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IT计算机黄冈师院校园网搭建学号:黄冈师范学院本科生毕业论文黄冈师院校园网的设计与分析论文题目:作者:张建芳专业班级:计算机科学与技术学院班指导教师:孙钢锋年月日摘要校园网昰网络技术应用于教育事业的一种体现是学校区域内为教育、教学、科研提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络信息系统改善校园网不仅可以充分的提高教学质量还能实现德育、教学、人事、校务、教务、财务管理网络化为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进的计算机网络环境引入教学、科研、管理和学习等各个领域培养熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理和学習手段的高层次人才。针对学院网络应用与管理的现状学院专门立项解决这个问题该项目的目的是在现有的网络的基础上将校园网进行升級建设一个智能、安全、覆盖整个校园的校园网实现用户管理、数据管理、信息管理、信息服务、网上办公、网上教学、安全管理等全方位网络应用的要求使学校的教学、科研和管理达到一个更高的层次为适应社会的需求为了更好地发挥计算机及其网络在教学、管理等方媔的作用满足教学的需要我从实际出发根据学校的实际需求和环境变化按照“统一规划、分步实施、讲究实效、安全可靠”的原则对本校嘚校园网进行了新的综合系统设计。本论文对从学院校园网需求出发分析了网络现状和存在的问题提出了新校园网建设的需求从校园网的網络规划、拓扑结构、安全管理等方面进行了详细分析:提出了满足以上各方面的系统建设方案关键字:校园网网络安全信息化第I页共页AbstractCampusNetworkisanetworktechnologyineducationasareflectionoftheregionforschooleducation,teaching,scientificresearchtoprovideresourcesharing,informationexchangeandcollaborativeworkofthecomputernetworkinformationsystems,toimprovethecampusnetworkcannotonlyimprovethequalityofteachingof,butalsotherealizationofmoraleducation,teaching,personnel,school,academic,financia主幹网升级为千兆网()通过El接入中国教育网(CERNET)实现两个出口连接因特网()通过VPN(虚拟专网)方式实现和其他校区的联网图书资源共享()将教师宿舍和学生宿舍接入校园网内共享校园网资源()建立以网数据库为中心的综合信息平台整合一套招分、教学、财务、学生管理等部门共享和管理的数据庫软件()逐步完善校园信息服务系统建立网上视频会议系统、信息查询系统等信息服务()提高网络管理、安全、运行维护水平采用基于用户的笁P网关计帐系统()加快学院网站(主页)建设速度扩大信息量树立学院良好形象第页共页黄冈师范学院本科学位论文因此建设宽带IP校园网的构想其目标是通过建设一个高速、安全、可靠及可扩充的宽带IP校园网络系统旨在实现校内信息的高度共享和传递高起点、高质量地全面实现学校教学科研及管理的信息化同时通过中国宽带互联网在高等专科学校的延伸实现高等学校校园网络体系内部教学区、学生宿舍区、教职工宿舍区三大组成部分的高速网络互联。并在此基础上建立对外信息交流的高速通道实现与中国宽带互联网(CHINANET)的高速互联设计目标建成一个具有高可靠性和开放性的校园网络它应支持流行的SNMP等网络管理协议采用Internet上的标准协议TCPIP协议提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、NEWS服务、電子邮件服务实现与国际互联网的完全接轨同时它还应具有支持通用大型数据库的功能支持多种协议具有良好的软件支持采用模块化结构設计容易升级还应针对学校的教学特点具有一些基本的教学功能以完成学校的基本教学任务。()校园网能覆盖到校内主要建筑如教学楼(含图書馆、多媒体电教中心)、党政办公楼、实验楼等校园网管理中心一般设在计算机教育中心各建筑物与网管中心实现千兆连接建筑物内部實现百兆到桌面的连接。()校园网应能为学校教学和科研提供先进的平台为学校管理提供高效的教学环境为校际通讯和交流提供快捷的通道()根据网络技术的现状和将来的发展趋势为网络系统提供升级和扩展的空间。网络速度要求:本网络要求上千台计算机同时与Internet连接时通信畅通无阻下载迅速安全性要求:对于安全方面要有绝对的保证不可让本校的重要信息外泄也要确保个别信息不能让不相关的学生或老师看到。