思源中学校园网的规划和监测

摘要I1绪论1.1研究意义随着科技的进步与经济的繁荣，计算机网络的建立与应用已相当普遍，世界各国都把推进信息化进程，发展信息产业作为推动本国经济发展的新动力。为积极推进国家科教兴国战略，建立校园网络已经成为许多经济较发达地区各个学校的基础建设工作,它对内综合了校园中的计算机资源，对外建立了广泛信息获取和交流渠道，为学校的教学和科研工作带来勃勃生机。它直接关系到学校的教学和科研工作的质量和水平。1.2研究现状随着世界各国经济和科学技术的快速发展，计算机网络技术依然被应用到各个领域，其使用范围非常广，直接影响和改进了人们的工作和生活。世界各个国家在这样的新形势下不断的将信息化技术的使用大力推进，所以说发展信息化依然是各个国家新的发展趋势和方向。为了国家未来发展的需要发展科教兴国是每个国家的战略性举措，建立校园网络已经成为许多经济较发达地区各个学校的基础建设工作。该项举措对于学校内部来说可以让学校的教育更加的科学化和综合化，对外来说可以让学校及时方便的获取有利于自身教育发展的信息和渠道，这样新型的教育模式为学校的教学和科研方面都具有这很大的推动作用。它带给学校的益处是非常颇多，让学校在教学方面和科研探讨领域的水平和质量得到了前所未有的进步和提高。本文将针对作者工作单位思源中学校园网的组建进行设计。随着近几年Internet的迅速发展，我国在网络方面的建设也有了质的飞跃，先后建立了中科院互联网（NCFC）、中国教育科研网（Cernet）、中国公用计算机互联网（Chinanet）及中国金桥信息网（ChinaGBN）等多个大型网络。许多院校也纷纷组建起适合自身院校特色与需求的校园网络接入其中，常见的是接入中国教育科研网和。中国电信网络，为广大师生的教学及教师的再教育提供了良好的条件。校园网作为计算机网络的一种，属于局域网，是将相对较小的地理范围内（以覆盖全校楼宇为基准）的计算机通过高性能的网络设备相互连接，形成校园区内部的Intranet系统，对外通过专用服务器、三层交换机或路由器设备接入广域网。主要实现办公自动化、计算机辅助教学、传播校园文化等功能，以信息传递、资源共享及教学上的方面为目的组建的，为学校内各类人员提供各类网络信息服务。传统的校园网主要是实现简单的传输和数据的共享，然而随着人们对Internet的发展需求的提高，各类的问题也随着显现：(1)校园网络建设规模与校内的实际需求不符。许多院校设计规模过小，实际需求增长很快，设计赶不上实际需求的增长速度。造成需求紧缺。据不完全统计，这种情况占当前校园网的57％。(2)网络软硬件应用配置不协调。许多院校对于网络硬件的购买配置与软件的应用不同步，造成了校园网络资源的浪费。为解决此类问题，便产生了第二代校园网，主要为硬件＋软件＋现代教育模式。第二代校园网具有以下三个关键特征：(1)校园网是以网络技术为基础的学校信息化集成应用系统；(2)校园网以信息装置的互联运行为技术支持，以学校应用软件和教育资源为核心，以建构现代教育模式为目的；(3)校园网要为学校信息化提供全方位的服务，包括教育教学、教育管理、教育研究、日常办公、信息交流和通讯等。为建设第二代校园网，要进行统一建设规划，软硬件协调发展，提高网络管理人员的网络管理水平。目前，全球有数亿人在Internet上处理各种事务，人们通过Internet工作，在不同地域共享各种信息资源，人们传统的交互和工作模式正在改变。面对这种现状，学校作为人才培养的基地，为了学校的教育、教学和管理的需要，更好地起到人才培养的作用，应适应这种改变，将Internet技术应用到学校内部，建立适应学校教学与发展需要的学校内部网络，即校园网。1.3研究内容本文以思源中学校园网的规划和组建为依托,研究思源中学校园网的规划和组建方案,设计一个满足思源中学校园师生需求和未来发展的校园网。