吉林动画学院网络规划与毕业设计VIP

长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 1 页装订线目 录1 引言 .22 网络建设的目标 .33 网络的设计规划 .43.1 网络建设设计原则 .43.2 网络的结构化设计 .54 网络设计方案 .74.1 网络技术及接入方式的选择 .74.1.1 网络技术的选则 .74.1.2 网络接入方式的选择 .94.2 路由协议的选取 .94.3 网络的拓扑结构 .124.4 网络设备的选择 .134.4.1 选择值得信赖的设备 华为 .134.4.2 核心层设备的选择 .144.4.3 汇聚层设备的选择 .164.4.4 接入设备的选择 .184.4.5 防火墙设备的选择 .214.4.6 路由设备的选择 .224.4.7 无线设备的选择 .244.4.8 服务器设备的选择 .254.5 网络总体拓扑图 .265 网络的详细规划 .275.1 IP 地址的划分 .275.2 VLAN 的划分 .295.3 网络的安全设计 .305.4 网络内部的详细设计 .315.4.1 创业产业园的网络建设 .315.4.2 图书馆的网络建设 .325.4.3 学生公寓的网络建设 .335.4.4 行政楼的网络建设 .345.4.5 计算机楼的网络建设 .355.4.6 教学楼的网络建设 .355.5 校园无线设计 .365.6 VPN 技术 .366 总结 .37致谢 .38参考文献 .39长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 2 页装订线1 引言吉林动画学院是中国第一所专门培养动漫游戏人才的普通本科高等院校，规模属亚洲最大的单体动画学院，与法国高布兰动画学院和加拿大谢尔丹理工学院动画学院并称为世界三大著名动画院校，学院以动漫和游戏（指数字媒体艺术）为核心内容，被誉为“中国动漫游戏人才的摇篮” 。 吉林动画学院成立于 2000 年 6 月，设有长春高新、双阳两个校区，校园总占地面积 86.5 万平方米。高新校区占地面积 16.5 万平方米，建筑面积 23.4万平方米。双阳校区正在建设中，规划建筑面积 60 万平方米。截止 2015 年 5月，分别是动漫、游戏与数字媒体、动画艺术、设计、传媒、广告、影视戏剧、文化产业管理 8 个分院以及公共基础、思想政治理论、外语 3 个教学部。现有22 个本科专业，分布在艺术学、文学、工学、管理学 4 个学科门类。教师总数789 人，全日制本科生 11911 人.并且学院设科研所（中心、基地、室）10 个，其中省级产学研合作示范基地 1 个，省级工程研究中心 2 个，省级特色文化研究基地 1 个。校园内部内部的建筑环境主要包括：吉林省动漫产业游戏创业园、图书馆、博物馆、传媒学院与游戏学院教学楼、教学楼 A、教学楼 B、计算中心以及学生公寓。学校校园网能够在校园内部实现网络的全覆盖，并且为在校师生提供高速上网、视频点播、网络会议、内部邮件、VPN、教学管理系统、财务系统、图书馆系统等业务。校园网采用层次化的网络模型，混合型的拓扑结构，采用光纤的连接方式以及多种先进稳定的技术、设备，努力的为广大师生打造出一个高质量、高可用性的校园网络。随着网络覆盖面积的增加、用户群的扩大，以及用户对信息传输速度要求的不断提高，网络的技术服务和用户服务的工作量和难度亦不断提高，将校园网络延伸到吉林动画学院的每一个角落，让网络成为所有老师同学每天生活的一部分，以吉林动画学院的办学特设相结合，让学校的校园网建设成为学校发展的重要角色。因此，本次的网络方案设计就针对吉林动画学院的实际情况，为学校提供一个高可用的网络设计方案，来实现学校目前以及将来需要的网络需求。长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 3 页装订线2 网络建设的目标校园网的设计目的简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园区内部的 Intranet 系统，对外通过路由设备接入广域网。具体而言这样的设计目标应该是：建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，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 机工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连；在网上宣传和获取教育资源；在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境；开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务；系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。