计算机网络课程设计校园网设计方案某中学网络组建方案

计算机网络PAGEPAGE2第2页共18页某中学网络组建方案专业：学号：姓名：前言随着教育现代化和信息化的步伐日益加快，越来越多的中小学校重视基于网络的数字化校园的建设，数字化校园的建设其价值在于创造网络文化氛围，增强教育的开放性、灵活性、普遍性和共享性，促进教育的终生化、民主化、平等化和个性化，探索在网络环境下的学习、教学、管理和科研的新模式，培养具有创新精神、实践能力的一代新人。通过校园网实现行政管理、后勤管理、教学管理、多媒体教学、数字图书馆，宽带上网、无线上网也在开始普及，校园网的发展正改变或影响着每一个教育工作者的教育思想及观念。在该中学校园网的组建过程中，充分认识到网络在现代化教育教学中的不可取代的作用。结合实际情况，决定以校园网应用为核心，充分发挥其在学校教育中的新的平台作用。第一章需求分析该中学总占地面积为160亩，建筑面积约3600余平方米（包括：教学楼、办公楼、综合楼、图书馆、男女生宿舍、教师宿舍、食堂等）。现有教职工201名，52个教学班（其中：初中班10个，高中班32个），在校学生3000余人。近年，随着学校的不断扩招及其现代教育教学的改革，落后的管理模式愈发显出了它的弊端和不可操作性。因此，组建一个可靠、安全的校园网络已是迫在眉睫。根据种种调查数据显示，学校对新网络的要求如下：1）满足信息传递，不同种类、多信息点混合使用的需求；要求网络安全性、稳定性、可靠性、适用性高，时延小；2）网络管理、运营费用合理在学校经济可支撑的范围内，尽量能达到低成本、高质量保证一箭双收之效；3）满足网络具有可扩展的需要，从而能顺应时代的发展和变迁；具体需求如下所示：部门主要需求教学楼多媒体教室（仅与校内网相连）办公楼 Web、ftp、Email服务器的管理和更新综合楼网管中心、机房（联接Internet）图书馆数据库服务器（被内网访问量较大）教师宿舍查阅课件、资料（联接Internet）学生宿舍玩游戏、查阅资料（联接Internet）食堂计费系统、数据库（仅供内网访问）注：1、该学校以高中教学为主，无计算机专业之分。 2、普遍学生的计算机水平不高，仅为基本的操作和使用，对网络的依赖性不大，且拥有个人电脑的学生为数甚少。3、食堂的服务器仅记录当前市场各种食物的价格、教师在食堂的消费情况以及帐务的公开等。因此，数据流量很小，故无需另接交换机，仅从临近的教师宿舍引入。由上表可知，该学校对互联网的需求不大，主要趋向于对内网的压力。第二章设计目标(1)可靠性与可用性网络系统设计中的设备高可靠性和系统高可用性；要求核心交换机所有关键部件可以实现冗余工作，可以在线更换(插拔)，故障的恢复时间在秒级间隔内完成。多级容错设计基于单个设备高可靠性的基础之上进一步提高系统的可用性。就企业应用来说，其通过先进的计算机、网络等信息技术，实现生产过程的自动化控制，无纸办公自动化，提高了企业的生产、管理效率和水平。支持企业应用的基础设施是企业的园区网络，它的工作状况会直接影响到企业的办公应用环境，交易、生产、开发、设计等业务环境，财务管理，部品管理等环境，信息检索、数据库查询、Internet浏览等支持企业正常运行的必要服务设施功能。网络的可靠性要求是保障企业应用环境正常运行的首要条件，网络要求可靠性的同时，要求网络具有高可用性。网络设备的选择，尤其是核心机箱式设备，应该可以配置冗余部件，关键部件不存在单一故障点，也就是说，像交换机的电源、风扇、交换引擎、管理模块这些部件可以冗余备份，其中之一任何部件的损坏，不会影响设备的正常运行，不会影响网络的连通。提供网络设备的可靠性，容错性的另一个要求是设备损坏部件更换时，不需要停机，更换部件后不需要重新启动，也就是说部件的更换可以进行在线操作，这样可以使停机的时间降低到最小。在设计企业园区网的原则上提高网络的高可靠性、高可用性原则是至关重要的，不仅要求设备的部件冗余，同时要求网络的链路冗余，可结合物理层、链路层及第三层技术实现，以保证网络可以在任何时间、任何地点提供信息访问服务。(2)可扩展性网络设计的可扩展性要求，包括交换机硬件的扩展能力以及网络实施新应用的能力。核心交换机的灵活扩充性要求：核心交换机应该具备灵活的端口扩充能力，模块扩充能力，满足网络规模的扩充；同时提高性能，满足更高性能的要求。支持新应用的能力：产品具有支持新应用的技术准备，能构方便快捷地实施新应用。