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大学校园网设计毕业论文目 录第1章 绪论11.1 课题背景11.2 校园网的系统组成21.3 校园网的基本功能21.3.1 信息资源服务模块功能21.3.3校园网的信息交流服务模块功能5第2章 网络概述62.1 网络分类62.2 网络体系结构62.2.1 OSI参考模型72.2.2 TCP/IP参考模型82.2.3 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较82.3 常用网络连接设备92.3.1 网关(Gateway)92.3.2 路由器(Router)102.3.3 交换机(Switch)102.3.4 网桥(Bridge)112.3.5 集线器(Hub)122.3.6 中继器(Repeater)13第3章 局域网技术现状分析与分类143.1 局域网技术现状143.2 局域网分类143.3 常见局域网拓扑结构153.3.1 星型拓扑153.3.2 总线型拓扑163.3.3 环型拓扑173.3.4 树型拓扑183.3.5 拓扑的选择193.4 局域网接入技术203.5 局域网的发展趋势20第4章 大学校园方案设计实例224.1 设计原则224.1.1 分层网络模型224.1.2 分层网络设计重点考虑因素224.2 实现的功能234.3 设备选型234.4 网络拓扑规划244.5 VLAN及IP地址规划25第5章 实例核心配置285.1 基本配置285.2 园区架构配置305.2.1 接入层交换机配置305.2.2 核心汇聚层交换机配置325.3 边缘架构配置355.3.1 接入校园网路由器配置355.3.2 接入校园网信息管理中心路由器配置375.3.3 接入校园网路由器配置37结束语43致 谢44参考文献45II第1章 绪论目前全球已掀起一股信息高速公路规划和建设的高潮，作为其雏形，国际互联网（Internet）上相连的计算机已近达数千万台,全球有数亿人在Internet 上进行信息交换和各种业务处理。Internet 上积累了大量信息资源，这些资源涉及人类面对和从事各个领域行业及社会公用服务信息, 成为信息时代全球可共享的最大信息基地。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（Network Centric Computing）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。教育这个任何时代永恒的主题，也因现代高科技的发展而发生质的变化。目前国内校园网建设的蓬勃发展正在告诉我们这样一个事实：未来教育将从传统课堂教育向网上教育发展，而校园网的建设正是这一伟大转变的开端。教育也要“上网“！中国教育正以前所未有的速度和力度推进自己的电子化水平，利用现代信息技术实现计算机教学和远程教学，校园网、城域网、教育资源中心等项目正在全国各地如火如荼地规划、建设之中。国家各级教育主管部门对此给予了大力的支持，从发展规划到政策保障都作了详细的部署。校园网的建设是推进素质教育、迎接知识经济时代的需要。在跨世纪教育改革中，世界各国都在加快教育现代化的步伐，其信息化程度的高低已成为当今世界衡量一个国家综合国力的重要标志。要想把我国的教育信息化变革速度加快，就要将学校教育同家庭教育、社会教育，尤其是大众传播媒介的隐性教育融为一体，实现教育中人力、物力资源的多层次开发和合理配置。而运用现代教育技术建设校园，网营造清新的校园网络文化氛围，就是从根本上落实教育的战略地位解放教师的生产力和师生的创造力，为现代教育增添创新优势建设一个高质量、高带宽、多服务、范围广的整体教育综合信息网络势在必行。1.1 课题背景本课题主要致力于大学校园网络的设计和实现，阐述了大学校园局域网工程的设计。旨在充分了解局域网组网技术的基础上,根据目前大学校园网络的发展趋势，对大学校园网络进行了详细的设计与构建。1.2 校园网的系统组成大学校园网络局域网一般由接入网、信息服务中心和大学校园网络内部网络三部分构成，接入网指局域网与Internet的联接方式。众所周知，Internet是纵横全球无边无际的“网络的网络”，地区用户接入方式可以有多种选择，可以由电信局、有线电视台或其它ISP（Internet）提供该业务。信息服务中心是大学校园网络局域网的心脏，由路由器、防火墙、Internet服务器、数据备份设备、交换机、工作站等硬件设备和网络操作系统、Internet应用服务、数据库、网络管理、防火墙等软件以及针对校园网实际需要而二次开发的应用软件等组成。大学校园是否具有信息服务中心应视建设规模和学校的投资情况而定，其功能和提供的服务通常是随着校园网建设和实际需要而逐步完善的。大学校园内部网络是将学生和老师连接到信息服务中心的高速公路和运载工具，对于大学校园而言，采用快速以太网是最经济实用的选择，事实上这也是目前国际上最通行的局域网式。