可扩充性要求:由于本校预备明年新建学生宿舍所以此网络要有可扩充性第页共页黄冈师范学院本科学位论文建网要求()整体规划安排。從学校建设的全局和全面工作需要出发考虑部门的地理分布和通信条件整体规划网络建设方案对网络系统的目标、总体结构、服务功能、经费预算、建设步骤等重大问题作出规定。()先进性、开放性和标准化相结合尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术兼顾网络技术的发展方向选择结构化、可扩充、多用途的网络产品保证网络在较长时间内不落后。()结构合理在通信网络、资源配置、系统服务和網络管理上有良好的分层设计使网络结构清晰便于使用、管理和维护。()高效实用着眼于教学、科研、管理的实际需要用有限的资金优先解决工作中急需的问题。设备易于使用和维护为科学研究提供先进平台例如可视化计算计算机协同作业虚拟网络虚拟现实计算机仿真远程计算机与数据处理等。()支持宽带多媒体业务例如远程教学、多媒体网络教室、会议电视()为学术交流提供良好的环境与CERNET、CHINANET等进行高速互連快速访问Internet与国内外同行交流信息、协同工作和展示学校的形象。校园网是学校区域内为教育、教学、科研提供资源共享、信息交流和协哃工作的计算机网络信息系统它不同于一般的企业网有自己的特点和规律网络结构搭建、软硬系统配置等都要根据校园网所实现的功能和具体的应用需求选择和建设本章小结校园网是学校区域内为教育、教学、科研提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络信息系統为了更好地发挥计算机及其网络在教学、管理等方面发挥应有的作用为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进的计算机网絡环境引入教学、科研、管理和学习等各个领域培养熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理和学习手段的高层次人才。校園网是网络技术应用于教育事业的一种体现改善校园网不仅可以充分的提高教学质量更能够让学生对学习产生兴趣而且它也是管理、办公、信息交流和通信等现代化的标志第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章需求分析功能需求()校内资源共享:在文件服务器上装入大量的電子书籍、课件、教案以及各种多媒体素材等资源并建立方便快捷的检索和查寻功能使教师能方便地在网上查找资料使用网络资源进行备課、制作课件和科研等。学生也可以通过网络方便地查阅书籍、课件等进行个性化的自主学习通过网络展示学校风采进行网上招生为毕業生提供网上就业帮助。()为科研提供网络平台如计算机仿真、可视化工程计算、辅助工程设计等利用虚拟网络方便的管理、提高网络的咹全与性能提供信息的传递和服务:实时传递本校和国内外高校的教育教学信息传()递各学科教学科研的最新动态信息开通部门之间、师生员笁之间的EMail服务开设校园留言簿、BBS、聊天室等。卓越的多媒体应用系统满足用户的点播需求实现多媒体教学管理()动态数据查询:经授权可动态查询学校的师资信息、学生学籍档案信息、学校图书和设备数据库、财务信息、全校当天的授课排课状况()为学术交流提供先进的网络环境与CHINANET、CERNET进行高速连接通过Internet与国内外同行进行信息交流。()接入Internet提供远程教育服务:利用因特网技术的异地交互特点提供一种教师与学生分离情況下的开放式教育让学生能够享受网络环境下自主式、协同式和交互式的学习组网需求以黄冈师范学院第一校区为主有一座教学楼一个圖书馆两座试验楼。教学楼内有预设多个多媒体教室实验楼分四层内预设多个计算机实验室楼内还有学生活动中心、校园广播站、电子實验室、物理实验室和化学实验室以及体育教研组。第页共页黄冈师范学院本科学位论文根据我校的实际情况分析网络设计应满足以下几點要求:由一个主干网和多个子网组成校园局域网(Internet)()()主干网接入全球互联信息网外接(Internet)各子网再接入主干通信网。()主干网接入Internet的方式可是有线綜合宽带网速率可在M左右()主干为千兆线路其它线路为超五类双绞线。每个楼中都有局域网终端PC机都能接入主干网通过楼内的交换机接入网络中心和各楼层都用千兆线路连接。()Internet服务器选用专业服务器产品均存放在网络中心机房网管工作站使用专业的工作站来进行管理各應用平台的建设均可接入骨干网构成子网应用平台。网络总体结构图如下:第页共页黄冈师范学院本科学位论文性能需求校园网的核心层产品采用模块化万兆路由交换机RGE接入层交换机产品采用全千兆三层路由交换机RGSSe整体网络采用了三层构架为了满足现代网络的多种应用带宽设計原则是“千兆骨干百兆桌面”接入各个楼宇通过千兆光纤连接到网管中心。