中央广播电视大学计算机科学与技术本科 毕业论文《谈校园网建设方案与实践》.doc

四川电大毕业论文（设计）谈校园网建设方案与实践新技术在校园网的应用作者 市级电大 南充广播电视大学 专业 年级二九春级 学号 指导教师 2011年4月27日四川电大毕业论文（设计）诚信承诺书 本人慎重承诺和声明：所撰写的谈校园网建设方案与实践新技术在校园网的应用是在指导教师的指导下自主完成的，文中所有引文或引用数据、图表已注解说明来源，本人愿意为此引起的后果承担责任。论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生（签名）： 2011年4月7日毕业论文提纲一 高校校园网现状分析二 校园网解决方案概述（一）无线网络和有线网络的搭配使用1、对等方式的无线局域网2、接入方式的无线网络3、中继方式的无线局域网（二） 骨干网络的高性能、高稳定1、高稳定可靠性2、十万兆平台全面提升骨干网络三 向IPv6过渡（一） IPV6的一般演变过程（二） IPv4/IPv6共存开通建议（三） IPv6试验网规划建议（四） IPv6设备的性能（五） 要具有一定的规模（六）性能评估目录摘要1关键字1前 言3一 高校校园网现状分析4二 校园网解决方案概述52.1无线网络和有线网络的搭配使用51、对等方式的无线局域网62、接入方式的无线网络63、中继方式的无线局域网72.2 骨干网络的高性能、高稳定71、高稳定可靠性72、十万兆平台全面提升骨干网络8三 向IPv6过渡93.1 IPV6的一般演变过程93.2 IPv4/IPv6共存开通建议93.3 IPv6试验网规划建议103.4 IPv6设备的性能103.5 要具有一定的规模103.6 性能评估11结束语12参考文献13谈校园网建设方案与实践新技术在校园网的应用（姓 名） 内容摘要： 本文主要讲述了把新技术应用到校园网。无线网络使校园网可以做到随时随地的接入。万兆以太网作为主干网络能够使校园网更快、更稳定的运行。IPV6技术的应用使校园网能够满足更多更新的要求。关键词：校园网、万兆以太网、IPV6前 言校园网的发展一直是中国internet发展最快的项目，1994年1月，国家计委和国家教委有关领导在国家教委召开会议，讨论建设“中国教育和科研计算机网”的有关问题，到今天的万兆以太网，中国高校的校园网发展经历了13年。无论是从基础建设还是校园网的内容都产生了翻天覆地的变化，从整体上来看有过3个阶段。第一阶段，从1994年到2000年左右。校园网的基础建设阶段，主要关注的是网络的连通和兼容。技术上有以太网，ATM等技术，但是网络的应用比较单一。第二阶段，从2000年到2004年左右，是校园网的平台建设时期，由于网络技术的快速发展，新的技术越来越多的应用到校园网络，BBS，WWW，FTP和到现在还在流行的BT下载，都同时对网络的带宽提出了要求，同时还有IPTV等。1000兆以太网走进校园，这个时期主要关注的是网络带宽和应用。第三阶段，从2004年到今天，万兆以太网，cernet2的启用，IPV6技术这些技术已经在校园网中实验并逐步应用，随着网络基础建设和网络平台的搭建，对校园网的要求更多的已经转变成对信息资源的丰富。一 高校校园网现状分析前面简单介绍了校园网的发展，随着近几年来高校师生的增多，国家经济实力的增强，技术的发展带来的低成本，导致电脑的普及率也越来越高（据不完全统计，在很多的高校，台式/PC的拥有率可以达到70%），这么高的电脑拥有率对校园网提出了更高的要求。第一，要求更方便快速的接入。网络已经不能只是宿舍和教学楼拥有，运动馆，食堂，阅览室，图书馆，广场等都对网络的接入提出了要求，这样就产生了无线网络和有线网络的搭配使用。第二，骨干网络的高性能、高稳定。首先是高性能。使用校园网的人数在不断增加，并且网络应用技术的更新，高校校园网的应用也愈发复杂，例如FTP、VOD点播等大数据量的访问，尤其目前流行的P2P也产生了巨大的网络流量，如何高速进行网络传输，对网络设备的性能提出了很高的要求。实际情况中，依然有很多高校使用的骨干设备是集中式表查询和集中式转发模式的。很多时候，同学们抱怨网络很慢，而设备性能不够是其中一个很重要的原因。其次是稳定可靠。