校园网络设计方案最新[1]

温州春华校园网络设计方案 1 温州春华校园网络方案温州春华校园网络方案 思科系统网络技术有限公司思科系统网络技术有限公司 二零零八年十二月 温州春华校园网络设计方案 2 一 校园一 校园网网概述及分析概述及分析 4 1 1 概述 4 1 2 校园网建设的必要性 5 1 3 应用特点 6 二 校园网络需求分析二 校园网络需求分析 6 2 1 用户需求分析 6 2 2 校区网络的设计目标 7 2 3 系统设计指导思想 8 三 组网技术及产品选择三 组网技术及产品选择 9 3 1 组网技术选择 9 3 2 网络产品选型 10 3 2 1 稳定可靠的网络 10 3 2 2 高带宽 10 3 2 3 易扩展的网络 11 3 2 4 QoS 保证 11 3 2 5 安全性 11 3 2 6 容易控制管理 11 3 2 7 IP Multicast 11 3 2 8 符合 IP 发展趋势的网络 12 四 校园网网络设计方案及分析四 校园网网络设计方案及分析 12 4 1 网络的分层设计原则 12 4 1 1 核心层 Core Layer 12 4 1 2 分布层 Distribution Layer 13 4 1 3 接入层 Access Layer 13 4 2 校园网方案特性分析 13 4 2 1 高性能的网络设计 13 4 2 2 集成的用户管理功能 14 4 2 3 灵活的网络的可扩展性设计 14 4 2 4 完善的 QOS 功能 15 4 2 5 可靠的网络安全设计 15 4 2 6 方便的网络管理和维护 16 4 2 7 运营级的网络高可靠性的设计 16 4 3 系统平台和应用系统 17 4 3 1 系统平台选择 17 4 3 2 采用 WIN2003 SERVER 能建立的服务器角色 17 WEB 服务器 17 温州春华校园网络设计方案 3 五五 思科公司校园网解决方案思科公司校园网解决方案 21 5 1 系统组成与拓扑结构 21 5 2 VLAN 及 IP 地址规划 24 六 综合布线系统六 综合布线系统 25 6 1 结构化布线设计的要求 25 6 2 系统设计原则 26 6 2 1 设计原则 26 6 2 2 设计目标 26 七 技术支持及售后服务七 技术支持及售后服务 26 7 1 服务内容 27 7 2 设计服务 27 7 3 场地检查 27 7 4 系统安装调试 27 7 5 测试和验收 28 7 6 系统后期维护和支持 28 7 7 客户技术培训 29 7 8 设备保修与软件升级 29 温州春华校园网络设计方案 4 校园网系统方案校园网系统方案 一 校园网概述及分析一 校园网概述及分析 1 11 1 概述概述 中国教育科研计算机网 CERNET 于 1994 年正式启动以来 已与国内 几百所学校相连 为广大师生及科研人员提供了一个全新的网络环境 1998 年 10 月 中国教育科研网 CERNET 二期工程正式启动 工程计划到 2000 年二期工 程完成时 除达到连接 1000 所大学的目标外 对有条件的中小学也提供接入上网 服务 的确 随着信息技术的飞速发展 中小学校园网的建设已经逐渐提到议事日 程上来 但是我国目前大多数校园网上的应用还不丰富 与学校原有一些计算 机业务系统还没有充分发挥 应用水平的低下是对校园网资源的极大浪费 只 有提高校园网上的应用水平 才能切实提高学校各项业务水平 适应信息时代 的要求 因而 如何利用当前先进的计算机技术与校园网资源 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 当前由于网络 数据库及与之相关的应用技术不断发展 尤其国际互联网 Internet 和内部网 Intranet 技术的广泛应用 世界正在迈入网络中心计算 NetworkCentricComputing 时代 人们传统的交互和工作模式正在改变 处 在不同地理位置的人们可以共享数据 使用群件技术 GroupWare 进而能够 协同工作 多媒体数据的存储 传输 应用技术的不断成熟 以上这些计算机 技术的发展对学校传统的计算机业务系统产生影响 使用户能更方便 更直观 的使用系统 也使系统的性能更完善 功能更强大 校园网建设的目标简而言之是将校园内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 形成校园园区内部的 Intranet 系统 对外通过路 由设备接入广域网 建设校园网对每个学校来说都不是一件容易的事情 都要经过周密的论证 谨慎的决策和紧张的施工 当一堆设备变成网络的时候 大部分学校的满腔热情 也慢慢地冷却凝固 校园网建成了 各种问题也不断涌现 设计目标根本无法实 现 没有合适的应用软件 许多设想根本无法实施 后续的维护费用不堪承受等等 温州春华校园网络设计方案 5 1 21 2 校园网建设的必要性校园网建设的必要性 是否在学校采用最先进的信息和传播技术是一个有决定性意义的问题 而且 十分重要的是 学校应该处于影响整个社会深刻变革的中心地位 随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普及 校园网信息系统的建设 是非常必要的 也是可行的 主要表现在 1 当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联 国际互联 静态资源 共享 动态信息发布 