【毕业学位论文】（Word原稿）校园网络建设研究-软件工程

1 硕士学位论文 （专业学位） 校园网络建设研究 姓 名： 郭捷 学 号： 1021170440 所在院系： 软件学院 职业类型： 工程硕士 专业领域： 软件工程 指导教师： 尹长青 副指导教师： 李子松 二 一 三 年 三 月 2 A in 2013 021170440 3 校 园 网 络 建 设 研 究 郭 捷 同济大学 4 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利 为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 5 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没 有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 6 中文摘要： 由于计算机及网络技术的不断发展，极大地推动了校园网的建设，各高校及其中小学都在筹备建设校园网，希望通过校园网的建设，增加硬件的投入，改善办学条件，提 高教学、科研和管理水平，提高办学质量。本文主要从校园网建设的需求分析、校园网建设目标、校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、组网技术要求、网络设计要求、方案整体设计、网络设备选型、设备配置、网络规划、与服务系统到校园网应用系统等方面进行了比较详细的分析与描述，以使在建设或规划中的校园网络具备较高的整体性能，对准备建设校园网和进行网络升级的学校具有一定的参考价值 关键字 ：计算机网络，拓扑结构，综合布线，交换机， 址，服务器，防火墙。 7 of of it of of to of to of of it of to so in to in or to a ey of IP 目 录 8 目 录 第一章 绪论 . 11 究背景 . 11 发背景及意义 . 12 发背景 . 12 发意义 . 12 前研究现状 . 12 计原则和设计目标 . 12 计原则 . 13 现目标 . 14 第二章 需求分析 . 15 本情况 . 15 域需求 . 15 术需求 . 16 统维护和培训需求 . 16 第三章 计算机网络系统方案 . 15 扑结构选型 . 17 络技术选型 . 17 网技术分析 . 17 网技术选择 . 18 络产品选型 . 18 络系统详细规划 . 19 络设备介绍 . 20 第四章 校园网络主机系统方案 . 22 务器选型原则 . 23 务器的选型 . 24 机方案详细说明 . 24 机设备介绍 . 24 机容错方案 . 26 目 录 9 源方案 . 28 络安全设计 . 29 护计算机安全的措施 . 29 火墙 . 30 第五章 应用系统方案 . 33 用 . 33 问方式 . 34 P 地址和 分及 相关配置 . 34 用系统的设计 . 43 子阅览室的设计 . 43 媒体网络教室 . 45 园网信息管理系统 . 48 第六章 布线系统方案 . 52 构化综合布线简介 . 52 计目标和设计原则 . 54 计目标 . 54 计原则 . 55 品选型 . 56 计依据 . 56 体设计 . 56 线设计细则 . 57 线间环境的要求 . 57 线设计建议 . 58 备电源管线方案 . 58 第七章 工程实施计划和验收标准 . 59 施计划 . 59 施计划说明 . 59 施内容 . 59 度安排 . 59 收基本说明 . 59 收计划 . 59 目 录 10 收人员 . 60 收场所和验收时间 . 60 收组成 . 60 本验收标准 . 60 收方式 . 60 备验 收 . 61 收标准 . 61 收格式 . 