一方面，未来的社会是信息的社会，随着校内师生的工作、学习、生活、娱乐越来越离不开网络（无纸化办公、网络教学、视频会议和VOD点播、网上购物等），网络的稳定可靠性就显得愈发重要。第三，向IPv6过渡，中国下一代互联网示范工程CNGI是实施我国下一代互联网发展战略的启步工程，由国家发改委、科技部、信产部、教育部、中科院等八部委联合领导。2001年，CERNET（中国教育与科研网）提出建设CERNET2计划。2003年12月，国家发改委批准了中国下一代互联网示范工程CNGI建设项目。经过两年多的建设，2006年10月，CERNET2通过了10个院士领衔的项目鉴定委员的鉴定验收，整体建设水平达到了世界领先水平。有此可以预见，ipv6是必然的。而学校积极主动地应对IPv6，有利于提升学校的应用水平和科研水平，并为IPv6的真正大规模部署做好必要的技术准备。 二 校园网解决方案概述2.1无线网络和有线网络的搭配使用 在这个“网络就是计算机”的年代里，计算机孤岛是无法想象的。我们需要随时对地的接入网络，那就要打破“接入点的固定和有限”。随着用户“移动办公”的需求逐渐强烈，有线接入已经“心有余而力不足”。难道技术的发展就不能提供一种低成本、高效率的解决方案吗？无线局域网就是这样一种解决问题的方案，它所提供的“一点对多点接入”、“点对点中继”等工作模式为用户提供了一种替代有线的高效高速的解决方案。而IEEE802.11协议，统一了无线网络的标准，为无线网技术的不断发展奠定了基础。802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准，主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，其中对MAC层的规定是重点。各厂商产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层(LLC)是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。这样就使得无线网的两种主要用途-“(同网段内)多点接入”和“多网段互连”，易于质优价廉地实现。在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(SpreadSpectrum)技术；红外(Infared)技术；窄带(NarrowBand)技术。而扩频又分为直接序列(DirectSequence,DS)扩频技术(简称直扩)，和跳频(FrequencyHopping,FH)扩频技术。直序扩频技术，通常又会结合码分多址CDMA技术。直扩技术在IEEE802.11中的体现我们知道，扩频技术是利用开放的ISM2.4GHz的频段。也正是由于这个2.42.484GHz频段无需申请许可证(但发射功率受限制)，因而此频段很拥挤，微波噪声最大，采取何种发送及接收技术，都将直接影响到微波传输的速率和质量。比较而言，直扩采取主动占有方式，跳频是被动适应。直扩技术同时使用整个子频段，信号被扩展多次而无损耗；跳频技术是连续间断跳跃使用多个频点，当跳跃至某个频点时，判断该频点是否有噪声干扰，若无则传输信号，若有则依据算法跳至下一频点继续判断。因此跳频技术的频率及传输率会变化。并且很难避免一些无谓的效率上的损耗，即在检测频点是否空闲的信号发生延迟时，因为有响应时间限制，跳频设备会以为检测信号发射失败（丢包），又会重发。因此通常情况下，直扩速率比跳频更高，系统容量（带宽，即可接纳基站的数量）也比跳频方式更大。标准的制定、技术的进步，都是为了更好的应用。当我们需要在运动馆，食堂，阅览室，图书馆，广场等架设网络时，无线局域网就是我们的选择。以下介绍一下具体的组网方式。1、对等方式的无线局域网 对等方式下的局域网，不需要单独的具有总控接转功能的接入设备AP，所有的基站都能对等地相互通信。并不是所有号称兼容802.11标准的产品都具有这种工作模式，而无线局域网802.11产品对应这种模式的是AdHocDemoMode。在AdHocDemo模式的局域网中，一个基站会自动设置为初始站，对网络进行初始化，使所有同域（SSID相同）的基站成为一个局域网，并且设定基站协作功能，允许有多个基站同时发送信息。