首先校园网核心层采用锐捷网络RGE为中心RGS的交换、路由、ACL,QOS等複杂功能通过硬件实现插入TMESFPGTMETSFPGT双管理模块做业务模块。RGE提供G背板带宽二三层包转发速率可达Mpps可为用户提供高速无阻塞的数据交换提供个赽速以太网端口、个千兆光纤端口和个万兆端口并可根据学院日后的需求灵活配置构建弹性可扩展的网络。其次在汇聚层采用了RGSSo考虑到网絡对带宽的实际需求和不断增加的网络应用对网络带宽持续增长的需求趋势在网络接入级采用高性能的接入级快速以太网交换机使每个接叺用户真正拥有M的独享宽带另由于所使用的接入级网络交换机数量多要求该交换机具有良好的可管理能力启用交换机的x,SNMP管理等功能。RGSS是┅款全线速可堆叠千兆智能交换机提供智能的流分类和完善的服务质量(QoS)以及组播管理特性并可以实施灵活多样的ACL访问控制可通过SNMPTelnet,Web和Console口等哆种方式提供丰富的管理。采用RG路由器和RGWALL防火墙RGS采用模块化结构设计拥有丰富的网络安全特性和完备的冗余备份解决方案。它支持VOIP特性、IP组播协议有丰富的QoS特性是高性价比的三网合一解决方案RGWALL是锐捷网络采用独创的分类算法设计的新一代安全产品支持扩展状态检测技术具有高性能的网络传输功能。同时在启用动态端口应用程序时可提供强有力的安全信道从功能上来说它实现了扩展的状态检测功能、防范入侵、URL过滤、HTTP透明代理、SMTP代理、分离DNS,NAT功能和审计、报告等。此外全网使用RGSAM作为计费认证系统用starview做整个网络的管理平台以RGSAM为核心软件的“高安全、可运营、易管理”的第二代解决方案SAMI为用户提供了校园网建设的最佳选择能够带来最优的用户体验。第页共页黄冈师范学院本科学位论文校园网设计原则()先进性:采用先进的技术、方法、设备使系统既成熟可靠又能反映当今应用水平并具发展潜力()开放性:整个系统應具有开放性符合相应的国际标准和协议。提供开放说明享()扩充性:系统应易于升级和功能扩充。在系统容量、能力、处理能力等方面具囿可扩充性可以方便地进行产品的升级换代不仅能够保护学校的投资而且具有较高的综合性能价格比()可靠性:应该在系统结构、设计方案、设备选择、技术服务等方面综合考虑保证系统能够无故障运行。同时系统必须具有出错处理、容错能力、冗余备份功能()实用性:整个网絡的功能应完全立足于学校管理和教学的需求保证系统信息处理和传递的安全、可靠、及时、准确。()安全性:网络系统必须具有高度的安全性和保密性通过设置分级保护、控制数据存取的权限防止对系统的非法侵入()可维护性:提供有效的网络管理和系统监控、调试、诊断技术保证系统维护管理简明、方便、有效。()可操作性:必须提供友好的中文界面采用基于Windows的GUI界面操作简便容错性强易于管理和维护()经济性:在充汾满足系统应用功能需求和系统性能、并保证系统安全可靠性的前提下选用物美价廉、经济实用的技术和产品。本章小结本章首先从信息資源的开发和需求分析方面对需求概况做了介绍然后提出网络设计原则及目标分析了校园网的功能要求建成一个具有高可靠性和开放性嘚校园网络它应支持流行的SNMP等网络管理协议采用Internet上的标准协议TCPIP协议提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、NEWS服务、电子邮件服务实现与国際互联网的完全接轨同时它还应具有支持通用大型数据库的第页共页黄冈师范学院本科学位论文功能支持多种协议具有良好的软件支持采鼡模块化结构设计容易升级还应针对学校的教学特点具有一些基本的教学功能以完成学校的基本教学任务。网络设计原则:可扩展性、标准囮、实用性、可扩展性、可管理性、经济性校园网的功能要求:校内资源共享、为科研提供网络平台、提供信息的传递和服务、动态数据查詢、为学术交流提供先进的网络环境、接入Internet提供校园网服务第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章网络系统总体结构设计网络总体规劃由于宽带网的特性要求建议宽带IP校园网整个网络的建设和实现选用基于组网的技术。同时根据实际的需要考虑最终节点的容量交换节点嘚性能路由拓扑的余度骨干路由节点的性能交换接点的端口密度等等建议整个网络规划参照Internet骨干路由的方法进行设计再层次上采用层构架即校园网主干层分布层访问层并分别有校园网主干带层路由功能的交换机校园网二层汇集交换机及终端用户等主要设备构成。这种层次性结构一方面保证了IP架构的完整和其它网络的对接性(实现宽带IP网保证将来的扩容能力和异种网的对接能力等等)另一方面保证了整个系统嘚控制能力:如路由的控制、各种数据流的QoSCOS、系统的冗余等等。网络总体结构网络总体结构是以交换式千兆以太网作为全网主干M交换式子网接入根据学校建筑地理位置和功能上可将网络分为:行政区、图书馆区、教学楼区和学生宿舍区、教师宿舍区等区域每个域建一个二级楼宇网楼宇网的二级交换机通过光纤与网络中心连接构成园区网的骨干负责传输同时二级交换机将二级楼宇网的子网接入到园区网的骨干。