【校园网设计与实现10000字】

校园网设计与实现摘要随着计算机网络的不断发展和逐步普及，校园网建设是信息技术发展的必然选择。校园网系统是一个庞大而复杂的系统。它不仅为现代教学、综合信息管理、办公自动化等一系列应用提供了基础操作平台，还提供了多种应用服务，使信息能够及时、准确地传递到各个系统。作为现代教育的主阵地，我国高校发展网络教育责无旁贷。但由于技术、资金等方面的原因，在建设和管理过程中存在着投资大、见效慢、缺乏有效管理等弊端，没有充分发挥网络的作用。本文针对这一现象，分析并改进了校园网的不足之处。主要以校园网建设过程中可能用到的各种技术和实现方案为设计方向，为校园网建设提供理论依据和实践指导。关键词：校园网网络拓扑综合布线安全设计目录TOC\o"1-3"\h\u第一章引言 第一章引言1.1研究背景这是一个在校园内运行的计算机和辅助设备网络，是一个由计算机、网络硬件和网络软件组成的大规模综合应用系统，它将为学校教育、科学研究、学校管理等活动提供服务。让学校的办公和教学通过互联网与国家网站进行信息交流和资源共享。建设学校网络是建设教育信息系统的重要组成部分，是实现教育的重要手段质量和教育现代化的重要象征，也是学校的信息基础设施。支持教育改革，提高现代教育技术水平，使教育计算机化，为讲授课程、教材制作和教师示范课创造网络环境；并确保收集材料和建立在线备份功能，在课堂上使用多媒体进行教学，同时在课堂上进行语音教学和在课堂上进行功能教学。1.2研究意义随着计算机和网络技术的不断发展与普及，作为连接学生、教师、研究人员和管理人员的中枢神经系统，学校网络是学校采用教学和管理方法的基础。尖端作为教育计算机化基础的学校网络建设引起了广大公众的极大兴趣。科尔斯建立和使用学校网络是重要和广泛的提高科学教育和研究质量，改善教学和研究条件，加速学校信息技术的发展，扩大多媒体教学和研究，提高研究技能和成果的范围科学家主要成就包括：（1）满足知识经济时代的需要建设校园网络，创造丰富的校园网络文化，改变传统的教育思想和观念，促进内容、方法、工具、结构和方式的改变教育未来。（2）提升学校管理水平的需要对这一主题的研究使管理正规化，使管理更快，通过更快的流动和合理分配学校资源减少了管理人员的工作，从而使人力资源得到合理分配。财政和物质资源科尔同时，校园网络文化，使教育管理现代化，创造新的优势。（3）提高学习和办公效率通过一个简单的浏览器接口，用户可以仅单击其感兴趣的文字或图像而访问系统内外的各种信息和资源；用户还可以容易地使用各种集成系统。如电子邮件系统、文件传输系统、电子广告和网络信息组，通过浏览器使用HTML超文本链接、包含文本、图像、图像等多个媒体的开放式架构用开放、多种、方便用户和交互的多媒体信息代替静态、封闭、难以使用和刚性文本信息的声音双向的建立校园网络将提高学校的工作效率，便利信息交流。以及实时访问各种信息。1.3研究内容我这次实验主要研究校园网设计与实现，在这次的研究中，我将在校园网中加入防火墙，并结合入侵检测技术，试验能否加强校园网络的安全，主要从以下几方面研究：第一章引言。先讲解我提出这个工程的意义、背景以及目的。第二章校园网总体网络设计方案描述。集合结合校园网的结构及特点，对校园网的网络总体规划进行设计。第三章校园网应用系统。在校园网中，一般会包含办公信息管理系统、教学管理系统、图书管理系统、远程教育系统以及校园网通讯服务系统。第四章校园网综合布线系统设计，对校园网的设计范围及要求进行梳理，从而对其布线系统进行设计。第五章校园网的安全方案设计。研究在校园网中，要怎样实现保护其安全性：重点研究查找怎样使用防火墙与入侵检测技术来提高校园网的安全。第六章总结。