61 统验收（逻辑验收） . 61 收标准 . 61 收格式 . 61 档资料验收 . 62 第八章 网络系统的管理与售后维 护 . 65 络系统管理 . 65 后服务 . 66 第九章 总结 . 69 谢辞 . 70 参考文献 . 71 11 第一章 绪论 究背景 当今社会已步入信息社会，信息成为社会经济发展的核心因素，信息化已成为当今世界潮流。半导体集成电路、计算机、光 纤、卫星、多媒体等电子信息科技发展迅猛，并迅速广泛应用于社会各领域，产生和激发出新的生产力，正引起社会经济乃至人们工作、生活方式的深刻变革。自从 1993 年美国政府公布实施 “信息高速公路计划 ”之后，在世界引起巨大反响，许多发达国家和一些发展中国家也相继提出了本国或本地区的信息基础设施计划。可以说，信息化程度已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力强弱的重要标志。 随着我国经济的高速发展，国家提出本世纪末将我国建设成为经济高度发展、教育设备完备的现代化强国。近年来国家加快改革教育体系，以教育为立国之本，建设一 个高度发达的国家教育体系。为提高我国教育的现代化、建立先进高效的教育体系。提供更为先进的教育手段，学校很有必要建设一个校园网络管理应用系统，这样可以达到校园资源共享、建立完备的数据交换体系、快速的传递信息等目的。以顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为培养二十一世纪人才提供一个优良的硬件教学环境。 校园网的建设能促进教师和学生尽快提高应用信息技术的水平，为学生提供了一个实践的环境，为教师提供了一种先进的辅助教学工具、提供了丰富的资源库。校园网是学校进行教学改革 、推行素质教育的一种必不可少的工具，是学校现代化信息管理的基础，也提供了学校与外界交流的窗口。然而，校园网络管理应用系统支持的是一个不断多元化的网络应用系统设备组合，用以支持其日常运作和实现其长远目标。系统设备、管理者及使用者之间的联系必须是亲密无间的，自觉而透明的，从而具备较强的扩展性。所以，这需要学校和我们共同设计建成一个先进的多媒体校园网络系统而努力。 计算机网络是由现代通信技术与计算机技术结合的产物。对于计算机网络这个概念一般认为把地理位置不同，功能独立自治的计算系统及数据设备，通过通信设备和线路连 接起来，在功能完善的网络软件运行支持下，以实现信息交换和资源共享问目标的系统。 本方案将主要对校园局域网的组建进行展开。 12 发背景及意义 发背景 当今的社会是一个信息化的社会，信息成为社会经济发展的核心因素，当今世界的快速发展更是把信息化体现的淋漓尽致。校园网的建设不仅完善了教学体系而且跟上了时代的步伐，把信息化的发展更好的融入到教学中。 信息高速公路的建设与计算机网络技术的飞速发展，为教育信息化的发展，提高教育的科学性和网络教学提供了方便快捷的工具。学校建立一个高效智能、协同办公与教 学自动化的计算机校园网，是信息化社会和教学教育发展的需要。 发意义 该设计主要是针对校园网建设需求提供网络综合布线解决方案，在本方案中主要对校园网的综合布线的各项需求进行分析，并且详细对设计目标、系统设计原则、设计标准、总体系统设计方案、线槽及线缆布设要求和综合布线测试与验收等内容进行说明。通过这个设计方案，可以使信阳师范学院的校园网络更加完善，有助于广大师生利用校园网络进行学习交流。 前研究现状 在校园网络建设中存在多用户 ,多服务的现状。带来了对网系统要求具有高效率等，以保证大数据量访问下有效的处理能力。在网络中运行了众多重要应用及服务，是要保证 7*24 小时不间断的服务。就要完全能保证网络设备全天后的可用性。 在校园网络中，对于校园网的安全保障十分重要：校园网的信息点分布很广，与一般企业网比较，校园网用户的流动性大，信息点存在随意接入使用的问题。