毕业设计（论文）-校园教学网的设计与安装.doc

校园教学网的设计与安装 郑州升达经贸管理学院郑州升达经贸管理学院 本科毕业设计（论文） 题 目 _ 校园教学网的设计与安装_ 学生姓名 专业班级 电信 1 班 学 号 2009058127 院 （系） 信息工程系 指导教师(职称) （教授） 完成时间 2013 年 4 月 15 日 校园教学网的设计与安装 目 录 摘 要. ABSTRACT . 1 前言 .1 1.1 校园教学网的概念及意义.1 1.2 校园教学网的功能架构及特点.1 2 校园教学网设计目标与原则 .3 2.1 校园教学网系统设计目标 .3 2.2 校园教学网系统设计原则 .3 3 校园教学网系统需求分析 .6 3.1 功能需求分析 .6 3.2 学校自然情况及信息点需求分析 .6 3.3 校园教学网布线工程分析 .8 4 校园网建设的结构设计.10 4.1 网络物理结构设计.10 4.1.1 网络技术的选择.10 4.1.2 INTERNET 接入方案设计 .12 4.2 逻辑网络结构设计.14 4.2.1 网络逻辑结构和拓扑图设计 .14 4.2.2 NLAN 划分和 IP 地址分配.17 4.3 系统平台的设计.18 5 校园教学网建设的实施方案.19 5.1 综合布线.19 5.1.1 工作区子系统 .19 5.1.2 水平子系统 .20 5.1.3 管理子系统 .21 5.1.4 垂直干线子系统 .21 5.1.5 设备子系统 .21 5.1.6 建筑群子系统 .22 5.2 校园教学网络设备配置 .22 5.2.1 交换机模块的选择和配置 .22 5.2.2 路由器模块设计 .27 5.2.3 校园教学网服务器的安装和调试 .32 6 校园教学网络的管理与安全.33 校园教学网的设计与安装 6.1 网络管理.33 6.2 网络安全.33 结束语.35 致 谢.36 参考文献.37 校园教学网的设计与安装 校园教学网的设计与安装校园教学网的设计与安装 摘摘 要要 随着信息技术的发展，现在我们处于一个信息爆炸的时代，Internet 融入 到了我们生活的各个角落。能否充分利用 Internet 的信息资源，客观的决定了 一所大学院校是否能与时俱进以及其办学实力和教学水平的高低。基于 Internet 的校园网在教学方面的充分应用是其衡量一所大学教学质量的一项重 要指标。校园教学网络系统为改变传统的教育模式提供了新的方法和环境，并 对大学的教学、科研与管理提供了强大的技术支持。它具有强大的数据存储功 能，并对教学信息进行有效的组织和管理，实现不同层次、不同形式、不同要 求的教学活动。基于 Internet 校园教学网能实现包括课堂教学、实验教学、教 学管理、科研管理、文献检索等强大的功能。校园教学网络还能提升校园教育 的的时间和空间维度，提升传统教学的运行效率，扩展传统校园教学的业务功 能，最终实现教育过程的全面信息化，加强了学校与国内外的联系，有利于及 时了解国内外的信息，有助于提高学校的科研教学水平；另一方面，校园网的 建立及以其为基础的管理信息系统的开发，也有利于各学校管理水平和效率的 提高。 本文着重阐述了校园教学网的设计与建设过程中可能用到的各种网络技术 及方案，涉及到 IP 地址分配、VLAN 划分、综合布线、网络设备选型等相关问 题，并给出有关的网络拓扑结构。 关键词 校园教学网络；教学管理；网络技术；IP 地址；网络拓扑 校园教学网的设计与安装 THE WEB DESIGN AND INSTALLATION OF CAMPUS TEACHING Abstract With the development of information technology, Nowadays, we are in the world of explosive information, the Internet into every corner of our lives. If Can or not make full use of the Internet information resources, objective determines whether a university can keep pace with The Times and the level of running school and teaching. Based on Internet of campus network application in teaching fully is the measure of a university teaching is an important measure of quality. Campus network teaching system provides a new method to change the traditional education mode and