计算机网络课程设计.doc

_大 作 业 说 明1. 目的：本大作业的目的是希望同学们学以致用，能够将课程上教授的理论内容在自己的工作生活实践中加以印证，理解计算机网络设计的基本内容即可。2. 方法：同学们可以结合自己的工作生活实际情况，观察所在单位（或家庭、网吧等有网络规划的地方）的网络设计情况。具体内容有：1.要搞清楚所观察对象（单位、家庭或网吧等）的网络能够实现什么功能？这个也就是第二章需求分析的内容。2.然后理解网络是怎么连接起来的，即第三章网络拓扑结构的内容 中国石油大学(北京)远程教育学院计算机网络课程设计大作业题 目： 秦皇岛教育学院校园网设计 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 1609批次 学生姓名： 王红霞 学 号： 086606 2017年 11月目 录第一章综述41.1网络设计背景分析41.2网络设计采用的方法和原则4第二章 用户需求分析62.1网络功能性需求分析62.2网络非功能性需求分析62.2.1网络拓扑结构需求分析62.2.2网络综合布线需求分析6第三章 网络拓扑结构设计83.1网络拓扑结构83.2网络硬件结构83.3网络地址规划9第四章 网络物理设计114.1网络传输介质的选择114.2网络综合布线设计11第五章 网络应用13第六章 课程设计总结与体会15第一章 综述说明：这部分的目的是让同学们搞清楚所在单位（或家庭、网吧）网络设计的背景信息，以及设计的时候应该采用的原则和方法，这些教材上都有，目的是要理解这些原则和方法即可。1.1网络设计背景分析21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个网络为核心的信息时代。随着计算机、网络应用的不断普及，学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理，又能达到事半功倍的效果？校园网的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建设的当务之急。校园网的设计目标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、终端设备和局域网等连接起来，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。因此，寻求合理、优化、弹性、稳定和易扩展的布线技术，成为建设者的当务之急。本次的课程设计以秦皇岛教育学院为背景，结合学校的实际情况和未来发展情况，重新设计校园网网络架构，利用网络的优势，来加强各级学院的教学管理和整个校区资源的共享。1.2网络设计采用的方法和原则本课程设计以网络的实用性、拓展性、可靠性、安全性为基本原则，合理利用现有的资源和环境，在保障各学院正常工作的前提下，对现有网络架构的基础上进行改进和拓展，极大的降低了设计失败而产生的风险和损失。由于计算机网络的特殊性，网络建设需要考虑以下因素：系统的先进性、系统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性以及建设的成本等问题。1、选择高带宽网络设计 校园网应用具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。多媒体课件包含了大量的声音、图像和动画信息，需要高带宽网络通信能力的支持。在构建校园网时，不能由于网络传输速率不足，而影响整个网络的整体性能。所以要尽可能的采用最新的高带宽网络技术。 2、选择可扩充的网络架构 校园网的用户数量或者服务功能是逐渐提高的，网络技术日新月异，新技术新产品不断涌现。一般情况下，校园网的建设资金用量非常大，对于小小来说，办学资金相对紧缺，所以在校园网构建方面，适合采用当时最新的网络技术，结合学校的财力，实行缝补实施，循序渐近。这就要求在网络架构上选择具有良好可扩展性能的网络互连设备，有效的利用现有的投资，并可持续发展。 3、充分共享网络资源 组建计算机网络的主要目的就是实现资源共享。资源共享包括硬件资源、软件资源。网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现设备的共享，如打印机、扫描仪等。 4、网络可管理性 降低网络运营成本和维护成本是网络设计中必须考虑的一个环节。只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网路设备，才能将来降低网络运行即维护成本打下坚实的基础。 