校园网的规划与设计.docx

中小型网络集成与维护指导教师周国强学院名称传播学院学生姓名：梁明杰学号：2010085144135传播学院2013年 6 月 13 日校园网的规划与设计（中等规模）一 确定网络设计目标一） 需求分析1. 当今校园网的需求校园网:概括地讲，校园网是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。首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求：校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以通过网络运行工作。如果一所学校包括多个专业学科（或多个系），也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。而校园网的建设已经是当今社会中任一校园必须具备的一基本校园建设了。2. 校园网建设的需求及分析校园网建设的目标主要有两个：一、是与外界的资源共享和信息共享，如通过Cernet（中教网）与国内外各院校、各部、各省等相连，又如通过Internet与各国相连； 二、校内的资源共享与信息交换，如校园行政管理系统、教学管理系统、各年级师生对图书馆资源的远程检索和资料阅读系统等等。可以和企业的Internet/Intranet对比，但在应用中由于教学等需要而具有特殊性，如对多媒体教学传输的需求。 因此，我们充分考虑校园网应用需求来确定解决方案。方案如下：.建立一个校园网综合布线系统 .建立一套基于 Intranet的学校信息管理系统 主要包括教务、财务等方面的管理功能。实现学生管理、教师管理，教学安排、公文流转、餐务管理、人事考勤管理、财务管理等功能。 .建立一套高速多媒体校园网教学系统 采用国际先进的数字监控技术和视频流技术，使每个教室都成为多媒体网络教室，具有视频广播、视频点播、轮流监控、遥控、电子白板等功能。 .具有完善的网络安全机制；.能够与原有的单机使用的计算机和独立的小型局域网平滑连接，保护原有的投资。 足够的Internet连接。最终根据以上的需求分析可得以下校园网建设目标：校园网建设的总体目标是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，校内各部门通过网络连接起来。在局域网上，为各信息点提供可靠的、高速的和可管理的网络环境，为用户提供广泛的数据资源共享、丰富便捷的网络应用（如：实时多媒体视频/音频、校园综合信息管理、查询、网络远程教学、网络会议等），提供各种网络服务（电子邮件、文件共享、WWW信息查询等），为各用户提供多种形式的访问，实现网络的扩展，扩大联网的范围和规模。网络不仅要现在网络上的一般功能：如E-MAIL、FTP、网络论坛、网络图书馆、搜索引擎、网上聊天、管理数据的传输、处理与查询，还需要实现包括视频点播（VOD）、电话会议、网络电话（IP电话）等功能，是一个高速多媒体互联网络，并最终实现整个校园系统的资源共享。二） 工程论证1. 工程论证本文在局域网技术和现今发展基础上，结合西安财经学院长安校区的实际情况，分析建立校园网的意义、建设原则、目标，并详细阐述其设计过程。文章从拓扑结构、布线系统、网络方案、网络管理等方面讨论校园网的设计方案。在网络设计中。详细介绍网络拓扑结构、VLAN划分、计算机的IP分配，并在部分办公室引入无线网络，实现网络人性化设计。最后通过相关软件对网络进行管理以及实现网络的安全。2. 可行性报告随着信息技术的飞速发展，中小学校园网的建设也已经逐渐提到议事日程上来。对比国外校园网的建设和使用情况，我国目前的大多数校园网的结构、规模和应用都不是很完整，网络设备、计算机设备的功能没有得到充分地挖掘和发挥。怎样利用网络设备，进一步发挥各种设备的功能，实现学校各项业务系统的集成，提高应用水平将是学校校园网建设的下一个工作重点。三）网络设计原则1.设计原则：1学校需求为前提原则坚持以学校具体需求为校园网信息系统方案设计的根本和前提，同时，也要注重源于需求又高于需求的原则，注意用专业化的技术思想来帮助校方进行校园网的规划与设计，确保校园网的实用性、先进性和便于扩展性。 2品质与成匹配原则选择品质最好的设备不一定是最佳方案，成本因素也是一个不容忽视的问题，只有将品质与成本实现最佳匹配，才是一个最优秀的方案。3设备选型兼顾原则满足学校对现代化教学手段的要求；满足校园网建设及国联网的要求；所选设备在国际上保持技术先进性；供应商有良好的商业信誉和优质内、国际的售后服务。 