the environment, and the university teaching, scientific research and management provide powerful technical support. It has powerful data storage capabilities, and the effective organization and management for teaching information, realize different levels, different forms and different requirements of the teaching activities. Internet-based teaching can achieve web campus including classroom teaching, experiment teaching, teaching management, scientific research management, document retrieval, and powerful functions. Campus network teaching can increase dimensions of time and space of campus education, enhance the running efficiency of the traditional teaching, extension of traditional campus education business function, finally realizes the comprehensive informatization of education process, strengthen the school contact at home and abroad, timely understanding of domestic and international information, help to improve the level of school teaching research; , on the other hand, the establishment of the campus network and on the basis of the management information 校园教学网的设计与安装 system development, but also to the school management level and efficiency. This paper expounds the campus in the process of teaching design and construction of the web may use a variety of network technologies and solutions, involving IP address assignment, vlans, integrated wiring, network equipment selection and other related issues, and about the network topology is given. KEY WORDS the campus network teaching; The teaching management; Network technology; The IP address; Network topology；integrated wiring 校园教学网的设计与安装 - 1 - 1 前言 1.1 校园教学网的概念及意义 1.1.1 校园教学网的概念 校园教学网概括地讲，也就是校园网，只是与传统的校园网不同，它在校 园网的基础上更加注重教学方面。它是一个网络操作系统，它利用网络设备、 通信介质和组网技术与协议以及各种系统管理软件和应用软件，将校园内的计 算机和各种终端设备有机地集成在一起，并应用于教学、科研、学校管理、信 息资源共享和远程教学等方面的计算机局域网系统。它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，校园教学网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就 要求：校园教学网是一个宽带、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。 1.1.2 建设校园教学网的意义 随着科学技术的进步，尤其是计算机网络的发展，人类将进入信息社会， 因而人们的生活方式、思维方式、工作方式，以及教育方式都将随之而改变。 