5、网络系统和应用系统的整和 校园网构建了学校内部数据的通路，为应用系统发挥更大的作用打下了基础。网络系统和应用系统要能够很好的融合，才能发货校园网的效率和优势，构建校园网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。校园网要能够为学校图书资料管理、网络考试、档案管理、学生系统等提供技术的支持和帮助。应用系统能在网络平台上与硬件平台很好的集合，才能发挥出网络的优势。 6、建设成本 考虑校园网工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，所以在设备选型等方面选用性价比较高的网络产品。 7、高可靠性 网络要求高可靠性、高稳定性和足够的设备冗余和备份，防止因局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络上出现单点失效的情况。所以在网络干线上要提供备份链路，在网络设备上要提供适当的冗余配置。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。 第二章 用户需求分析说明：这部分的目的是，搞清楚网络设计的功能有哪些？能够做什么事？这是网络设计的首要任务，不同的需求直接影响后续的设计工作。对需求不清楚的同学可以咨询所在单位的网络管理人员，也可以咨询网吧管理人员或电信服务维修人员等，或者自己观察。2.1网络功能性需求分析秦皇岛教育学院校园网的用户为教师和学生。教师和学生需要高速、无阻塞的访问网络。满足教师办公信息化、办公自动化、多媒体应用质量。满足学生之间的资源共享，学生与老师之间的资源共享，以及老师对学生的可管理性。具体可分为以下几点： （1）连接校内所有教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、机房中的PC机； （2）同时支持约2000用户浏览Internet； （3）提供丰富的网络服务，实现广泛的软硬件资源。2.2网络非功能性需求分析网络非功能性需求为网络本身的需求，即和用户之间没有关系。对于本校园网系统需要有网络操作系统、校园网数据库系统以及客户端操作系统。网络操作系统采用Windows 2008 Server作为网络操作系统，具有性能可靠、支持完善、升级稳定、维护方便、界面友好、配套软件多、易于学习等特.Windows 2008 Server操作系统可以很容易的实现文件共享、打印共享以及系统中的账户管理。 2.2.1网络拓扑结构需求分析秦皇岛教育学院校园网系统的架构为，各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连，构成校园千兆以太网主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。整个网络设计采用分层的结构，主要为核心层和接入层。2.2.2网络综合布线需求分析 一、线路繁多，检修困难。电话系统使用传统音频线，闭路电视使用同轴电缆，不同的电脑系统使用不同的网络电缆，这些线路标准不一，施工动作重复，建筑物内线路繁杂，检修、维护十分不便。 二、互不兼容，缺乏灵活性。电脑和电话的线路互不相关，网络电缆各不相同，如果办公室改变用途，只能重新拉线，这对已完成装修的大楼是无法接受的，不但消耗人力物力，更加剧了线路混乱，造成故障隐患。 三、设计封闭，缺乏扩展性和统一标准。由于各类系统独立设计，无法统筹，应用新技术只有另起炉灶。当代科技日新月异，新技术不断涌现，百年大计和保持领先不可兼得实在是建筑艺术重大的遗憾。 四、故障繁多，缺乏可靠性。各系统无统一标准，导致互相干扰。据统计，大型楼宇 70 的日常故障因线路而起，“三日一小修，半月一大修”，给工作和生活带来很大的困扰，何况损失惊人。 北方电讯 IBDN 改变以往不同系统线缆的不一致性，统一采用62.5 / 125 多模光缆、 8.3 / 125 单模光缆以及专门设计的无屏蔽双绞线（ UTP ）作为传输介质，仅 UTP 在传输带宽及抗干扰性能方面就比传统的双绞线和细缆有了极大的提高，它可以支持高达100M bps 的数据传输，五类线缆更全面支持 155M bps ATM 与622M bps ATM 数据传输。由于 IBDN 将不同系统的传输介质统一起来，从而提供了真正面向未来、技术先进的模块化、灵活及完整的布线系统。第三章 网络拓扑结构设计说明：这部分的目的是，把网络抽象出来是个什么样子的形状？