学生及外来不明身份的用户，在校园网中找到任何一个信息点，就可以进入到校园网，可以肆意干扰和破坏校园网网络平台及应用系统的正常运行。另外校园网的网络安全，还需要考虑与外网及内网不同应用系统之间的安全访问控制。 计原则和设计目 标 本方案设计结合用户具体情况，综合考虑多种因素，力争少花钱、多办事，在设计过程中，主要遵循以下原则： 13 计原则 1 技术先进性 本次方案设计在资金许可的情况下，尽量采用当前国际上最先进最成熟的技术，使网络性能达到最佳，根据客户的应用需求选择有远大前途和强大生命力技术。 2 高性能 本校园网络主干系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽， 并在主干网上提供较强的可扩展性，以方便学校以后的扩展的开展。在各部门的工作组中采用交换技术，以保证在工作中网络的快速响应速度，用于提高工作效率。 服务器应能快速 处理大量的网络请求，有较大的数据吞吐能力和较高的运算能力。 3 高可靠性 应用是校园网建设的最终目标，这对网络的健壮性提出了很高的要求，也许短时间的中断就会造成很大的损失。因此我们在设计方案时充分考虑到了网络的可靠性，如线路冗余，端口冗余等以防不测，同时在服务器选择上也采用了在可靠性方面具有最优表现的品牌。整个网络能够满足长时间重负荷运行的需要（甚至可以 24 小时不间断运行）。 4 可管理性 良好的组织和管理对网络的正常运转和高效使用有很大帮助，网络应该能够提供方便、灵活、有力的工具，使得无论是安装、操作还是使用对用 户来说都轻而易举。便于进行网络的配置和管理，易于发现网络中的故障。 5 可扩展性 由于计算机技术和网络技术在不断的飞速发展，所以在方案设计的时候不能只看到目前的应用需求，而应充分考虑到用户业务量的增多和网络带宽以及端口数目的增加，使用户在扩大网络规模时不需改动现有设备，充分保护用户的初期投资。 6 符合国际标准 本方案的所有部分都遵循国际上最为流行和最具代表性的标准，以保证整个体系统的开放性和对其他厂家产品的兼容，给用户留下更为广泛的选择余地。如布线系统遵循 568A 标准，网管遵循 协议，快速以太网遵循 准等。 7 最佳的性价比 本方案在技术选型时，在满足用户应用需求的基础上尽量采用性价比较好的产品，使用户的投资发挥到最大的作用。 14 现目标 建设校园网的目的是为学校教学、科研、管理提供先进的计算机网络环境，为学校的改革与长远发展服务。为学校的人才培养、科学研究、学科建设、教学管理、后勤服务发挥实际的作用。在国际互联网迅速发展的今天，高效地连入 全校师生提供全球信息资源共享服务，为学校与外界联系提供网络支持。 校园网完全建成后主要应实现以下应用目标 ： 支持学校的整个教学过程与教学管理：通过多媒体技术在校园网络的应用，构造丰富多彩的教学环境，实现多样化的教学手段。运用教学管理系统，使得网上教师业务管理、教师网上备课、教案管理电子化、网上教学、 播、网上辅导、学生网上自修、网上考试等网络应用变成现实。 支持学校行政管理：主要是办公自动化、档案管理电子化、财务 /物资管理电子化。 逐步建立数字化图书馆与学校专业类图书情报电子化检索系统。 校园内以 式建成信息服务系统，并能够实现校园内的 S 等服务功能。 支持与 学校教育搬上 过 理服务器提供校园网内部用户与 互连服务。 15 第二章 需求分析 本情况 目前网络正渗透社会生活的各个角落，它将极大地提高人们的生活效率，改变人们的生活面貌。高性能的校园网络目前已成为衡量学校能力和水平的一项必备的硬件条件。为了进一步加快教育现代化的建设，全面提高本校的教学和管理水平，经学校领导的研究决定，投资建设校园网。 