查漏补缺，思考这次研究中存在的缺点或无法实现之处，以便以后想要更加深入研究时有方向。第二章校园网总体网络设计方案描述2.1校园网结构及特点2.1.1校园网基本组成结构（1）服务器服务器是一个高性能的计算机网络，能够根据网络中执行的各种任务向客户提供服务。（2）工作站在校园网络中，工作台是一个客户，但网络服务用户有时使用特殊应用服务器，例如打印机或备份：驱动程序的工作表通常通过网络卡连接到网络，并且需要安装软件和协议以访问网络资源。（3）网络互联设备集中器是连接多个计算机或其他计算机的连接装置，主要提供信号放大和中继功能，并将接收到的信号分配给所有端口。集中器还可以由软件配置和管理。交换机的配置与集线器非常接近，集线器也是一种多端口通信设备，其主要区别是数据传输速率通常比集线器中的核心交换机快得多。学校网络中心还具有引导功能。路由器是连接多个网络或网络段的网络设备，路由器具有数据通道控制功能和数据通道控制功能，通常实现通过硬件控制功能。网关是连接装置的一个重要部分。不仅具有路由功能，而且在两个网络段中具有不同的数据传输和转换协议。这可以获得多个桶机器的计算机网关具有用于实现桥软件包括网络协议转换和数据格式转换功能SQL防火墙是内部网络。。（4）网络传输媒介①双绞线（TwistedPair，双绞线）：这是一种网络传输介质，由两条铜线根据某些规格彼此隔离。两条非屏蔽火炬通常由四对火炬和一条塑料套管组成。数据传输距离通常限于100米。目前，双线是局域网中最常用的传输手段。②光纤（Fiber）：光纤以光脉冲的形式传输信号，其主要材料是传输介质光纤，可分为单模光纤、多模光纤和衰减光纤。光路非常小，抗电磁干扰，传输距离可达。图2-1校园网布局图2.1.2校园网特点将来，校园网络不可避免地要收费，如果网络无法运行，就无法控制学生上网的时间，这会影响正常教学，这是学校不希望看到的。良好的校园网络发展模式不可避免地是“通过Internet支持网络”，例如：学生使用Intranet，教育网络和Internet免费收费。因为校园网络自身的特殊性，使用校园网的学生很大一部分都没有很强的网络安全意识，造成了使得校园网网络中极其容易通过资料相互传播病毒和木马等等,而且黑客可能会使用校园网中的一些机器植入病毒,然后大量的传播,从而使校园网网络的安全性能下降。提供高速互联网连接校园网是构建校园网系统的关键，由于广大师生都参与了网络应用，有大量的多媒体。满足复杂信息结构校园网不仅为学生提供了电子学习和宽带增值服务，还为各职能部门提供了办公室管理，使应用程序多样化、复杂化数据组件和数据类型多样化的网络产品具有高度智能化的处理机制，可以为不同类型的网络用户提供不同的服务。确保可靠性和安全性摘要校园网教学档案管理中存在着许多重要的数据，如损坏、丢失或被盗，会造成巨大的损失，这就要求网络设备提供安全保障。综合了用户认证、计算机网络安全、网络密钥安全、集群服务器访问控制。易于操作和管理在校园网中，面对不同知识结构的师生和工作人员的信息服务种类繁多，如何管理和维护校园网的网络中心？因此，网络管理过程应该是简单易行的网络管理界面。提供操作功能将来，校园网络不可避免地要收费，如果网络无法运行，就无法控制学生上网的时间，这会影响正常教学，这是学校不希望看到的。。良好的校园网络发展模式不可避免地是“通过Internet支持网络”，例如：学生使用Intranet，教育网络和Internet免费收费。经济实用显然，跟国防、财政比较，学校对校园网建设的投入相对较低。2.2网络总体规划设计网络规划是一个系统的建立和优化过程，其基本目标是资源共享和通信。互联网服务供应商充分利用投资网络的效率，将需求视为网络设计的一个重要组成部分。提供目标和帮助设计者更好地了解网络的性能，还需要建立一个更有效的网络计算平台。