以太网的特点是组网便宜、网络产品成熟、可支持各种不同媒体的标准、多供应商的产品能够混合使用，其星型结构利于系统的扩充、升级和维护，符合大学校园分期开发、分步扩充的特点。快速以太网分交换式10BaseT以太网和共享式100BaseTX以太网两种，可支持铜线和光纤（不支持同轴电缆）。1.3 校园网的基本功能大学校园局域网主要提供信息资源服务、校园网的教学应用、校园网的信息交流服务3个功能模块。1.3.1 信息资源服务模块功能校内资源库：可以实现学校内部资源的全面共享，真正实现校园网为学校服务的职能。教师通过注册登录后，可以将手中的试卷、论文、教案、论文、课件以及各种作品、程序均可保存在学校网络中，即方便了同专业教师之间的交流，又方便了今后查找的困难。人事工资考勤管理：这是针对物业公司内部人员的管理，包括花名册、人事变动、工资、考勤、培训记录等。学生管理库：本模块可以同时实现教务管理中学生成绩管理与德育处学生学籍管理功能，另外还可实现学生在线查分的功能，提高了学校教务处与德育处的工作效率。同时也真正体现了校园网为教学服务的思想。实现方法为：学生只能查看分数，不能修改，而教务处与政教处可以实现后台管理，实现学籍与分数的录入与更改。网上办公库：可实现学校内部办公，而且不受时间、空间限制。尤其是可实现在线网上开会，只要大家同一时间登录网络，就可针对某一话题进行发言。而且会议结束后自动生成会议记录，不需要专门的人员在旁记录。会后可以修改会议记录，并以电子文档方式保存，省时省力，提高办公效率。不足之处是目前尚不能实现语音对话，只能用汉字输入方式交流。学校人事管理库：对于一个学校，人事管理始终是一个极其复杂而又极其重要的工作。原来那种传统的管理存档方法已经不适合发展的步伐。在原来，往往为了找一个教师的档案找遍表单与档案薄。为了作好一个年报，几个人费上好几天的时间才能完成，而且容易出错。为此，增设本系统以服务于教务管理，减轻教务管理工作量，以便更好地管理好教学工作。校园网： 作为学校的主要网页，内容涵盖面广，栏目布局合理，内容充实。包括了学校所有的工作内容和学生学习及参与的一些情况。具体情况见下面的栏目介绍。1. 校园公告栏：我们在校园网的首要位置放置了“校园公告栏”，以及滚动通知，必要时通过弹出式通告窗口来达到提醒注意。2. 学校新闻栏：及时反映学校最新动态，并通过交互方式实现共同参与，而不必将新闻内容输入归属于某一个人去做。通过授权将新闻栏目开放给每个教研组，让各个教研组共同参与，及时将校内最新的人和事反映出来。3. 学校概况栏：主要用于学校简介和学校组织结构情况等的介绍。4. 学校工作栏：主要介绍学校最近工作，下设各个明细栏目，以求分门别类，条理细化作用。增设“每周工作计划”细目，公布每周工作，以便广大教师员工及时了解每周计划。5. 教师天地栏；在本栏目中通过设立：教师风采，教师培训，个人主页，教改动态，校内资源等子栏目，来展示我校名师风采，综合素质的普遍提高。尤其是增设“校内资源”栏，为本校教师在教育教学中的各种经验结累提供了一个予以发表和存储的平台，而且还可实现校内资源共享。6. 家长学校栏：由于教育不仅仅是学校的事，学校、家庭、社会的共同参与才有利于学生的健康成长。尤其是在我校中尤为显得重要。因些增设本栏，实现学校与家长及时沟通。7. 学生天地栏：学生是学校的主体，有学生参与才能体现校园网的真正意义。因此在此栏目中增设了一些与学生息息相关的一些栏目。如校园白鹭文学社、校友录、学生个人主页、校园明星、以及学生比较关心的学习成绩查询系统等。此栏目专门为学生所有，所有学生均可参与。8. 网上教程栏：主要是为了实现网上教育的功能，充分利用网络资源的优势。实现实时与非实时的在线或远程教育活动。根据学科特点，分门别类地进行细化教程，以求最有效地实现网上教育。另外通过开设网上考试，可实现对所学知识即时检测。当然也可利用网上考试项目，实现对在外实习学生远程考核。9. 德育园地栏：中学生正处于春青成熟期，各种生理和心理变化大，平时表现如果不正确的引导和教育，就有可能不利于学生身心的发展。本栏目结合学校德育处开展德育工作的一些经验与体会及学校医务室的精心指导，现已经运行正常，受到学生的喜爱。10. 信息服务栏：主要介绍信息中心一些工作及责职。同时实现信息咨询与服务。11. 示范专业栏：开设本栏目一是体现我校的特色。12. 招生就业栏：强调我校的招生形势与特色，报导学生就业和管理现状，介绍实习与管理的各种制度和办法等。13. 网上办公栏：实现我校无纸办公的的第一步。14. 学校图片栏：开设“学校图片”栏目，及时将学校风貌和最新工作场景展示给广大的师生，给他们以美感和增强他们的责任感。15. 文件下载栏：为广大教师员工和他人提供资源的共享。16 .校长信箱栏:通过开设“校长信箱”，以电子邮件方式来创建与学校高层领导直接交流的平台。17. 资源中心栏：实现与信息中心上的资源中心直接链接，以利于广大教师及时登录和上传课件等资源于其中，实现与其他兄弟学校的交流与合作。18. 职中论坛栏：设立与教学相关的在线反馈内容，以及设立与学生面对面的在线答疑和在线投稿、在线服务等内容，实现真正意义上的百家争鸣，共同提高与发展目标。19. 