网络与教育的结合，将会彻底改变传统的教育思想、观念、内容、方法，改变 传统的人才培养模式。未来的教育技术必将是以信息技术为基础的教育技术。 校园教学网的建设一方面加强了学校与国内外的联系，有利于及时了解国 内的信息，有助于提高学校的科研教学水平；另一方面，校园教学网的建立及 以其为基础的管理信息系统的开发，也有利于各学校管理水平的提高。而基于 WEB 的教学资源库管理系统的实现，可以实现更大范围的信息和教学资源的共 享，老师可以运用多种形式的教学方式，可以提供教学资源，也有助于提高教 学效果，而学生可以利用网络这个平台实现自主学习，支持协作学习，通过相 互之间协作交流，对学习的内容会理解得更深刻，学习思路更开阔，学习方法 更多样，智能培养更高效，学习效率也更高。 1.2 校园教学网的功能架构及特点 校园教学网的设计与安装 - 2 - 1.2.1 校园教学网的功能架构 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 INTRANET，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。 1.2.2 校园教学网系统的主要特点 (1) 模拟现实环境，改变单一的教育模式，校园教学网系统可以通过视觉、 听觉等多种方式对学生的感官进行综合刺激，有利于知识的获取与保持，其效 果是任何一种单一的教学途径所无法比拟的。仅靠听觉，3H 后能保持 70%，3D 后能保持 10% 仅靠视觉，3H 后能保持 72%，3 D 后能保持 20 %；视觉、听觉并 用，3H 后能保持 85%，3D 后能保持 65%。 (2) 强大的数据存储能力，能存储相关领域的大量专门知识，实现对教学 信息最有效的组织与统一管理中教师在教学过程中可按课程的特点和学生的实 际情况组织和准备教学内容和进程，从不同的角度完成对知识的描述，作到真 正的“因材施教” 。 (3) 提供一种学生学习、考核的智能化环境。自动生成各种问题、练习与 试题和与之匹配的评判体系。 (4) 建立与外部世界的连接，通过网络收集获取相关的知识、信息，实现 教学信息来源的多样化。从 INTERNET 网上浏览或下载最新的技术资料和科技成 果，查阅相关的图书目录、书籍、期刊、音像制品和文献资料等，使教师能在 有限教学时间里向学生提供更多的信息量。 (5) 提供相关专业的多媒体 CAI 软件和运行、演示的平台。 (6) 实现远程教学和校园网连接，凡通过校园网进入教学网络的学生均可 以实现网上授课、练习、考试，并实现交互式教学和相关教学信息的传送。 校园教学网的设计与安装 - 3 - 2 校园教学网设计目标与原则 2.1 校园网系统设计目标 校园网教学网建设的目标大致可以分为几个方面： (1) 在校园内部实现资源高度共享，为教学、科研、管理提供服务，为计 划组织、管理与决策提供基础信息和科学手段； (2) 支持教育教学改革，提高教育技术的现代水平和教育信息化程度、为 学校教师的备课、课件制作、教学演示提供网络环境； (3) 通过互联网、录像机、扫描仪、数码相机等各种渠道获得多媒体资料， 实现素材收集、电子备课功能。培养创新人才，提高学生收集处理信息的能力、 获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作 和社会活动的能力，使学生能自主学习、协商学习、发现探究式学习以及自我 评价，为学生的全面发展创造相应的条件； (4) 实现办公自动化，提供与上级教育部门、社会、家庭之间通讯的出入 口，提供电子函件、公告牌和教育教学信息查询等服务，提高工作效率和管理 水平； (5) 及时、准备、可靠地收集、处理、存储、传输学校的教育教学信息完 成与因特网的通讯和资源共享，实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机整 合。 (6) 实现课堂多媒体电化教学，具备适用于双向课堂语音教学及语音室功 能学习。以代替手提录音机，实现音频数字化资源共享、集中管理。电教综合 平台实现多媒体电教设备及室内电器设备电动一体化控制。 总之，校园网的建设是为了促进教师和学生尽快提高应用信息技术的水平， 为学生提供一个实践的环境，为教师提供一种先进的辅助教学工具、提供了丰 富的资源库。 2.2 校园教学网系统设计原则 采用先进成熟的技术和设计思想，运用先进的集成技术路线，以实用、先 进、安全、可扩充、可管理和高性价比为原则，突出系统功能的实用性，尽快 投入使用，发挥较好的效能。 校园教学网的设计与安装 - 4 - 本系统在软件配置和硬件设备，整个系统设计上依照以下原则确定。 （一） 、实用性 应当从实际情况出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。采用成熟 的技术和产品来建设该系统。要能将新系统与已有的系统兼容，保持资源的连 续性和可用性。系统是安全的，可靠的。