域需求 根据本校的规划，本次工程中接入 校园网的主要建筑为科教楼 (网络中心 )、图书馆、教学楼、学生宿舍、职工宿舍、体育馆，其中图书馆和科教楼及体育馆相距非常近，可以用双绞线连接，而学生宿舍、职工宿舍与网络中心相距较远可以用同轴电缆连接，具体建筑分布如下图所示： 信息点分布如下： 表 宇 层数 信息点数 总计 教学楼 0 实验楼 5 16 体育馆 1 2 30 30 宿舍楼 0 职舍楼 0 术需求 1 网络系统 本校校园网建成以后，应能充分利用先进的计算机技术和网络通信技术把学校所有的单机用户连接起来，在有效利用现有资源的基础上，显示教学、财务、行政的计算机管理 ,方便地为全校师生提供信息浏览、文件传输、电子邮件等服务 次工程采用交换式快速以太网技术，全部实现 100M/1000M 交换到桌面。 2 服务系统 服务器系统应能代表当今计算机的最新技术，具有最先进的 术，非常快的计算速度，能快速、准确地处理大量复杂的数据，并具有优良的性能价格比。更为重要的是，它应具有 长远的生命期和易扩展性，能适应本校园不断增长的需求，以最小的投资，产出最大的效益。本期工程采取配备多台服务器方案，完成的各项网络应用。 3 布线系统 布线系统要符合结构化布线国际标准，能适应各种不同的网络，还要具有先进性，争取在 10之内不落后。 线系统是当今国际上最流行的结构化布线系统之一，它不仅质量卓越，价位合理，而且提供 15 年质保。 本方案全面采用 品。在本期工程中，本着为学校节省资金、减少损失的原则，在距离条件允许的情况下，网络主干全部采用超五类双绞线布线。 4 设备的故障恢复 及设置 交换机等网络结点关键设备必须具备冷 /热备份能力。关键结点设备运行中出现故障后，能够有效、及时地恢复。基本配置的终端方式操作要简单，结点内部的配置内容可以通过笔记本电脑采用 P 协议下载保存、或是上传恢复。 统维护和培训需求 因为校园网是一项综合复杂的网络，它不但要求使用人员有一定的计算机和网络技术，而且必须有一定数量的维护人员。本方案中我们有专门的章节说明我们对于系统维护的承诺。 17 第三章 计算机网络系统方案 扑结构选型 常用的网络拓扑结构有总线型、环型和星型结构，为了便于网 络扩展和管理，同时满足综合布线的要求，本方案采用星型拓扑结构。 络技术选型 网技术分析 传统的网络技术通常采用共享访问链路的方式进行操作，即网络上所有站点共享一条公共的通信通道；在多个站点同时请求发送数据而导致冲突时，遵循 D(多路载波侦听/冲突检测 )协议。传统的网络技术存在着一定的局限性，限制了计算机能力的发挥。由此，产生了多种先进的网络技术提高网络性能，以交换以太网、快速以太网、千兆以太网以及 1 交换以太网技术 交换以太网是新近发展起来的先进网络技术。它在 保证与以太网协议兼容的前提下，提高网络利用率，减少网络资源争夺造成的冲突，使网络性能大幅度提高，以满足各类数据信息传输的要求。交换以太网从产生发展到今天在技术上分为两种：静态交换和动态交换。 静态交换：将网络划分为多个网段，网络管理员可以通过网管平台分配各个网段的负载，即网络管理员可以只利用鼠标就可将工作站从资源争夺紧张的网段移到其它冲突较少的网段上。 动态交换：动态交换是在高速总线上支持多对传输的同时进行。它不需人工干预实时地将独占带宽分配给一对节点；而其它节点间也可同时进行数据传输。动态交换在总线内部改变了以太网的介质访问机制，使得网上的数据传输以独占的 10行，就好象在两个有数据传输的节点之间有独立的传输电缆一样，使网络效率大大提高。动态交换代表了当今交换技术发展的方向。 2 快速以太网技术 快速以太网实际上是 10太网的 100本，所以它的运行速度要比 10用户已经很熟悉传统以太网的情况下，快速以太网相对其他高速网络技术 18 更容易被掌握和接受，它可以应用在共享式和主干环境下，提供高带宽的共享式网络或主干连接，同时也可以应用在交换式环境下，提供优异的服务质量 ( 3 千兆以太网技术 千兆以太网是相当成功的 10太网和 100速以太网连接标准的扩展。 