过客留言：主要为一些访客和一些已毕业学生提供一个信息反馈和交流的平台。20校内视频栏：为了增强网站的吸引力和增强学生的兴趣，特开设了以校内网为基础架设的校视频点播系统，方便大家使用！1.3.2校园网的教学应用模块功能电子备课室：为了方便同课头教师集体备课，增设了网上电子备课室栏。在该栏目中教师可以上传教案，以及直接在上面输入内容，同时其他教师可以利用已经完成的教案进行直接教学，从而提高了课堂效率和实现资源共享。网上考试库：可以实现远程考试，实现远程教学管理。通过各科教师将本专业试题事先输入数据库中，然后规定好时间和分数，通知在外实习或本校学生在某一时间点登录网上考试栏，就可实现网上考试。学生交卷后分数就保存在服务器中，教师可以从后台观察到学生的分数，从而实现真正意义上的远程教育之目的。公告栏：管理处通过公告栏可向全校发布社区新闻、维修通知、服务推介等信息。校内商家也可在公告栏上作广告吸引学生前往消费。此外，所有师生都可在公告栏上自由发表意见和文章，活跃校园气氛网上图书馆：网络是取之不尽的知识宝库，在Interner服务器上存有生活、艺术、网络、计算机、机械制造、青年读物等知识。网络教育：建立一套网上教学软件库。可根据需要选读不同课程，是全面系统的自学服务。软件下载：住户可以把局域网提供的大量免费软件下载到自己的PC机上，如工具、教学、生活保健以及一些引人入胜的游戏软件。住户意见箱：管理处专门辟一电子信箱供住户对学校管理、服务、设施、收费等提出意见，可与住户加强沟通，改善服务质量和管理水平。1.3.3校园网的信息交流服务模块功能Internet：可向住户提供Internet接入服务，住户可简便快速地上Internet，而且费用低廉，同时不影响打电话、看电视。内部电子信箱：可为每个人配置电子信箱，方便与世界各地的互联网用户通信，用户通过电子信箱还可以订阅各种电子杂志。47本科毕业设计（论文） 网络概述第2章 网络概述计算机与通信技术的结合正在推动着社会信息化的技术革命，人们通过连接各个部门、地区、国家，甚至全世界的计算机网络来获取、存储、传输和处理信息，广泛的利用信息进行生产过程的控制和经济计划的决策。全国乃至全球范围的计算机互联网络不断高速发展并日益深入到国民经济的各个部门和社会生活的各个方面，计算机网络已经成为人们日常生活中必不可少的交际工具了。2.1 网络分类计算机网络是利用通信线路把多个计算机系统和通信设备相连，在系统软件和协议的的支持下而形成的一种复杂的计算机系统。网络系统使得在某地点的计算机用户能够享用另一地点的计算机系统所提供的数据处理功能和服务，从而达到资源共享和信息传递的目的。所谓资源共享，就是指网络系统中的计算机用户可以利用网络内其他计算机系统中的全部或部分资源的过程。根据网络的覆盖范围可把网络分为局域网、城域网和广域网。局域网（Local Area Network，LAN）是专有网络，通常位于一个建筑物内，或者一个校园内，也可以远到几千米的范围，局域网组网方便，使用灵活，一般具有较高的传输速率。城域网（Metropolitan Area Network,MAN）一般是指建立在大城市、大都市区域的计算机网络，覆盖城市的大部分或全部区域。广域网（Wide Area Network,WAN）跨越了一个很大的地理区域，通常是一个国家或者一个洲，广域网的规模大、功能强，但也很复杂，利用广域网可实现较大范围内的资源共享和信息传递。根据网络的使用性质可把网络划分为公用网和专用网两类。公用网是由电信部门或其他提供通信服务的经营部门组建、管理和控制，网络内的传输和转接装置可供任何部门和个人使用；公用网常用于广域网络的构造，支持用户的远程通信。如我国的电信网、广电网、联通网等。专用网是由用户部门组建经营的网络，不容许其它用户和部门使用；由于投资的因素，专用网常为局域网或者是通过租借电信部门的线路而组建的广域网络。如由学校组建的校园网、由企业组建的企业网等。2.2 网络体系结构网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。典型的网络体系结构包括：开放系统互连（Open System Interconnection,OSI)参考模型和传输控制协议/互联网协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）参考模型。尽管与OSI模型相关的协议已经很少在使用了，但是，该参考模型本身是非常通用的，并且仍然有效，在每一层上讨论的到的特性也仍然非常重要。TCP/IP模型却有着不同的特点：模型本身并不非常有效，但是协议却被广泛的使用开了。2.2.1 OSI参考模型OSI参考模型分为七层，如图2-1所示。各层功能描述如下：应用层：是OSI参考模型的最高层，也是用户访问网络的接口层，是直接面向用户的。在OSI的环境下，应用层为用户提供各种服务，例如：电子邮件、文件传输和远程登录等。表示层：负责处理不同的数据在表示上的差异以及相互转换，如ASCII与UNICODE之间的转换，不同格式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换以及数据加密、解密等。