星型还是网状？它们分别都有什么优缺点，这些内容教材上都有，目的是你要搞清楚所在单位（或网吧、家庭）的网络连接形式，理解这种连接形式的优缺点，同时给出网络是用什么硬件连接的，什么型号、类型等，网络IP地址是如何规划和分配的，不清楚的同学可以咨询所在单位的网络管理人员，也可以咨询网吧管理人员或电信服务维修人员等，我们这个课程的目的是能够理解书本上的内容，学以致用即可。3.1网络拓扑结构针对需求分析以及网络接入点数目流量分析对网络性能提出了很高的要求，为此采用吉比特以太网组网方案。根据层次化网络设计原则，在链路方面核心层与分布层之间链路带宽达到1000Mbps，部分链路中，如网络中心至主教学楼，网络中心至学生宿舍区应采用1000Mbps*2的链路带宽。分布层与接入层之间采用100Mbps链路带宽接入方式，部分流量集中接入点采用1000Mbps链路带宽。设备方面，为了保证网络的高性能、高可靠性，核心层采用世界第一大网络厂商Ciso Catalyst生产的6500系统高档多层交换机6504-E。分布层仍然是大量数据集中点，所以采用Ciso Catalyst 4500系列中档三层交换机WS-C4506，接入层因为数据相对较少，采用性能比较好的WS-C2960-48TC-L交换机。具体网络拓扑结构如图1所示。 网络中心 WWW FTPE-MAIL 交换机 交换机交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 路由器 路由至其它校区 外网 教师宿舍 教学区 学生宿舍 图1 网络拓扑结构 网络采用星形结构，2台CISCO的6500系列交换机作为局域网的主干交换机，6504采用千兆级以太网体系结构。双引擎，双电源，多个扩充插槽，这种体系结构交换容量达到96Gps，吞吐量高达72Mbps，因而可以提供建立大型交换机内部网络的扩展性、灵活性和冗余性。3.2网络硬件结构核心层设置一个核心节点，建在中心机房。核心交换机处于网络的核心位置，不仅是网络的核心，还是数据中心服务器的核心交换机，应该具有高性能的吞吐量，线速的交换能力，强大的应用功能，还要有足够的扩展能力。 本方案建议采用一台核心交换机，都能够提供不小于64Gbps的无阻塞线速交换能力，达到48Mpps的包转发能力，提供至少4个接口模块插槽。有多种高带宽接口模块选择。配置至少12个多模千兆光口，分别连接接入层节点交换机。每台配置一个24口100Base-T百兆以太网接口模块，用于连接应用服务器、防火墙等。 接入层共有12个接入节点，每层2个，分布在各个楼层，接入层交换机应具有线速的交换性能，千兆上联端口，并且能支持多模光纤和单模光纤，应该有足够的10/100M端口。根据接入节点接入端口的需求不同，可分别提供24口或者48口10/100M自适应以太网接口的交换机。 下面是每个接入节点的具体配置。 （1）一楼 一楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要67个10/100Base-T端口。配置二台48口交换机，提供96个10/100Base-T接入端口；配置两个1000Base-SX短距离多模千兆光口，分别上联中心区汇聚节点交换机。 （2）二楼 二楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要102个10/100Base-T端口。配置一台48口交换机，提供48个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。同时再配置一台24口和一台48口交换机，提供70个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。 （3）三楼 三楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要120 个10/100Base-T端口。配置一台48口和一台24口交换机，提供70个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。同时再配置一台48和一台24口交换机，提供70个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。 （4）四楼 四楼接入终端设备采用多模千兆光纤链路连接中心节点交换机，需要150 个10/100Base-T端口。