02E 千兆位以太网和已充分建立的以太网与快速以太网的节点完全匹配。最初的以太网规范由分组格式定义，且支持 D 协议、全双工、流控制和由 准定义的管理项目，千兆位以太网将使用所有这些规范。 总之，千兆位以太网和管理员以前使用和了解的以太网相同，所不同的仅仅是比快速以太网快十倍与当前的高带宽需求应用程序相协调的额 外特性，而且和日益增强的服务器和台式计算机的功能相匹配。 4 术 在 70 年代末、 80 年代初的宽带 础上发展起来的，是一种与在今天市场上流行的所有其它 术大相径庭的新技术。 用定长的 53 字节的信元交换，按不同的速率传输数据、图像、语音，由此对连网作了本质上的修改，从根本上解决了传统连网技术所存在的问题。 但是，作为一种新兴的联网技术， 然存在着许多问题。首先，也就是用户最为关注的价格问题，同样速率的 络设备，其价格要远远超出以太网设备；第二，从技术上来讲， 在 兼容性上的问题，由于完全不同的传输机制， 以太网在数据交换时需要一种称为 真的技术。如果在局域网内采用这种技术，需要一定的转换时延，因此会抵消 术上所带来的优越性，得不偿失。所以，目前，尤其是针对中学校园网络的环境，我们不建议采用 术。 网技术选择 根据以上对各种类组网技术的分析，可以得出以下结论：最适合本校园的组网技术是千兆以太网技术。 络产品选型 在以太网市场中 ,3据着绝大多数的市场份额 ,代表 着最领 19 先的技术 ,而在这三家公司中数 产品性价比最好 快速以太网解决方案 ,使用可以堆叠的交换机 架设校园网主干 . 络系统详细规划 本次校园校园网工程将以高性能百兆交换机 核心进行组建 . 本校园校园网按地理位置划分 ,有科教楼、图书馆、教学楼、体育馆、学生宿舍、职工宿舍六处 . 在科教楼内放置 1 台 8 口 )交换机 ,并且在这台交换机上添加二个 千兆模块分别连接主服务器和图书馆的交换机 . 在图书馆的电子阅览室放一台 4 口 )交换机 ,与科教楼的交换机通过双绞线连接 . 在教学楼放一台 4 口 )交换机添加一个千兆模块与科教楼的交换机通过千兆光纤连接 . 在学生宿舍放一台 4 口 )交换机 ,与科教楼的交换机通过同轴电缆连接 . 在职工宿舍放一台 4 口 )交换机 ,与科教楼的交换机通过同轴电缆连接 . 本次校园网络拓扑图如下所示 : 20 图 3院总拓扑图 络设备介绍 细参数 表 3科 本参数 产品型号 品类型 企业级，三层，可网管型交换机，三层交换机 传输方式 存储转发方式 背板带宽 32转发率 行尺寸 30144544量 科 件参数 接口类型 10/100口， 10/100口，10/100/1000口 ,口数目 48 口 传输速率 10M/100M/1000块化插槽数 4 堆叠 可堆叠 思科 络与软件 支持网络标准 持 支持 网管功能 支持 是否支持全双工 支持 21 址表 12K 思科 它参数 电源电压 100 带 240动适应） 50大功率 115W 图 3细参数 表 3科 本参数 产品型号 品类型 企业级，三层，可网管型交换机，快速以太网交换机 传输方式 存储转发方式 背板带宽 32转发率 行尺寸 30144544量 科 件参 数 接口类型 10/100口， 10/100口，10/100/1000口 ,口数目 24 口 传输速率 10M/100M/1000块化插槽数 2 堆叠 不可堆叠 思科 络与软件 支持网络标准 持 支持 网管功能 支持， 支持 管 ， 支持 理 ， 理软件 是否支持全双工 支持 址表 12K 思科 它参数 电源电压 100 带 240动适应） 50大功率 45W 22 图 3 23 第四章 校园网络主机系统方案 务器选型原则 开放性 服务器的开放性指无论硬件、软件都应满足开放系统标准。