会话层：负责建立、管理和拆除进程之间的通信连接，“进程”是指电子邮件、文件传输等一次独立运行的程序。传输层：提供端到端的通信，它从会话层接收数据，进行适当的处理之后传送的网络层。在网络另一端的传输层从网络层接收对方传来的数据，进行逆向处理后提交给会话层。网络层：负责提供连接和数据路由，包括处理输出报文分组的地址，解析输入报文的地址和维护路由信息，以便对通信链路的变化作出适当的响应。数据链路层：提供网络相邻节点间的可靠通信。传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。物理层：通过物理介质传送和接收原始的二进制位流。2.2.2 TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型共有四个层次，相对OSI参考模型要简单得多，因此在实际的使用中比OSI模型更具有实用性，所以它得到了更好的发展。现在的计算机网络大多是TCP/IP参考模型结构。图2-2所示为OSI参考模型与TCP/IP参考模型的对比。TCP/IP模型所定义的4个层次的主要功能如下：应用层：为用户表示应用数据。例如：HTTP在如Internet浏览器的Web浏览器应用程序中为用户表示数据。传输层：支持设备间的通信和执行错误纠正。Internet层（网际层）：确定通过网络的最佳路径。网络接口层：控制网络的硬件设备和介质。2.2.3 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较通过图2-2的对比很容易可以发现：OSI的应用、表示、会话层的功能被合并到TCP/IP模型的应用层；网络的大部分功能存在于传输层和网络层，因而他们保留在独立的层里；OSI模型的数据链路层与物理层被合并到了TCP/IP模型的网络接口层。OSI参考模型是一种过于理想化的体系结构，在实际的实施过程中有比较大的难度。但它却很好的为我们担供了一个体系分层的参考，有着很好的指导作用。TCP/IP参考模型是一个事实上模型，因其更具有实用性，所以它得到了更广泛的支持和应用，使得TCP/IP成为事实上的工业标准。2.3 常用网络连接设备2.3.1 网关(Gateway)网关是指在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等网络兼容功能的设施。按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“-54”，子网掩码为；网络B的IP地址范围为“-54”，子网掩码为。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码()判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的用户主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个用户主机(如图2-3所示)。网络B向网络A转发数据包的过程也是类似的。只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。2.3.2 路由器(Router)路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。路由器是一种专门的计算机，在所有数据网络的运作中都扮演着极为重要的角色。路由器主要负责连接各个网络，它的功能有：确定发送数据包的最佳路径，将数据包转发到目的地。需要指出的是，当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用路由器。例如LAN A是以太网类型，LAN B是令牌环网类型，此时就可以用路由器将这两个局域网相连，如图2-4所示。路由器通过获知远程网络和维护数据路由信息来进行数据包转发，是多个IP网络的汇合点或结合部分，它主要依据第三层信息即目的IP地址来做出转发觉定。路由器使用路由表来查找数据包的目的IP与路由表中网络地址之间的最佳匹配，路由表最后会确定转发数据包的送出接口，然后路由器会将数据包封装为适合该送出接口的数据链路帧。路由器选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已经成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。2.3.3 交换机(Switch)交换机(Switch)是一种用于电信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。以太网交换机是基于目的主机网卡的硬件地址（Media Access Control MAC地址）进行转发。交换机自身维护着一个表，称为MAC表，该表将目的MAC地址与连接节点的端口进行映射。