普教校园网络建设方案.doc

校园网络系统建设方案校园网络系统建设方案 第 1 页 目录目录 第第 1 章章建设目标建设目标 1 第第 2 章章网络设计原则网络设计原则 1 2 1带宽保障 1 2 2有线无线一体化 1 2 3安全可靠性 1 2 4网络可控性 2 第第 3 章章计算机系统网络设计计算机系统网络设计 3 3 1大目湾学校校园网拓扑图设计 3 3 2总体网络设计 3 3 3核心交换层设计 4 3 3 1核心交换机简介 5 3 4接入层设计 9 3 5校园无线网络设计 10 3 5 1无线场景化部署 10 3 5 2AP部署位置 11 3 5 3无线AP供电方案 12 3 5 4无线覆盖信号 12 3 5 5工作频段与频点规划 12 3 5 6基于用户 流量 频段的智能负载均衡 13 3 5 7RIPT边缘智能感知技术保障上网不掉线 16 3 5 8AP信号冗余 16 3 5 9无线校园网使用控制 17 3 6网络出口设计 17 3 6 1安全 17 3 6 2出口路由与上网行为管理 17 3 7网络管理 18 第 1 页 第第 1 章章 建设目标建设目标 数字化校园综合平台建设的总体目标是 利用先进成熟的计算机技术 网络技术 数字视频监控技术 数字广播技术 与数据库技术 通过科学合理的管理规范与完备通 用的技术规范 基于统一的信息标准整合 集成各种信息资源 构建安全 可靠 可扩展 易维护的综合管理平台 保障校园一卡通业务 办公业务 教务网络管理系 统 科研管理系统以及以数字图书馆为基础的多媒体网络教学资源系统等稳定高效运 行 实现学校各项业务和管理工作的信息化 为广大师生提供简便 快捷的网络化信 息服务 第第 2 章章 网络设计原则网络设计原则 2 1 带宽带宽保障保障 学校信息化建设是一个庞大而且复杂的工程 为了保障全网的高速转发 校园网全 网的组网设计的无瓶颈性 要求方案设计的阶段就要充分考虑到 同时要求核心交换机 具有高性能 高带宽的特性 整网的核心交换要求能够提供无瓶颈的数据交换 2 2 有线无线一体化有线无线一体化 随着信息技术的飞速发展 教师和学生对校园网的依赖性相当之高 不仅有线网络 要满足学校教学和办公需求 随时随地获取信息 已成为广大师生们的新需求 因此学 校迫切需要为广大教师 学生 行政管理人员 后勤人员打造一个具有打造一个具有技 术前瞻性的无线校园网 与目前的有线网络进行无缝融合 提供优良的无线体验 2 3 安全可靠性安全可靠性 设计应充分考虑整个网络的稳定性 支持网络节点的备份和线路保护 同时提供网 络安全防范措施 保护内部网络和数据不被来自外网或内网的非法用户攻击 确保学校 第 2 页 内部网络 各系统以及业务的安全稳定运行 2 4 网络可控性网络可控性 校园网建好以后 只有进行有效的管理 网络才能有效 稳定的运行 并且发挥出 校园网络的价值 所以校园网建设完成后 最重要是对使用者的管理 只有授权的使用 者才能正常使用网络 对不允许上网的个人则限制进入网络 第 3 页 第第 3 章章 计算机系统计算机系统网络网络设计设计 3 1 大目湾学校大目湾学校校园网校园网拓扑图拓扑图设计设计 大目湾学校网络拓扑设计大目湾学校网络拓扑设计 3 2 总体网络设计总体网络设计 大目湾学校数字化校园网建设主要包括基础骨干网络 无线网络及网络出口 实现 有线 无线一体化 根据模块化 分层设计的理念 本次校园网的建设大致分为 核心交换区 接入交 换区 校园网无线覆盖区 出口 网络使用管理与设备管理 第 4 页 接入交换机千兆到桌面 通过级联或堆叠的方式 简化实施管理和介绍光纤 设 备投入 一个弱电间内可以2 3台接入交换机级联或堆叠 接入交换机级联或堆叠后采用千兆光纤上连至核心交换机 教学和办公区共部署99个吸顶式无线AP 