远程教学和协作工作的阶段 发展对学校教育现代化的 建设提出了越来越高的要求 2 教育信息量的不断增多 使各级各类学校 家庭和教育管理部门对教育 信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈 个人是否具有获得信息和 处理信息的能力对于能否成功进入职业界和融入社会及文化环境都是个决定性 的因素 因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力 另一方面 信 息技术在作为青少年教育工具的同时也向青少年提供了前所未有的机会 新技 术提供的机会以及它们在教学方面具有的优势都是很多的 特别是计算机和多媒 体系统的使用有助于个人化的道路 每个学生在个人的学习道路上都可以按照自 己的速度发展 3 我国各级教育研究部门 软件开发单位 教学设备供应商和各级学校 不断开发提供了各种在网络上运行的软件及多媒体系统 并且越来越形象化 实用化 迫切需要网络环境 4 现代教育改革的需要 在校园网中将计算机引入教学各个环节 从而 引起了教学方法 教学手段 教学工具的重大革新 对提高教学质量 推动我 国教育现代化的发展起着不可估量的作用 网络又为学校的管理者和老师提供 了获取资源 协同工作的有效途径 毫无疑问 校园网是学校提高管理水平 工 作效率 改善教学质量的有力手段 是解决信息时代教育问题的基本工具 5 随着经济发展 我国各级政府对教育的投入不断加大 计算机技术的 飞速发展 使相应产品价格不断下降 同时人们的认识水平和经济实力不断提 高 大量计算机进入学校和家庭 使得计算机用于教育信息管理和信息服务是 完全可行的 温州春华校园网络设计方案 6 1 31 3 应用特点应用特点 随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多 对通过 Internet Intranet 网络进行信息交流的需求越来越迫切 为促进教学 方便管理 和进一步发挥学生的创造力 校园网络建设成为现代教育机构的必然选择 校 园网大都属于中小型系统 以园区局域网为主 一个基本的校园网具有以下的 特点 高速的局域网连接 校园网的核心为面向校园内部师生的网络 因此园区局域网是该系统的建设重点 由于参与网络应用的师生数量众多 而 且信息中包含大量多媒体信息 故大容量 高速率的数据传输是网络的一项基 本要求 信息结构多样化 校园网应用分为电子教学 多媒体教室 电子 图书馆等 办公管理和远程通讯 远程教学 互联网接入 三大部分内容 电 子教学包含大量多媒体信息 办公管理以数据库为主 远程通讯则多为 WWW 方 式 因此数据成分复杂 不同类型数据对网络传输有不同的质量需求 安全可靠 校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据 不论是被损坏 丢失还是被窃取 都将带来极大的损失 操作方便 易于管理 校园网面向不同知识层次的教师 学生和 办公人员 应用和管理应简便易行 界面友好 不宜太过专业化 经济实用 学校对网络建设的投入有限 因此要求建成的网络应 经济实用 具备很高的性能价格比 二 校园网络需求分析二 校园网络需求分析 2 12 1 用户需求分析用户需求分析 设计一个网络 首先要为用户分析目前面临的主要问题 确定用户对网络 温州春华校园网络设计方案 7 的真正需求 并在结合未来可能的发展要求的基础上选择 设计合适的网络结 构和网络技术 提供用户满意的高质服务 网络在日常教学办公环境中起着至关重要的作用 校园网的运作模式会带 来大量动态的 www 应用数据传输 会有相当一部分应用的主服务器有高速接入 网络的需求 目前为 100 1000Mbps 今后可会更高 这就要求网络有足够的 主干带宽和扩展能力 同时 一些新的应用类型 如网络教学 视频直播 广播 等 也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求 除上述考虑外 还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开 所以建 成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离 并能做到灵活改变配置 以适应 教学办公环境的调整和变化 中心机房到汇聚层节点采用 4 兆光纤 多模 连接 汇聚层到接入层采用 百兆的五类线 或者超五类 连接 通常考虑 建议数据信息点的接入用交换 10 100Mbps 自适应以太网端口接入 以便能较经济的提供较高的带宽 整个方 案设计的目的是建设一个集数据传输和备份 多媒体应用 语音传输 OA 应用 和 Internet 访问等于一体的高可靠 高性能的宽带多媒体校园网 2 22 2 校区网络的设计目标校区网络的设计目标 校区网络建设的目标应该是 建成后的网络能充分利用 Internet 国家信息网 教育网 全国高校互联网 上的各种信息 实现资源共享 能够为在此校区学习的学生提供丰富的多媒体 教学手段 实现高质高效的教学目标 由此 我们认为 校园网网络是一个典 型的面向未来的网络化 信息化 自动化的集娱乐 教学 办公于一体的 具 备多媒体综合业务发展需求的园区网络 系统总体设计将本着总体规划 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 