使用相当方便，不需要太多的培训即 可容易的使用和维护。 （二） 、先进性 采用当前国际先进成熟的主流技术，采用业界相关国际标准。设备选型要 是先进和系列化的，系统应是可扩充的。便于进行升级换代。建立 Intranet/Internet 模式的总体结构，符合当今信息化发展的趋势。通过 Intranet/Internet 的建立，加速国内外院校之间的信息交流。 （三） 、安全性 采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。安全包括 4 个层面-网络安全，操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。由于 Internet 的开放性，世界各地的 Internet 用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、 数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来 保证安全。同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。 （四） 、可扩充性 采用符合国际和国内工业标准的协议和接口，从而使校园网具有良好的开 放性，实现与其他网络和信息资源的容易互联互通。并可以在网络的不同层次 上增加节点和子网。一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等 原则。在实用的基础上必须采用先进的成熟的技术，选购具有先进水平的计算 机网络系统和设备，并保留向 ATM 过渡的自然性。由于计算机技术的飞速发 展和计算机网络技术的日新月异，网络系统扩充能力的大小已变得非常重要， 因此考虑网络系统的可扩充性是相当重要的。 （五） 、可管理性 设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作，并选用易于操作和维护 的网络操作系统，大大减轻网络运营时的管理和维护负担。采用智能化网络管 理，最大程度地降低网络的运行成本和维护。 校园教学网的设计与安装 - 5 - （六） 、高性能价格比 结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况，制定合乎经济效益的解决 方案，在满足需求的基础上，充分保障学校的经济效益。坚持经济性原则，力 争用最少的钱办更多的事，以获得最大的效益。 校园教学网的设计与安装 - 6 - 3 校园教学网系统需求分析 3.1 功能需求分析 经过长时间的实地调研分析，这次校园教学网的功能需求主要有一下方面： 校园教学网实现高速的 Internet 和 CERNET 接入出口； 校园教学网提供 DNS、WWW、FTP、E-mail 等多项 Internet 服务； 校园教学网内部能够实现高速的视频会议、VOD 点播、多媒体教学等服务； 校园教学网在管理上拥有灵活的、安全的管理模式，做到分级别、分权限、 分地点的管理； 校园教学网拥有透明的出口措施，能够详细地记录上网访问日志； 实现网络的计费管理和帐号管理； 在校园教学网上能实现远程教学管理、教务管理、科研管理、设备管理、 图书管理； 应对校园教学网进行全面的系统安全设计，包括防火墙、网络防病毒、入 侵检测、漏洞扫描、数据的灾难恢复等； 整个校园教学网主干实现千兆传输。 3.2 学校自然情况及信息点需求分析 设计校园教学网首先要分析的就是校园的建筑群情况，通过实地考察对学校 建筑的分析如图 3-1 所示： 校园教学网的设计与安装 - 7 - 学生公寓区办公区 核心网络中心 教师公寓区 行政区 营销系 外语系 国贸系 信工系 企管系学 生 阅 览 室 会计系 教学区 财 务 处 人 事 处 教 务 处 招 生 就 业 处 图书馆 电 子 阅 览 室 网 络 中 心 借 书 室艺术系 广亚艺术研究中心 文法系 图 3-1 学校建筑图 如图所示学校分为学生公寓区，教师公寓区，行政区，图书馆，教学区。 其中学生公寓区（A 区、B、区、C 区、D 区） ，教师公寓区（A 区、B、区、C 区） ，行政区（财务处、人事处、教务处、招生就业处） ，图书馆（学生阅览室、 电子阅览室、网络中心、借书室） ，教学区（信工系、国贸系、会计系、营销系 系、企管系、外语系、文法系、艺术系） 。 对信息点的分析必须结合实际需求，否则会造成资源分布不均或资源浪费 等情况。