开放系统以实际和发展中的工业标准为基础。这些标准不仅能保护在软、硬件和培训上的投资，而且能持续降低成本。用户不再局限于某个厂商，可以把市场上最好的各类产品组织起来构成用户的系统框架。开放系统可在多机平台下进行无障碍通信，提高应用系统的灵活性。开放性已成为选择主 机最重要的标准。 可靠性 服务器系统应保证用户提出的可靠性要求。可靠性在硬件上要求 存、硬盘、 I/软件上要求包括操作系统在内的系统支撑软件的可靠。 可用性 服务器系统的可用性包括系统的整体性能、容错能力、联网能力、业务开发能力、汉字处理能力、故障隔离能力等。其中系统的整体性能主要指系统要有足够的处理速度，快速的I/O 速度和充分的内存及外存。 作为主干网结构中的服务器，不仅要求服务器有很高的 理速度，同时要求系统总线、 I/O、内存、硬盘、网络及数据库查询、数据 处理能力有很高的水平。 可扩展性 服务器的可扩展性体现在随着用户业务的增长，在已有系统上扩充 存、硬盘、外设的能力。 易维护性 服务器最终的使用和维护是由客户直接进行的，好的服务器应该是硬件配置简单，软件安装升级方便，系统管理轻松的系统。 良好的售后服务及质保体系 24 包括安装、调试、培训及软硬件的维修、升级服务。好的售后服务及质保体系，也已成为服务器选型的一个关键。 务器的选型 目前，在服务器的选型方面主要考虑二种产品： 基于 理 器的服务器、基于 4 位芯片的 列 。当前校园网一般采用 统构建操作环境，应用程序也多是基于 境开发的，故一般采用 基于 理器的服务器 。 本次校园网建设中，经过多方面的比较以及市场的占有率决定选用著名 司的列服务器加 T 解决方案来构建网络主机系统。 机方案详细说明 经过对本学院实情况的综合考虑，本次方案中我们配置了 2 台 979务器，配以 T 中文版操作系统，构建成为一个 统。 在校园网网络中心配置有 2 台 979务器。 979有秀的 核处理器，配以 1G 的服务器专用 存，形成了强大的运算能力，完全能够满足目前学校网络的运行要求。 在网络服务器 979，我们配备了一块 146G 容量的 盘，通过 技术实现磁盘容错，使整个系统能够在非常可靠的环境下运行。 目前校园网的主要 应用较多，采用两台服务器进行负载分担比用一台服务器运行所有的程序要好得多。本方案的主服务器作为 务器、 务器和文件服务器，辅服务器作为 务器， 务器。 机设备介绍 基本特性 :保证最高效率与生产力 1. 热交换驱动器托架提供了 境中的高可用性以及简单无缝的升级。 2. 错码 )内存容错可以使服务器在内存出错时仍可以运行。 3. 可选的热插拔电源提供了电源出错时的持续操作能力，负载均衡可以延长电源寿 命。本方案在标准配置的基础上配置了不间断电源，使整个服务器系统因电 源问题而停机的可能性变得微乎其微。 25 功能与性能 :功能与速度能满住您所以需求 1. 最新的技术支持多个 及 理器。本方案采用的是 1600理器 端总线技术集成在板可增强内存性能。 2. 本方案为服务器配置了容量可高达 148G 的 盘。 3. 优化 构，确保数据的快速吞吐。 可管理性 :全面控制与绝对安全 1. 件监视所有重要的服务器操作， 可确保您系统的安全与可靠性。东芝添加专门的工程学软件增强对硬盘、电 源、风扇的监视。 2. 内置工具监视有重要的系统操作特性并对潜在问题提出预警。 3. 紧急管理端口提供远程访问能力。 4. 能与现有的服务器、台式机、笔记本完全集成。 技术参数 表 4979基本参数 类别 机架式 结构 2U 979处理器 型 5310 率（ 1600 处理器描述 标配 1 个四核 5310 处理器 支持 数 2 级缓存 8979主板 线） 1066展槽 4 979内存 内存大小 1存带宽 /描述 最大内存容量 48979存储 硬盘大小 146盘类型 盘最大容量 大热插拔硬