同时具有良好的开放性 可扩展性 本着为学校校 区着想 合理使用建设资金 使系统经济可行 学校网络应当实现如下功能 访问互联网络 访问学校虚拟网络 校园网站建立 温州春华校园网络设计方案 8 远程教育 VOD 点播 网络安全管理 电子邮件和电子公告 计算机辅助教学 教师备课功能 对外交流 校园管理平台 信息资源库 2 32 3 系统设计指导思想系统设计指导思想 建设校园网络 本着少花钱办大事的原则 充分利用有限的投资 在保证 网络先进性的前提下 选用性能价格比最好的设备 我们认为校园网建设应该 遵循以下原则 先进性 以先进 成熟的网络通信技术进行组网 支持数据 语音 视像等多媒体 应用 用基于交换的技术替代传统的基于路由的技术 标准化和开放性 网络协议采用符合 ISO 及其他标准 如 IEEE ITUT ANSI 等制定的协议 采用遵从国际和国家标准的网络设备 可靠性和可用性 选用高可靠的产品和技术 充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错 能力 确保整个系统的安全与可靠 设备的兼容性 选用符合国际发展潮流的国际标准的软件技术 以便系统有可靠性强 可 扩展和可升级等特点 保证今后可迅速采用计算机网络发展出现的新技术 同 时为现存不同的网络设备 小型机 工作站 服务器 和微机等设备提供入网 和互连手段 实用性和经济性 从实用性和经济性出发 着眼于近期目标和长期的发展 选用先进的设备 温州春华校园网络设计方案 9 进行最佳性能组合 利用有限的投资构造一个性能最佳的网络系统 安全性和保密性 在接入 Internet 的情况下 必须保证网上信息和各种应用系统的安全 扩展性和升级能力 网络设计应具有良好的扩展性和升级能力 选用具有良好升级能力和扩展 性的设备 在以后对该网络进行升级和扩展时 必须能保护现有投资 应支持 多种网络协议 多种高层协议和多媒体应用 网络的灵活性 系统的灵活性主要表现在软件配置与负载平衡等方面 配合交换机产品与 路由器产品支持的最先进的虚拟网络技术 整个网络系统可以通过软件快速简 便地将用户或用户组从一个网络转移到另一个网络 可以跨越办公室 办公楼 而无需任何硬件的改变 以适应机构的变化 同时也可以通过平衡网络的流量 以提高网络的性能 三 组网技术及产品选择三 组网技术及产品选择 3 13 1 组网技术选择组网技术选择 在校园网校区网络的建设中 主干网选择何种网络技术对网络建设的成功 与否起着决定性的作用 选择适合校园网络需求特点的主流网络技术 不但能 保证网络的高性能 还能保证网络的先进性和扩展性 能够在未来向更新技术 平滑过渡 保护用户的投资 目前在局域网络上应用最广泛的技术有以太网 快速以太网 FDDI Token Ring 以及最新崛起的 ATM 异步传输模式 千兆以太网等 交换式以太网作为 几年前主干网组网的主要技术 现在主要被用于工作组级组网 使网络交换到 桌面工作站 快速以太网是一种非常成熟的组网技术 造价很低 性能价格比很高 可 作为资金不很充裕的中小型单位组建 Intranet 网的首选技术 快速以太网技术 现在被广泛用于大型企业网的二级 三级网络组网或直接连至桌面工作站 FDDI 也是一种成熟的组网技术 但技术复杂 造价高 FDDI 网络难以向更 先进的网络技术升级 现在用 FDDI 组建主干网的情况已非常少见 温州春华校园网络设计方案 10 ATM 技术成熟而复杂 组网成本高 是多媒体应用系统的理想网络平台 但 是 网络带宽的实际利用率很低 在选择校园校区网络技术时应该考虑如下 在选择校园校区网络技术时应该考虑如下 1 长远来看如何保护现有投资 保护现有投资的有效途径就是在将来网 络技术升级时还能使用现有的网络技术和产品 如同计算机的发展速度一样 网络技术的发展也是非常迅速的 从目前的趋势来看 采用快速以太网技术是 最适宜的 在校园网网络的建设中 主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否 起着决定性的作用 选择校园网网络需求特点的主流网络技术 不但能保证网 络的高性能 还能保证网络的先进性和扩展性 能够在未来向更新技术平滑过 渡 保护用户的投资 根据我们对校园网网络需求的分析并结合目前高速主干网络技术的特点 我公司建 议采用快速以太网技术做为校园网的主干网络 3 23 2 网络产品选型网络产品选型 校区网络建设应该以应用为核心 在设计中充分考虑到教育管理和多媒体 教学的要求 并且网络技术上应该具有一定的先进性 同时还要为以后的扩展 留有一定的空间 为此校园校区网络网应该能达到以下要求 3 2 13 2 1 稳定可靠的网络稳定可靠的网络 只有运行稳定的网络才是可靠的网络 而网络的可靠运行取决于诸多因素 如网络的设计 产品的可靠 而选择一个具有运营此类网络规模经验的网络合 作厂商则更为重要 要求有物理层 数据链路层和网络层的备份技术 3 2 23 2 2 高带宽高带宽 由于校园校区网络网络应用的特殊性 它对整个网络系统的性能要求相对来 说比较高 其中 网络速率要求主要的信息点100M交换到桌面 园区网中各终 温州春华校园网络设计方案 11 端间具有快速交换功能 为了支持数据 话音 视像多媒体的传输能力 在技 术上要到达当前的国际先进水平 要采用最先进的网络技术 以适应大量数据 和多媒体信息的传输 既要满足目前的业务需求 又要充分考虑未来的发展 为此应选用高带宽的先进技术 