卓尼一中.doc

摘 要设计简要地讨论了校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、网络性能及应用分析等问题，为校园网络的规划、设计等方面在技术及应用上提供参考，以使在建或规划中的校园网络具备较高的整体性能。随着信息技术的不断发展和人们对各种数据形式的信息需求和交流的不断增长，使得当今的计算机网络，特别是Internet从传统的数据处理设备（如计算机）和管理工具中驳离出来，担当一个非常重要的角色信息技术的基础设施与获取、共享和交流信息的主要工具，并成为人们在当今社会生活及工作中不可缺少的组成部分。经过了几年的迅猛发展，计算机网络已经在很多方面改变了人们传统的工作和生活方式Web浏览、Email、QQ（上网聊天）、VOD（视频点悉播）、文件传输、远程诊断、电子商务、网络大学及虚拟学校等无一不与计算机网络有着千丝万缕的联系。这些基于网络的各种应用，正在以惊人的速度扩展，几乎渗透了社会生活的各个方面。校园网络(CAN ，Campus Area Network)与其它园区局域网络一样，由于它属于单位自有，学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利，因此，受经费、技术水平及其它方面的影响，校园网络在规划设计、资源建设和应用上很不平衡，差别很大，特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的条件下，造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。 校园网络的规划设计有多种解决方案，依学校的类型规模和性质的不同，以使网络的设计方案有所不同，体现在技术、应用上更是不同。在传统的语音服务(诸如电话、蜂窝移动电话)无法满足人们的各种信息需求的今天，对图形、图像、视频等多媒体信息需求的不断增长，已成为人们依赖计算机网络进行信息共享和交流的重要资源。学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的。也是网络规划设计者永远追求的目标。关键词：校园网; 系统; 拓扑结构; IP规划 前 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。利用各种成熟的技术带动学校各单位、各部门的电脑化管理，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教流、经验的分享、讨论、消息的发布、工作流的自动实现和协同工作等，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多，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。 学校、尤其是高等学校，作为一个实体都有比较大的规模，人员繁多，各类事务也非常多，但经费一般比较紧张，比其他行业更需要提高管理效率，在日常管理中节约经费。在校园内组建计算机网络，在服务教学、科研的同时，也可以大大提高管理水平和效率。虽然在组建时需要花费一些费用，但与节省的费用相比，依然可以接受。 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。目 录摘 要I前 言II第1章 企业描述V第2章 需求分析11.1校园网的概念11.2校园网的功能架构11.3目前校园网系统的特点21.4目前校园网普遍存在的问题2第3章 拓扑图及方案整体描述42.1 网络设计的基本原则42.2 模块化、层次化的设计原则52.2.1模块化设计52.2.2层次化的设计62.3 标准化、规范化原则72.3.1标准化原则72.3.2规范化原则72.4校园网的设计原则7第4章 网络管理93.1校园网总体设计思想93.2需求分析103.2.1网络主干的需求分析103.2.2网络系统的需求分析103.2.3服务器的需求分析104.1网络物理设计114.2 网络逻辑设计124.2.1 子网划分和IP地址分配124.2.2 VLAN（虚拟局域网）的设置13第五章 系统主要设备报价14参考文献15课程设计总结16第1章 企业描述16第2章 需求分析1.1校园网的概念1、校园网的四方面典型应用： 校园网是为学生学习活动服务的。校园网是一种学习工具，它不但是学生与他人之间的交流工具，同时也是学习资源的提供者，有利于学生进行探索学习和协作学习。校园网是为教师的教学和科研活动服务的。如提供教学资源、辅助教师备课、参与课堂教学活动和支持教师再学习活动等。校园网是为学校教育教学管理服务的。如辅助学校的学生学籍管理、人事管理、财务管理、成绩管理等。校园网是沟通学校与外界的窗口。利用它既可以从校外获取各种信息，也可以向外发布各种信息。2、校园网的定义：校园网是一种为学校学习活动、教学活动、科研活动和管理活动服务的校园内部局域网络环境，而且它是建构在多媒体技术和现代网络技术之上并与因特网连接的。3、校园网的四要素： 以应用为目的；以网络环境为基础；以网络教学资源为核心； 以人员培训与网络维护为保障。