结合各方面的实际情况现对学校信息点的分析，如表 3-1 所示： 表 3-1 学校信息点的分析表 大楼功能分布信息点信息点合计距核心网络的距离 A 区3000 B 区3000 C 区3000 学生公寓区 D 区3000 12000500m A 区2000 B 区2000 教师公寓区 C 区3000 7000400m 校园教学网的设计与安装 - 8 - 财务处20 人事处40 教务处60 行政区 招生就业处20 120500m 学生阅览室60 电子阅览室60 网络中心100 图书馆 借书室10 230500m 信工系500 国贸系2000 会计系1000 营销系1200 企管系1300 外语系1500 文法系500 教学区 艺术系400 8400400m A 区100 B 区150 办公区 C 区100 350250m 合计281002550m 3.3 校园教学网布线工程分析 网络的综合布线一定要全面的分析，这样才能确保网络性能的良好。应从 以下几方面考虑： 1、拓扑结构需求分析 在进行网络的总体设计前，应首先清楚那些建筑物需要布线，每座建筑物 中的那些房间需要布线，每个房间的哪个位置需要预留信息插座，建筑物之间 的距离，建筑物的垂直高度和水平长度等等。在本方案中，我们采用分层星型 拓扑结构。 2、数据传输需求分析 校园教学网的设计与安装 - 9 - 用户对数据传输量的需求决定了网络应当采用何种网络连接设备和布线产 品。就目前情况来看，多媒体已经成为校园网网络所必须支持的功能之一。基 于这种大传输量的需求，以 1000M 光纤作为主干和垂直布线，以超 5 类双绞线 作为水平布线，从而实现 100M 交换到桌面的网络，是本方案的要求。 3、发展需求分析 作为网络设计者，不仅要容纳网络中当前的用户，而且还应当为网络保留 至少 35 年的可扩展能力，从而使得在用户增加时网络依然能够基本满足增长 的需要。这一点非常重要，因为布线工程一旦完工，就很难再进行扩充性施工。 所以，在布设线缆和信息插座时，一定要有足够的余量，网络连接设备则可在 需要时随时购置。从学校发展的角度来看，我们需要在网络中心交换设备和布 线系统中增加 30%的线路和端口冗余量，为今后几年内的扩展作好准备。 4、性能需求分析 不同厂家及至同一厂家的不同型号的硬件产品在性能和功能上都有较大的 差异，因此，应慎重考察和分析网络对性能的根本需求，以便于选择相应品牌 和型号的硬件产品。本方案中我们选 AVAYA 的超五类布线系统，采购时要保 证产品的型号和类型相配。 校园教学网的设计与安装 - 10 - 4 校园网建设的结构设计 4.1 网络物理结构设计 4.1.1 网络技术的选择 一、以太网技术 局域网有多重技术，然而应用最广泛的是以太网（ETHERNET）技术。由于 以太网技术可靠性高、性能优良、易于扩充，成为局域网的主流技术。以太网 的传输速率从十兆、百兆、千兆一路攀升到万兆，足以显示其技术发展的强劲。 以太网技术在校园网的组建中是不可缺少的关键技术。 （一） 、以太网介质访问控制技术 以太网采用介质访问控制方式是带有冲突检测的载波监听多路访问 （CSMA/CD） ，CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS/COLLISION DETECTION）技术和 冲突避免（CSMA/CA，CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS/COLLISION AVOIDANCE）技术。其中 CSMA/CD 技术中，网络上的所有节点均处于平等地位， 站点之间需要经过竞争来获得数据的发送权。 在以太网中，同一时刻只允许一个节点发送信息。在这种模式下，当发送 者在以太网上发送数据之前要先检测，以确定以太网是否“闲” ，即网上有无数 据传输。如果没有数据传输，则发送信息，不再需要进行其他认可；如果以太 网“忙” ，即正在传输数据，则发送者需要等待一段时间之后，再尝试发送。这 一过程称为“冲突检测” 。CSMA/CD 的流程如图 2-1 所示。 校园教学网的设计与安装 - 11 - 发送帧 网络忙？ 发送帧 延迟随即时间 N16？ 碰撞？发送完？ 发送成功 发送失败 碰撞次数 N+ 发送 JAM Y Y Y Y N N NN 图 4-1 CSMA/CD 的流程 CSMA/CD 协议的基本思想是“竞争冲突重发” ，各个节点为了发送各自 的数据而竞争总线信道，此方法能过有效的利用信道。但是，即使是合理竞争 冲突也在所难免，既当有一个以上的就绪节点同时监听到信道空闲时，那么它 们必然都会检测到信号的空闲而发送各自的数据帧，这样的结果必然导致冲突， 这时就要开始退避算法（JAM） ，以进行数据重发。 至于 CSMA/CA 技术是在计算机发送数据前会发出一个警示信息，表明自己 想发送数据。这样计算机就可以避免冲突，但是这也会使网络的性能变慢。所 以 CSMA/CA 不如 CSMA/CD 流行。 （二） 、VLAN（虚拟局域网） VLAN（VIRTUAL LOCAL AREA NETWORK）是一种在交换式局域网的基础上从 逻辑上划分成一个个网段。虽然也是一些终端站点的集合，但是网络上任何地 方的任何设备都可以成为任何一个 VLAN 的成员，只有这个 VLAN 的成员才能听 到由该 VLAN 其他成员发送的广播通信，而听不到其他 VLAN 的通信。