3 2 33 2 3 易扩展的网络易扩展的网络 系统要有可扩展性和可升级性 易扩展不仅仅指设备端口的扩展 还指网 络结构的易扩展性 即只有在网络结构设计合理的情况下 新的网络节点才能 方便地加入已有网络 网络协议的易扩展 无论是选择第三层网络路由协议 还是规划第二层虚拟网的划分 都应注意其扩展能力 对于核心网络设备 要 求骨干交换机具备第三层交换能力 要求支持今后的视频点播 电视电话会议 的宽带多媒体应用 并要求留有一定的扩充能力 3 2 43 2 4 QoSQoS 保证保证 随着网络中多媒体的应用越来越多 这类应用对服务质量的要求较高 本 网络系统应能保证QoS 以支持这类应用 3 2 53 2 5 安全性安全性 网络系统应具有良好的安全性 由于网络连接园区内部所有用户 安全管 理十分重要 网络具有防止及便于捕杀病毒功能 应支持VLAN的划分 并能在 VLAN之间进行第三层交换时进行有效的安全控制 以保证系统的安全性 校区 网络与校园网相连后具有 防火墙 过滤功能 以防止网络黑客入侵网络系统 可对接入因特网的各网络用户进行权限控制 3 2 63 2 6 容易控制管理容易控制管理 对于网络管理 要求采用智能化网络管理软件 实现对网络的自动监测和 控制 并支持虚拟网络功能 对网络用户具有分类控制功能 温州春华校园网络设计方案 12 3 2 73 2 7 IPIP MulticastMulticast 由于校园校区网络中包含许多多媒体应用通信 会存在许多的广播信息 占用大量的带宽资源 所以网络系统应能支持IP Multicast 可以减少网络中 不必要的广播 节省主干的带宽 3 2 83 2 8 符合符合 IPIP 发展趋势的网络发展趋势的网络 在当前任何一个提供服务的网络中 对IP的支持服务是最普遍的 而IP技 术本身又处在发展变化中 如IpV6 IP QoS IP Over SONET等等新兴的技术不 断出现 校园网络必须跟紧IP发展的步伐 也就是必须选择处于IP发展领导地 位的网络厂商 四 校园网网络设计方案四 校园网网络设计方案及分析及分析 4 14 1 网络的分层设计网络的分层设计原则原则 核核心心层层 高高速速交交换换技技术术 分分布布层层 基基于于策策略略的的操操作作 接接入入层层 本本地地 远远程程工工作作组组接接入入 可扩展性 因为网络可模块化增长而不会遇到问题 简单性 通过将网络分成许多小单元 降低了网络的整体复杂性 使故障 排除更容易 能隔离广播风暴的传播 防止路由循环等潜在的问题 设计的灵活性 使网络容易升级到最新的技术 升级任意层次的网络不会 对其他层次造成影响 无需改变整个环境 可管理性 层次结构使单个设备的配置的复杂性大大降低 更易管理 从逻辑上 校园网络 可分为核心层 分布层和 接入层 每层都有其特点 层次化设计的优点可以总 结为如下几点 温州春华校园网络设计方案 13 4 1 14 1 1 核心层核心层 Core Core LayerLayer 核心层为下两层提供优化的数据输运功能 它是一个高速的交换骨干 其 作用是尽可能快地交换数据包而不应卷入到具体的数据包的运算中 ACL 过滤 等 否则会降低数据包的交换速度 4 1 24 1 2 分布层分布层 Distribution Distribution LayerLayer 分布层提供基于统一策略的互连性 它是核心层和访问层的分界点 定义 了网络的边界 对数据包进行复杂的运算 在园区网络环境中 分布层主要提 供如下功能 地址的聚集 部门和工作组的接入 广播域 多目传输域的定义 Inter VLAN 路由 任何介质的转换 安全控制 4 1 34 1 3 接入层接入层 Access Access LayerLayer 接入层的主要功能是为最终用户提供对园区网络访问的途径 本层也可以 提供进一步的调整 如 Access list Filtering 等 在园区网络环境中 接入 层主要提供如下功能 带宽共享 Shared Bandwidth 交换带宽 Switched Bandwidth MAC 层过滤 MAC Layer Filtering possibly 微分网段 Microsegmentation 在广域网环境中 接入层主要提供通过 Frame Relay ISDN Leased Line 连入远程节点 温州春华校园网络设计方案 14 4 24 2 校园网方案特性分析校园网方案特性分析 4 2 14 2 1 高性能的网络设计高性能的网络设计 设备的高性能 核心节点的交换机是整个校园网络的核心 应当采用有多层交换功能的交 换机 核心交换机应采用模块化设计 有良好的扩展性能 多种接入模块 具 备增强的网络传输能力 支持 VLAN RIP 和 OSPF 协议 服务质量 QOS IP 组播 DHCP 中继和 AAA 认证等功能 支持通用的管理特性 SNMP 能 使用流行的网管软件对它进行管理 如 HP OpenView 等 会聚层交换连接核心和接入层 应当采用带 VLAN 和网管功能的中低档交 换机 汇聚层交换机具有快速的级联核心的以太端口以及高速堆叠模块 带 VLAN 子网划分功能 能很好的管理接入层用户 支持 IEEE802 1Q VTP SNMP 等协议 网络的高性能设计 整个校园的建设可以采用全交换方式 100 兆到每个接入层用户 有效的子 网划分和流量控制使整个校园网络能高速 安全的运行 4 2 24 2 2 集成的用户管理功能集成的用户管理功能 