网络平台主要为校舍设计，使用因特网软件（包括网络安全软件和应用）和因特网设备（包括主开关、路由器、次级开关、服务器等）。应用系统包括硬件和系统需求学校对材料的需求主要集中在多媒体教学上，目的是提高教学效率；对系统的需求主要集中在网络操作系统的选择上。目前的优先级是Windows2000Server，Linux，Unix，等还配备了一个能够提供浏览器模式操作的应用软件。2.3网络拓扑结构校园网络由多种功能的网络设备组成，包括路由器、开关、因特网接入设备、防火墙和各种服务器，如远程教学服务器。网络拓扑的设计应符合下列要求：适应未来网络拓扑的扩展和改变；接入特定用户群体或教师群体；确保网络的持续运行。当网络扩展和应用时，网络结构适应相应的带宽要求；使用更频繁的应用程序可供大多数因特网用户、教师和学生使用；在网络内外的用户之间合理分配信息流；支持更多的网络协议和扩大网络应用范围；支持广播数据流到IP的单一和多点。因此，为了满足这些设计要求，应充分考虑和调整小行星、树木和横向地形结构的等级设计功能。网络拓扑图（如图2.2）图2.2网络拓扑图图2.3网络结构图2.4主要网络设备配置根据设计原则和网络设备选择原则，主要网络设备配置的情况如表2.1表2.1主要网络设备配置表设备名称设备型号放置地点品牌数量单价（万元）备注路由器Cisco12816网络中心Cisco1￥6.00核心层WS-C3750-24TS-S网络中心Cisco3￥4.00交换机WS-X2922-XL模块汇聚层WS-C2916M-XL图书管Cisco11￥2.00交换机WS-X2922-XL模块行政楼接入层CiscoCatalyst1924-EN学生公寓Cisco45￥1.50交换机WS-X2922-XL模块主服务器IBMX226网络中心IBM1￥8.00防火墙CiscoSecurePIX535网络中心Cisco1￥8.00第三章校园网应用系统3.1办公信息管理系统软件办公室管理信息系统安装在Windows作系统上，并在平台上运行。SQLSERVER使用最先进的操作系统和开发技术，该系统为数据存储的可靠性和安全性提供了全面和有效的保护；固体功能参数有助于简化和加速日常的、繁琐的和复杂的管理。3.2教学管理系统软件教学管理系统是一个辅助学校教务人员完成日常工作中涉及教师管理、课程管理和成绩管理等项目的日常比较繁重的工作。它应用计算机在数据处理和数据整理保存方面的优异性能。旨在实现管理员、教师以及学生对信息的查询、修改以及更新提供便利性，提高工作的效率，减少出错的情况。3.3图书管理系统图书馆管理系统是基于Internet和intranet的21世纪数字图书馆管理系统。该系统不仅提供了图书编目、图书流通、图书检索、图书总账等功能，还提供了电子图书、在线阅读等特殊功能，为各类图书馆的管理提供了全面的服务。3.4远程教育系统远程多媒体网络教学系统是一个利用最先进的多媒体技术在因特网上或内联网上建立的远程多媒体教学系统。该系统分为五个不同的单元：教育和管理单元、考试和管理单元。讨论小组单元、论坛单元和电子白板单元。在课程设计方面，远程多媒体网络教学系统提供了课程之间的良好互动。行简单的信息传输可以通过函授教学来实现，而学生真正需要的是这是一种有针对性的帮助和灵感，如“面对面”效应，而只是通过交流、讨论、数据收集等方式。在线教育是真的有用的远程多媒体网络教学系统提供了一套全新的教学模式和标准，并配备了简单的教学和教学工具，使更多的在线教师能够迅速开发教学大纲和教学大纲。以统一的模式、标准和界面为基础的所有学生都能接受的多媒体网络教学系统，以提高教学和教学效率学习电子学习工具，如讨论空间、家庭工作系统、考绩制度等。