教师和学生宿舍区 每间宿舍部署1个墙面式AP 提供每间宿舍无线网络 共部 署83个墙面式AP 核心机房部署1台无线控制器对学校所有AP进行控制 管理 出口部署防火墙设备保障学校网络安全 出口部署网关设备 实现网络出口路由和上网行为管理 部署1套网管软件 对学校网络设备进行统一监控 管理 配置 3 3 核心交换层设计核心交换层设计 核心交换区负责汇聚各个楼栋数据进行高性能数据转发 同时也负责与服务器区 校园网出口区之间的流量转发 核心交换机是一个高速的二层和三层数据集中转发设备 设备需要提供较高的交换容量和包转发性能 以保证学校全网数据的正常 线速转发 核心交换机作为学校整网的网关 并提供DHCP动态地址分配服务 此次学校网络点 位加上无线接入用户 考虑最大用户数为2000人 所以核心交换机需要具备较高的ARP表 项和MAC地址表项 以满足学校全网用户的正常上网和数据转发 本次提供的核心交换机本次提供的核心交换机 和线卡支持和线卡支持APR容量容量170K MAC地址表项地址表项128K 充分满足学校大规模的业务需求 充分满足学校大规模的业务需求 针对学校不同部门 区域 人员的访问控制 可以在核心交换机上启用针对性的访 问控制策略 保障数据访问的安全性 第 5 页 3 3 1 核心交换机简介核心交换机简介 RG S7805E 一 一 产品特性产品特性 性能满足未来十年网络发展 RG S7805E 产品支持业界最高性能的小包线速转发能力 包括最高密度板卡在内的所 有板卡均可实现 64 字节小包线速转发 从容应对未来网络对高速转发不丢包的苛刻需求 虚拟交换单元 VSU3 0 支持业界领先的 VSU3 0 Virtual Switch Unit 虚拟交换单元 虚拟化技术 最大将 4 台物理设备虚拟化为一台逻辑设备 统一运行管理 大幅减少网络节点 降低网络运维 管理人员工作量 增加网络可靠性 实现 50 200ms 链路故障快速切换 保障关键业务不 中断传输 支持跨设备链路聚合 方便接入服务器 交换机实现双活链路上联 网络有效 连接带宽成本增长 虚拟交换设备 VSD RG S7805E 产品通过 VSD Virtual Switch Device 虚拟交换设备 技术可将一台设备 虚拟化为多台虚拟设备 每台虚拟设备具有独立的配置管理界面 独立硬件资源分配 比 如内存 TCAM 硬件转发表 可以独立重启而不影响其它的虚拟交换机 最大程度上为 您实现网络资源的按需分配 可让核心交换机资源同时共享给多个区域或用户使用 另 外 通过同时开启 VSU 3 0 和 VSD 技术 可以实现网络资源的彻底池化 电信级的高可靠性设计 RG S7805E 产品各关键部件均为冗余设计 主控引擎 1 1 冗余 风扇 N M 冗余 电 源模块 1 1 冗余 同时各冗余组件均支持热插拔 最大程度上提高整机的可靠性和可用 第 6 页 性 支持热补丁和 ISSU 技术 可实现设备在线进行补丁升级 支持 GR for OSPF IS IS BGP 等 支持 BFD for VRRP OSPF BGP4 ISIS ISISv6 MPLS 静态路 由等 实现各协议的快速故障检测机制 故障检测时间小于 50ms 多进程模块化操作系统 从 1998 年起 锐捷网络就开始了模块化操作系统的研发投入 RG S7805E 产品软件 平台基于新一代的 RGOS 11 X 多进程模块化操作系统 支持全面的虚拟化能力和园区网特 性 在多进程模块化 进程备份 热补丁等关键可用性指标上达到业界领先水平 高效的绿色节能 RG S7805E 产品采用 40nm 芯片工艺 相比传统 90nm 和 65nm 工艺更节能 内部系统低压供电设计 高效率模块化电源 供电系统效率更高 多核 CPU 支持动态功耗管理 