提供完善的用户管理机制 实现全面的用户认证 鉴权和计费 AAA 功能 用户管理引擎实现了根据用户 MAC 地址 VLAN ID 和 IP 地址的绑定关系鉴别用 户的合法性的功能 可根据用户的权限 实现对用户访问资源的控制 实现基于 VLANID MAC 地址 接入模块号和接入设备号的全程用户唯一 标识 便于用户管理 开户 销户 欠费停机等 和网络故障维护 4 2 34 2 3 灵活的网络的可扩展性设计灵活的网络的可扩展性设计 网络的扩展性对网络业务的发展至关重要 它直接决定了校园网是否能够 温州春华校园网络设计方案 15 在节约成本的基础上跟上网络技术的发展和满足学校信息不断增长的需要 一 个扩展性差的网络不仅为学校的投资造成了巨大的浪费 同时又无法满足学校 网络业务不断发展和信息的增长的需要 为了保证网络能够不断的适应学校网 络业务今后发展的不断需求 可以采用以下的措施来保证网络的扩展性 1 所选择的网络设备应当具有良好的扩展性 选择的网络设备最好是模 块化的 便于网络的扩大和更改 其中核心交换机应具有多种模块类型 以满 足各种网络类型的接入 汇聚层交换机可以采用一款可堆叠的网管型以太网交 换机 半 全双工模式自适应 具有扩展槽 能使用多种可选模块 2 所选择的设备都具有良好的软件再升级能力 我们所选择的网络设备 都是可以通过软件升级来不断的满足客户的新的需求同时跟上网络技术的发展 由于网络的技术层出不穷 用户的需求也不断增加 现在是新的技术 再过一 段时间就会落后了 为了保证用户的网络产品能够跟上这一节奏 而不需要更 换网络设备 从而减少了用户的投资 4 2 44 2 4 完善的完善的 QOSQOS 功能功能 带宽控制特性 以太网是一种基于广播机制的共享型技术 任何一个位于以太网上的用户 均可以向网上发送信息 在以太网的技术中没有具体带宽控制的机理 网络产 品应提供对用户带宽控制的功能 带宽控制通过对每一个用户的上行带宽与下 行带宽进行限制 保证对每个用户的公平性 防止在共享型网络结构中某一用 户长期恶意霸占带宽而导致其他用户无法享受服务的现象 Qos 控制特性 随着IP网络规模的不断扩大 网上的实时业务量也在不断增长 同时网络 上的应用类型多种多样 不同的应用对网络的需求也有所不同 IP网络中引入 QoS技术 就是为了确保实时业务的通信质量 满足各种业务对网络资源的需求 使网上资源获得最佳利用 降低成本 改善对用户的服务 温州春华校园网络设计方案 16 4 2 54 2 5 可靠的网络安全设计可靠的网络安全设计 安全性是网络设计要考虑的最重要的因素之一 设计中充分考虑了网络的 安全性 具体体现在以下几个方面 1 通过 VLAN 的划分 限制了不同 VLAN 之间的互访 从而保证了不同 网络之间不会发生未经授权的非法访问 2 在核心节点可提供基于地址的 Access list 以控制用户对于关键资源的 访问 通过在汇聚和核心交换机上设置 VLAN 路由以及访问过滤 保证了在 VLAN 之间只有被允许的访问才能发生 而未经授权的访问都会被禁止 3 通过对上网的安全教育 提高安全意识 特别是增强计算机操作人员的 密码管理意识 以防止由于操作员密码有意无意泄露给他人而造成的损失 4 制定严格的安全制度 包括人员审查制度 岗位定职定责制度 使用计 算机的权限制度以及防病毒制度 从制度上保证网络安全性得以实现 5可以对所有的重要事件进行Log 这样方便网络管理员进行故障查找 6可以对所有的Telnet以及SNMP的访问进行限制 从而最大程度地保证汇 聚层系统地安全 7可以在接入层中通过限制MAC地址的访问提高网络安全 4 2 64 2 6 方便的网络管理和维护方便的网络管理和维护 1 为了提高网络管理能力设计中所有设备最好具有网管功能 不存在光 纤收发器等类似不可网管设备 提高了网络可靠性和可管理 2 支持通用的网络管理协议如 SNMP 方便网络的管理和维护 3 支持通用的的网络管理软件 如 Cisco Ciscoworks HP Open View 3Com Trensand 温州春华校园网络设计方案 17 4 2 74 2 7 运营级的网络高可靠性的设计运营级的网络高可靠性的设计 可以从两方面来考虑 关键设备的主要模块和电源的冗余备分考虑 在网络设计中所涉及的所有主要设备 均采用高可靠设计的原则 核心关 键部件的冗余备份 电源冗余 主控板冗余 模块冗余等 网络链路的冗余备分考虑 4 34 3 系统平台和应用系统系统平台和应用系统 4 3 14 3 1 系统平台选择系统平台选择 系统平台的建设主要包括 网络操作系统 桌面平台 数据库 防火墙等的选 择 一般校园网络 服务器系统平台可以选择微软 WINDOWS2003 SERVER 操 作系统的解决方案 提供域名服务 WWW 服务 FTP 服务 E mail 服务等 具有强大的网络功能和可二次开发性 桌面操作系统比较可以选择 XP 和 LINUX 等平台 4 3 24 3 2 采用采用 WINdows2003WINdows2003 SERVERSERVER 建立建立 FTPFTP 服务器服务器 一般来说 用户联网的首要目的就是实现信息共享 文件传输是信息共享非常重要的一 个内容之一 在校园内部信息交流是非常频繁 所以有必要在网络中使用 WINdows2003 SERVER 架设起一个 FTP 服务器 五五 思科公司校园网解决方案思科公司校园网解决方案 5 15 1 