由 VLAN 的 校园教学网的设计与安装 - 12 - 特点可知，一个 VLAN 内部的广播和单播流量都不会转发到其他 VLAN 中，从而 有助于 控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。这是划分 VLAN 的优点。根据其复杂程度不同，VLAN 有常用几种类型：基于端口的 VLAN、MAC 层的 VLAN、基于 IP 地址的 VLAN。 （三） 、生成树协议（STP） STP 是一个 2 层协议，在存在冗余链路的交换机网络里，STP 可以阻止逻辑 环路的发生。 生成树协议（SPANNING-TREE）3作用是在交换网络中提供冗余备份链路， 利用 SPA 算法，在存在交换机环路的网络中生成一个没有环路的属性网络，运 用该算法将交换网络的冗余备份链路从逻辑上断开，当主链路出现故障时，能 够自动的切换到备份链路，保证数据的正常转发。 二、校园教学网互联协议 INTERNET 离不开网络协议，网络协议使通信双方共同遵守相同的约定和规 范。校园网内部计算机之间通信也离不开网络协议。INTERNET 使用 TCP/IP 协 议，校园网内部计算机也可以使用 TCP/IP 协议进行通信。 （一） 、TCP/IP 协议 TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL/INTERNET PROTOCOL 的简写，译为传输 控制协议/因特网互联协议又名网络通讯协议，是 INTERNET 最基本的协议、 INTERNET 国际互联网络的基础，由网络层的 IP 协议和传输层的 TCP 协议组成。 TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。 通俗而言：TCP 负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输， 直到所有数据安全正确地传输到目的地。而 IP 是给因特网的每一台电脑规定一 个地址。 （二） 、校园 IP 地址管理 由于校园教学网网络一般是采用局域网的接入方式访问 INTERNET，校园教 学网内每台计算机都需要配置一个 IP 地址，一般校园教学网用户的数目成千上 万，因此不可避免的存在 IP 地址管理的问题。 静态 IP 地址是由网络管理员按 IP 地址统一分配，给每一台计算机都分配 校园教学网的设计与安装 - 13 - 一个固定的 IP 地址，其优点是便于管理。不足地方是由于是手工配置 IP 地址， 配置过程可能因误操作造成同一个 IP 分配给不同的主机，从而导致网络中 IP 地址冲突，当网络情况发生改变时，可能需要手工重新分配 IP 地址。 动态 IP 地址是通过 DHCP（DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL）服务 器自动分配给网络中的计算机的。每次计算机启动时所获的 IP 地址、子网掩码 等有关数据都是冲 DHCP 服务器获取，这样就减少了配置计算机 IP 地址的工作 量，增加了灵活性。所以这种方法适用于较大网络。 在校园网 IP 地址管理中，这两种 IP 地址分配方法可能都要采用，并且要 配合使用，以便于关于，又不失灵活性。 （三） 、校园 IP 地址转换技术 IP 地址资源的匮乏是一个关键问题，其次校园网络的用户数量巨大，如果 每个用户都分配一个注册的 IP 地址，可想而知，这笔开销也是不菲的，为此在 校园网络中，我们使用到了一项技术网络地址转换（NAT，NETWORK ADDRESS TRANSLATOR）技术，NAT 技术就是利用具有 NAT 功能的设备通过某种 方式将保留 IP 地址转换为公有 IP 地址。这样即节省了开销又不会占用太多 IP 地址资源。 在 A 类、B 类、C 类地址中有一部分保留地址，其范围如下4： A 类：（一个单独类网络号码） ； 类：（16 个相邻的类网络号） ； C 类：（256 个相邻的 C 类网络号） 。 由于保留网络不与外部相连，即不能附加到 INTERNET，因此只要保证网内 保留 IP 地址的唯一性就可以任意地使用这些地址。在学校内各计算机可以通过 保留 IP 地址进行通信，当计算机要与外部 INTERNET 进行通信时，可以通过网 络地址的转换将保留 IP 地址转化成获得注册的 IP 地址后再接入 INTERNET。 NAT 转换可分为静态地址转换和动态地址转换。 静态地址转换是指将内部本地地址与指定合法地址进行一对一转换。 动态地址转换和静态地址转换一样，只是这种转换是从内部合法地址池中 动态的选择一个未使用的地址对内部本地地址进行转换。 4.1.2 INTERNET 接入方案设计 校园教学网的设计与安装 - 14 - 目前校园网接入 Internet 的方式主要有：光纤接入、 DDN、ISDN、ADSL、FTTx 等。 