交换机可以通过“学习”向MAC表中填入MAC地址及其对应的端口之间的映射关系，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机还可以将LAN细分为多个单独的冲突域，其每个端口都代表一个单独的冲突域，并为该端口连接的节点提供完全的介质带宽。如图2-5所示，在所有节点直接连接到交换机的LAN中，网络的吞吐量大幅增加，每个用户计算机连接到交换机的独立端口，是一个独立的冲突域并拥有全部带宽，这种增加主要是由于三个原因：每个端口有专用的带宽；没有冲突的环境；全双工通信。所谓全双工是指：在全双工通信中，数据流为双向，因此可以同时发送和接受数据。2.3.4 网桥(Bridge)网桥是LAN早期较为常用的设备，网桥逐渐被交换机所取代，使得交换机成为目前LAN常用设备。网桥用于连接或桥接两个物理网段，可对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，根据MAC地址来转发帧，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网桥的功能如同交换机，网桥与交换机的区别在与市场，而不在与技术。网桥和交换机对网络进行分段的方式相同，交换机就是一个多端口的网桥。确切地说，高端口密度的网桥就称为局域网交换机。通俗的说，网桥的工作像很早以前的电话接线员,你拨给接线员,告诉他接给谁,他接给谁.但网桥和接线员不同的地方是,网桥自身维护着一张表，称为MAC表，它可以通过“学习”向MAC表中填入MAC地址及其对应的端口之间的映射关系，下次再发送数据时不会再广播。网桥内所有接口都在一个广播域,在网桥不知道你去的目的地时会发送广播包到所有设备,直到有你想找的为止。2.3.5 集线器(Hub)集线器(Hub)的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法访问方式。集线器不具有网络管理的功能，故价格比较便宜，在一般中、小型企业的环境中，若所连接的电脑不多（10-20台），且使用者集中在某一区域，则可选用廉价且使用的集线器。集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的智能记忆能力和学习能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点，如图2-6所示。2.3.6 中继器(Repeater)中继器（Repeater）是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的互联设备，操作在OSI的物理层，中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能。中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。本科毕业设计（论文） 局域网技术现状分析与分类第3章 局域网技术现状分析与分类 局域网（Local Area Network，LAN）产生于20世纪70年代。微型计算机的发明和迅速流行，计算机应用的不断深入和扩大，以及对信息交流、资源共享和高带宽的迫切需求，都直接推动了局域网的发展。进入20世纪90年代，局域网技术发展突飞猛进，新技术、新产品不断涌现。特别是交换技术的出现，更使局域网技术进入了一个崭新的阶段。局域网是计算机网络的重要组成部分，是当今计算机网络技术应用与发展非常活跃的一个领域。公司、企业、政府部门及住宅小区内的计算机都通过LAN连接起来，以达到资源共享、信息传递和数据通信的目的。而信息化进程的加快，更是刺激了通过LAN进行网络互连需求的剧增。3.1 局域网技术现状在局域网组网技术中比较成熟且应用较多的技术的网络类型有：Ethernet、ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）、DDN(Digital Data Network，数字数据网)、X.25、FDDI（Fiber Distributed Data Interface, 光纤分布式数据接口），其中100M的FDDI面临淘汰。数据分配上也分为共享式和交换式，网间数据交换核心方面分为路由和三层交换两种。在以上几个方面中网络类型的选择是关键，目前的主要技术之争是发生在以太网和ATM之间的，这两种技术各有短长：ATM技术相对以太网来说是一种较为为新型的技术，它基于面向连接，提供QoS保障，在实时数据传送，预留带宽方面有不可比拟的优越性，特别适合实时多媒体的交互式通讯和一些突发性的数据传送要求，它针对不同的数据通讯类型会给予不同的质量保证，另外小信元有利于速率的不断提高，但由于其技术成熟度不够，且目前直接基于ATM的应用类型还比较少，它的优越性受到了限制，此外，它的元件和设备价格昂贵是另一个不利与推广的弱点。而以太网则是应用最广泛、发展最成熟的一种局域网，以太网的标准化程度非常高，并且价格低廉，得到了业界几乎所有厂商的支持。