全部光口采用无 PHY 设计 降低光口功耗 全部以太 网电口支持 EEE 高效节能标准 低负载时可节约功耗 智能风扇支持 256 级调速 精密温控 节能降噪 高温下可长期工作 适应恶劣环 境 为您大幅度节省空调能耗 二 二 技术参数技术参数 技术参数技术参数参数描述参数描述 产品型号产品型号 RG S7805ERG S7805E 模块插槽5 个 2 个用于管理引擎模块 交换容量 12 Tbps 包转发速率 5 400 Mpps 设备虚拟化 支持 VSU3 0 Virtual Switch Unit 虚拟交换单元 支持 VSD Virtual Switch Device 虚拟交换设备 SDN 支持 OpenFlow 1 3 L2 特性 支持 Jumbo Frame 支持 802 1Q 支持 STP RSTP MSTP 第 7 页 技术参数技术参数参数描述参数描述 产品型号产品型号 RG S7805ERG S7805E 支持 Super VLAN 支持 GVRP 支持 QinQ 灵活 QinQ 支持 LLDP IPv4 特性 支持静态路由 RIP OSPF IS IS BGP4 支持 VRRP 支持等价路由 支持策略路由 支持 GRE 隧道 IPv6 特性 支持静态路由 OSPFv3 BGP4 IS ISv6 MLDv1 v2 支持 VRRPv3 支持等价路由 支持策略路由 支持手工隧道 自动隧道 ISATAP 隧道 支持 GRE 隧道等 组播 支持 IGMP v1 v2 v3 支持 IGMP Snooping 支持 IGMP Proxy 支持 PIM DM PIM SM PIM SSM 等组播路由协议 支持 MLD 支持组播静态路由 MPLS 支持 MPLS 转发 支持 MPLS VPN VPLS 支持 VPWS ACL 支持标准 扩展 专家级 ACL 支持 ACL 80 第 8 页 技术参数技术参数参数描述参数描述 产品型号产品型号 RG S7805ERG S7805E 支持 IPv6 ACL QOS 支持 802 1p 支持 SP WRR DRR SP WRR SP DRR 等队列调度机制 支持 RED WRED 支持基于出端口 入端口的限速 支持 HQoS 可靠性 主控板支持 1 1 冗余备份 电源 风扇支持 N M 冗余备份 背板无源设计 避免单点故障 各组件支持热插拔 支持热补丁功能 可在线进行补丁升级 支持 ISSU 支持 GR for OSPF IS IS BGP 支持 BFD for VRRP OSPF BGP4 ISIS ISISv6 MPLS 静态路由等 安全性 支持 NFPP 基础安全保护策略 支持 CPP CPU 保护 支持 DAI 端口安全 IP Source Guard 支持 802 1x 支持 Portal 认证 支持 RADIUS 和 TACACS 用户登录认证 支持 uRPF 支持登录认证 口令安全 支持支持未知组播不送 CPU 支持未知单播抑制 支持 SSHv2 为用户登录提供安全加密通道 管理性 支持 Console AUX Modem Telnet SSH2 0 命令行配置 支持 FTP TFTP Xmodem SFTP 文件上下载管理 第 9 页 技术参数技术参数参数描述参数描述 产品型号产品型号 RG S7805ERG S7805E 支持 SNMP V1 V2c V3 支持 RMON 支持 NTP 时钟 支持故障后报警和自恢复 支持系统工作日志 支持 IPFIX 流量分析 尺寸 宽 x 深 x 高 mm 442 x 595 x 219 5 5U 电源 RG PA600I 90 180V 600W 180 264V 600W RG PD600I 40 5VDC 75VDC 600W RG PA1600I