3.5校园网通讯服务系统基于因特网和内联网的校园网络通信服务系统系统该系统包括主页、电子邮件、电子通讯和FTP服务，这些服务向学校提供全面的通信服务。第四章综合布线系统设计4.1设计范围及要求4.1.1综合布线系统设计要求布线系统的设计是提供用于数据通信的功能模块化、可重新配置和可扩展的信道，其中网络布线在互联网内外被物理上隔离并且配置为防火墙。要求详细说明每一级信息点的分布情况，内部和外部网络有助于传输。数据点的轮廓根据水平和垂直度而变化。水平子系统与使用不同类型非装甲电缆的垂直子系统和建筑物子系统可靠地提供100MHz传输带宽度。具有满足语音、数据和图像通信要求的传输速率的光纤等。学校内部采用的综合布线方法必须从学校的广域网入口来考虑。根据设计做法，网络的能力必须是多余的。4.1.2网络系统性能要求（1）能够满足灵活应用的要求；（2）除建筑物内电缆外，所有连接器都必须是标准的模块化部件，以便利系统的管理和使用；（3）系统必须是可扩展的，以便在今后扩展设备时，能够容易地扩展设备；数据通信、语音通信和图像传输可以得到保证；（4）提供计算机网络和高速电信网络之间的接口，以便在扩展校园计算机系统的过程中为城市网络提供高速通信。4.1.3布线系统管线要求（1）信息插座安装在墙上；（2）垂直和水平电缆的敷设方法；（3）整个配线系统中金属导管、桥架、底盒的安装方法；（4）配线系统管线与其它系统管线的配合：（5）其他相关管道按说明书安装。4.2布线系统设计方案描述电缆系统是利用美国AMP公司的结构化电缆系统设计的，该系统与其他国际公认的标准化电缆系统一样，符合国际标准EIA/TIA-568，具有诸如调制等特性。配置灵活性、扩展、经济可靠性和安全性投资建筑物结构布线系统分为五个子系统：工作区子系统、水平布线子系统、主垂直子系统、管理子系统设备间子系统。4.2.1工作区子系统设计从设备输出到信息采集的整个区域，即需要一个调节终端的单独区域，被划分为一个工作区域，在用户终端和信息采集之间提供连接。每个工作区可根节点的浓度使用单个或双孔插座。每个信息工作区通常包括多个掩埋的RJ45壁盒或插座。墙体必须安装在地面30厘米的高度，信息采集必须埋在位于地面上的86个国家品牌的掩埋箱中。墙根据当地的情况，该系统也可安装在地面或办公室内。而墙体封装可直接应用于各种情况。4.2.2水平布线子系统设计水平布线是一种星形拓扑，即从分配室到每个孔的通信线缆。所有信息用于数据的水平布线材料是一对5安培的非装甲电缆，数据传输速度不超过100米，从每个分配室提取每个层的水平布线，并通过布线槽和穿过该布线槽的导管到达工作区。墙工作区的数据线从布线槽中提取，沿着柱、墙或地下室延伸。每次通过铁槽或CVC阻燃槽（40×10×10×40×10×CVC阻燃管（G20,G25×等）插入电流时，都会发生这种情况。4.2.3垂直主干子系统垂直互连电缆子系统由主设备和层线之间的电缆构成，由此获得一个主要的大数据通信信道。主要速度高性能光纤内双绞车通讯电缆的大对数在主布线和子布线之间，垂直布线材料满足通信要求，我们在数据基板上使用光纤，并且根据网络设备的类型和定量配置，光纤根的数目提供一定的备份。集成建筑物的语音结构使用两对50对大电缆对数的在其他建筑物的数据库中使用了12个核心光纤。4.2.4管理子系统根据学校的需要和现实情况，网络管理中心位于一个较小的试验性建筑物内，而其他建筑物则位于管理子系统内的中间单位内。在行政大楼、中央大楼、教育大楼管理系统中，布线亭位于第三层，从布线盒中排出的两个火炬上下，沿着走廊的楼层和房间。安装模式是单道墙。在网络管理中心的管理子系统中，从保险柜抽出的两个火炬沿着保险柜向上、向下、向上和向下移动。