那么结合吉林动画学院的实际情况，吉林动画学院的网络建设目标应该包括如下方面：（1）能够解决学校基本的上网问题；（2）能够在基本功能实现的基础上满足各类教务、教学需求；（3）支持丰富的外网接入资源，如联通、电信等运营商和中国教育网；（4）能够实现最大化的资源共享；（5）网络结构清晰明显；（6）网络的性能稳定，可支持长时间的全负荷运转；（7）网络中核心部分要具备支持冗余功能；（8）采取的网络技术先进；（9）选取的网络设备要足够强大，能够满足校园网的需求；（10）校园网内部可以支持多种服务器，来满足内部、外部对服务器的需求，如认证计费服务器、WEB、FTP、邮件等服务；（11）网络的安全性能要足够强大，能够防御各类病毒、木马的攻击以及黑客的入侵。（12）网络的 IP 地址划分要清晰、明了；（13）学校内部的网络规划要清晰；（15）支持 VPN 技术，满足学校两个小区网络的连接；（16）要支持网络的扩展和升级；（17）要具备高性能的地址转换功能；（18）校园网建成之后的维护工作要简单，做到操作管理方便。（19）校园网中要具备无线功能长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 4 页装订线3 网络的设计规划3.1 网络建设设计原则 作为一个为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络，校园网的建设必须坚持长远规划、分步实施的原则，应该将计算机网络设计成为一种起点高、技术成熟、易于扩充和升级、便于管理和使用的网络系统。吉林动画学院校园网的设计应尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途的网络产品，保证网络在较长时间内不被淘汰。同时网络的结构设计应合理，在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计，使网络结构清晰，便于使用、管理和维护。另外网络应坚持高效实用的原则，着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金解决更多的问题。那么，吉林动画学院的校园网应该遵循以下原则：（1）实用性原则在学校校园网的设计中，首先要考虑其实用性和易于操作性，确保使用技术成熟的网络设备和通信技术，确保使用技术成熟的网络设备和通信技术，同时要考虑对现有资源的充分利用。要针对每一个学校的网络系统的特点和各自不同的规模、不同的具体需求量体裁衣，做到投资合理，有较高的性价比，选择真正适合自身应用的网络技术。（2）先进性原则由于新的应用功能不断涌现，多媒体技术不断普及，越来越多的流量不仅限于一个局部网络，而且大量穿梭于网络的边界。在考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益的前提下，校园网应具有先进的设计思想、网络结构、开发工具，并选用市场覆盖率高和技术成熟的软、硬件产品。（3）开放性原则学校校园网是分期建设的，因此在总体设计中，应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通，使相对独立的子系统易于组合调整。（4）标准化原则校园网系统应符合 IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3z 等以太网标准和 IEEE 802.1p、IEEE 802.1q、WBM 等网络管理标准，所选取的网络技术和网络设备都有该支持这些行业标准。（5）可靠性原则长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 5 页装订线校园网络是各种应用的统一通信平台，平均无故障时间以及故障恢复时间，要保持在一个可容忍的许可范围之内。鉴于学校校园网的重要性和特殊性，要求网络系统具有极高的可靠性，应具体网络监督和管理的能力，要充分考虑设备和线路的容错机制和冗余。 （6）安全性原则学校校园网中的信息，一般都有一定的保密性，因此在网络设计中，要采用子网隔离（Isolation）、应用网关(Application Gateway)和代理服务(Proxy Service)等防火墙和手段，提供灵活可靠地安全控制措施以保证网络安全运行，防止未经授权的访问和恶意的破坏。对于校园网络，安全问题不仅来自外部网络，主要的威胁还是来自内部网络，如何有效地设计安全方案是一个很重要的问题。（7）可维护性原则校园网系统分布在校园的各个角落，日常的网络维护和操作的工作量大大增加，校园网络系统需要一个可靠、便捷、功能强大的网络管理系统，来充分有效地管理和利用校园网络资源。在吉林动画学院的网络规划中要严格遵循以上的设计原则，从实用性、安全性、开放性、标准性、可靠性、安全性、可维护性这些方面设计整个校园网。3.2 网络的结构化设计 吉林动画学院的网络结构采用层次化的设计方式，即将整个网络分为核心层、汇聚层、计入层。