直接从 ISP 光纤接入 Internet 的方式，适用于对带宽要求较高的大型校园网，当 然它的技术要求和资金投入也是最高的。 DDN 是目前校园网接入 Internet 的主要方式，速度最高为 2Mbps，性能稳 定，成本适中，比较适合中型校园网。 对于终端较少的小型校园网，可选用 ISDN 接入方式，其标准带宽为 64Kbps。并且可以在上网的同时打电话或进行其它应用。 ADSL 是 Internet 接入方式的后起之秀，是 Asymmetric Digital Subscriber Line 的缩写，中文意思为非对称数字用户线路，下行和上行最快速 度分别为 8Mbps 和 1Mbps。ADSL 上网也是通过电话线路，使用和维护费用远 远低于 DDN，而速度却高于 DDN。 FTTx 是一种光纤和双绞线混合（也可以是纯光纤接入方式）的星型以太网 接入方式，也是目前应用最广的一种互联网接入方式。因为是以太网直接接入 方式，所以这种接入方式的最大特点就是用户端无须配置任何额外的网络设备 （除网卡外） ，用户可以直接通过一条双绞线与外线连接。这种接入方式较 ADSL 和 Cable Modem 接入方式都具有明显的优势，当然不仅体现在用户设备 成本上，更体现在它的接入性能上，目前使用的基本上都是 10Mb/s，而它完全 可以轻松地实现百兆甚至千兆，而且这个速率还不是多用户共享的。 本方案使用的就是采用 1GB 光纤交换网络实现校园所需信息互连，光缆连 接、全校主要楼层。全面采用 10/100/1000Nbps 交换技术，将学校的各种 PC 机、 服务器、终端设备和局域网连接起来，并写 Intranet 和 CERNET 相连。构建一 个以计算机网络为框架，以网络应用、计算机多媒体辅助教学和教学管理办公 自化为平台的校园教学网。系统的设计要保证技术先进、运行安全可靠，同时 具有良好的开放性和可扩展性。 4.2 逻辑网络结构设计 4.2.1 网络逻辑结构和拓扑图设计 网络逻辑结构上分为核心层、汇聚成、接入层三层；分层思想是网络有一 个结构化设计，可以针对每一个层次进行模块化分析，对于网络的管理和维护 校园教学网的设计与安装 - 15 - 非常有帮助。如图 4-2 为分层网络结构示意图。 图 4-2 分层结构示意图 一、核心层 核心层是校园网的核心主干，负责完成网络中各汇聚层节点之间的互联及 高效数据传输、交换、转发及路由分发。核心层设备应具有高可靠性和冗余性， 所有组件支持热插拔；大容量，可提供几十个到上百个千兆端口；线速转发性 能，完善的 QoS 功能和安全机制，强大的业务能力。核心层结构如图 4-3 所示。 图 4-3 核心层结构 二、汇聚层 汇聚层是网络接入层与核心层之间的分界层，包括校园主干网络以及所有 连接的路由器。汇聚层除了在接入层进行局部数据的交换、转发以外，还能通 过高速接口将数据传输到核心层，在更大范围能进行数据的路由以及处理。 根据汇聚层的功能，汇聚层设备要考虑到要有足够的带宽；具有三层和多 层交换特性；具有灵活多样的业务能力；具有冗余和负载均衡能力；完善的安 全机制。汇聚层结构如图 4-4. 校园教学网的设计与安装 - 16 - 图 4-4 汇聚层结构 三、接入层 接入层设备位于网络的末端，对下提供对工作站的接入，对上连到汇聚层 交换机。接入层设备提供各种标准接口将数据接入到网络中，完成基本业务系 统之间的隔离和安全控制、认证管理等功能。提供不同数量的 100Mbps 端口到 用户，支持 VLAN、VLAN Trunk、VLAN 聚合、端口镜像、QoS 多播、安全特性等。 接入层结构如图 4-5。 图 4-5 接入层结构 在确定校园网络的整体网络结构之后，根据实际的校园信息点分布情况可 以设计出大概拓扑结构，图 4-6 为院总体网络结构拓扑图。 校园教学网的设计与安装 - 17 - 图 4-6 院总体网络结构拓扑图 4.2.2 VLAN 划分和 IP 地址分配 VLAN 技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的 不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个 VLAN 都包含一组有着相同需求的 计算机工作站，与物理上形成的 LAN 有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分， 而不是从物理上划分，所以同一个 VLAN 内的各个工作站没有限制在同一个物 理范围中，即这些工作站可以在不同物理 LAN 网段 。由 VLAN 的特点可知，一 个 VLAN 内部的广播和单播流量都不会转发到其他 VLAN 中，从而有助于控制流 量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN 除了能将网络划 分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变 得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相 访问。 