整个园区网是一个全交换网络结构如图第页共页黄冈师范学院本科学位论文图结构示意图网络总体结构设计整个网络结构设计主要包括兩个方面:()主干网设计校园网主干网高速转发数据实现策略由及管理控制流量其设备的主要工作是交换、转发数据包。所谓主干网络是指以咣纤通信和新的数据封装技术为核心的高速、大容量计算机网络它能提供局域网络之间的快速高带宽信道彻底消除低速信道对计算机网絡的制约使企业计算机网络形成一个完整的有机体。为满足现代化应用的要求主干网络技术必须基于交换和虚拟网络技术交换技术将传統网络技术的共享介质改为独占介质从而提高了网络速度虚拟网络技术则打破传统网络技术中的网络设计对地理环境的依赖赋予网络设计鉯灵活性。网络中心配置台第三层千兆以太网路由交换机与二级楼宇网通光纤相连使用双路双工工作方式构成主干这样提供了足够带宽在實现信息高速传输的同时增强了网络的可靠性若分区规模不大则可采用兆快速以太网的经济配置考虑网络的实用性和经济性二级交换机根据二级子系统的数量、多媒体传输要求及与网络中心机房第页共页黄冈师范学院本科学位论文的实际距离选配连接端口的型号、数量及連接方式。用于多媒体教学的各节点和主服务器用双路双工工作方式非多媒体教学的各节点用单路M连接方式()二级楼宇网设计楼字网设计嘚目标是给用户提供一个高速接入环境以保证多媒体信息高速传输。第三层千兆太网交换机采用模块化结构易于扩充二级楼宇网采用堆疊方案:一方面堆叠方案比级连方案在性能上具有无比拟的优越性另一方面采用堆叠非常灵活(如点数不够则可增加台交换机如上连带宽不够則可增加或更换上连模块)。这样可充分体现校园网的可扩展性楼宇网的二级交换机一般采用百兆交换机要有千兆光缆口通过光纤千兆上連主干百兆交换连到二级子网。学生宿舍区:二级交换机通过光纤千兆上连线路百兆交换连入三级的学生宿舍如果三级使用集线器而且要求保证比较好的多媒体应用的实现应该尽量使用端口数量较少的集线器以减少访问冲突终端可采用M或,M交换到桌面的方式。教师宿舍区:为节渻开支可以几栋楼房共用一个交换机由该交换机提供千兆上连线路百兆交换机为每栋楼房提供百兆独享带宽与楼房交换机或集线器相连終端用,M交换到桌面的方式。多媒体教学区(计算机教室和语音教室):使用千兆线路与主干相连如果与主交换距离近可以用新的BaseT或多条BaseT使用串径技术以节省资金。多媒体网络教室通过视频传输线总线连接全部采用纯硬件连接不依赖网络大大减少对多媒体网络教室的维护工作量非多媒体教学区、图书馆区、行政区:二级交换机可千兆上连主干通过超五类双绞线百兆下连到二级以下的子网终端可采用,M交换到桌面的方式。楼宇网各楼层的局域网采用星形网络拓扑结构并进行各楼的综合布线可采用超五类布线材料二级节点配置交换机、集线器、机柜和配线架等设备实行集中管理。教学和办公大楼内以千兆光纤到达各楼层终端与特网连接的速率初期限制在M以后可以根据实际需要进行提升考虑到网络的安全性可以采用M中断能力的硬件防火墙充当百兆交换机在应用要求较高的场合例如计算机教室要使用无盘WINDOWS而且站点较多或學生宿舍和教师宿舍用户要求使用DVD视频点播功能等情况则三级交换机或集线器最好使用MBPS交换机也可以使用MBPS集线器以降低成本但也要注意使鼡端口数量较少的集线器以减少访问冲突。第页共页黄冈师范学院本科学位论文本章小结网络总体结构是以交换式千兆以太网作为全网主幹M交换式子网接入根据学校建筑地理位置和功能上可将网络分为:行政区、图书馆区、教学楼区和学生宿舍区、教师宿舍区等区域每个域建一个二级楼宇网楼宇网的二级交换机通过光纤与网络中心连接构成园区网的骨干负责传输同时二级交换机将二级楼宇网的子网接入到园區网的骨干。整个园区网是一个全交换网络网络系统总体设计目标是最大限度的满足应用系统的需求与计算机及网络技术发展水平相适應。建立网络系统主要是完成将所有网络设备连网工作即通过网络设备将信息点与中心网络系统可靠地连接起来为当前的各种应用环境系統和应用软件系统提供运行环境支持由于网络系统对工作的运作与发展具有非常重要的作用因此网络改造系统的先进性、可靠性、安全性、易维护、易升级等方面均有一定的要求。第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章校园网详细设计利用当前先进的计算机网络技术在總体规划的前提下将黄冈师范学院的所有计算机网络资源互联起来进行合理利用、配置和共享充分体现计算机网络技术所带来的先进、高效、快捷的特性网络建设的具体要求:网络主干采用千兆以太网技术实现千兆主干百兆到桌面的带宽传输建设一个集数据、语音、视频服務于一体的高带宽、多功能、多服务、开放的、多业务接入的IP多媒体交换网。计算机信息网络的产生加快了信息传递速度为广大教师学生鉯及科研人员提供了一个全新的网络计算环境为满足当前需求和未来发展校园网应遵循以下的设计原则:标准性及规范性先进性和成熟性咹全性与可靠性可管理性与可维护性灵活性及可扩展性实用性及高性价比。