通过对学校的网络需求、应用需求、功能需求进行系统分析,本次校园网建设采用核心层设计、汇聚层设计、接入层设计三层网络结构进行设计。最后对结果进行测试与验证,验证的结果符合思源中学校园网的需求。本次校园网的规划与设计还存在许多不足,将会在以后的工作和生活中进一步完善。1.4研究方法本文主要用到的研究方法有文献查阅法，调查法、归纳法。2网络建设目标与原则2.1建网背景思源中学主干网络是准备用传输带宽1000Mbps的以太网，楼宇之间采用光纤或屏蔽双绞线连接。光缆线路直接到楼，部分教学、办公楼内已经实现了综合布线。校园网目前已经申请并入阳泉市教育城域网，全校已经上网的计算机约350台。校园网服务器以Intel架构技术为主体，关键部位采用机群技术多台机器组合协同工作。基于校园网平台将要开展多项教学实验、校务管理、信息发布等服务。2.2建网目标目前提高的学校建网目标就是应该结合现代化教育体系，建立一个办公自动化和计算机网络平台的校园文化，这也是校园网络规划和建设的核心。校园网络的建设主要将现代化网络技术作为校园的主要依托，并利用网络的先进性、覆盖广和扩展能力好等方面学校的教育和网络实现整体式的衔接，进而让学校教育质量得到大大的提升。思源中学主要是通过将自身学校的各种计算机网络设备与阳泉市教育网络和一些相关教育方面的网络平台相连接，这样就可以通过网上对自己学校进行有力的宣传同时还可以通过外部的网络平台获取大量对于自身学校教学非常有用的教育资源。这种通过内外网络平台合理的结构和良好的沟通模式可以为学校建立一个非常有用的计算机网络系统。同时在以上基础上学校还设立了一些专门针对计算机网络规划和建设的科研部门、管理体系及教学任务，学校利用该系统积极的创立了信息库和应用系统为学生和老师提供一个很好的互动学习平台，为学校提供了一个良好的计算机网络信息教育和学习的平台。2.3设计原则该校针对网络规划和建设的设计原则是将学校的一些基础设施及和生活区等都进行了网络设备全覆盖，主要设计的内容多种多样，包括学校的管理体系、教学科研型的服务、数字化教育及远程互联网教育等多种板块。这种形式也就要求校园网必须是一个安全、可靠、实用、高效率及传播性强的服务体系。同时为了让校园网络实用性更强，就必须将网络固有的灵活性和扩展性充分发挥，这样做的好处主要是让学校管理起来比较方便，维护起来也很简单；目前我们国家采用的校园网都是统一标准、统一平台和网络分层式布置的结构，比如说目前通用的IP技术，该技术主要的好处就是可以将IP地址和各种应用统一规划，符合开放性而又安全可靠性的国际标准，只有这样才可以为校园网真正实现网络统一和扩展性做好基础。总的设计原则应该遵循以下几点：1）先进性、开放性、扩充性、可靠性、实用性。3需求分析3.1网络需求分析校园网主要需求就是让其网络更加的可靠和安全，这就要求其应该在主干的网络区域必须用光纤来布置。目前很多校园网基本上都是采用虚拟局域网的特性，这样主要是为了保障网络整体布置的可靠性和安全性。同时也对交换机有着特殊的要求，要求其必须拥有非常快的交换速度，通常情况下校园网都是具备这高速的三层交换的功能。结合我国平定县的思源中学校园网的使用情况，对校园网络系统主要提出以下几个方面的需求方面的分析指标：3.1.1主干网类型通过对目前我们国家各地学校校园网的应用状况可以看出来校园网的主要性能总是受到交换机包交换能力这个因素的影响，直接影响着我们国家校园网的顺利使用。而针对网络的特性传输能力来分析会发现只有以太网和千兆位的以太网才符合校园网的系统，因为其具备这可靠性强、支持的设备多及扩展性强等诸多有点。因此平定县的思源中学选择了100/1000Mbps以太网作为其自身学校的校园网是非常可行的，因为其具备着性价比非常高的原因。3.1.2软、硬件需求校园网对于软件和硬件的需求是非常严格的，选在上必须符合学校校园网基础的架构，通常必须具备着兼容性好和扩展性强这两方面的优势；另外在设备的综合性选择必须考虑其性价比等方面因素，只有将网络设备的各个服务指标考虑到位才能解决学校使用起来的后后顾之忧。