如表 4-4 所示，该学校校园网络 Vlan 的划分及 IP 的分配。 表 4-4 学校 vlan 的划分及 IP 的分配表 序号子网名称网段 IP网关 IP备注 1 学生公寓子网1721600/161721621 Vlan 2 2 教师公寓子网1721700/161721731 Vlan 3 3 行政区子网19216840/2419216841 Vlan 4 校园教学网的设计与安装 - 18 - 4 图书馆子网19216870/2419216871 Vlan 7 5 教学区子网1721800/161721861 Vlan 6 6 办公区子网19216850/2419216851 Vlan 5 7 服务器群子网19216880/2419216881 Vlan 8 8 无线网子网19216800/2419216801 Vlan 9 另外，IP 地址分为公网地址和私网地址两类，公有地址（Public address）由 Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息 中心）负责。这些 IP 地址分配给注册并向 Inter NIC 提出申请的组织机构。通 过它直接访问因特网。ISP 分配给学校的全局 IP 地址地址段为: -00/24.,私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为 组织机构内部使用。以下列出留用的内部私有地址 A 类 -55 B 类 -55 C 类 -55 4.3 系统平台的设计 网络操作系统的选用应该能够满足计算机网络系统的功能要求、性能要求， 一般要做到网络维护简单，具有高级容错功能，容易扩充，性能可靠，具有广 泛的第三方软件产品支持，保密性好等特点，此外还要求费用较低。本方案采 用 Windows 2000 Server 操作系统。教职工办公电脑从运行稳定的角度出发， 选用 Windows XP 专业版；学生电脑从易于管理的角度出发，选用 Windows XP 操作系统。 数据库选择包括两方面的内容：即选用什么数据库系统和据此而建立什么 样的本单位数据库。数据库是信息系统的心脏，是信息资源开发和利用的基础。 数据库有多种，从经验上考虑，微软的 SQL Server 与自己的 Windows 操作系统 是一种比较完美的结合，因而我们选择 SQL Server 2000 作为我们的数据库软 件。 防火墙具有过滤不安全服务和非法用户、控制对特殊站点访问、监视 INTERNET 等功能，它分为硬件防火墙和软件防火墙两种，在校园网的第一期工 程中，由于资金的问题，我们先考虑软件防火墙，硬件防火墙在后期工程中再 进行添加。我们选用 NORTON 的产品。 校园教学网的设计与安装 - 19 - 5 校园教学网建设的实施方案 5.1 综合布线 综合布线系统5是建筑物或建筑群中的信息传输介质系统，是建筑物内的 “信息高速路” 。由许多部件组成，主要有传输介质、线路管理硬件、连接器、 插座、传输电子线路、电器保护设施等。综合布线系统结构如图 5-1 所示。 图 5-1 综合布线系统结构 5.1.1 工作区子系统 工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线，以及信息插座所组成。 信息点由标准 RJ45 插座构成。信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定， 并预留适当数量的冗余。图 5-2 为工作区子系统示意图。 校园教学网的设计与安装 - 20 - 工作区子系统 信息插座 8针信息插头模块信息插座模块 2对数字线 1对模拟线 1对电源线 5-2 工作区子系统示意图 5.1.2 水平子系统 水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统，即中间配线架（IDF）间 的连接。水平子系统指定的拓扑结构为星形拓扑。水平干线的设计包括水平子 系统的传输介质与部件集成。选择水平子系统的线缆，要根据建筑物内具体信 息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。根据实际需求，该线缆采用超五 类双绞线。图 5-3 为水平子系统示意图。 管理子系统 水平子系统电缆 图 5-3 水平子系统示意图 校园教学网的设计与安装 - 21 - 5.1.3 管理子系统 该子系统由交连、互连配线架组成。管理点为连接其它子系统提供连接手 段。交连和互连允许将通讯线路定位或重定位到建筑物的不同部分，以便能更 容易地管理通信线路，使在移动终端设备时能方便地进行插拔。互连配线架根 据不同的连接硬件分楼层配线架（箱）IDF 和总配线架（箱）MDF，IDF 可安 装在各楼层的干线接线间，MDF 一般安装