P 90 180V 1200W 180 264V 1600W MTBF 200 000 hours 温度 工作温度 0 到 50 存储温度 40 到 70 湿度 工作湿度 10 到 90 RH 无冷凝 存储湿度 5 到 95 RH 工作高度 海拔 500 5000M 3 4 接入层设计接入层设计 楼栋接入区主要是负责为楼栋内各个信息点提供2层接入功能 根据实际需求 本次 学校全网共部署52台24口千兆接入交换机 接入交换机主要完成以下功能 接入交换机千兆到桌面 通过级联或堆叠方式 千兆链路上连核心交换机 通过 VLAN 定义实现业务划分 实现 QoS 对数据包进行分类和标记 第 10 页 接入网作为用户终端接入校园网的唯一接口 在为用户终端提供高速 方便的网 络接入服务的同时 需要对用户终端进行入网认证 访问行为规范控制 从而拒 绝非法用户使用网络 保证合法用户合理使用网络资源 并有效防止和控制病毒 传播和网络攻击 3 5 校园无线网络设计校园无线网络设计 3 5 1 无线场景化部署无线场景化部署 一 教学 办公楼等场景 教学 办公楼等无线网络主要用于老师教学 办公 上网 学生学习以及其它数 字化应用 在教学楼环境 老师 学生等活动范围大 所以无线信号覆盖区域需 要全面 无盲区 教学 办公楼部署 802 11n 标准室内双频吸顶式无线 AP 于走廊或大教室内 此 次学校共部署 99 个室内双频吸顶式无线 AP 二 宿舍楼场景 第 11 页 宿舍楼房间较密集 为减少 AP 之间的信号干扰和提高上网速率 每个宿舍部署 86 盒墙面式 AP 使每个宿舍独享一个无线 AP 墙面式 AP 提供有线接入网口 实现有线无 线一体化接入 此次项目教师和学生宿舍区 每间宿舍部署 1 个墙面式 AP 提供每间宿 舍无线网络 共部署 83 个墙面式 AP 3 5 2 AP 部署位置部署位置 1 吸顶式 AP 部署 办公室 教学楼 阅览室 会议室等场景采用吸顶式无线 办公室 教学楼 小会 议室使用的 AP 部署在走廊 考虑 3 个左右的办公室和教室使用 1 个无线 AP 阅览室 大 会议室部署在室内 AP 部署位置如下图所示 第 12 页 2 墙面式 AP 部署 宿舍楼区域每个宿舍部署 1 个 86 盒墙面式 AP 直接部署于宿舍 86 盒槽内 部署简单 方便 宿舍 AP 部署如下图所示 3 5 3 无线无线 AP 供电供电方案方案 本次规划的无线校园网的 AP 采用 POE 交换机供电 无线 AP 就行接入楼道 POE 接入 交换机 POE 交换机支持 POE802 3af 和 802 3at 标准 最大单端口支持 30W 供电 第 13 页 3 5 4 无线覆盖信号无线覆盖信号 覆盖区域信号强度不低于 65dBm 信噪比SNR 20 业务使用较为集中区域的接入速 率应不低于140Mbps 3 5 5 工作频段与频点规划工作频段与频点规划 依照WLAN的国际规范和国际无线电管理委员会的标准 WLAN无线设备的工作频段 为2400 2483 5MHz 带宽83 5 MHz 划分为14个子信道 每个子频道带宽为22 MHz 最多 有13个信道可用 频道分配如下图所示 在多个频道同时工作的情况下 为保证频道之间不互相干扰 要求两个频道的中心 频率间隔不能低于25 MHz 考虑参照北美标准设计的许多WLAN设备和终端 比如网卡 不能使用12 13信道做为学生信道 因此建议一般选用1 6 11信道 802 11g使用开放的2 4GHz ISM频段 可工作的信道数为欧洲标准信道数13个 由于 其支持直序扩频技术造成相邻频点之间存在重叠 对于真正相互不重叠信道只有相隔5个 信道的工作中心频点 因此对于802 11g在2 4GHz地工作频段 理论上只能进行三信道的 