比如说针对网络的一些重要设备必须采用一定要选用一些性能比较稳定而且功能强大的设备；还有在特定区域，如象图书馆等可能有大文件、图片等数据需要传输的地方也要应用性能较好的设备。软件包括系统和管理两种，学校应根据自身考虑来选择适合自己的软件。3.1.3资源需求校园网络建设的资源需求是其重要的一个组成部分，它在类型和功能方面都和一般的网络有着很大的差别；针对于校园网络的资源方面必须进行详细的分析和汇总，这也是校园网最终的出发点，它才可以真正将校园网最真实和直接的需求反应出来，在应用方面也应该这些因素的影响。比如vlan的划分需要根据内部资源来定，安全问题则是外部资源需求要重点考虑的问题。3.2应用需求分析3.2.1信息流分析目前我们国家的校园网中使用的网络都配备着最先进的设备，其主要的信息流主要是由管理、教学和网络这三个信息流组成的。在平时的使用过程中数据很多时候通过多媒体的方式来体现，主要影响包括视屏质量的图像清晰、流畅、数据和语音视频输出等方面。管理过程信息流包括：教学教务管理信息流和行政办公信息流。3.2.2应用业务分析目前全国中小学都使用了校园网并充分应用到实际的教学和学习当中，其主要制定性的概念和范围主要可以总结为三个方面，分别是其目的主要是让学生学习的一种工具；其作用主要是让学生可以通过网络平台进行交流学习，同时也可以通过该平台可以向学生展示很多的学习资源，这对于学生自主学习和互相之间交流有着非常重要的作用；另外一个方面就是该系统也是教师的一个学习、科研探讨和培训方面的一个有效途径，通过该系统教师可以获得充分的教学资源，而且还可以通过平台进行备课，让教师可以不断的在课堂活动中学习活动等。总而言之校园网是为了教育管理而服务的，可以帮助学校的管理层、教师和学生提供一个方便而又灵活的平台。3.2.3用户需求分析由于校园网方面的用户需求比较复杂，校园网的权限依然超越了过去那种传统的局域网的功能，其涉及到网络的互联网技术，而且分布比较多层次。但是在只能分布方面却主要集中表现在地里位置方面，需要对不同部门及需要进行网络划分，这样做的好处主要就是使用起来比较方便而且容易管理。目前校园网大部分都是采用的分层式结构。该网络系统最核心的部分就是骨干网，遍布学校各个区域又布满了子网，子网再逐渐分布在下个链接组，形成一个有机的网络服务体系。思源中学信息点分布与应用：建筑物归属部门信息点主要应用图书馆电子阅览室60电子查阅，internet服务教学楼电脑机房100资料查阅，internet服务，资源共享多媒体教室40internet服务，资源共享办公楼教务处40人力资源管理，internet服务，OA办公行政处20资源共享，internet服务学生宿舍学生部100资源共享、internet服务等食堂后勤处5internet服务3.3功能需求分析校园网的资源共享功能主要是体现在网络针对各个不同用户的数据库进行分析，打印机的共享使用及办公自动化综合一体的多种功能。校园网的通信服务功能主要是指网络使用的最终用户一般情况下都是通过广域网这种方式来接收或传递信息，并且随时都可以进行网络的访问，为用户提供了直接而又方便的服务。校园网的多媒体功能主要是指其可以支持多个地方进行多媒体的同时播放，这就为学校的教学平台提供了有利的保障。4总体设计目前发展比较成熟的校园网不只在技术方面有所改进，而且针对具体的网络设备及互联网平台都有着完善的设计，在专业方面、信息共享方面及人员素质等众多方面都发展的很成熟，让传统的教学向综合化及信息化教学模式转变，为学生和老师都创立了一个良好的学习互动平台。针对校内网的整体的筹建、规划、布局及开发应用方面都是目前校园网络系统建设过程中的一个重要研究课题。