(3)规模与用户在设计网络的方案时，首先是满足现有规模的网络用户的需求，同时考虑到未来业务发展、规模的扩大，应该设计网络具有用户端口灵活的扩充能力。核心设备是整个网络的枢纽，用户端口数的扩充，需要增加配线间边缘工作组的设备，增加边缘设备的同时，要求连接核心骨干设备的端口数相应增加，因此核心设备应该可以通过增加模块来灵活地增加端口数。核心设备的机箱设计应该具备强大的背板带宽，足够多的负载插槽容量。对于交换机来说，核心交换引擎应该可以满足最大配置下，无阻塞的进行端口数据包交换，模块的扩充不影响交换性能。采用分布式交换结构是实现这一原则的最佳方案，分布式交换机结构实现了交换机的并行数据交换处理，优化了网络的性能，本地交换和全局交换相结合的分布式结构减少了核心交换引擎的压力。因此在设计大规模园区网络的原则上普遍采用分布式交换机实现灵活的模块、端口扩充能力。(4)安全性网络的安全性对网络设计是非常重要的，合理的网络安全控制，可以使应用环境中的信息资源得到有效的保护可以有效的控制网络的访问，灵活的实施网络的安全控制策略。在企业园区网络中，关键应用服务器、核心网络设备，只有系统管理人员才有操作、控制的权力。应用客户端只有访问共享资源的权限，网络应该能够阻止任何的非法操作。在园区网络设备上应该可以进行基于协议、基于Mac地址、基于IP地址的包过滤控制功能。在大规模园区网络的设计上，划分虚拟子网，一方面可以有效的隔离子网内的大量广播，另一方面隔离网络子网间的通讯，控制了资源的访问权限，提高了网络的安全性。在设计园区网的原则上必须强调网络安全控制能力，使网络可以任意连接，又可以从第二层、第三层控制网络的访问。(5)可管理性网络的可管理性要求：网络中的任何设备均可以通过网络管理平台进行控制，网络的设备状态，故障报警等都可以通过网管平台进行监控，通过网络管理平台简化管理工作，提高网络管理的效率。在进行网络设计时，选择先进的网络管理软件是必不可少的。网络管理软件应用于网络的设备配置，网络拓扑结构表示，网络设备的状态显示，网络设备的故障事件报警，网络流量统计分析以及计费等。网管软件的应用可以提高网络管理的效率，减轻网络管理人员的负担。网络管理的目标是实现零管理，基于策略的管理方式，网络管理是通过制定统一的策略，由管理策略服务器进行全局控制的。基于Web的网管界面，是网管软件的发展趋势，灵活的操作方式简化了管理人员的工作。在设计园区网的设备选择上，要求网络设备支持标准的网络管理协议SNMP，同时支持RMON/RMONII协议，核心设备要求支持RAP(远程分析端口)协议，实施充分的网络管理功能。在设计园区网的原则上应该要求设备的可管理性，同时先进的网管软件可以支持网络维护、监控、配置等功能。(6)协议的标准性网络设备采用开放技术、支持标准协议：采用标准的协议保护用户的投资，提高设备的互操作性。网络设计所采用的设备要求采用主流技术、开发的标准协议，具有良好的互操作性，能够支持同一厂家的不同系列产品，不同厂家的产品之间的无缝相互连接与通讯。在设计园区网络的原则上，发挥不同厂商产品的专用先进技术同时，必须强调考察设备的技术、协议的标准性，减少设备互连的问题，网络维护的费用，使用户的投资得到有效保护。应当考虑选择的设备是否是可升级的，在新的标准出现以后，系统应能够升级到新的标准。因而注重产品厂商在相应产品和技术领域内的地位和参与标准化的能力。当今世界，通信技术和计算机技术的发展日新月异。网络设计既要适应新技术发展的潮流，保证系统的先进性，也要兼顾技术上的成熟性，降低由于新技术和新产品中不成熟因素所带来的风险。第三章设计方案（一）物理设计由以上校园平面图以及各部门的网络需求量，根据“负荷平衡、便于管理”的原则，网络中心设在综合楼三层，以综合楼为中心，用光缆连接其它建筑物，构成该校园网的光缆主干。并要求教学楼、办公楼、男女生宿舍、教师宿舍、食堂都应与校园网相连接。且采用“三机”（接入交换机、汇集交换机、核心交换机）模式串接整个网络（注：食堂服务器从教师公寓接入）。（二）网络拓扑图（三）设备的选择网络设备的选择应考虑以下的因素：需求选择的设备应能够满足现在以及未来的五年内的发展需求，且应便于维护和检修。经济状况设备的选择应同学校的实际经济状况相结合，不宜蛮目选购，能满足需要即可，尽量降低运作成本。选择顺序优先选择在网络中较为重要、价格昂贵的设备，以便降低设备的维护成本，提高网络的可靠性。