这样在MAC帧中，就同时有源地址、目的地址和初始站地址。在目前，这种模式采用了NetBEUI协议，不支持TCP/IP，因此较适合未建网的用户，或组建临时性的网络，如野外作业、临时流动会议等。2、接入方式的无线网络这种方式以星性拓扑为基础，以接入点AP为中心，所有的基站通信要通过AP接转，相当于以无线链路作为原有的基干网或其一部分，相应地在MAC帧中，同时有源地址、目的地址和接入点地址。通过各基站的响应信号，接入点AP能在内部建立一个像“路由表”那样的“桥连接表”，将各个基站和端口一一联系起来。当接转信号时，AP就通过查询“桥连接表”进行。由于无线局域网的一般设备都安装有以太网接口，这样，既能以AP为中心独立建一个无线局域网，当然也能以AP作为一个有线网的扩展部分。3、中继方式的无线局域网 中继是建立在接入原理之上的，是以两个AP点对点（PointtoPoint）链接，由于独享信道，较适合两个局域网的远距离互连（架设高增益定向天线后，传输距离可达到50公里），局域网既可以是有线，也可以是无线。因为WaveLAN采用中继方式的组网模式多种多样，所以统称为无线分布系统（WirelessDistributionSystem）。正是在这种模式下，MAC帧使用了四个地址，即源地址、目的地址、中转发送地址、中转接收地址。接入方式和中继方式支持TCP/IP和IPX等多种网络协议，是IEEE802.11重视而且极力推广的主要应用方式。从中美两国的应用实践来看，美国较推崇接入方式的应用，而我国应用中继方式的更多。美国已进入信息时代，移动计算设备很普及，非常强调利用信息的便捷性、流动性；中国正踏在时代的门槛上，公共数据网还不是十分发达且价格昂贵，中继方式就成为很好的替代方案。我们通过无线网络和有线网络的搭配使用，使学校从空间上来说不会有网络架设不到的地方，也就可以做到让同学们和老师都能随时随地的接入网络。2.2 骨干网络的高性能、高稳定1、高稳定可靠性骨干网最重要的就是稳定可靠性。影响骨干网稳定可靠的因素有很多，但是最主要的有三个方面：设备本身、网络架构、安全保障。只有这三个方面都没问题了，才会形成稳固健壮的骨干网络。骨干网架构设计 网络核心作为全网的心脏，向学校的教学办公、学生宿舍以及各种应用系统（在线点播、电子邮件、WEB服务等）源源不断的提供安全稳定的信息血液，保证整个学校相关业务的可靠运行。因此，作为整个网络平台的神经中枢，网络核心层是全网数据传输的中心，不仅要保证7*24小时的稳定运行，各种应用服务器的数据能够被稳定可靠的传输，同时，还要协调全网的数据流量和访问策略，在提供信息服务的同时，保证网络中心自身的安全。整网采用万兆多核心、万兆/千兆骨干、千兆/百兆到桌面的设计理念。高吞吐量，线速转发的核心路由器和三层交换机，所有关键器件的冗余，包括主控板、交换网板、电源等，支持板件的热插拔技术，保证了网络的高效运转。骨干设备双核心双链路，或者核心成环之后，相互之间互为容错备份，并在核心交换机中采用关键模块冗余设计（双电源冗余等）。核心和汇聚之间采用双链路连接，一旦数据传输的活动链路失效以后可以自动切换到另一条链路，保障数据的正常转发。这样，从全网架构上，核心层双链路交换系统不存在单点故障，是一种高级别交换完全冗余的容错方案，这样即使其中一条链路断线或一个主干交换机发生故障，都能在用户觉察不到的极短的时间内启用备份恢复数据传递，从而保证网络系统的高可靠性、稳定性的运行。2、十万兆平台全面提升骨干网络目前，万兆以太网，作为迄今为止投入应用的速率最高的网络技术, 已经大规模普及，并且能够切实解决目前校园网建设中存在的很多问题。但是，万兆应用的普及对产品和技术提出了更高的要求。校园网汇聚到核心的万兆线路的改造，就要求核心设备具有更高的万兆线速转发性能，以及更高的万兆端口密度来支撑大量汇聚设备的万兆链路上联。而十万兆产品恰恰能够解决万兆普及带来的问题。基于对未来十万兆标准支持的考虑，锐捷网络开发的最新一代十万兆产品设备性能强大，完全满足甚至超出了校园网正常应用对设备的性能要求。十万兆还可以简单理解为10*万兆，加上设备所具有的高线卡带宽，这就足以支撑起每线卡的更高的端口密度。目前，每线卡万兆端口数可以高达16个。这将大大降低校内大量汇聚设备的万兆上联成本。