4.1系统拓扑结构平定县的思源中学校园网是目前比较典型的校园网，该学校的校园网络在规划和建设方面都非常规范合理，主要通过网控中心、主干网和学校各楼内分支型的网络组成。整个思源中学学校内的校园网都是采用星型结构组成的,这样做的好处就是让学校的校园网更加的流畅,主干网传输介质采用光纤链路,通过光缆将教学和办公楼群与校园主干网相联。如下图:Internet防火墙E-mailSwitchWebFTP光纤链路千兆链路百兆链路十兆链路4.2IP规划与VLAN目前校园网普遍使用的是VLAN技术，该技术主要运行方式是将一个网络物理数据进行划分成不同的视频播放区域。一般校园网中使用的VLAN程序内部的视频播放权限都被控制在该程序的范围内，不会随便将视频传给其他的VLAN上，这对于流量控制和网络的简化方面都是非常有效的，同时也可以提高网络的安全性。思源中学校园网VLAN及IP规划表VLAN子网名称IP范围网关物理位置1系统管理~25354网络中心2网络设备~25354网络中心3行政子网一~1054校长室1~30办公室1~50政教处4行政子网二~2054教务处1~60教研室1~70学生处1~80后勤处5宿舍、食堂~25354宿舍楼~2454食堂6电子阅览室~25354图书馆7多媒体教室~25354教学楼8电脑机房~25354教学楼4.3核心层设计校园网目前是一种普遍被学校使用的一种互联网平台，针对于该平台的故障问题学校应该制定一个专门的应急处理部门来应对，要求其不能影响学校的正常教学活动。在这样的前提下校园网网络平台的主要设备应该具有很大的兼容性，不单单只是为了播放视屏教学，更应该具备数据连接层和网络层，这样就可以为校园网提供一个可靠性强而又稳定的网络平台。4.4汇聚层设计灵活的组网能力主要体现在其可以支持很多种规格的设备，并可以结合对应的设备为校园网提供一个安全而又可靠的网络平台；同时该系统还必须提供一个堆叠式的接口，让校园网系统设备之间可以进行有效的交换接口，给该网络平台提供一个灵活性的网络模式。4.5接入层设计接入层选用可堆叠交换机作为用户的接入。采用10/100/1000M以太网交换机系列，该系列交换机使用可堆叠式机型。针对接入层主要是通过二层交换模式的全线速方式来进行交换的，这种网络设计更加的符合安全智能控制的策略模式。通常情况下该系统只支持802.1x的方式来进行认证；另外有的时候也可以通过灵活有效的IP、VLAN和PORT三种新的计算机编程来进行随意性的组合数据，这样做的好处是可以有效的对一些不安全的网络因素进行防止。只有建立这样支持多种ACL访问模式的网络平台控制策略，才可以对校园网平台进行有效的网络资源的合理布置，进而保证了网络的稳定性和兼容性。目前校园网的可靠性主要是通过STP和RSTP两种方式来执行的。这样的方式可以让校园网通过MAC地址的起源、目的、IP及端口等多种方式来进行分类，进而起到了控制的效果。网络一个好的扩展性对于其自身的堆叠功能是非常有必要的，这样对于网络的平滑性方面是非常有利的，可以在系统的升级和成本方面起到保障。5网络监测校园网的网络监测主要是利用一定的工具来进行的，很多时候都是针对组件的校园网进行全面性的检测，如果网络有问题或者是欠缺，就应该结合网络存在的问题及时进行处理，让网络满足学校的应用。只有建立这样全面的监测程序才可以保证校园网的顺利进行。5.1设备选型AP的数量：94台,接入交换机的数量：249台,汇聚交换机的数量:９台,核心交换机的数量:２台.以上为设备选型及设备特征，下表5-1为设备选择及相关参数。表5-1为设备选择及相关参数设备类型设备型号设备数量设备参数核心交换机CE6850U-24S2Q-H21.24个10GESFP+接口,或2/4/8GFC接口,2个40GEQSFP+接口2.可插拔冗余电源,支持直流或者交流供电3.包转发率:480Mps4.交换容量:2.5Tbps汇聚交换机S5710-108C-PWR-HI111.48个10/100/1000BASE-T,8个10GESFP＋。