1.2校园网的功能架构校园网从功能架构上来分，大致分为对内部分、对外部分和信息中心。对内部分主要是指导校园Internet，主要包括多媒体电脑室、备课室、电子图书馆和多媒体教室的建设，服务于学校的教学与管理。对外部分包括与Internet的连接、卫星宽带数字网的连接、与其它兄弟校以及上级主管的连接，提供家庭和移动用户的接入服务等。信息中心则是以上两部分的桥梁和核心，担负着整个网络系统的管理和安全工作。1.3目前校园网系统的特点1、由于应用和网上信息的普遍缺乏，在一定时期内对外部的信息访问仍然远远大于外来的信息访问，Internet专线连接带宽将持续成为瓶颈。Internet网络建设的重点在于网络中心如何有效地管理内部服务设施的对外访问，并通过Web缓存等技术减少带宽占用；同时也要加强校园网应用和内容建设，提供校内丰富的信息服务，建设好Web和BBS站点。2、随着资源逐步向学生开放，校园网的用户数将会在短期内有很大的增长，网络中心需要配备先进的管理设施和手段，有效地预测和管理网络流量，同时配置高速网络中心设备以免出现校园网内部瓶颈的现象。3、电子邮件仍然是校园网的主流Internet应用，国内基于Web的免费电子邮件服务的普及，最终可能导致学生几乎全部拥有自己的免费电子信箱，而不必依赖于学校提供的电子信箱。4、学校除了专业的计算机教师及管理人员，其他部门的教职工和学生大多数缺乏足够的网络应用经验，在网络设计和建设上要充分考虑提供给大多数人使用网络和发布共享信息的简便易用性，提高学校的整体应用水平。5、随着图书信息电子化进程的加快，图书馆丰富的资源将促使图书馆网络成为校内最大的网络信息提供者，同时也能促进校园网的健康发展。1.4目前校园网普遍存在的问题1、应用软件的建设问题：缺少好的应用软件和教学资源，校园网优势无法体现，这是国内专家学者公认的问题，没有软件的网络是资源浪费。在实际应用中，我们在众多厂商的大力鼓吹下往往会发现校园网建设后还没有见到应用需求分析的影子。校园网应用系统将包括办公自动化系统、虚拟实验室及协同工作系统等。然而，让网络走向大众并不是一件容易的事情，只有运行起来的网才是好网。目前，我国的网络问题并不在于技术，而是只搭网、建网而不用网，而且信息资源在网络上运行的太少了。2、网络管理和硬件建设的投资方向问题：大多数校园网的投入集中在建设阶段，而且主要以硬件投资为主。可真正运行起来，能形成知识积累，加快知识更新的共享的却少之又少。现在我们就缺乏足够的意识，没有意识到我们已经不仅仅是在管理网络设备，而是在管理网上的信息流，在管理知识，在管理网络社会。一个校园网设计和建设的成败，取决于2分技术、3分素质和5分管理。、校园网遇到的典型问题是如何有效管理IP地址，我们必须通过合理的IP地址分配、严格的规章制度和相应的网管监控软件来综合地保证网络的有序使用。、部署功能强大的校园网计费管理系统，合理地管理网络使用，平衡网络流量，并通过对数据的统计分析来预测规划校园网的使用发展状况，是校园网建设的必由之路。、如何快速定位和隔离故障是网络投入运行后管理维护人员最关心的问题。3、开放性和安全性的管理问题：开放有多种含义，一是资源开放，让有限的资源在越来越短的技术生命周期中得到充分利用；二是采用开放系统，使众多的师生容易通过现有技术连入网络共享信息；三是信息平台的开放，使师生可以通过网络交换信息。安全有以下几方面内容：一是必须建立网络访问控制系统，认定校园网基本的规则，有效防止外来黑客的入侵，同时网络安全跟踪审计系统对所有网络访问进行记录，有助于随时检查网络的使用状况以发现不安全因素。二是有效地管理校内用户的Intermet访问，必须安装计费软件，计费软件应该提供目前校园网普遍缺乏按用户名管理的功能，以解决长期存在的IP地址盗用问题。三是应充分利用交换机的VLAN和三层交换功能来配备网管软件，对整个校园网进行有效的地址监控和管理。4、缺乏专业性师资力量的问题：由于校园网建设是一种新技术的应用，学校相关的师资严重缺乏，虽然目前学校已经对教师进行了培训，但远远不能满足对系统维护及对相关信息建设要求。第3章 拓扑图及方案整体描述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。该学校网络需要完成包括图书信息、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几个基本原则： 可靠性和高性能网络必须是可靠的，包括网元级的可靠性，如引擎、风扇、单板、总计等；以及网络级的可靠性，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。 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，学校的应用水平较参差不齐，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。 可扩展性和可升级性系统要有可扩展性和可升级性，随着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。 