蜂窝规划实现对需要规划的热点的无缝覆盖 部署双频点的无线接入点 802 11n同时工作在2 4GHz和5GHz频点 5GHz5GHz 更多的频谱资源 数量较多的不冲突频点 更少的干扰 蓝牙 微波炉 从40MHz信 道绑定获得最高的性能 很多802 11n的客户端只有在5GHz频段上支持40MHz 2 4GHz2 4GHz 采用2 4GHz频点 兼容原有的802 11a b g的客户端 不建议在2 4GHz频点使用 40MHz信道绑定 大部分客户端不支持 避免了802 11a b g与802 11n混用 降低性能 第 14 页 3 5 6 基于用户 流量 频段的智能负载均衡基于用户 流量 频段的智能负载均衡 某个共同区域内 可能发生这样的问题 大部分终端全部接入某个 AP 而相邻的 AP 则很少用户选择 这就造成了 AP 之间的负载不均衡 部分 AP 过载 部分 AP 空载的情况 所以 WLAN 网络需要一种方法来实现在网络中 多个 AP 间 均衡地分担无线用户的 负载 这是保证无线接入的性能和 Qos 的关键 这种技术一般被称为 WLAN 网络负载均衡 技术 智能负载均衡功能首先能够区分相邻 AP 之间共同覆盖区域 实时准确地发现负载均 衡组 其次利用准确的负载均衡的算法 最后有效的控制 过载 无线用户的离开 从 而实现 AP 通过如下智能负载均衡技术 可以准确有效地在 WLAN 网络中平衡用户的负载 充 分地保证每个无线用户的性能和带宽 1 频谱导航技术 BandSelect AP 支持检测客户端是否自带双频网卡 如果是 AP 会拒绝客户端连接 2 4G 一定次 数 优先将客户端接入 5 8G 再计算当前 2 4G 和 5 8G 接入用户数量差异 当超过一定 差异时 启动频段间负载均衡 防止 5 8G 和 2 4G 接入用户数量差异过大 随着双频终 端越来越多 除了传统的迅驰笔记本外 iPad 2 New iPad iPhone 5 都已经使用双频 网卡 频谱导航技术能够讲负载引导到较少人使用 较少干扰的 5GHz 频段上 大幅度降 低 2 4GHz 压力 提升 AP 使用效率 2 支持基于用户会话数 流量 用户数的负载均衡算法 智能负载均衡技术可以让用户灵活地选择基于用户会话数 用户数或流量的负载均 衡 满足用户不同的 WLAN 应用需求 用户还可以灵活地选择是否使能负载均衡 3 智能地隐藏高负载 AP 当一些 AP 的负载过高时 通过智能负载均衡技术可以维持已存在的无线用户会话 而把这些 AP 对新的接入用户进行隐藏 从而让新的接入用户只能够发现和接入到负载较 第 15 页 小的 AP 上 这样可以平滑地进行负载均衡控制 而又可以保证用户快速地接入到网络中 一个有效的 WLAN 网络负载均衡方法必须系统化地综合了如下的关键技术 实时准确地发现负载均衡组 负载均衡的算法 能够有效地控制无线用户的离开或接入到 AP 其过程及原理如下 1 实时准确发现负载均衡组 AP 能够实时跟踪无线客户端位置 当一个 AP 听到来自某个无线用户的扫描信号 将 向 AC 通告自己发现了某个无线用户 AC 将以该无线用户的 MAC 地址为索引 纪录哪些 AP 听到了该用户的信号 为了保证这些信息的实时准确 通过老化机制 系统可以将过 期的纪录老化掉 有了这样的信息 根据某个无线用户的 MAC 地址查询到的 AP 列表 就 对应了在特定时刻和特定位置下 能够为该用户提供 WLAN 接入服务的 AP 由于无线客户 端的扫描过程是非常频繁的 所以很自然地确保系统可以实时地跟踪无线用户的位置变 化 根据特定用户 MAC 地址查询到的 AP 列表就是实时动态的负载均衡组 整个过程完全 是自动的 不需要用户手工配置负载均衡组 为了保证系统的性能 减少 AP 和 AC 间的 