑拓扑结构和所采用的网络技术、主要设备的性能指标，进而完成设备的选型和经费预算。（4）动手够架一个具体的 LAN，实现 WEB 服务器、 FTP 服务器及 DNS 服务器的配置与管理。（5）认真按时完成课程设计报告，课程设计报告内容包括：课程设计目的、设计任务与要求、设计说明书、设计成果和设计心得五个部分，具体要求见设计报告模板。第 2 页 共 40 页第 3 页 共 40 页3.课程设计说明书1.需求分析1.1 实施背景淮海工学院东港学院为了加快校园信息化建设，需要建设一个高性能的、安全可靠的校园网络，校园网建成后，要求能够实现校园内部各种信息服务功能，实现与教育网的无阻碍连通，同时提供宽带接入功能，以备主连接失效情况下的被用连接要求，能够实现校园办公自动化需求。1.2 网络应用需求这方面的需求不同学校有着明显不同，大体都可以分为，教学、办公、生活这三方面应用。如对教学、科研方面的网络设计应考虑稳定、扩展、安全等问题；办公、生活等带宽是要着重考虑的方面，所以学校应该根据自己的实际情况来考虑网络的结构，及安全问题。 1.3 信息点统计 信息点统计表如图 1 所示1 层 2 层 3 层 4 层 5 层 6 层办公楼 20 10 10 10教学 1 号楼 10 10 10 10 10 10教学 2 号楼 20 20 380 20 20图书馆 3 号楼 20 20 200 20教学 4 号楼 15 15 15 15宿舍 1 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 2 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 3 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 4 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 5 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 6 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 7 号楼 40 40 40 40 40 40宿舍 8 号楼 40 40 40 40 40 40活动中心 36合计 2846表 1-1 信息点统计表东港学院楼宇平面图如图 1-1 所示图 1-1 东港学院楼宇平面图第 4 页 共 40 页2.网络总体设计2.1 网络架构分析现代网络结构化布线工程中多采用星型结构，主要用于同一楼层，由各个房间的计算机间用集线器或者交换机连接产生的，它具有施工简单，扩展性高，成本低和可管理性好等优点；而校园网在分层布线主要采用树型结构；每个房间的计算机连接到本层的集线器或交换机，然后每层的集线器或交换机在连接到本楼出口的交换机或路由器，各个楼的交换机或路由器再连接到校园网的通信网中，由此构成了校园网的拓补结构。校园网采用星形的网络拓扑结构，骨干网为 1000M 速率具有良好的可运行性、可管理性，能够满足未来发展和新技术的应用，另外作为整个网络的交换中心，在保证高性能、无阻塞交换的同时，还必须保证稳定可靠的运行。因此在网络中心的设备选型和结构设计上必须考虑整体网络的高性能和高可靠性，我们选择热路由备份可以有效地提高核心交换的可靠性。传输介质也要适合建网需要。在楼宇之间采用 1000M 光纤，保证了骨干网络的稳定可靠，不受外界电磁环境的干扰，覆盖距离大，能够覆盖全部校园。在楼宇内部采用超 5 类双绞线，其连接状态100m 的传递距离能够满足室内布线的长度要求。2.2 校园网的设计原则（1）先进性原则 以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音和视频图像等多媒体应用，采用基于交换的技术代替传统的基于路由的技术，并且能确保网络技术和网络产品在几年内基本满足需求。（2）开放性原则 校园网的建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口，从而为异种机、异种操作系统的互连提供便利和可能。（3）可管理性原则 网络建设的一项重要内容是网络管理，网络的建设必须保证网络运行的可管理性。在优秀的网络管理之下，将大大提高网络的运行速率，并可迅速简便地进行网络故障的诊断。（4）安全性原则 信息系统安全问题的中心任务是保证信息网络的畅通，确保授权实体经过该网络安全地获取信息，并保证该信息的完整和可靠。网络系统的每一个环节都可能造成安全与可靠性问题。（5）灵活性和可扩充性 选择网络拓扑结构的同时还需要考虑将来的发展，由于网络中的设备不是一成不变的，如需要添加或删除一个工作站，对一些设备进行更新换代，或变动设备的位置，因此所选取的网络拓扑结构应该能够容易的进行配置以满足新的需要。（6）稳定性和可靠性 可靠性对于一个网络拓扑结构是至关重要的，在局域网中经常发生节点故障或传输介质故障，一个可靠性高的网络拓扑结构除了可以使这些故障对整个网络的影响尽可能小以外，同时还应具有良好的故障诊断和故障隔离功能。2.3 网络三层结构设计校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1 个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用 1 台或是 2 台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内第 5 页 共 40 页汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。设备及线缆选型 如表 2-1 所示名称 型号 单价 数量 合计路由器 中兴 ZXR10 6802 33800 元 1 台 33800 元核心交换机 锐捷网络 RG-S9620 228864 元 1 台 228864 元分布层交换机 CISCO WS-C6509-E 36500 元 4 台 146000 元接入层交换机（48） 华三 H3CLS-5120-52P-SI-H35160 60 台 309600 元接入层交换机（24） 华为 S5700-28C-SI 6500 4 台 26000 元防火墙 华为 USG5120 37000 1 台 37000 元服务器电子邮件服务器 Magic Winmail 白金版(无限用户)19500 元 1 台 19500 元文件传输服务器 World 宽带主机 S20 28600 元 1 台 28600 元计费服务器 蓝海卓越 NS-G50-200018000 元 1 台 18000 元Web 服务器 11800 元 1 台 11800 元UPS 山特 C3KS 2499 元 1 2499 元调制解调器 雅企 HDSL WireSpan3000/3000E1280 1 1280 元超五类非屏蔽双绞线 AMP 超五类网线 75012 芯多模光缆 TCL 12 芯室内多模光 缆4012 芯单模光缆 TCL 12 芯室内单模光 缆33合计 862943 元表 2-1 设备及线缆选型2.3.1 核心交换机设备选型通常将网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供油画，可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。