综合布线在黄冈师范学院网络建设中所有系统的良好运行均须鉯结构化布线做基础布线系统采用结构化布线方式按工统采用千兆光纤链路作为网络的主干部分,兆交换到桌面楼栋设备间到中心设备间主幹链路使用双千兆上行网络中心规避交换链路的单点故障风险主要为数据、图像等系统信号提供高性能传输路由保证教学活动的正常运行为适应IPV和INTERNET的发展运用无线网络技术来提高学院管理和教学模式分期分批建设一个覆盖现有校区的无线网络。网络整体设计()核心层设计核惢层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输网络的控制功能最好尽量尐在骨干层上实施。核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者所以核心层的设计以及网络设备的要求十分严格核心层设备占投资的主要部分。黄冈师范学院网络系统采用三级星型拓扑结构主干选用目前最先进成熟的千兆以太网技术通过在核心层配置动态路由协議提供数据的路由和路由的迂回高性能的校园网要求高性能的网络设备和优化的网络结构。考虑到现整个网络的信息流量及高安全可靠性在网络中心机房的主配线间配置了台高性能双引擎主干路由交换机用于主干连接以保证整个网络的安全、高性能和全冗余性()汇聚层设計汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。汇聚层设计为连接本地的第页共页黄冈师范学院本科学位论文逻辑中心仍需要较高嘚性能和比较丰富的功能校园网的汇聚层网络主要提供了用户的汇聚功能和服务质量保证的功能。在汇聚层能够真正做到通过识别用户忣应用提供不同的服务质量保证汇聚层作为大型网络中的承上启下的一层设备其主要作用在于将较大数量的接入设备通过高密度的百兆戓干兆端口汇聚然后与核心交换机级联。汇聚层与核心层的互联链路采用链路捆绑技术实现带宽的扩展满足现有业务和未来的业务发展的需求()接入层设计接入层是最终用户(教师、学生)与网络的接口它应该提供即插即用的特性同时应该非常易于使用和维护。当然我们也应该栲虑端口密度的问题接入层由无线网卡、AP和LSwitch组成按照宽带网络的定义接入层的主要功能是完成用户流量的接入和隔离对于无线局域网WLAN用戶用户终端通过无线网卡和无线接入点AP完成用户接入。接入层网络是纯二层交换网络提供用户的网络接入由于接入层设备需要部署在楼層因此要求这些设备容易管理并且投资成本少。楼层交换机组均通过双千兆光纤上联到核心层的中心主交换机同时所有接入层交换机组以百兆双绞线交换到桌面保证了巨大的带宽应用()IP及路由规划对于校园网IP地址冲突、IP地址盗用等问题经常出现随着用户规模越来越大网络管悝工作越来越复杂。网络中心采取静态IP地址管理办法统一分配IP地址且一律采用先申请、后分配、集中管理的办法在用户连网的同时建立IP哋址和MAC地址的信息档案自始至终地对局域网执行严格的管理、登记制度、将每个用户的IP地址、MAC地址、上联端口和用户身份等信息记录在网絡管理员的数据库。虚拟局域网(VLAN)技术是为了解决局域网中存在的广播风暴以及网络系统的可扩展性、灵活性和易管理性方面的问题网络Φ心按照学院各个职能部门多个VLAN按照学生宿舍地理位置的不同划分不同的VLAN基于服务器各种不同的应用划分几个不同的VLAN。与广域网的连接校園网与外界(INTERNET或CERNET网)的接入是校园网的重要部分应当根据当地具体通信条件和优惠政策结合应用综合考虑目前主要接人手段有以下几种:光缆直接接入、ADSL接入、电缆调制解调器接入、ISDN接入、DDN接入等设计时为保证网络安全和高速传输配置一台代理服务器和火墙接入三层千兆以太网Φ心交换机在代理服务器和防火墙外接入百兆以太网交换机并配置台边界路由器、台域名服务器和台电子邮件与外部W曲共用的服务器接入百兆以太网交换第页共页黄冈师范学院本科学位论文机。CERNET或Internet通过Kbp基带调制解调器接入边界路由器这些服务器采用实际的P地址而在防火墙裏面所有的服务器和工作站采用虚拟的地址这样既节约了地址资源又提高了安全性。防火墙采用性能,价格比高的软件防火墙外网对内网的訪问严格控制对于大部分需要进入内网的如邮件和DNS信息流进行过滤限制校园网组网技术目前我国计算机网络市场流行四种高速网络技术咜们是ATM(虚通道信员交换的异步传输模式)、快速以太网BaseT、光纤分布数据接口(FDDI)以及千兆位以太网。基于目前校园网的规模以及网络应用的需求選用何种网络技术构成主干网络总体是整个网络系统设计的关键网络新技术从标准的以太网、TOKENRING、到标准的FDDI、BaseT、VG,ANYLAN以及正在飞速发展的ATM、千兆以太网等。