通讯负荷 AP 还可以只在自己听到的无线用户信息发生变化时 才通知 AC 刷新信息 2 负载均衡条件判断 当无线用户确定了自己要关联到某个 AP 后 将向该 AP 发起关联请求 该请求将被 AP 发送到 AC 上进行集中处理 运行在 AC 上的负载均衡算法首先要判断是否需要进行负 载均衡控制 负载均衡要求 当前 AP 的负载超出用户预设置的阈值并且负载均衡组的负 载不均衡 用户可以选择设置是按照用户流量还是用户数进行负载均衡控制 只有负载 超出了一定阈值 系统才启动负载均衡控制 此外 只有负载均衡组成员的负载不均衡 时 系统才进行负载均衡 这时系统会根据预先实时学习的用户信息 动态地计算出当 前的负载均衡组成员 即当前哪些 AP 可以为该用户提供接入服务 然后比较这些 AP 当 前的负载 如果当前 AP 的负载超出均衡组中负载最轻的 AP 并且满足了指定值 那么就 意味着当前 AP 的负载过高 需要设法把新的接入用户平衡到其他 AP 中 而不是在本 AP 第 16 页 上提供接入服务 3 5 7 RIPT 边缘智能感知技术保障上网不掉线边缘智能感知技术保障上网不掉线 当 AP 发现 AC 故障宕机后 会快速切换为智能模式继续进行数据转发 不影响用户 使用体验 真正保证无线网络永不中断 3 5 8 AP 信号冗余信号冗余 基于无线网管系统实现 AP 间信号的冗余 当其中一台 AP 故障后 周边的其他 AP 自 动调整发射功率 覆盖该 AP 的区域 确保该 AP 内的无线终端设备正常接入无线网络 第 17 页 3 5 9 无线校园网使用控制无线校园网使用控制 学校无线网络需要对学校领导 老师 访客和学生不同的使用权限 对于学校无线 网络的使用管理 通过象山教育局身份认证平台进行统一身份认证 3 6 网络出口设计网络出口设计 3 6 1 安全安全 学校网络出口部署防火墙设备 保护网络学校内部网络不受外部网络的病毒攻击和 入侵行为 防火墙实现基于用户 资源 应用的访问控制 可以与身份认证系统对接 实现一 体化策略配置 可视化安全管理更加快捷高效 可实现防火墙 VPN UTM 多业务高性能 防护 支持防病毒 IPS 流控 Web 过滤的高性能处理 支持 DoS DDoS 攻击防护 支 持 MAC 和 IP 绑定功能 支持智能防范蠕虫病毒技术 ARP 攻击防护 TCP 报文标志位不 合法攻击防范 超大 ICMP 报文攻击防范等等网络攻击防护 支持双机状态热备功能 支 持 Active Active 和 Active Passive 两种工作模式 实现负载分担和业务备份 支持自动同 步特征库和策略库 支持双配置文件 第 18 页 3 6 2 出口路由与上网行为管理出口路由与上网行为管理 学校网络出口部署出口网关设备 满足学校高容量上网出口需求 出口网关设备具 备路由 上网行为管理和流控功能 实现学校高速上网 上网日志管理与审计 人员及 业务的流量管理 1 流量识别 精细管理 应用控制引擎可精确识别上千种应用 例如 P2P 应用 即时通讯 流媒体 网络游 戏 炒股软件 办公应用等 通过对 P2P 应用的压缩控制 可有效降低 P2P 应用对出口 网络带宽的占用率 提高其余业务的带宽使用率 有效提速 2 关键应用 持续保障 通过对关键用户 关键应用的识别 将其置于独立的 VIP 通道 有效保障关键用户 关 键应用的带宽不受其他应用的影响 3 高性能 高稳定网络出口 首先 配备高性能的硬件 保证高稳定性 锐捷所有出口产品均支持硬件 BYPASS 在掉电 重启 设备故障等突发情况下 出口始终能保持通畅 最后 高性能 NAT PBR 策略路由 彻底解决了基础转发性能问题 而且在内嵌 第 19 页 高性能 DPI 引擎作用下 协议识别和策略执行将不会影响到性能 3