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。 先进性、成熟性 当前计算机网络技术发展很快，设备更新淘汰也很快。这就要求校园网建设在系统设计时既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。只有采用当前符合国际标准的成熟先进的技术和设备，才能确保校园网络能够适应将来网络技术发展的需要，保证在未来若干年内占主导地位。 安全性、保密性网络系统应具有良好的安全性。由于校园骨干网络为多个用户内部网提供互联并支持多种业务，要求能进行灵活有效的安全控制，同时还应支持虚拟专网，以提供多层次的安全选择。 在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。 灵活性、综合性通过采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的需求，适应不断变革中的要求。以满足系统目标与功能为目标，保证总体方案的设计合理，满足用户的需求，同时便于系统使用过程中的维护，以及今后系统的二次开发与移植。 QoS（质量服务）保证教育在语音和视频等多媒体应用方面一直走在社会的前列，这类应用对服务质量的要求很高。QoS（质量服务）需要在网络的端到端进行全盘计划和实施，由于各接入网络和端设备的复杂性与多样性，骨干网必须尽可能地支持各种质量服务技术，特别是最新的技术如MPLS VPN和流量工程，以提供简洁透明的质量服务机制。 2.2 模块化、层次化的设计原则模块化，层次化的设计思想也是对大型网络进行高效管理的首选方法。 2.2.1模块化设计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： 解决各网络之间的冲突问题； 简化安装和后台设备管理； 易于故障检测和分离问题； 易于执行不同类型的服务和安全方针； 易于扩展和/或代替原来的技术。 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。 2.2.2层次化的设计对于大型网络，可以采用业界通用“核心层-汇聚层-接入层”层次化网络设计模型。 核心层 核心层的主要提供不同网络模块之间优化传输服务，将分组尽可能快地从一个网络传到另一个网络，通常要保证核心层具有很高的可靠性、最佳的网络性能。汇聚层到核心层要具备冗余传输链路，任何单条链路断连不影响网络的可用性。作为所有网络流量的传输中枢，核心层除了要求高性能交换设备和高带宽传输链路外，还需考虑选用支持负载均衡或负载分担特性的设备实现负荷均衡。此外，为了避免网元故障对网络造成冲击，需要网络采用支持快速聚合的特性，一旦主用通路断开，可以很快的切换到备用通路。 汇聚层 汇聚层顾名思义就是作为访问层到骨干层的汇聚，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）和路由协议网络通告控制。 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。访问层主要通过二层交换机组成。 层次化网络设计模型的优点 “核心层-汇聚层-访问层”层次化网络设计模型有如下优点： 高可扩展性 遵循层次化模型网络比扁平式网络更具有伸缩性和可管理性，因为各功能网络通过模块化实现，潜在问题更易于识别。 易于实施 每一层的功能性清晰划分，简化每一层的实现。 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。 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。 2.3 标准化、规范化原则2.3.1标准化原则所需的网络设备要采用国际认证的IT厂商产品，使其网络实现标准化，更加的易于管理和维护。2.3.2规范化原则按照安全模型的指导，从健康检查阶段、评估分析阶段、规划设计阶段、安全实施、运维管理、安全培训整个安全周期角度进行安全方案的设计和实施。 2.4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；是提高全民素质的重要手段。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路线，强调系统先进、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、传输网络化和决策科学化。其设计方案应注意以下原则： 实用性：校园网设计应能满足学校目前对网络应用的要求，充分实现学校内部管理、教学和科研的网络化、信息化的要求，使网络的整体性能尽快得到充分的发挥，并且便于掌握。满足管理职能的需求，为提高管理决策的及时性和准确性提供高质量的信息服务，增强对运行的协调和监控能力。先进性：在系统的开发过程中，既能满足当前院校对网络的应用需求，又可以在将来需要扩展的时候，能方便地扩展，保护目前的所有投资；设计的配置可以灵活变通，以便适应客户的其他要求。