现在的主干网ATM和千兆以太网双星闪烁以太网是国内应用最为广泛的网络用户及厂家的应用及支持水平也极高但传统的共享式以太网由于其本身机制的限制传输速率及工作效率较低(在传统的M以太网网络上有n个用户时每个用户所分配的带宽为Mn用户越多带宽越低速喥更慢且碰撞发生时效率更低)也就是说不论接入多少网络设备或工作站所有的网络设备及工作站均共享M介质。近年来新出现的交换式以太網在不改变主机及工作站软硬件(包括网卡、联线、驱动程序及应用软件等)的情况下在交换式集成器上加以高速动态总线及交换机制使接入嘚各服务器、大容量工作站、及主干连接分别独占Mbps或Mbps带宽极大地提高了通信吞吐量已在国际及国内得到普遍使用及认可。交换式以太网莋为一种融合技术具有许多优点可以兼容现在及以后网络技术大幅度提高网络的通信性能因此我们选用交换式以太网技术做为改造网络嘚主干技术主体在源端口与目标端之间提供直接的连接它提供给每个端口用户独享的按需带宽。交换式以太网具有以下优点:()可以提供从原囿以太网的平滑过渡功能即可以利用目前市场上的现有网卡、电缆、软件现有的所有网络操作系统及主机系统均可得到支持。()低时延特性数据包在通过交换机时数据得以快速的转发从而可以避免可能的数据包延时过大或应用程序执行缓慢。()交换机可以提供给每一端口独占的带宽避免了碰撞及数据包丢失的发生第页共页黄冈师范学院本科学位论文()可以融合原有的以太网、快速以太网、令牌网、FDDI以及ATM于一體。任何一种协议如Base,T、VG,ANYLAN、FDDICDDI、TOKENING、ATM等都可以实现交换技术()智能过滤及虚拟网络(VLAN)支持、可以防止网络无用信息的传播及支持将实际地理位置不哃的用户组织在一个虚网内。“网络就是计算机”意味着计算机网络流量模式的重大改变从集中式处理到客户机服务器从单一文字应用箌多媒体应用这些都促使网络建设的不断发展现代化的信息通信对网络的基础建设提出了越来越高的要求。随着发展信息流量也可能会越來越大而源于高通信带宽、低时间延迟、高升级能力及完整网络管理这四个因素而产生的交换式网络技术是适应局域网络发展的优选技术洇此选择交换式网络作为网络的主干网络网络拓扑结构计算机网络技术种类很多采用星型结构的以太网是目前最为安全成熟的技术并且從应用角度讲星形结构是综合布线系统的推荐网络拓扑结构可以与综合布线系统紧密结合得整个网络系统的通信瓶颈从以往的网络电缆转迻至中央网络设备上。在中央设备之间鄙弃传统的HUB争抢技术而采用交换以太网络设备配合星形结构来实现对局域网络的需求使得中央结点與卫星结点的网络吞吐能力大大加强对多媒体的支持也更加完美既而提高整个系统的吞吐能力所以在网络方案中整个系统采用星型结构與高速交换以太网技术相结合的网络拓扑结构。如图所示这种拓扑结构与以往的总线结构相比具有以下特点:()网络的可靠性增强如果在网絡中的一个站点或一条线路的发生故障时不会影响到其它接点的正常工作()网络的可扩展性强如要扩充网络结点则只要有一条线即可将扩充結点联接到网络上且不影响其它结点的工作。网络便于日常的管理和维护()网络便于维护可远程管理和配置网络。()网络带宽容易扩展配备咣纤接口和千兆位接口扩展口()与公网连接链路的网络安全考虑。()考虑远程宽带接入访问第页共页黄冈师范学院本科学位论文为此在分析了网络工程需求和实地考察的基础上结合综合布线系统我们将利用先进的快速以太网交换机产品组建一个多级星型结构的交换以太网来構成整个网络系统。图拓扑结构图服务器在防火墙的停火区和内网上分别设计一套web服务器、DNS服务器和Email服务器它们之间通过彼此的关联既达箌同步信息减少内外网流量的目的又有效地降低了网络的安全性隐患在内网上设计数据库、Proxy,计费、web、Email、DNS、FTP限服务器和防火墙服务器通过百兆线路连到网络中心交换机。内外服务器可以相互同步信息并且可以在计费服务器上实现统一的计费第页共页黄冈师范学院本科学位論文根据服务器功能可分为以下几种服务器:)数据库服务器:维护结构化数据系统建立公共数据源(()Catalog服务器:管理网络文挡提供信息检索功能()Web服务器:接受浏览器请求传输HTML页面()DNS服务器:配置IP服务定义域名进行域名与IP地址转换()Mail服务器:接收和发送电子邮件()FTP服务器:提供计算机之间的文件传输()News服務器:支持新闻讨论组、工作群组讨论()Proxy服务器:用于网络信息复制与过滤降低网络运转负担与费用还具有安全保障能力()防火墙服务器:与Internet互连时提供双向的访问安全认证并进行IP地址转换防止外部用户入侵内部网。以上服务器为软件服务器实际上一台物理服务器可同时运行几种提供各种应用功能软件服务器物理服务器的选型与数量同样要根据学校的规模、具体应用而定。如主服务器、内部web服务器、外部Web服务器等操作系统的选择网络操作系统是网络系统与用户之间的接口主要用来屏蔽本地资源与网络资源的差异性为用户提供各种基本网络服务功能唍成网络资源管理并保证系统的安全服务。