4技术应用全面原则在技术应用方面，我们全面考虑其实用性、先进性、开放性、可扩充性、可靠性、安全保密性及友好性。5坚持标准原则一切校园网设计和施工，均要严格遵循国际和国家标准。2.建设原则：1 为校内各部门的行政管理、计算机辅助教学和领导决策服务。2 统筹规划，统一标准，联合建设，滚动发展，边建设，边应用，边见效益，充分利用中国政府网的优势，逐步建立一个覆盖全市、县普通政府系统的高效的信息网络系统。3. 充分重视网络系统和信息的安全，建立先进的网络管理系统和安全管理系统。建立完整的信息控制和授权管理机制。4. 在限定的时间和规模内，努力降低费用支出，提高系统的性能价格比。5. 采用成熟的先进技术，兼顾未来的发展趋势，既量力而行，又适当超前，留有发展余地。6 充分发挥各方面的积极性，计算机网、信息网同步建设。二确定网络设计方案一）网络标准的选择对于局域网来说,FDDI与100VG-AnyLAN技术已几近消亡了,我们面对的是ATM与千兆位以太网的竞争。千兆位以太网的优点是使用简单,与传统的以太网互操作性好,可为用户节省维护和培训费用。千兆位以太网标准得到了众多以及网厂商的拥护,用户可以用以太网技术方便构造10/100/1000Mbps的带宽结构,满足不同需求。但千兆位以太网依靠修改过的MAC层,它将影响到网络的直径。另外千兆位以太网不能很好地胜任实时任务。而ATM的优点在于可传递不同类型的服务,在技术方面有潜在优势,在定义服务质量的标准方面也领先于以太网。但是它有一个棘手的问题局域网仿真,而且ATM产品的价位也过高。应该说,ATM在WAN中有明显的优势,而在局域网中,千兆位以太网更被看好。从目前来看,由于很好的性价比和兼容性,千兆位以太网占据了局域网的大部分地盘。对于中小规模高校校园网络来说,也应该采用千兆位以太网作为骨干网技术,ATM可不予考虑。二） 网络拓扑结构选择校园网规模比较大，而且网络覆盖的单位存在行政以及业务隶属关系，一般采用属性拓扑结构组网，该方式特点如下：1. 在局域网中存在主干通信介质和分支通信介质2. 计算机和网络设备之间的连接存在分级关系，连接呈树型。利用三层交换机实现VLAN间路由三层交换机具备网络层的功能，实现VLAN相互访问的原理是：利用三层交换机的路由功能，通过识别数据包的IP地址，查找路由表进行选路转发，三层交换机利用直连路由可以实现不同VLAN之间的相互访问。三层交换机给接口配置IP地址。采用SVI（交换虚拟接口）的方式实现VLAN间互连。SVI是指为交换机中的VLAN创建虚拟接口，并且配置IP地址。三） 建立分级三层设计模型为了简化交换网络设计、提高交换网络的可扩展性，在园区网内部数据交换的部署是分层进行的。园区网数据交换设备可以划分为三个层次：接入层、分布层、核心层。传统意义上的数据交换发生在OSI模型的第2层。现代交换技术还实现了第3层交换和多层交换。高层交换技术的引入不但提高了园区网数据交换的效率，更大大增强了园区网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。现代交换网络还引入了虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN）的概念。VLAN将广播域限制在单个VLAN内部，减小了各VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现。当网络管理人员需要管理的交换机数量众多时，可以使用VLAN中继协议（Vlan Trunking Protocol，VTP）简化管理，它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN。然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中的所有交换机上。这样，大大减轻了网络管理人员的工作负担和工作强度。当园区网络的交换机数量增多、交换机间链路增加时，交换网络的复杂性可能会造成交换环路问题，这需要通过在各交换机上运行生成树协议（Spanning Tree Protocol，STP）来解决。一个好的校园网设计应该是一个分层的设计。一般分为三层设计模型。1访问层交换服务的实现配置访问层交换机访问层为所有的终端用户提供一个接入点。这里的访问层交换机采用的是Cisco Catalyst 2950 24口交换机（WS-C2950-24）。交换机拥有24个10/100Mbps自适应快速以太网端口，运行的是Cisco的IOS操作系统。a.配置访问层交换机AccessSwitch1的管理IP、默认网关b.