系统组成与拓扑结构系统组成与拓扑结构 校园网的建设主要是为了教学应用 而多媒体辅助教学和多媒体教室 是教学应用的核心 在网络建设时应考虑多媒体信息的特点 如信息量大 对 时间延迟敏感等 在校园网中常会出现几十个学生执行相同操作的现象 所以 要考虑并发信息的控制 学生利用网络做作业 教师要在家拨号访问学校网络 学籍管理信息在网上传输 所以也要考虑网络的安全性 防止黑客破坏网络 学生抄袭作业 校园网又是面向不同知识层次的教师 学生和办公人员的工具 它帮助我们更好地提高教学水平 办公效率和学习兴趣 所以应用和管理应简 温州春华校园网络设计方案 18 便易行 界面友好 不宜太专业化 考虑到春华学校的具体情况如性质 规模 财务等 这是一个相对小型的校园网络 单一建筑内的网络应用 思科公司提 出以下校园网解决方案 方案特点如下 1 支持多媒体应用 包括多媒体教室 电子阅览室 多媒体教学 2 高性能 全交换 满足用户需求 3 管理简单 浏览器方式无需专门培训 4 系统安全 保密性高 5 ADSL 连接方式 按需建立连接降低链路费用 6 互联网接入 安全的广域网访问 方案拓扑结构如下 温州春华校园网络设计方案 19 由图可看出 网络设备组成为 Catalyst 2900 交换机 五台 Cisco850 路由器 一台 思科公司的 cisco850 路由器是这一网络的核心设备 可降低拥有成本 简化远程管理 提供结合 CSU DSU 复用器 调制解调器 语音 数据网关 温州春华校园网络设计方案 20 ISDN NT1 防火墙 VPN 加密和压缩设备的集成化网络 Catalyst2900 交换 机它提供了 24 个 10 100M 自适应的快速以太网端口 这是一个全交换的网络 相对共享式集线器而言 交换机各端口拥有独占的带宽 能实现多路并行传输 不易发生冲突 能为多媒体信息提供更好的保障 考虑到 Internet 接入是校园网的发展趋势 在这套解决方案中都用到 了路由器来引入广域网的远程连接 这套方案中用到了思科公司的低端路由器 Cisco 850 它提供了对内的 10 100M 局域网接口和对外的 ADSL 连接 通过 Internet 实现远程教学或教学演播等应用 传输稳定 连接迅速 在实现基本数 据传递的基础上 用户可以根据自己的需要灵活选用上述网络设备中的某些性 能 如 路由器和交换机的组内广播功能可为多媒体信息的传输提供更高的服 务质量 而 catalyst2900 之间建立快速以太网通道 在全双工模式下达到 400M 的高速级联 此外 850 路由器兼任了防火墙 思科公司系列中 低端路由 器都可以通过操作系统升级具备防火墙性能 在承担远程连接的同时实施数据 包检验和过滤 防止非法用户侵入到内部局域网中 对连接到 Internet 这一 开放网络的用户来说 安全性是网络设计中不容忽视的一项重要因素 这套方案的好处是简便易行 成本很低 并且兼顾了教学 管理和通 讯三方面应用 方案中所用到的产品都属思科公司产品中的低端设备 在实现 高性价比的桌面应用的同时又做到易于配置和管理 catalyst2900 属即插即用的 设备 如果不添加特殊功能则不需任何配置 cisco850 的设置和管理也十分方 便 这样用户使用起来将得心应手 无后顾之忧 5 25 2 IPIP 地址地址规划规划建议建议 在设计 IP 地址方案之前 应考虑以下几个问题 1 是否将网络用真实地址连入 Internet 2 是否将网络划分为若干子网以方便网络管理 3 是采用静态 IP 地址分配还是动态 IP 地址分配 4 每个子网现在规划多少个信息点 温州春华校园网络设计方案 21 5 每个子网将来会增加多少个信息点 通过 Proxy 或 NAT 方式使私有地址能够访问公网资源 在申请的公网 IP 地址不能完全满足每个信息点一个的情况下 可以采用 公网地址与私网地址结合的方式 但是有时分配了私网地址的客户端也要访 问 Internet 针对这种情况 可以采用不同的技术使私有地址能够访问公网 资源 通常可以利用代理服务 Proxy 和网络地址转换 NAT 这两项技术 园区网分配 IP 地址方案 一个有效的 IP 地址规划或 IP 地址方案就是在 地址资源的效率性和管理的方便性之间找到最佳的平衡点 按行政隶属划分是 指按信息节点的行政隶属关系将用户按校园各部门进行 IP 地址分配规划 由于 各部门之间在地域位置上并不一定集中 但需要统一管理 因此我们建议采用 行政隶属的方式划分 IP 地址段 按楼宇规划在传统的网络平台上很难实现 主要是因为传统的网络平台局限于设备的地理位置 无法跨地域进行灵活规划 但现今的网络平台都支持虚拟网络 VLAN 技术 该技术避开了物理位置的缺 陷 可以在逻辑上灵活组网 因此 IP 网段规划可以与 VLAN 的划分相一致 规划每个网段中的信息点数时 既要考虑到当前 IP 地址资源的充分利用性 又 要预留出适当的扩展余地 因此如果采用私网地址分配 IP 建议我们都采用 192 168 1 0 255 255 0 0 的网络 根据具体的部门情况再分为具体的子网 从经验角度 通常一个 IP 网段也是一个独立的 VLAN 也就是一个独立的广播 域 一个网段内的信息节点数在 40 200 个时 性能和地址资源的最佳利用性 较理想 并且将来可扩充到 254 个 宽带接入用户接入宽带 IP 网的方式可以有 多种形式 首先 用户利用固定 IP 地址接入 则无需其它的认证过程 只需将 