通道通往每个建筑物的光纤也被集中在网络管理中心，并进入保险箱。4.2.5设备间子系统设计管理水平子系统主电缆设备：网络设备与信息点之间的链路连接到光纤网络每一建筑物只包括一个设备管理室。在设备上，选择IBDN公司的高密度连接框架，安装模式为单一的墙壁通道。第五章校园网的安全方案的设计5.1校园网的安全需求为了解决学校网络安全问题，首先必须建立网络保护系统。学校建筑、技术楼、车间和宿舍是分散的建筑物。每个机构都是独立的。分散网络的综合管理由网络中心负责。1）物理安全信息系统设备的实物安全是整个信息系统安全的先决条件。防范地震、水灾和火灾等环境事故和有形损害的设施和其他媒体2）网络运行的安全性网络安全操作包括网络隔离、安全检测、病毒防范网络互连与隔离建立内外网之间的防火墙，包括数据包过滤和应用代理，隔离和控制对内外网的访问，是成本效益最大的因素内部网络安全防护在网络中，同一部分的用户通常分为单独的网络，不同区域的用户分为不同的网络路由器网络安全漏洞检测网络安全漏洞扫描发布网络安全检测是网络安全和防御原理中的一项重要技术，本文分别从日本标准中的潜在安全漏洞和虚拟攻击的形式对网络安全进行了回顾，从而为系统管理员根据网络毒素计算机病毒的防范是网络安全建设的重要组成部分，它使电子邮件服务器自身能够方便地管理垃圾邮件和邮件病毒，通过系统过滤和反病毒网关过滤电子邮件，以减少垃圾邮件的数量，从而提高网络效率3）网络备份与恢复备份不仅可以避免网络系统中的硬件故障或人为错误，这也是灾难恢复后公共安全设施系统安全的前提条件，是保证安全的关键，更重要的是从这一点上看，美琪将利用云搜索和微广告技术，为您提供准确的直接搜索和专业服务。网络安全威胁的增加和网络攻击的破坏性增加，造成了简单防火墙的巨大损失，不能阻止复杂的和不断变化的攻击，为网络或系统提供可疑的交易信息系统操作响应策略，快速断开源穿透，记录并通知网络管理员以各种方式，确保系统的最大安全性因为要更加安全的保障高校校园网络的安全性，此次我将会把防火墙与入侵检测系统结合起来研究。以前单纯的使用防火墙或单纯的使用入侵检测技术都因为它们各自的独立性而无法有效的保障高校校园网络的安全，现在我将防火墙与入侵检测系统结合在一起使用，让它们相互补充、相互依托，来保障我搭建的高校校园网络安全问题。5.2校园网安全方案设计5.2.1校园网安全现状根据前文所知，防火墙和入侵检测技术是当今社交网络安全中非常有效的技术手段，二者相联合的使用更是使高校校园网络的安全越发的有保障。它们二者之间表现出了强烈的互补性。1.校园网的网络安全能力低，受到病毒、黑客等的影响较大2.学校校园网络的物理访问相对复杂。当校园网不可避免的接入网络时，不可避免地出现了许多暂时忽略安全性的处理方法，这为校园网的健康扩张和信息安全隐患。3.因为校园网络自身的特殊性，使用校园网的学生很大一部分都没有很强的网络安全意识，造成了使得校园网网络中极其容易通过资料相互传播病毒和木马等等,而且黑客可能会使用校园网中的一些机器植入病毒,然后大量的传播,从而使校园网网络的安全性能下降。4.水灾、火灾、雷电等等自然灾害造成的学校校园网系统的毁坏；5.搞笑校园网的系统配置不太完善；6.最后就是高校校园网网络管理者没有管理好。5.2.2防火墙与入侵检测系统分析对防火墙和入侵检测技术的理解，在网络高速发展的现代社会中，最有可能加上最新的入侵检测技术，尤其是入侵检测系统的设计和实现。思科软件包的即时测试模拟器。模拟制造跟踪程序，软件包，性能测试，入侵检测系统。在下一部分中，笔者将分析防火墙和入侵检测系统在校园网中的具体体现，验证它们是否能够实现对校园网的保护功能。