所谓“层次化”设计，就是将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。层次模型既能够应用于局域网的设计，也能够应用于广域网的设计。 在校园网设计中，使用层次化模型有许多好处，列举如下： （1）节省成本 在采用层次模型之后，各层次各司其职，不再在同一个平台上考虑所有的事情。层次模型模块化的特性使网络中的每一层都能够很好地利用带宽，减少了对系统资源的浪费。 （2）易于理解 层次化设计使得网络结构清晰明了，可以在不同的层次实施不同难度的管理，降低了管理成本。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 6 页装订线（3）易于扩展 在网络设计中，模块化具有的特性使得网络增长时网络的复杂性能够限制在子网中，而不会蔓延到网络的其他地方。而如果采用扁平化和网状设计，任何一个节点的变动都将对整个网络产生很大影响。 （5）易于排错 层次化设计能够使网络拓扑结构分解为易于理解的子网，网络管理者能够轻易地确定网络故障的范围，从而简化了排错过程。 如图 3.2-1 所示，一个层次化设计的网络有三个层：核心层（用于提供站点之间的最佳数据传输）、分布层（提供基于策略的连接）、接入层（将终端用户接入网络）。图 3.2-1 网络层次结构设计每一层都为网络提供了必不可少的功能。在实际设计中，三个层中的某两个层可以合并为一个层，比如核心层和分布层，但是为了使性能最优，最好采用层次式结构。 （1）核心层 核心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性：高可靠性、提供冗余、提供容错、能够迅速适应网络变化、低延时、可管理性良好、网络直径限定和网络直径一致。 当网络中使用路由器时，从网络中的一个终端到另一个终端经过的路由器的数目称为网络的“直径”。在一个层次化网络中，应该具有一致的网络直径。也就是说，通过网络主干从任意一个终端到另一个终端经过的路由器的数目是一样的，从网络上任一终端到主干上的服务器的距离也应该是一样的。限定网络的直径，能够提供可预见的性能，排除故障也容易一些。分布层路由器和相连接的局域网可以在不增加网络直径的前提下加入网络，因为它们不影响原有的站点的通信。 （2）分布层 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 7 页装订线分布层是网络接入层和核心层的“中介”。分布层具有实施策略、安全、工作组接入、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。 （4）接入层 接入层向本地网段提供用户接入。在校园网中，接入层的特征是交换式或共享带宽式局域网。在接入层中，减少同一以太网段上的用户计算机的数量能够向工作组提供高速带宽。 4 网络设计方案4.1 网络技术及接入方式的选择 4.1.1 网络技术的选则目前校园网的主干网络技术主要有 ATM 技术、千兆以太网技术、万兆以太网技术。ATM 技术就是异步传输模式, ATM 技术具有以下特点:（1）ATM 采用了分组交换中统计复用、 动态按需分配带宽的技术；（2）ATM 将信息分成固定长度的交换单元- - 信元，ATM 的信元长度为 53 个字节, 其中 5 个字节用来标识虚通道( VPI) 和虚通路( VCI) 、检测信元正确 性、标识信元的负载类型。 由于采用短固定长度的信元, 可用硬件逻辑完成对信元的接收、识别、分类和交换, 保证 155Mbps- 622Mbps 的高速通信；（3）ATM 网内不处理纠错重发、 流量控制等一系列复杂的协议这样可以减少网络开销, 提高网络资源利用率；（4）在 ATM 网中可承载不同类型的业务如话音、数据、图像和视频等, 这在其他的网络中是不可能实现的；（5）ATM 提供适配层( AAL) 的功能不通类型的业务在该层被转换成标准信元；（6）ATM 是面向连接的；（7）ATM 是目前唯一具有 QOS( 服务质量) 特性的技术。 在费用、性能之间做出折中选择；（8）ATM 在专网、公网和 LAN 上都可以使用。长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 8 页装订线千兆比以太网是一种新型高速局域网, 可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续的网络升级, 从而能最大限度的保护用户以前的投资。 由于以太网技术所支持的网络升级简易, 对新应用和数据类型处理的灵活性、网络的可伸缩性, 使得千兆比以太网成为高速、高带宽网络的首选技术。千兆比以太网的特点:（1）全双工和半双工模式具备全双工能力, 允许同时接收和发送数据, 相当于将有效带宽翻倍；（2）通过增大带宽来获得更高的性能, 并且消除了网络传输瓶颈；（3）广泛的部署能力使用 1000Base- T 的第 5 类铜线电缆上的千兆位技术不需要重新布线；（4）利用千兆位服务器网卡和交换机, 通过链路聚合实现多个千兆位的速度；（5）其服务质量( QoS) 特性, 可用来帮助消除视频抖动和音频失真；（6）采购和拥有成本低廉。