3.2 局域网分类从目前的发展情况来看，局域网可以分为两类：共享介质局域网（Shared LAN）如：以太网、令牌环、令牌总线；交换式局域网（Switched LAN）如：交换式以太网、ATM局域网。以太网（Ethernet）是目前应用最广的一类局域网。10Base-T以太网的中心连接设备是集线器（Hub），它是对“共享介质”总线型局域网结构的一种改进，用集线器作为以太网的中心连接设备时，所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接，这样的以太网在物理结构上是星型结构，但它在逻辑上仍然是总线型结构，并且在MAC层仍然采用CSMA/CD介质访问控制方式，当集线器接收到某个结点发送的帧时，它立即将数据帧通过广播方式转发到其它端口。在10Base-T的以太网中，如果网中有N个结点，那么每个结点平均能分到的带宽为10Mbps/N。显然，当局域网的规模不断的扩大，结点数N不断增加时，每个结点平均能分到的带宽将越来越少。因为Ethernet的N个结点共享一条10Mbps的公共通信信道，所以当网络结点数N增大，网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络服务质量下降。为了克服网络规模和网络性能之间的矛盾，人们提出了将“共享介质方式”改为“交换方式”的方案，这就推动了“交换局域网”技术的发展。交换局域网的核心设备是局域网交换机，它可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。我们以交换以太网（Switch Ethernet）为例说明交换局域网的共同特点。交换以太网是指以数据链路层的帧为数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的网络，它根本上解决了共享以太网所带来的问题。其特点为：允许多对站点同时通信，每个站点可以独占传输通道和带宽；灵活的接口速率；具有高度的网络可扩充性和延展性；易于管理，便于调整网络负载的分布，有效地利用网络带宽。3.3 常见局域网拓扑结构 网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的相互连接的几何形式。按照拓扑结构的不同，常见的计算机网络拓扑结构有：星型拓扑结构、总线型拓扑结构、环型拓扑结构和树型拓扑结构等。3.3.1 星型拓扑星型拓扑结构是因集线器或交换机连接的各连接点呈星状分布而得名。在星型结构的网络中有中央节点（集线器或交换机），其他节点（工作站、服务器）以中央节点为中心，与中央节点直接相连，如图3-1所示，因此星型拓扑结构又称为集中式拓扑结构或集中式网络。星形拓扑的优点是结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易。利用中央结点可方便地提供网络连接和重新配置；且单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网容易检测和隔离故障，便于维护。星型拓扑结构的缺点是核心交换机工作负荷重；每个站点直接与中央结点相连，需要大量电缆，因此费用较高且网络布线较复杂；如果中央结点产生故障，则全网不能工作，所以对中央结点的可靠性和冗余度要求很高。综上所述，星型拓扑结构是一种广泛应用的有线局域网拓扑结构，一般它采用廉价的双绞线，而且非共享传输通道，传输性能好，节点数不受技术限制，扩展和维护容易，因此它又是一种经济实用的网络拓扑结构。但受到单段双绞线100米的限制，它仅应用于小范围（如同一层楼）的网络部署。超过这个距离，则要用成本较高的光纤做为传输介质，传输介质发送改变，使得相应设备也要发生更换，设备要有相应的光纤接口才行。3.3.2 总线型拓扑 总线拓扑采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或总线上。任何一个站点发送的信息都可以沿着介质传播，而且能被所有其他的站点接收。图3-2是典型的总线型拓扑结构。由于所有的站点共享一条公用的传输链路，所以一次只能有一个设备传输数据。总线拓扑的优点是：结构简单，实现容易；易于安装和维护；价格低廉，用户站点入网灵活。总线拓朴结构的缺点是：传输介质故障难以排除，并且由于所有结点都直接连接在总线上，因此任何一处故障都会导致整个网络的瘫痪。值得一提的是，对于站点不多（少于10个站点）的网络或各个站点相距不是很远的网络，采用总线拓扑还是比较适合的。但随着在局域网上传输多媒体信息的增多，目前这种网络正在被淘汰。3.3.3 环型拓扑环型网络拓扑结构主要应用于采用同轴电缆（也可以是光纤）作为传输介质的令牌网中，是由连接成封闭回路的网络节点组成。图3-3是典型的环型拓扑结构。 在环型网络中信息流是单向的，每个收到信息包的站点都向它的下游站点转发该信息包。信息包在环型网络中传输一圈，最后由发送站点进行回收。当信息包经过目的站点时，目的站点根据信息包中的目标地址判断出自己是接收站，并把该信息复制到自己的接收缓冲区中。环路上的传输介质是各个计算机公用的，一台计算机发送信息时，必须经过环路的全部接口。