用户所连的交换机端口划入某一特点 VLAN 即可 其次用户通过 PPP 方式接入 即虚拟拨号方式 则需要一个专用的 PPP 终结设备终结 PPP 进程 通过对 PPP 进程的认证 可以确认用户身份 用户还可以利用 DHCP 获得 IP 地址 另外交 换机可以实现专用 VLAN 技术 可以通过配置选择实现在同一 VLAN 内用户是否 可以互通 进行数据交换 根据温州春华的教务和公务的情况 划分以下两个 子网即可 表 1 1 春华学校网络终端分布 温州春华校园网络设计方案 22 专业机房台式 PC 机 16 台 万博机房一台式 PC 机 16 台 万博机房二台式 PC 机 18 台 教室一2 台 台式机 1 台 笔记本 1 台 教室二2 台 台式机 1 台 笔记本 1 台 教室三台式 PC 机 19 台 多媒体教室2 台 台式机 1 台 笔记本 1 台 办公室10 台 台式机 5 台 笔记本 5 台 校长室笔记本 1 台 学生会办公室台式 PC 机 2 台 咨询室 1台式 PC 机 1 台 咨询室 2笔记本 2 台 前台台式 PC 机 1 台 表 1 2 IP 子网划分方案 温州春华校园网络设计方案 23 子网号IP 网段默认网关说明 CHJW192 168 1 0 25192 168 1 1 包括教室三清华万博六班 万博 1 机房等所有的教务场 所 CHGW192 168 1 128 25192 168 1 129 包括校长室 办公室等所 有办公场所 5 35 3 校园网络安全接入校园网络安全接入 5 3 1 校园 网络安全 校园网络承担着整个校园的通讯枢纽功能 连接着所有的应用服务器和数据系 统 任何网络安全问题都会扰乱学校办公 教务的正常运转 给学校带来不可 弥补的损失 目前在局域网中遇到的问题主要有以下几种 IP 地址的管理问题 包括IP 地址非法使用 IP 地址冲突和 IP 地址欺骗 利用 ARP 欺骗获取账号 密码 信息 甚至恶意篡改信息内容 嫁祸他人问题 木马 蠕虫病毒攻击导致的信息失窃 网络瘫痪问题 攻击或病毒源机器的快速定位 隔离问题 IP的地址管理一直是长期困扰局域网安全稳定运行的首要问题 在局域网上任何用户使用未经授权的IP地址都应视为 IP非法使用 由于 终端用户可以自由修改IP地址 从而产生了 IP地址非法使用问题 温州春华校园网络设计方案 24 改动后的 IP地址在局域网中运行时可能出现以下 情况 非法的 IP 地址即 IP 地址不在规划的局域网范围内 重复的 IP 地址与已经分配且正在局域网运行的合法的 IP 地址发生资源 冲突 使合法用户无法上网 冒用合法用户的 IP 地址当合法用户不在线时 冒用其 IP 地址联网 使 合法用户的权益受到侵害 无论是有意或无意地使用非法IP地址都可能会给企业带来严重的后 果 如重复的 IP地址会 干扰 破坏网络服务器和网络设备的正常运行 甚至导致网络的不稳定 从而影响业务 拥有被非法使用的 IP地址 所拥有的特权 威胁网络安全 利用欺骗性的 IP地址 进行网络攻击 如富有侵略性的 TCP SYN洪泛攻击来源于一个欺骗性的IP地址 它是 利用 TCP三次握手会话对服务器进行颠覆的一种攻击方式 一 个IP地 址欺骗攻击者可以通过手动修改地址或者运行一个实施地址欺骗的程序 来假冒一个合法地址 为了防止非法 使用 IP地址 增强网络安全 最常见 的方法 是采用 静态的 ARP命令捆绑 IP地址和 MAC地址 从而 阻止非法用户在不修改 MAC地址的情况下冒用 IP地址进行 的访问 同时 借助交换机的端口 安 全即 MAC地址绑定功能可以解决非法用户修改MAC地址以适应静态 ARP 表的问题 但这种方法由于要事先收集所有机器的MAC地址及相应的 IP地址 然后还要通过人工输入方法来建立IP地址和 MAC地址 的捆绑 表 不仅工作量繁重 而且也难以维护和管理 另一个显著的问题就是带有攻击特性的ARP欺骗 地址解析协议 ARP Address Resolution Protocol 最基本的功能是用来实现 MAC地址和 IP地址的绑定 这样两个工作站才可以通讯 通讯发起方的工 作站以 MAC广播方式发送 ARP请求 拥有此 IP地址的工作站给予 ARP应 答 并附上自己的 IP和MAC地址 ARP协议同时支持一种无请求ARP功 能 局域网段上的所有工作站收到主动ARP 会将发送者的 MAC地址 和其宣布的 IP地址保存 覆盖以前的同一IP地址和对应的 MAC地址 温州春华校园网络设计方案 25 术语 ARP欺骗 或者说 ARP中毒 就是指 利用 主动 ARP来误导通信 数据传往一个恶意计算机的黑客技术 该计算机就能成为某个特定局域 网网段上的两台终端工作站之间IP会话的 中间人 了 如果黑客想探听同一网络中两台主机之间的通信 即使是通过交换机 相连 他会分别给这两台主机发送一个ARP 应答包 让两台主机都 误 认为对方的 MAC地址是第三方黑客所在的主机 这样 双方看似 直接 的通信连接 实际上都是通过黑客所在的主机间接进行的 黑 客一方面得到了想要的通信内容 并可以通过工具破译账号 密码 信息 另一方面 还可以恶意 更改数据包中的一些信息 同时 这种 ARP欺骗又极具隐蔽性 攻击完成后再恢复现场 所以不易发觉 事后也 难以追查 被攻击者往往对此一无所知 病毒入侵问题也是所有客户普遍关心的问题 这些病毒 可以在极短的时 间内迅速感染大量系统 甚至造成网络瘫痪和信息失窃 