配置二台48口交换机，提供94个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。同时再配置一台48口和一台24口交换机，提供70个10/100Base-T接入端口；配置一个1000Base-SX短距离多模千兆光口，上联中心区汇聚节点交换机。3.3网络地址规划秦皇岛教育学院校园网络属于区域性的网络，具有一定的独立性。建议在网络内部采用 55 ，或者55网段保留地址。 IP地址分配的原则 1简单性：地址的分配应该简单，避免在主干上采用复杂的掩码方式。 2连续性：为同一个网络区域分配连续的网络地址，便于采用SUMMARIZATION及CIDR(CLASSLESS INTER-DOMAIN ROUTING)技术缩减路由表的表项，提高路由器的处理效率。 3可扩充性：为一个网络区域分配的网络地址应该具有一定的容量，便于主机量增加时仍然能够保持地址的连续性。 4灵活性：地址分配不应该基于某个网络路由策略的优化方案，应该便于多数路由策略在该地址分配方案上实现优化。 5可管理性：地址的分配应该有层次，某个局部的变动不要影响上层、全局。 6安全性：网络内应按工作内容划分成不同网段即子网以便进行管理。 IP地址的规划 从管理、运营维护方面考虑，根据不同的用户分配不通的IP地址段，对于不同应用的用户或不同权限的用户，分配不同的网段。例如，需要访问Internet的用户分配10.x.x.x网段的IP地址，不需要访问Internet的用户分配192.168.x.x网段的IP地址，这样非常容易区分和控制这些用户，采用对此网段的限制即可限制用户的访问。再如网络设备的互联IP地址和管理IP地址采用单独的一个IP网段，加强了网络设备的安全性。下面以10.x.x.x网段为例，说明划分IP地址的方法，在具体实施时，可以对不同的用户换用不同的IP地址网段。将IP地址10.X.X.X划分出三个部分： （1） 网络设备和设备互联IP地址段，网络设备包括核心节点设备、接入层设备、服务器等。共有一个核心节点，20多个接入层节点。考虑将来的网络的扩展。核心层的VLAN地址为对应VLAN的第一个地址，比如等等，依次类推。接入层设备的IP地址为对应VLAN的最后240后的IP地址，比如54等等，依次类推。 （2）服务器和管理员IP地址段，考虑将来的网络的扩展，预留服务器和管理员网段 （3） 天各单位的IP地址段，系统内部单位较多，考虑将来的发展。小的单位分配1-2个C类地址段。大的单位分配4-5个C类地址段。分配地址段为以后的网段。 按地理位置和网络拓扑结构，以每个接入节点为一个区域，将各单位分厂的用户IP地址段分成5个部分。保证以每个核心节点为中心，接入设备和接入用户的IP地址有一定的连续性。第四章 网络物理设计说明：网络的物理连接是如何连接的？采用的什么传输介质？网络的综合布线是如何进行的，可以用自己的话说，在单位的同学可以咨询所在单位的网络管理人员，也可以咨询网吧管理人员或电信服务维修人员等，总之目的是用自己的话说，搞清楚网络在物理上是如何连接的。4.1网络传输介质的选择无屏蔽双绞线 UTP ( Unshield Twisted Pair )可用于所有配线子系统，可传输 70V 以下几乎所有的弱电信号，包括数据、语音、控制和图像信号等，是结构化布线的基础介质。UTP 采用先进的平衡式传输方式，利用差值传送，减少了外界的干扰，与以往的同轴电缆和屏蔽双绞线相比大大提高了抗干扰能力。UTP 分 3类和 5类两种。3类 UTP 支持 10M bps数据传输和语音、低频控制信号，5类 UTP 支持 155M bps ATM 数据传输，目前最高支持 622M bps ATM 数据传输。 光缆( Optical Fiber )主要用于建筑群间和主干子系统。与UTP相比，光缆传输信号的特点是：高带宽（最高可达 Multi-Gigabit 几十亿位每秒）；适用范围广（支持各种网络包括 10Base-F、 令牌 网、 FDDI、 100Base-FX、100VG-AnyLan、 ATM、1000Base-FX）；超长传输距离；高可靠性、保密性、抗干扰能力强；易于安装、维护、管理；使用周期长，可通过更换光纤复用设备可不断提高光纤的使用周期 电缆配线架分多种系列和型号，设计完善，使用颜色编码，容易追踪和跳线，体积小，比传统配线箱节省50空间；快接式跳线易于管理、维修。配线板系列使用模块化接口，可直接端接各种网络设备。 光缆配线箱模块式结构，易于扩充插接耦合装置，接续容易。 分埋入型、表面型、双孔、单孔等多种型号，适应于墙面、家具表面或地面安装。 