5.2.3防火墙与入侵检测系统设计构思1）关于防火墙防火墙是一种系统或系统集合，它是在两个网络边界上构建的，以执行一个安全策略和网络通信监视。它控制对内部网络（例如校园网络）和外部网络（例如专用因特网）的访问。通过一系列旨在保护内部网络的规则和战略来限制和转换通过防火墙的数据流。因此，防火墙应安装在校园网络的输出位置，然后安装在路由器的后部。建造的防火墙只能用于通信，不能用作战略因为模拟器中没有攻击，因此没有防火墙策略。2）关于入侵检测系统由于模拟器的局限性，入侵检测系统很难搭建出来，故而在入侵检测技术方面，我将采用理论的形式加入到我的高校校园网络中。3）关于二者联合使用因为要更加安全的保障高校校园网络的安全性，此次我将会把防火墙与入侵检测系统结合起来研究。以前单纯的使用防火墙或单纯的使用入侵检测技术都因为它们各自的独立性而无法有效的保障高校校园网络的安全，现在我将防火墙与入侵检测系统结合在一起使用，让它们相互补充、相互依托，来保障我搭建的高校校园网络安全问题。主防火墙设置在网络边界上，整个系统通过主防火墙连接到因特网。在子网络中，引入主机防火墙结构，保护服务器通过主机防火墙连接到内部子网络。系统火灾并非独一无二，而是与其他安全模块一起构成的一个单元。5.3防火墙在校园网中的搭建防火墙的安装应该是在校园网的出口位置放个路由器，再在路由器的后面放置模拟器中的防火墙，如下图所示：图5.1防火墙安装防火墙是内外网络之间的桥梁，而我之前做的校园网络只是一个局域网，所以我们需要搭建一个外网，然后在内外网之间搭建防火墙，配好策略，做好路由和NAT，这样就做好了防火墙的搭建。但由于模拟器的局限性，我所搭建的防火墙仅能测试内外网正常通信。任意使用一内网pc，让其ping外网，如下图所示：图5.2系统运行界面由此可知，网络可以用，拓扑图搭建成功。5.4校园网安全性能测试5.4.1测试环境网络安全是指各种网络管理和控制技术，以确保在传输过程中不会增加，减少，更改，丢失或非法读取数据。但是，各种网络攻击方法层出不穷。我们必须直面的一个问题是，网络安全不仅限于简单的保护措施，还必须考虑网络安全结构的完整构建。安全的网络体系结构应确保即使在大量数据传输的情况下，网络仍然可以正常运行，并确保更好的安全性和稳定性。我所搭建的校园网网络拓扑图如下图所示，整个校园网络都在局域网内，与外网的边界处，搭建了防防火墙。软件配置：Win10系统、思科模拟器CiscoPacketTracer。5.4.2理论加入防火墙与入侵检测系统后校园网安全性我搭建的高校校园网络中，在校园网边界与外网相连之处加入如防火墙，再在校园网中加入入侵检测系统。当出现了防火墙检测不到的入侵行为时，入侵检测系统可以及时发现，然后再由防火墙来对入侵信息进行处理，大大提高了高校校园网络的安全性。5.4.3测试结果延迟是系统处理数据分组所需的时间。测试防火墙等待时间包括计算存储和重发时间，即用于存储和重发数据分组的总时间。如果我们没有直接的接入，我们常常可以通过许多路由和切换装置访问一个特定的服务器。当我们通过高速公路上的收费站时，每个设备都需要一段时间。如果防火墙很短，用户就不会感觉到它的存在，从而提高了网络接入的效率。延迟单元通常是微秒，而有效的防火墙通常延迟到100微秒。延迟通常基于速率测试之后进行的测试。在测试延迟之前，您必须测量每个数据分组长度的速率，然后使用速率。在每个数据分组长度中：90%至100%的结果作为延迟测试流。一般延迟测试不需要丢失分组。我们的测试通常使用95%或90%的最大速率。测试结果包括最大、最小、和平均的延迟。通过以上测试我们可以得知，入侵检测系统可以对入侵行为进行警告，防火墙在看到警告后修改自身安全策略，来阻止入侵行为，两者相结合，取长补短，大大提高了高校校园网络的安全性。第六章总