只有当传送信息的目标地址与环路上某台计算机的地址符合时，才被该计算机的环接口接收，否则信息传至下一个计算机的环接口。在数据的发送方面，为了决定环上的哪个站点可以发送信息，在这种网络中，平时在环上流动着一种叫令牌的特殊信息包，只有得到令牌的站点才可以发送信息，当一个站发送完信息后就把令牌向下传，以便下游的站点可以得到发送信息的机会。由于信息包在封闭环中必须沿每个结点单向传输，因此，环中任何一段的故障都会使各站之间的通信受阻。为了增加环形拓扑可靠性，还引入了双环拓扑。所谓双环拓扑就是在单环的基础上在各站点之间再连接一个备用环，从而当主环发生故障时，由备用环继续工作。环形拓扑结构的优点是能够较有效地避免冲突，其缺点是环形结构中的网卡等通信部件比较昂贵且管理复杂得多。在实际的应用中，多采用环形拓扑作为宽带高速网络的结构。3.3.4 树型拓扑树型拓扑结构可以认为是由多级星型结构组成的，这种多级星型结构自上而下，即从核心交换机到分布层交换机，再到接入层交换机是呈三角形分布，上层的终端和交换节点少，中层的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中交换节点最多。它采用分级的集中控制方式，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，每条通信线路都是双向传输数据的，如图3-4所示。大中型网络通常是采用树型拓扑结构，它的可折叠性非常适用于构建网络主干，由于树型网络具有非常好的可扩展性，并可通过更换集线设备使网络性能迅速升级，极大的保护了用户的布线投资，因此非常适宜作为网络布线系统的网络拓扑。树形拓扑结除了具有星型拓扑结构的所有优点外，还具有自身的优点：扩展性能好，易于网络维护。树形拓扑的缺点是对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作，对根的可靠性要求很高。另外，大量数据要经过多级传输，系统的响应时间长。3.3.5 拓扑的选择 拓扑的选择往往和传输介质的选择以及介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑时，应该考虑的主要因素有以下几点。经济性：网络拓扑的选择直接决定了网络安装和维护的费用。不管选用什么样的传输介质，都需要进行安装。例如，安装电线沟、安装电线管道等。最理想的情况是建楼以前先进行安装，并考虑今后扩建的要求。安装费用的高低与拓扑结构的选择以及传输介质的选择、传输距离的确定有关。灵活性：灵活性以及可扩充性也是选择网络拓扑结构时应充分重视的问题。任何一个网络，随着用户数的增加，网络应用的深入和扩大，网络新技术的不断涌现，特别是应用方式和要求的改变，网络经常需要加以调整。网络的可调整性与灵活性以及可扩充性都与网络拓扑直接相关。一般说来，总线形拓扑和星形拓扑要比环形拓扑的可扩充性好得多。可靠性：网络的可靠性是任何一个网络的生命。网络拓扑决定了网络故障检测和故障隔离的方便性。总之，选择局域网拓扑时，需要考虑的因素很多，这些因素同时影响网络的运行速度和网络软硬件接口的复杂程度等。现在网络建设，最常用的是树型拓扑结构，小区网络往往也采用这种结构。树型拓扑结构是集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，易维护、易诊断，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点及其相连的线路故障都会使系统受到影响。3.4 局域网接入技术LAN方式接入是利用以太网技术，采用光缆和双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实施方案可以的是：从社区机房铺设光缆至住户单元楼，楼内布线采用五类双绞线铺设至用户家里，双绞线总长度不般不超过100米，用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模块就可以实现上网，社区机房的出口是通过光缆或其他介质接入局域网。采用LAN方式接入可以充分利用局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快很多倍，并可根据用户的需求升级到100M以上。以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性和可扩充性好；便于网络升级，同时可以实现实时监控、智能化物业管理、大楼保安、家庭信息化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化得办公和家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。通过分析不难发现，最适合现在智能化网络接入的是具有高速、易于管理等优点的LAN接入技术，因此，在后面的方案实例实现中，网络接入采用的就是LAN接入技术。