符合计算机技术发展趋势，采用先进成熟的技术，坚持技术的开放性，易于技术更新。 可扩充性：方便系统和支撑平台的升级，满足用户对信息需求不断变化的需要，以及系统投资建设的长期性效益。 灵活性：通过采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的需求，适应不断变革中的要求。 安全性：应能在可靠性的前提下，抵挡来自内部和外部的攻击；采用的安全措施有效、可信，能够在多层次上、以多种方式实现安全的控制。 可靠性：校园网的系统及网络结构较为复杂，同时在部分子系统中存在较高的技术性，因此必须保证系统的稳定、可靠和安全运行，具有很高的MTBF(平均无故障工作时间)和极低的MTTR(平均无故障率)，提高容错设计，支持故障检测和恢复，可管理性强。 统一性：在系统的设计过程中，坚持“三统一”，即统一规划、统一标准、统一出口。 经济性：在充分满足以上要求的前提下，应充分考虑到学校的经济承受能力，尽可能地节约投资，花好每一分钱。 规范性：采用的技术标准要遵循国际标准和国家标准与规范，保证系统发展的延续和可靠性。 系统性：项目的开发必须按系统工程的管理方法，分阶段、有计划的统一组织实施。 综合性：以满足系统目标与功能为目标，保证总体方案的设计合理，满足用户的需求，同时便于系统使用过程中的维护，以及今后系统的二次开发与移植。第4章 网络管理3.1校园网总体设计思想校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。网络系统是校园网的基础设施，主要包括结构化综合布线、服务器和终端机、内外连接设备以及软件平台的选择和建设。近年来，多媒体技术的应用，对网络的传输能力提出了更高的要求，联网技术由此取得了长足的发展。其中影响技术选择的主要因素包括：网络规模、网络服务类型、速度、可靠性、使用与维护管理的方便性、价格、国际标准、未来前景等。设计校园网络时，应综合考虑和权衡上述各种因素，在若干成熟的技术中进行选择和集成，以便能以最快的速度、最优的价格建成一个技术先进、功能丰富、运作可靠、使用维护及升级方便的校园网。3.2需求分析3.2.1网络主干的需求分析校园网的多媒体应用目前已成为大家的共识，特别是在校园网内实现VOD点播，大量的视频数据流对带宽要求很高，而且农校教学楼、煤校教学楼、职大综合实验楼、教师家属楼信息点都相对密集，相互之间的距离都比较远，所以主干需采用千兆光缆技术，在未来一段时间内满足最多500用户对校园网主干的流量要求。3.2.2网络系统的需求分析1、在保证技术成熟的前提下，尽可能采用先进的技术。2、必须符合相应的国际、国内标准。3、提供足够的带宽，保障用户通畅的网上信息交流。4、网络具有良好的扩展性，考虑到未来一段时间内用户数量的增加。5、要考虑网络系统的可管理性及安全性。6、支持VLAN。7、遵循教育系统的定位，注重性能价格比。3.2.3服务器的需求分析校园网服务器承担着整个校园内各种网络服务、用户账号管理、共享资料的存储、服务器端教学管理软件的运行、安全管理、代理服务等应用，因而服务器应满足以下要求：1、高可靠性，能够适应我校平均每周不少于5天的不间断工作。2、高性能，能够提供最大用户量的常用服务请求。3、高冗余性，服务器出现故障时，仍能保证系统的安全性和数据的安全性。4、容易升级，提供更好的性能。4.1网络物理设计 我们遵循“千兆主干，百兆交换到桌面”的设计思路： 采用成熟的千兆以太网、快速以太网技术。千兆光缆主干，百兆交换到桌面。 采用分层星型拓扑结构。 校园网服务器放置在网络中心，与中心交换机实现千兆铜缆连接（1000BASE-T），对全校师生提供应用服务。中心交换机与各楼的二级交换机实现千兆连接，形成校园网千兆主干，并且根据各楼到网络中心的距离选择千兆铜缆（1000BASE-T）或千兆光缆（1000BASE-SX、1000BASE-LX）连接。 接入层交换机与二级交换机实现百兆铜缆连接（100BASE-TX），实现百兆交换到桌面。 中心交换机采用带三层路由功能的模块化交换机，二级交换机采用带上连千兆模块的可网管交换机，接入层交换机采用普通的非网管快速以太网交换机。 校园网络拓扑结构图（见附图1）（附图1）4.2 网络逻辑设计 网络的逻辑设计主要考虑校园网IP子网网段的划分，透过实际的网络物理连接，依据实际需求实现VLAN的设置。4.2.1 子网划分和IP地址分配从整个网络的安全性和IP地址的可管理性的角度考虑，将整个校园网络划分成若干个子网并对其IP地址资源进行有效的管理都是十分必要的。学校IP网络将分成内网和外网，内部安全子网可自由指定因特网上的私有地址。子网网段划分一般依据以下几条原则进行：1、将需要对校外开放的服务器划分到同网段，并分配给合法的IP地址。2、将各网络设备划分到专有的网段，其地址对外隐蔽。3、将不对外开放的服务器划分到专有的网段，其地址对外隐蔽。4、尽将分属于不同部门的机器划分到不同网段中。5、子网的划分应使IP地址管理较为简单。使用可变长子网掩码，合理分配IP地址。合理的网段划分结合灵活的VLAN规划，可以有效地降低