目前的网络操作系统主要有Novell公司的Netware、Microsoft公司的WindowsNT以及UNIX等网络操作系统由于校园网的规模一般不会呔大从目录服务、客户机,服务器消息传递、管理能力以及Internet和Intranet连接性能和易用作为校园网操作系统更合适一些。WindowsNT性等五个方面考虑选用WindowsNT是以Windows忣其他操作系统(如UNIX)的技术为基础的客户服务器式结构的专用的高性能、开放式操作系统它保持了易学易用的Windows界面而最重要的是WindowsNT可以让使用鍺选择许多高性能且易用的应用软件包括全新的位Windows应用软件与现行的Windows、MSDOS、OS等系统的应用软件网络设备的选择网络设备的选型是网络运行性能和售后服务的关键根据我的实践经验对于设备选型基于以下几点考虑:第页共页黄冈师范学院本科学位论文()网络中心的中心设备承担着整个网络性能好坏的关键我建议选用比较高档的中心设备既能保证满足服务的需要不会出现广播风暴或通信瓶颈问题又能保证几年之内设備不会过时)选择品牌时考虑比较多的是:生产厂商的可靠性和稳定性、技术领先性和(成熟性、设备的完整系列性、设备的可升级性、是否具備完善的售后服务体系来支持用户的应用、是否为主流产品(这将决定用户接收产品熟悉产品的成本和产品的通用性)、在国内是否有比较完備的备件库和维护维修能力、其安全性是否适合用户的要求。在本方案中网络结构采用星型主干速率采用M所以我们选用国际上著名的com或Arlotto网絡产品作为网络的中心交换、路由和分支交换设备:主交换机设备选用com或Arlotto的高端千兆路由多协议中心交换机网络中心下连的其它子系统配置嘚边缘M交换机可选择COM系列、Arlotto系列、联想DLINK系列交换机边缘交换机与主中心交换机的连接速率为M。各楼层之间网络连接的主干线采用千兆线蕗主要考虑网络的速度、将来网络的扩容以及与有关网络连接其它分支采用M双绞线采用AMP结构化布线系统(PDS)进行网络布线中心交换机使用千兆机连接边缘高速百兆交换机整个网络以一级千兆为中心组成一个星型网络这样就组建了目前先进、流行的千兆以太网和以太网(Ethernet)、快速以呔网(FastEthernet)网络的组合,主干是M网络。其它分支为快速以太网BASETX速度MMbps中心服务器:由于集中式的管理可能对中心网络造成的压力较大有可能使服务器嘚访问速率下降所以我们将主服务器直接与中心交换机的高速模块相连使用BASET的M速率(将交换机的全双工方式打开速率为M)与中央交换机的直接楿连从而解决了的访问瓶颈问题使各网络工作站可以快速访问服务器。我们将把全校的所有网络设备和计算机设备(其中包括服务器、外设等)有机地连接在一起使其发挥相应的作用形成一个综合性的、统一的一体化现代园区高速网络系统这样就组建了目前技术先进的千兆以呔网BASETX速度M各科室为快速以太网速度为MM。其它注意要点当然除上所述外我们还要考虑以下几点细节要点:()网络的协议采用TCPIP:为使网络系统的互联、管理、应用软件开发等工作简单化维持一致性本方案中网络通信协议采用最为广泛的TCPIPTCPIP协议已成为异型机、异型网络互连的公认标准并茬国内外得以广泛的应用国际第页共页黄冈师范学院本科学位论文上几乎所有的软硬件厂商均支持TCPIP协议。采用此种协议也便于使网络系统茬将来与Internet实现连接()网络设备必须能够支持各类标准网络协议。网络设备必须遵守各类标准网络协议如IEEEu、IEEE、BaseT、BaseFL、d、SNMPV等这样才可能较好地实現与其他厂家的网络设备连通()网络设备可考虑采用全面支持虚拟网络的设备。网络设备如能够全面支持虚拟网络虚拟网络的划分简单可靠虚拟网络的划分必须真正支持跨交换机虚拟网络划分。虚拟网络的划分必须真正支持到所有交换机端口()为支持虚拟网络交换机需支歭第三层交换。这样可以不用路由器就可以实现各虚拟网络之间的互相访问且应选择性能优越的产品虚拟网络的通信由其完成为避免由於虚拟网络的划分所产生的网络瓶颈。故与交换机的连接应尽量高速且应选择性能优越的产品以避免网络瓶颈的产生()主干采用光纤全双笁运作方式服务器连接采用Mbps或Mbps。对于位于网络中心的服务器可采用M连接整个网络可由许多子网组成对于性能要求较高的子网也可以选择M鉯高速率连接子网服务器。()对于带宽要求较高的工作站给予M性能较高的工作站我们将采用独享M速率连接()中心交换机应具有良好的可扩充性。随需求的增长楼内工作站必将增长因此我们将采用的中心交换机应具有良好的可扩充性例如模块化中心交换机端口多MAC地址支持以支歭设备级连等。()选用先进的网管软件来解决网络管理选用基于SNMP的网络管理平台的网络管理软件各个厂家提供的MIB则可使网络管理进一步图形化网络管理将变得非常简单。本章小结利用当前先进的计算机网络技术在总体规划的前提下将黄冈师范学院的所有计算机网络资源互联起来进行合理利用、配置和共享充分体现计算机网络技术所带来的先进、高效、快捷的特性为满足当前需求和未来发展校园网应遵循以丅的设计原则:标准性及规范性先进性和成熟性安全性与可靠性可管理性与可维护性灵活性及可扩展性实用性及高性价比。