前面板有３个插槽，支持两种插卡：16*100Base-XSFP、16*10/100/1000Base-T。后面板有1个插槽,支持以下两种插卡:4×40GEQSFP+、410GESFP+2可插拔冗余电源,交流供电3包转发率:504Mpps4.交换容量:1024Gbs接入交换机S5700-28C-EI2441.24个10/100/1000Base-T,上行支持4×1000Base-XSFP、2×10GESFP+、4X10GESFP+插卡2.可插拔双电源,支持直流或者交流供电3.包转发率:102Mpps4交换容量:256GbpAPAP2050DN941.兼容IEE802.11a/b/g/n/ac标准2.最高速率达1.267Gbps防火墙USGS666011.提供千兆光电和万兆的业务接口2.USG660标配直流或交流双电源,组成1+1冗余备份5.2校园网测试校园网的测试主要是通过测试该网络的连通性、速度和数据通讯录等多方面数据来进行有效的测试，另外应该重视网络的通讯地址是否合理合法，只有建立一个有效的测试机制才可让校园网的管理员对于各种数据指标真正了解，为后期网络的维护有着非常重要的作用。目前很多学校网络管理员都是通过对网络的实时运行状态进行测试来找出网络存在问题，对问题及时进行处理，这样就保障了校园网的正常使用。下面就从几个方面对本校园局域网测试介绍。一、连通性测试测试工具：网络测试仪测试方法：先把网络测试仪连接到待测试的信息点与交换机之间(注意：不能打开交换机电源，否则就会损坏测试仪)，然后到终端各信息点用直通线连接简易网络测试仪的主机和信息插座。打开简易网络测试仪电源，局域网连通性测试就可以进行了。网络连通正常，8灯简易网络测试仪就会循环流水式亮起8个灯，4灯简易网络测试仪4个灯都呈红色且循环流水式亮起绿色。有灯不亮，则相应的线路就有故障。如用Hub替代远端终端进行测试，网络连通正常时，8灯简易网络测试仪只有1、2、3、6灯循环流水式亮起，4灯简易网络测试仪只有1、2号和3号灯呈红色，且这两个灯循环流水式亮起绿色，其他灯都不亮。例如：根据校园网拓扑结构在Cisco模拟器中配置好后，在Server1中检测网络的连通性结果如图5-1、5-2所示。图5-1ping命令的执行结果图5-2ping命令的执行结果二、网速测试工具：QCheckV1.3测试操作：第一步：安装并运行QCHECK，打开测试介面，然后在“FromEndpoint1”下的文档框中输入测试端IP地址，在“ToEndpoint2”中输入被测试端的IP地址（本校园内）。点击最下方的Run(运行)按钮。第二步：稍等片刻在“ThroughputPesults”下面出现连接的本校园网所要测试的速度。响应时间测试本次响应时间测试是在楚雄民族中专宿舍区装有WINDOWS系统的电脑上进行的，本次响应时间测试选取的外网连接测试地址为WWW.BAIDU.COM，WWW.HUAWEI.COM,测试结果如下图5-3所示：图5-3外网连接相应时间测试5.3功能测试思源中学的校园网的设计一般情况下遵行的原则有四个方面，其分别是实用性、先进性、可扩展性和高可靠性四个方面。（1）实用性就是结合学校的实际情况和需求情况对网络进行分析，再建立一个适合自身校园网络平台的网络平台；(2)先进性就是指校园网网络系统的设计应该采用最先进的国际成熟的网络处理技术，只有这样才可以建立一个适应目前校园网的技术；(3)可扩展性就是指学校应该充分考虑到自身网络教学的需求情况，制定一个适合自身发展的网络、服务器以及软件系统等多个方面的设计上保证系统进而让校园网的性能能够在使用的过程中进行有效合理的平滑升级，进而保护了校园网的稳定性和可靠性；(4)高可靠性就是指学校为了让信息能够有效的被使用，专门制定的一个可靠的发布平台，这样做的好处就是可以让信息中的处理过程能够不间断的运行。