核心层交换机选择锐捷网络 RG-S9620 交换机，核心层交换机位于办公楼，配置一台。如图 2-1所示。基本参数用手机客户端查配置更方便产品型号 RG-S9620产品类型 核心交换机应用层级 二层背板带宽 9.6T包转发率 L2:3571Mpps,L3:3571Mpps第 6 页 共 40 页硬件参数扩展插槽 20 个(4 个用于管理与交换距阵)网络与软件MAC 地址表 768K其他性能 交换容量:4.8T路由表项:150 万其它参数电源电压 100-240VAC,50/60Hz最大功率 2000W外形尺寸 4484371797mm其它L2 协议:IEEE802.3,IEEE802.3u,IEEE802.3z,IEEE802.3ab,IEEE802.3ae,IEEE802.17,IEEE802.3ak,IEEE802.3an,IEEE802.3x,IEEE802.3ad,IEEE802.1p,IEEE802.1x,IEEE802.1Q,IEEEE802.1D,IEEEE802.1w,IEEEE802.1s,RERP,SPAN,IGMP Snooping v1/v2/v3,Jumbo Frame(9Kbytes),QinQ,GVRP,RLDPL3 协议(IPV4):BGP4,IS-IS,OSPFv2,RIPV1,RIPV2,IGMP v1/v2/v3,DVMRP,PIM-SSM/SM/DM,MBGP,LPM Routing,Policy-based Routing,Route-policy,ECMP,WCMP,VRRP工作温度:0-40 摄氏度存储温度:-4070 摄氏度工作湿度:10-90%存储湿度:5-95%图 2-1 核心交换机参数2.3.2 汇聚层设备选型通常将位于接入层和核心层之间的部分称为分布层或汇聚层，汇聚层交换层是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。汇聚层交换机选择华为 CISCO WS-C6509-E。整个校园共用 3 台汇聚层交换机，使用千兆光纤与核心交换机相连。如图 2-2 所示。CISCO WS-C6509-E 详细参数 主要参数 端口参数 功能特性 其它参数第 7 页 共 40 页主要参数 产品类型企业级交换机 应用层级四层 传输速率 10/100/1000Mbps 交换方式存储-转发 背板带宽 720Gbps 包转发率 387Mpps MAC地址表 64K端口参数 端口结构模块化 扩展模块 9 个模块化插槽 传输模式支持全双工功能特性 网络标准 IEEE 802.3，IEEE 802.3u，IEEE 802.1s，IEEE 802.1w，IEEE 802.3ad VLAN支持 QOS支持 网络管理 CiscoWorks2000，RMON ，增强交换端口分析器（ ESPAN），SNMP，Telnet，BOOTP，TFTP其它参数 电源功率 4000W图 2-2 汇聚层交换机参数2.3.3 接入层设备选型通常将网络中直接面向用户连接或访问网络的部分称为接入层，接入层目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。接入层交换机选择华三 H3CLS-5120-52P-SI-H3，淮海工学院东港学院构建该校园网络对接入层交换机的需求量。第 8 页 共 40 页接入层设备选型如表 2-2 所示建筑物名称 接入层交换机 建筑物名称 接入层交换机办公楼 用一台 48 口、24 口交换机宿舍 3 号楼 用 5 台 48 口交换机教学 1 号楼 用一台 48 口、24 口交换机宿舍 4 号楼 用 5 台 48 口交换机教学 2 号楼 用十台 48 口交换机 宿舍 5 号楼 用 5 台 48 口交换机图书馆 3 号楼 5 台 48、1 台 24 口交换机 宿舍 6 号楼 用 5 台 48 口交换机教学 4 号楼 用一台 48 口、24 口交换机宿舍 7 号楼 用 5 台 48 口交换机宿舍 1 号楼 用 5 台 48 口交换机 宿舍 8 号楼 用 5 台 48 口交换机宿舍 2 号楼 用 5 台 48 口交换机 活动中心 用 1 台 48 接口交换机表 2-2 接入层设备选型华三 H3CLS-5120-52P-SI-H3（48 口）参数 如图 2-3 所示支持特性 S5120-20P-SI S5120-28P-SI S5120-52P-SI外形尺寸（长宽高）（单位：mm） 44016043.6 44016043.6 44026043.6重量 3kg 3kg 5kg管理端口 1 个 Console 口业务端口描述16 个 10/100/1000 Base-T 以太网端口，4 个 1000Base-X SFP千兆以太网端口24 个 10/100/1000 Base-T 以太网端口，4 个 1000Base-X SFP千兆以太网端口48 个 10/100/1000 Base-T以太网端口，4 个1000Base-X SFP 千兆以太网端口交换容量（全双工） 40Gbps 56Gbps 104Gbps包转发率（整机） 30Mpps 42Mpps 78Mpps端口聚合 支持 LACP 链路聚合端口支持 IEEE 802.3x 流控（全双工）支持基于端口速率百分比的风暴抑制支持基于端口速率百分比、pps 和 bps 的风暴抑制VLAN 支持基于端口的 VLAN（4K 个）DHCP支持 DHCP Client支持 DHCP Snooping支持 DHCP Snooping Option82组播 支持 IGMP Snoopingv1/v2/v3支持组播 VLAN生成树 支持 STP/RSTP/MSTP 协议ACL支持基于源 MAC 地址、目的 MAC 地址、源 IP 地址、目的 IP 地址、TCP/UDP 端口号、协议类型、VLAN