值得一提的是，IEEE 802.3高速研究小组已经开始100Gbps（十万兆）高速以太网的标准化制定工作，预计标准将在2009年出台。采用最新一代面向十万兆平台的产品，符合校园网建设中的保护投资和先进性的原则。在十万兆标准出台后，就可以直接升级到下一代以太网。三 向IPv6过渡IPV6的技术优势是明显的，但是IPV6应用所面临的一个重要问题就是如何部署IPV6网络。目前的Internet网络以IPV4为主导，不可能一次性地将网络的所有设备升级为IPV6，可以肯定的是，一定是分步骤分阶段的进行部署实施。为此IPv6必须提供多种过渡技术来解决部署问题。3.1 IPV6的一般演变过程第一个阶段，IPV6发展初级阶段，该阶段，IPV4仍然占有主导地位，V6网络是一些孤岛，绝大部分应用仍然基于IPV4。此时，大量采用隧道技术将各IPV6孤岛互联。第二个阶段，IPV6与IPV4共存阶段，IPV6得到大规模应用，出现骨干IPV6网络，IPV6上引入大量业务。可以进行贯穿Internet的纯IPV6通信，充分利用IPV6的优势，如QoS保证。此时，仍将有大量IPV4业务存在，因此IPV6 over IPV4隧道技术仍然需要，同时还需要IPV4 over IPV6隧道技术或者协议转换技术。第三个阶段，IPV6占主导地位阶段，Internet骨干网络全部为IPV6，IPV4网络将成为孤岛，与初阶段类似，使用隧道技术将IPV4网络连通，此时的隧道技术将出要是IPV4 over IPV6。3.2 IPv4/IPv6共存开通建议校园网内部IPV6 over IPV6、IPV4 over IPV4业务，通过双栈设备实现业务的互连，不涉及IPv6协议与IPv4协议的转换，与普通单网络业务转发模型类似；校园网内部V6-V4业务互通，利用核心路由交换机作为协议转换设备，运行NAT-PT协议进行转换；校园网V6业务-外部V4业务互通，利用核心路由交换机作为协议转换设备，进行校园网IPv6业务与外部IPv4业务的互通；校园网V6业务与外部IPv6孤岛业务互连，建议在设备实现手工隧道或6TO4隧道，穿越IPv4网络。3.3 IPv6试验网规划建议任何新应用的示范和推广首先是市场行为，均必须在具体的实际市场实践中摸索和发展，并得到市场的检验。因此为了更好的完成这一过程，我们的IPv6实验网必须尽可能的贴近真实环境，只有这样我们才能实现资源利用率的最大化，让新的应用业务以最小的代价通过市场的检验，并取得成功。另外，IPv6的相关科研和应用发展的推动，也需要依赖于环境的真实性，只有在真实的环境中得到的测试数据才能有说服力，才能为我们的决策提供良好的论据。网络环境的真实性涉及到两个方面：首先IPv6公共资源平台中的设备必须是可实际商用的成熟产品。其次，IPv6公共资源平台的网络环境必须尽可能的贴近于真实的园区网环境，不仅仅只局限在软件模拟环境中，必须包含园区网的基本元素交换机。这样，我们的IPv6的科研和应用开发一直处在一个真实的环境中，将来在市场上可以以最小的风险，快速通过市场的检验，并获得成功。3.4 IPv6设备的性能目前市场上支持IPv6的网络产品大多数都是通过软件实现IPv6技术，通过软件实现IPv6技术使得CPU成为了一个瓶颈，性能受到限制，这在很大程度上制约了基于IPv6的应用的发展和推广。因此在我们的IPv6实验网的建设中，应该突破这一瓶颈，建议采用硬件实现IPv6技术的成熟产品，从而在性能上保障 IPv6技术的科研，应用发展的需要。3.5 要具有一定的规模应用的发展和推动，必须要有一定的规模的环境来检验，这样更具有说服力和广泛的适应性，并能得到广泛的认可和持续的推广。首先，作为大学IPv6实验网，必须要具有一定的规模建设，以最少的代价将IPv6实验网铺设到尽可能多的院系或科研机构。其次，应用群体也要具有一定的规模。学校在这方面可以说具有先天的优势，目前重点高校的在校师生往往有数万人，是很大的一个规模应用的群体。3.6 性能评估整体设计上使用万兆以太网作为主干网络，使校园网的应用类型逐渐走向多样化，办公管理、教学管理、科研计算应用以及网络课程、远程教学。、视频点播等新兴的教学方式能够通过网络实现。局部使用无线网络架构，让校园网走出教室，走出宿舍，走进