5.4网络漏洞及故障检测关于校园网的漏洞与故障问题，要在网络试运行后，在学校相关管理人员的配合工作下检测发现并处理的，也可以通过模拟的形式来发现网络中的安全隐患。下面介绍有关网络漏洞及故障的一些常识和检测技术。网络漏洞检测系统是一种用于自动检测目标主机或计算机系统安全漏洞的系统,它通过模拟黑客攻击,主动对网络系统安全性能进行检查测试,提高网络系统防御能力。5.5性能分析校园网的性能分析主要是在试运行过程中体现出来的，该方面的分析可以让校园网中的各个网络设备及结构满足校园网络平台的需求，只有通过合理的性能分析才可以了解校园网络平台的整体网络性能。目前思源中学在这方面做得非常好，这主要离不开学校管理层的正确指导，他们在校园网最初的建立和使用期间外聘相关网络方面的专业技术人才对学校的教师和学生进行指导性的学习，并根据网络规划和建设的需要及时组成了一支专业性强的维护和管理队伍。这就为该校网络平台后期的运行建立了一个有效完善的管理机制，保障了学校后期在校园网网络平台的顺利使用，也让学校真正实现了互联网的学习环境。5.6校园网的维护和管理校园网的维护和管理方面主要是应该结合学校的实际项目工程建设情况，只有学校的具备一个完善网络平台才可以实现校园网的整体规划和建设。当校园网的基础建设完成后就应该对其网络进行有效的监测，并根据监测过程发现的一些相关性问题进行全面性的监测和一些数据进行分析，只有对这些相关性的所有性能及时有效的分析和研究，才可以让网络运行真正满足学校的需求。学校也应该根据自身校园网情况建立专门的维护和管理部门，为学校的教育和学习建立一个可靠的环境。6结论与展望6.1结论互联网逐渐成为人类社会发展不可或缺的重要基础设施和信息渠道，而校园网可以把各门类上网终端（电脑、平板、手机等）连接在一起，增加了老师学生以及学校各部门之间交流的方式。校园网积极促进了大学的教学模式的改变，课程的改革以及新的学习模式的产生。本论文思源中学校园网规划为例，对学校的校园网现状进行了需求分析，结合国内外网络发展动态，通过对国内各高校网络建设的调研，充分考虑网络的先进性和可扩展性，制定了一套校园网建设方案，并为以后校园网的再建设及扩展打好了基础。6.2展望在经过较长时间的试运行后，证明了本网络方案的设计及具体实施已完全能满足该校教师教学科研、职员办公、学生学习生活等各方面的需求，已达到预期效果。针对学校校园网使用现状，我们以后的工作将从以下几个方面开展：（1）做好校园网的维护工作，保护网络硬件不受破坏；（2）扩大校园网在教学当中的应用范围，实现校园网与教学深度结合；（3）推进ipv6在校园网的接入工作，实现后期互联网在本校区深度融合应用。致谢在论文写作过程中要非常感谢赵军虎老师在百忙之中对我的热心帮助和指导，多谢赵老师对我的悉心指教和精心关怀，从他的严谨的治学作风上我受益匪浅。谢谢各位老师对我们的关心和帮助，希望我们能成为长期的朋友！在毕业论文结束之际，要向几年来所有在学习上给予作者帮助的师长和同学致谢！感谢你们！在写作过程中，我遇到了很多困难，例如选题方向不准确、论文书写不规范、开题报告撰写不规范，计算机电脑排版差导致在排版的时候出了很多问题。赵军虎老师从选题开始一步一步的给我进行了专业指导，我通过查阅文献、对论文进行查重，引用过的不知道如何处理才能降低雷同度，经过赵老师的专业指导，严抓细节，虚心向各科老师请教。经过身边老师对我论文内容方面的指导，让我顺利的完成了整个论文的书写工作。我要感谢赵老师及其他指导过我的老师。感谢各位的鼎力相助，因为我有你们的帮助才能让我毕业论文顺利完成，为我今后的写作奠定了很好基础，每一个帮助都对我产生了极大的影响，对于我的今后发展有着重要的指导和帮助。当然，我的论文能够顺利完成，也离不开同学们的帮忙，部分同学也给我通读全文进行了检查，发现了很多书写错误、逻辑错误，谢谢所有对我有帮助的人，祝你们生活愉