给客户造成严重损失 木马病毒往往会利用 ARP 的欺骗获取账号和密码 而蠕虫病毒也往往利用 IP 地址欺骗技术来掩盖它们真实的源头主机 例如 局域网终结者 Win32 Hack Arpkill 病毒 通过伪造 ARP 包来欺骗网络主机 使指定的主 机网络中断 严重影响到网络的运行 最后 令网络管理员头痛的问题是如何准确定位 当出现 IP 地址被非法 使用 IP 地址冲突 或网络出现异常流量包括由于网络扫描 病毒感染和网络 攻击产生的流量 为了查找这些 IP 地址的机器 一般采用如下步骤 1 确定出现问题的 IP 地址 2 查看当前网络设备的 ARP 表 从中获得网卡的 MAC 地址 3 检查交换机的 MAC 地址列表 确定机器位置 这个过程往往要花费大量的时间才能够定位机器具体连接的物理端口 而 对于伪造的源 IP 地址要查出是从哪台机器产生的就更加困难了 如果不能及时 对故障源准确地定位 迅速地隔离 将会导致严重的后果 即使在网络恢复正 温州春华校园网络设计方案 26 常后隐患依然存在 5 3 2 阻止来自网络第二层攻击的重要性 以上所提到的攻击和欺骗行为主要来自网络的第二层 在网络实际环境中 其来源可概括为两个途径 人为实施 病毒或蠕虫 人为实施通常是指使用一 些黑客的工具对网络进行扫描和嗅探 获取管理帐户和相关密码 在网络上中 安插木马 从而进行进一步窃取机密文件 木马 蠕虫病毒的攻击不仅仅是攻 击和欺骗 同时还会带来网络流量加大 设备 CPU 利用率过高 二层生成树环 路 网络瘫痪等现象 网络第二层的攻击是网络安全攻击者最容易实施 也是最不容易被发现的 安全威胁 它的目标是让网络失效或者通过获取诸如密码这样的敏感信息而危 及网络用户的安全 因为任何一个合法用户都能获取一个以太网端口的访问权 限 这些用户都有可能成为黑客 同时由于设计 OSI 模型的时候 允许不同通 信层在相互不了解情况下也能进行工作 所以第二层的安全就变得至关重要 如果这一层受到黑客的攻击 网络安全将受到严重威胁 而且其他层之间的通 信还会继续进行 同时任何用户都不会感觉到攻击已经危及应用层的信息安全 所以 仅仅基于认证 如 IEEE 802 1x 和访问控制列表 ACL Access Control Lists 的安全措施是无法防止本文中提到的来自网络第二层的安全攻击 一个经过认证的用户仍然可以有恶意 并可以很容易地执行本文提到的所有攻 击 目前这类攻击和欺骗工具已经非常成熟和易用 归纳前面提到的局域网目前普遍存在的安全问题 根据这些安全威胁的特 征分析 这些攻击都来自于网络的第二层 主要包括以下几种 MAC 地址泛滥攻击地址泛滥攻击 DHCP 服务器欺骗攻击服务器欺骗攻击 ARP 欺骗欺骗 温州春华校园网络设计方案 27 Cisco Catalyst 交换系列的创新特性针对这类攻击提供了全面的解决方案 将发生在网络第二层的攻击阻止在通往内部网的第一入口处 主要基于下面的 几个关键的技术 Port Security DHCP Snooping Dynamic ARP Inspection DAI 下面主要针对目前这些非常典型的二层攻击和欺骗说明如何在思科交换机 上组合运用和部署上述技术 从而防止在交换环境中的 中间人 攻击 MAC CAM 攻击 DHCP 攻击 地址欺骗等 更具意义的是通过上面技术的部署可 以简化地址管理 直接跟踪用户 IP 和对应的交换机端口 防止 IP 地址冲突 同时对于大多数具有地址扫描 欺骗等特征的病毒可以有效的报警和隔离 5 3 3 MAC 泛滥攻击的原理和危害 交换机主动学习客户端的 MAC 地址 并建立和维护端口和 MAC 地址的对应 表以此建立交换路径 这个表就是通常我们所说的 CAM 表 CAM 表的大小是固 定的 不同的交换机的 CAM 表大小不同 MAC CAM 攻击是指利用工具产生欺骗 MAC 快速填满 CAM 表 交换机 CAM 表被填满 黑客发送大量带有随机源 MAC 地 址的数据包 这些新 MAC 地址被交换机 CAM 学习 很快塞满 MAC 地址表 这时 新目的 MAC 地址的数据包就会广播到交换机所有端口 交换机就像共享 HUB 一 样工作 黑客可以用 sniffer 工具监听所有端口的流量 此类攻击不仅造成安 全性的破坏 同时大量的广播包降低了交换机的性能 当交换机的 CAM 表被填满后 交换机以广播方式处理通过交换机的报文 这时攻击者可以利用各种嗅探攻击获取网络信息 更为严重的是 这种攻击也 会导致所有邻接的交换机 CAM 表被填满 流量以洪泛方式发送到所有交换机 的所有含有此 VLAN 的接口 从而造成交换机负载过大 网络缓慢和丢包甚至 瘫痪 温州春华校园网络设计方案 28 5 3 4 MAC 泛滥攻击防范方法 限制单个端口所连接 MAC 地址的数目可以有效防止类似 macof 工具和 SQL 蠕虫病毒发起的攻击 macof 可被网络用户用来产生随机源 MAC 地址和 随机目的 MAC 地址的数据包 可以在不到 10 秒的时间内填满交换机的 CAM 表 Cisco Catalyst 交换机的端口安全 Port Security 和动态端口安全功能可被 用来阻止 MAC 泛滥攻击 例如交换机连接单台工作站的端口 可以限制所学 MAC 地址数为 1 连接 IP 电话和工作站的端口可限制所学 MAC 地址数为 3 IP 电话 工作站和 IP 电话内的交换机 通过端口安全功能 网络管理员也可以静态设置每个端