标准RJ45的8芯接线符合ISDN标准。4.2网络综合布线设计八十年代以来，有线电视、消防报警、安保监控、计算机网络、 X.25、DDN 、无线通讯等技术在大型建筑工程中被广泛使用，现代建筑早已超出了传统“挡风遮雨”的范畴，成为人们日常生活、工作的中心。弱电系统象神经网络一样遍布每个角落，在带来便利的同时，也产生了诸多问题： 一、线路繁多，检修困难。电话系统使用传统音频线，闭路电视使用同轴电缆，不同的电脑系统使用不同的网络电缆，这些线路标准不一，施工动作重复，建筑物内线路繁杂，检修、维护十分不便。 二、互不兼容，缺乏灵活性。电脑和电话的线路互不相关，网络电缆各不相同，如果办公室改变用途，只能重新拉线，这对已完成装修的大楼是无法接受的，不但消耗人力物力，更加剧了线路混乱，造成故障隐患。 三、设计封闭，缺乏扩展性和统一标准。由于各类系统独立设计，无法统筹，应用新技术只有另起炉灶。当代科技日新月异，新技术不断涌现，百年大计和保持领先不可兼得实在是建筑艺术重大的遗憾。 四、故障繁多，缺乏可靠性。各系统无统一标准，导致互相干扰。据统计，大型楼宇 70 的日常故障因线路而起，“三日一小修，半月一大修”，给工作和生活带来很大的困扰，何况损失惊人。北方电讯 IBDN 改变以往不同系统线缆的不一致性，统一采用62.5 / 125 多模光缆、 8.3 / 125 单模光缆以及专门设计的无屏蔽双绞线（ UTP ）作为传输介质，仅 UTP 在传输带宽及抗干扰性能方面就比传统的双绞线和细缆有了极大的提高，它可以支持高达100M bps 的数据传输，五类线缆更全面支持 155M bps ATM 与622M bps ATM 数据传输。由于 IBDN 将不同系统的传输介质统一起来，从而提供了真正面向未来、技术先进的模块化、灵活及完整的布线系统。 第五章 网络应用说明：网络有哪些用处？你都用网络做了哪些事情？比如FTP，WWW等，请举例说明，并结合自己的体会说明网络的特点、优点和缺点。这部分同学们结合自己的精力放开了说，说错了也没关系，关键是要放开思考。网络的特点：一、即时性.即时性是指网络新闻传播时效性比较全，不管是网络新闻，还是社交媒体都让我们随时随地接受到最新的信息。二、海量性.体现在具有强大的检索功能及易复制、易存储等特点。谷歌、百度等专业搜索引擎及一些网站自有的检索工具，使网上查找新闻变得十分便捷。读者可以通过拷贝粘贴、下载、收藏、打印网页等方式复制、存储所需资料。三、全球性网络媒体的传播范围远远大于报纸、广播和电视，是全球性的。四、互动性网络媒体新闻传播是媒体与受众、受众之间的多向性、互动性传播。包含“一对一、一对多、多对一、多对多”的传播方式，体现了大众传播和人际传播相结合的传播方式，是网络媒体的特性和优势。五、多媒体性网络所拥有的一大特性是多媒体性，它使网络媒体有能力在技术上实现多媒体传播。网络的优点：1、根据自己的需求获取相应的信息.人们对使用互联的工具也是多种多样的，人们可以随时随地在任何有互联网的地方获取自己需要的相关知识和信息，例如，我们可以利用网络获取更为广泛的课外知识，拓展自己的视野,上网搜索学习资料以及视频，来更好的理解所学的知识； 2、丰富了我们的业余生活随着人们物质生活的逐渐富足，人们对精神世界的追求也越来越重要，那么此时，网络这个活的东西就扮演了非常重要的角色，例如，我们在休闲时间可以利用手机及电脑进行网上阅读，随时随地的丰富人们的精神世界，人们还可以利用网络看视频，听音乐，玩游戏，等等放松人们的心情，让我们的业余生活丰富起来。3、可以促进人们的个性化发展随着互联网的发展，各大交友聊天网站已成为吸引人们眼球的掌上明珠，各个年龄段的人群都在使用不同的社交及聊天工具，包括微信，QQ，微博，博客等等，人们可以随时随地的发表自己的观点写一些东西在上面，包括自己的日常生活，旅游，小说等等，这样既可以锻炼自己的文笔，摄影，也可以促进发展，树立自己的自信心。4、可以促进经济的发展“互联网+”是当今各大互联网企业共同追求的一个主题，2015年10月29日，中国共产党第十八届中共委员会第五次全体会议指出：要实施“互联网+的”的行动计划，要发展分享经济，“互联网+”中的+是指传统行业中的各行各业，而互联网经济是要把传统行业与互联网结合起来，利用互联网的优势，形成互联网金融，互联网医疗，互联网教育，互联网农业等新业态。互联网的缺点：1、对青少年的人生观、价值观和世界观形成的构成潜在威胁。2、互联网使许多青少年沉溺于网络虚拟世界，脱离现实，有些青少年荒废学业。 3、互联网中的不良信息和网络犯罪对青少年的