3.5 局域网的发展趋势 未来的局域网将集成包括一整套服务器程序、客户程序、防火墙、开发工具、升级工具等，给企业向局域网转移提供一个全面解决方案。局域网将进一步加强和E-mail、群件的结合，将Web技术带入E-mail和群件，从信息发布为主的应用转向信息交流与协作。局域网将提供一个日益牢固的安全防卫、保障体系，局域网也是一个开放的信息平台，可以随时集成新的应用。随着无线局域网（WLAN）产品迅速发展并走向成熟，许多企业为了提高员工的工作效率，开始部署无线网络。中学及大学在内的许多学校也开始实施无线网络，随着家庭电脑的普及和住房装修的高档化，家庭无线网络也成为一个潜在的市场。因此无线网络将会成为许多公共场所的必备基础设施。将来的局域网的发展趋势必将是有线网络和无线网络共存，无线局域网作为一种灵活的数据通信系统，在建筑物和公共区域内，是固定局域网的有效延伸和补充。本科毕业设计（论文） 大学校园网方案设计实例第4章 大学校园方案设计实例4.1 设计原则一个好的网络设计方案应该是一个采用网络分层的设计方案，分层网络设计需要将网络分成相互分离的层，每层提供特定的功能，这些功能界定了该层在整个网络中扮演的角色，通过对网络各种功能进行分离，可以实现模块化的网络设计，这样有利于提高网络的可扩展性和性能。典型分层设计模型可分为三层即：接入层、汇聚层、核心层。4.1.1 分层网络模型接入层：负责连接终端设备（如PC、打印机等），以提供对网络其它部分的访问，接入层的主要目的是提供一种将设备连接到网络并控制允许网络上哪些设备可以通信的方法，接入层中可能包含路由器、交换机、集线器、网桥和无线接入点。汇聚层：先汇聚接入层交换机的发送的数据流，在将其传输到核心层，最后发送到目的地，分布层使用策略控制网络的通信流，并通过在接入层定义的虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）之间执行路由功能来划定广播域。利用VLAN可将交换机上的流量分成不同的网段，置于相互独立的子网内。为确保可靠性，分布层交换机通常是高性能、高可用性和具有高级冗余功能的设备。核心层是网际网络的高速主干，核心层是分层设备之间互联的关键，因此核心层保持高可用性和高冗余性非常重要。核心层可连接到Internet资源，核心层汇聚所有分布层的设备发送的流量，因此必须能够快速转发大量的数据。值得一提的是，在小型网络中，通常采用紧缩核心模型，即汇聚层与核心层合二为一。采用分层网络设计模型有许多优点，如：网络具有很好的可扩展性；方便实现冗余，提高网络可用性；可提高网络的安全性并且易于管理和维护等。4.1.2 分层网络设计重点考虑因素在进行分层网络设计时，一般重点考虑两个因素：网络直径和冗余。网络直径是设计分层网络时首要考虑的问题，网络直径是指数据包到达目的地之前必须穿过的设备数量，如果存在多条路径，通常用通过最多网络设备的数量表示网络直径。将网络直径保持在较低的水平可以确保设备之间的延时也保持在较低且可预测的水平上。在分层网络中，网络直径总是源设备与目的设备之间的跳数，而跳数是可预测的。冗余机制是构建高可用网络必不可少的，提供冗余功能的方式有很多，比如可以在设备间建立备用连接，也可以提供备用的设备。4.2 实现的功能 在研究TCP/IP协议簇的工作原理的基础上，基于分层网络架构设计校园网；实现DNS（Domain Name System）、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）、NAT等基本服务；内部网络使用动态路由协议连通，并进行优化。内部网络划分多个VLAN，进行流量管理，各个楼栋等二三层的接入交换设备采用VTP技术，以便于维护VALN信息的一致，并在一定程度上可以提供网络安全性；利用线路聚合技术增加网络冗余，以提高网络的稳定性和负载均衡；使用ACL(Access Control List)进行企业的流量控制；远程主机可以通过HTTP、VPN(Virtual Private Network)接入到校园网，移动用户可以通过PPPoE拨号接入访问Internet资源；维护人员可以通过SSH对校园设备进行远程管理维护。此外，启用AAA认证服务，提供对需要登录校园设备进行管理维护的人员身份的验证。4.3 设备选型 为了实现网络设备的统一，校园网络设计中全部采用同一家的网络产品，即使用Cisco厂商提供的产品，全网使用同一厂商设备的好处在于可以实现各种不同的网络设备功能的相互配合和补充。分层网络设计中：校园网接入层交换机通常需要支持端口安全性、VLAN、快速以太网/千兆以太网、PoE和链路聚合等功能；校园网分布层交换机需提供第三层支持、很高的转发速率、千兆以太网/万兆以太网、冗余组件、安全策略、链路聚合、服务质量（QoS）等功能；核心层交换机需提供第三层支持、极高的转发速率、千兆以太网/万兆以太网、链路聚合、服务质量（QoS）等功能。综合考虑各层所需提供的服务、校园未来的发展、产品设备价格等各方面因素，选用若干Cisco Catalyst 2950 24口的交换机作为校园接入层交换机，该种交换机拥有24个10/100Mbps