我国高校信息化建设正在经历巨大变迁。 在不到 20 年的时间里, 从引入计算机开始, 高校信息化建设几乎每隔几年就会跨上一个新台阶。 今天, 高校信息化建设又向前迈进了一大步, 万兆以太网技术已经开始慢慢渗透到高校校园网中。从经典的 OSI 网络层次模型上看, 以太网属于第 2 层协议。为了适应高带宽的要求和更长传输距离的要求, 万兆以太网对原来的以太网技术也做了很大的改进, 主要表现在: 物理层实现方式、帧格式和 MAC 的工作速率及适配策略方面。万兆以太网技术特点:（1）全双工的工作模式万兆位以太网只在光纤上工作, 并只能在全双工模式下操作, 它的优点是减少了网络的复杂性, 兼容现有的局域网技术并将其扩展到广域网, 同时有望降低系统费用, 并提供更快、更新的数据业务；（2）物理层特点支持 802.3MAC 全双工工作方式, 允许以太网复用设备同时携带 10 路 1G 信号, 帧格式与以太网的帧格式致, 工作速率为 10Gbps。（3）帧格式在帧格式方面, 如果以太网帧在广域网中传输, 需要对以太网帧格式添加长度域和 HEC 域。（4）速度适配长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 9 页装订线在局域网与广域网的速率适配方面, 10G 局域以太网和广域以太网物理层的速率不同, 所以必须采取相应的调整策略, 将 10GMII 接口的传输速 10Gbps 降低, 使之与物理层的传输速率 9.58464Gbps 相匹配；（5）接口方式万兆以太网作为新一代宽带技术, 在接口类型及应用上提供了更为多样化的选择。 局域网 PHY(局域网接口)、城域网 PHY(城域网接口)及广域网 PHY(广域网接口)可以适用于不同的 解决方案。通过上述比较分析, 我们看到千兆比以太网最大的优点在于它对现有以太网的兼容性。广大的以太网用户可以对现有以太网进行平滑的、无需中断的升级,而且无需增加附加的协议栈或中间件。同时,千兆位以太网还继承了以太网的其它优点,如可靠性较高,易于管理等。ATM 技术复杂, 若将校园网建成 ATM 网络, 不仅资金投入较大, 还要采购一些专门适配 ATM 网络的设备, 同时人员培训成本和今后网络维护成本均将大幅提高。因此为最大限度的保护校园网建设项目的投资, 实现在原有低速以太网基础上平滑、连续的网络升级, 并且从成本考虑, 我们确定千兆比以太网技术作为校园网建设项目的首选技术。4.1.2 网络接入方式的选择 吉林动画学院的网络接入方式选择光纤入网的接入方式。与其他接入技术相比，光纤接入网具有如下优点：（1）光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。人们对通信业务的需求越来越高，除了打电话、看电视以外，还希望有高速计算机通信、家庭购物、家庭银行、远程教学、视频点播（VOD）以及高清晰度电视（HDTV）等。这些业务用铜线或双绞线是比较难实现的。（2）光纤可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。光纤损耗低、频带宽，解除了铜线径小的限制。此外，光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，用光缆代替铜缆，可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。（3）光纤接入网的性能不断提高，价格不断下降，而铜缆的价格在不断上涨。（4）光纤接入网提供数据业务，有完善的监控和管理系统，能适应将来宽带。 所以结合光纤的优势，选择光纤入网这种网络接入方式作为吉林动画学院的网络接入方式。长 春 大 学 毕业设计（论文）纸共 39 页 第 10 页装订线4.2 路由协议的选取 随着 Internet 技术在全球范围的飞速发展，OSPF 已成为目前 Internet广域网和 Intranet 园区网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。那么，吉林动画学院校园网的路由协议就选取 OSPF 作为整个网络的路由协议。OSPF 路由协议是一种典型的链路状态洗型路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个自治系统中，所有的 OSPF 路由器都维护一个相同的描述这个 AS 结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF 路由器正是通过这个数据库计算出其 OSPF 路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF 将链路状态广播数据