配置访问层交换机AccessSwitch1的VLAN及VTPc配置访问层交换机AccessSwitch1端口基本参数d配置访问层交换机AccessSwitch1的访问端口e配置访问层交换机AccessSwitch1的主干道端口f配置访问层交换机AccessSwitch22.分布层交换服务的实现配置分布层交换分布层除了负责将访问层交换机进行汇集外，还为整个交换网络提供VLAN间的路由选择功能。a配置分布层交换机DistributeSwitch1的基本参数b配置分布层交换机DistributeSwitch1的管理IP、默认网关c配置分布层交换机DistributeSwitch1的VTPd在分布层交换机DistributeSwitch1上定义VLANe配置分布层交换机DistributeSwitch1的端口基本参数f配置分布层交换机DistributeSwitch1的3层交换功能g配置分布层交换机DistributeSwitch23.核心层交换服务的实现配置核心层交换机核心层将各分布层交换机互连起来进行穿越园区网骨干的高速数据交换。a.配置核心层交换机CoreSwitch1的基本参数b.配置核心层交换机CoreSwitch1的管理IP、默认网关c配置核心层交换机CoreSwitch1的的VLAN及VTPd配置核心层交换机CoreSwitch1的端口参数e配置核心层交换机CoreSwitch1的路由功能f核心层交换机CoreSwitch2的配置四） IP地址规划对网络中的网络设备进行IP地址规划，在划分子网的时候使用最优化原则（根据主机数目的来确定子网号，IP地址规划时要尽量节约地址）。路由器接口的IP地址为该子网中最小的IP地址。按照上述要求，给网络中的相关计算机、交换机和路由器分配IP地址。路由器配置信息主机名类型IP地址RIP路由网络InsideRouterRouter-PT-EmptyFa0/0: Eth1/0: Eth2/0: Eth3/0:Eth4/0:EageRouterRouter-PT-EmptyFa0/0:Eth1/0:OutsideRouterRouter-PT-EmptyFa0/0: Eth1/0:交换机配置信息主机名类型所属网段备注Manage2950-24所属校园网管理网段Administration2950-24所属校园网行政网段Teach2950-24所属校园网教学网段Student2950-24所属校园网宿舍网段ServerArea2950-24所属www;FTPSMTPOutside2950-24所属校外网PC和Server配置信息（子网掩码均为）主机名IP地址默认网关所属网段PC0PC1PC2PC3PC4PC5WWW;FTPSMTPOutsideWWW;网络布线设计：通信介质分布位置双绞线桌面布线同一楼层布线楼层间交换机互连光缆楼与楼之间交换机互连楼层交换机互连桌面布线（用在极少数的高性能计算场所）同轴电缆楼层交换机互连三 网络产品选型一） 网络硬件设备选型1. 服务器选型：服务器是网络服务器用量最大的地方。服务器的选择标准很大程度上取决于中心客户的类型和应用种类。就中小学情况而言，Web应用和数据库应用仍然占整个数据中心的各类应用的主要部分。因此对服务器的网络响应能力在很大程度上体现了服务器的硬件体系结构设计的合理性、CPU或CPU组（SMP）对操作系统的进程或线程的分配能力以及磁盘I/O的性能。以及可行性与稳定性，同时散热、功耗和易安装性也是重点考察和评价的对象。基于以上考虑，所选的服务器必须具有高可靠性，I/O吞吐能力强，数据处理快，可扩展性和可管理性良好的特点。可靠性 冗余是消除系统单点故障的重要手段。它可分部件级和系统级两种。系统级冗余指整个服务器系统的冗余，部件级冗余主要包括如下几点： 1、可热插拔冗余电源 2、可热插拔冗余磁盘和RAID技术 3、带ECC校验的内存容错 4、支持SMP技术的CPU冗余 5、多I/O卡（网卡、磁盘控制器）冗余容错 6、多段PCI总线冗余 7、I/O吞吐能力 强大的处理能力 服务器的数据处理能力主要由CPU的处理能力，可扩展大容量内存和系统带宽所决定。 1、CPU Pentium4 2.0双处理器；2、 支持GB级的ECC、EDO内存； 3、 支持400 MHZ以上和高出并行FSB总线。 4、 只有满足上述条件的服务器才可以突破瓶颈，改善服务器的系统带宽。 5、集成双1000M网络控制器。高扩展性 考虑到将来网络规模的扩大，服务器在选型时必须要兼顾高的扩展性，服务器通过外加设备的支持，可以支持更高要求的性能与速度。 可管理性 保证整个系统的正常运行和降低网络维护费用，