品牌宜选择知名度较高的产品，且所有网络设备最好选择同一品牌，以提高产品的兼容性。1、主干网的选择（传输速度）依据该中学对校园网络的网络需求，并适当考虑未来的发展，该校主干网选择500M的传输速度，分支采用50M的传输速度，到计算机采用5M。2、路由器的选择品牌CISCO3845路由器类型多业务路由器网络协议CiscoClickStart，SNMP局域网接口2个千兆位以太网包转发率10Mbps:14,880pps、100Mbps:148,810pps、1000Mbps:1,488,100pps内置防火墙是Qos支持支持支持VPN支持扩展模块8内存256M3、交换机的选择（接入、汇聚、核心）设备品牌参数接入交换机CiscoCatalyst2950-24网络类型以太网、快速以太网网络协议IEEE802.3u端口总数24闪存0MB速率24个10/100M端口级联端口数0DRAM0MB是否支持VLAN是是否支持QoS/CoS是汇聚交换机CiscoCatalyst3524XL引擎交换2背板带宽10Gbps速率24端口10/100自适应；2端口1000BaseX(GBIC)DRAM8MB模块化插槽数2x1000BaseX(GBIC)是否支持VLAN是是否支持QoS/CoS是核心交换机CiscoCatalyst6509网络类型以太网/快速以太网|/ISDN/FDDI/ATM/TokenRing网络协议802.3z，802.3u，ATM端口总数N/A闪存16MB引擎交换3,2速率VLAN最大数：1000；底版：可扩充至256Gbps。模块化插槽数94、服务器的选择品牌IBMSystemx3650主板扩展插槽4支持操作系统WinServer2003，WIN2000/AdvancedServer，SUSELinux，NovellNetWare内存类型ECCDDR2667ChipkillFB-DIMM标准内存容量2GB最大内存容量48GB5、传输介质的选择源地址目标地址间距（m）传输介质综合楼教学楼70泛达6芯多模光纤办公楼50泛达6芯多模光纤男生宿舍160泛达6芯多模光纤女生宿舍80泛达6芯多模光纤图书馆180泛达6芯多模光纤教师宿舍100泛达6芯多模光纤教师宿舍食堂90T568合计光纤（m）640双绞线(m)906、防火墙的选择品牌CISCOASA5505-SE类型VPN防火墙并发连接数25000吞吐量200网络端口8个快速以太网端口、1个SSC扩展插槽过滤带宽150M控制端口consoleVPN支持支持（四）网络造价（WL）网络造价包括设备造价和施工造价两部分。1、设备造价（SB）设备单价数量价格CISCO3845(路由器)545015450CiscoCatalyst2950-24（接入交换机）34001757800CiscoCatalyst3524-XL（汇聚交换及iscoCatalyst6509（核心交换机）34450134450IBMSystemx3650（服务器达6芯多模光纤2665016900T568双绞线1100100CISCOASA5505-SE（防火墙）880018800合计2857002、施工造价(SG)查表可知，取施工造价为设备造价的8.5％计算，则：综上所述：即该中学的网络组建共需人民币309985元。第四章网络实施第五章管理和维护校园网的建成不仅有利于改变传统的教学模式、教学方法、教学手段，更重要的是将会大大促进教育观念、教学思想的转变。然而，在实际的应用中，假如缺乏对校园网的良好管理与维护，将会出现计算机校园网络空闲，教学资源利用率不高，网络的科学化管理水平低等问题。针对上述情况，提高校园网络的利用率和网络运行的可靠性，必须从校园网络的管理上下功夫，要有科学的网络规划、严格的管理制度及明确的人员分工，这样才能保证校园网络的安全运行和有效利用。一、制定并实施校园网络的规章制度校园网络的建立为学校教育的现代化提供了条件，要使它发挥出应有的作用，必须强化管理，制定一系列与之相关的规章制度，实行依规办事。其规章制度有如下几个方面：一是硬件方面，包括网络的使用规范，上网的规范，室场的使用管理制度，计算机的操作管理制度，网络设备维修保养制度等。二是软件方面的，包括网络平台及计算机软件的配置、教学软件、工具软件的使用保管制度等。二、做好校园网络的安全防护和权限设置随着校园网络在教学和管理中的普及应用，校园网络的地位和安全越来越显得重