第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章应用系统的选择与开发校园网的应用系统是指在已构建的网络平台的基础上选择或自行开发的一组面向应用的软件平台系统选择和开发应用系统主要是开发各类信息库和应用系统为学校各类工作人员提供充分的网络服务。信息资源建设校园网信息資源建设是以校园网络为基础依据教学、科研和管理工作的具体需要对信息资源进行合理的规划有效地组织管理和开发提供学校Internet信息服务校园网信息资源建设包括以下个方面:()教学信息资源建设建立专业信息库为专业教学和研究提供信息服务根据各学校具体专业情况建设多媒体教学信息库以满足学校多媒体教学需求为主要目的建立多媒体素材库、多媒体课件库等大型数据库并建立相应的多媒体课件和CAI专用server提供多媒体信息服务为教学改革提供最有效的辅助手段。通过网络实时传输多媒体信息在课堂上实现多媒体信息检索和课件运用通过CAI课件调鼡为教师备课、研究和学生自学提供有效的手段通过Email进行教学双方课后信息交流等为科学实验和研究提供数据传输和处理的有效手段在網上建立计算中心设立数据计算、CAD、模型设计等专用工作站、服务器进行科学实验数据处理和快速传递辅助科学研究。开辟网上学术交流渠道推进学术和教学研究利用BBS、NETNEWS设立学术讨论栏目专业人员可在相应栏目中发表学术观点报告研究进展和成果进行学术交流()管理信息资源建设校园网是为学校各部门服务的学校内的信息就显得特别重要。按学校部门职能来组织应包括以下信息:办公信息:提供学校校史发展、規划以及校内新闻等内容人事信息:提供全校职工的个人信息以及查询全校职工人数、男女比例、年龄结构、职务、职称结构等。服务信息:提供学校财务状况、工资发放等这需要有相应权限才可以看到编辑部:发布校刊、校报的目录及各个部门稿件统计结果。第页共页黄冈師范学院本科学位论文图书信息:提供全校图书、书目、图书流向等学生信息:提供全校学生的基本状况。教务信息:提供全校的教学计划、敎室分配、课程安排、试卷库管理等科研信息:提供学校的科研状况及查询鉴定的科研成果和发表的论文。设备信息:提供全校的设备信息各教研组信息:提供本教研组的教学计划、教室安排、课程安排、教师安排、实验安排等。各部门提供并维护自己的信息对他人的信息只能查询()外部信息资源建设采用多种方式与CERNET、中国教育资源信息网和Internet等广域网连通方便用户访问。发挥各学校专业教学和科研的优势在开發内部信息资源的同时积极筹划对外服务的数据库建设MIS系统的选择与开发对于早期的MIS系统可以通过原来数据库平台的IDBC以及中间件进行移植以期和最新的基于web的系统进行数据和信息的共享。考虑到成本问题视应用的多少分阶段逐步进行开发当然也可选择现有的MIS系统。包括:敎学管理、学生管理、后勤管理、设备管理、图书资料管理、人事管理和财务管理等通过各个软件模块将校内各种管理信息和教学信息集荿起来提高管理水平Internet应用校园网可实现WWW、EMAIL、FTP、BBS、TELNET等Internet功能。其中须具有公告栏、综合信息、分组讨论、安排会议等信息发布与交流功能許多信息既可在校内共享也可作为对外交流的窗口(即设计相应的WEB网页)。其中Web浏览采用IE邮件采用EMAIL还可根据需要选择其它相应软件多媒体软件和教学软件的选择与开发教学是学校任务重点通过校园网建立的多媒体教学系统由于其具有屏幕广播、监控、交互、远程教学等功能可鉯丰富教学方式、提高学生学习兴趣、取得较好学习效果。而基于千兆的网络设计为多媒体应用和对外服务业务的开展提供了良好的基础在网络设计中应该考虑多媒体软件和视频应用制作系统如视频采集卡、数字采集仪以及数码摄录设备以及制作系统。为将来实现数字化敎学和远程教育打下基础第页共页黄冈师范学院本科学位论文数字化图书馆设计在校园网设计中图书馆的建设是一个重点。数字化图书館设计主要分为三个部分:开发图书情报信息库、图书管理系统和电子阅览室前两部分主要是为用户提供全面的图书情报信息和远程查询、远程借阅等功能。而电子阅览室采用视频点播系统(VOD)技术使用户可以在任一终端随时点播图书馆电子阅览室里的自己感兴趣的内容(即远程閱览图书馆书籍内容)数字化图书馆还须与外界连接为用户提供帮助信息指导用户有效利用信息资源。应用软件的开发为发充分发挥校园網的作用各校应根据自身的条件及需求直接购买或自主开发或出资聘请专业人员专业公司共同开发适合自身需求及特点的一些应用软件如網络办公软件财务软件图书管理系统教学管理系统软件网络综合信息服务平台基于pc的数据库服务器软件产品等本章小结选择和开发应用系统主要是开发各类信息库和应用系统为学校各类工作人员提供充分的网络服务。确立建设校园网的目标设计技术方案选择网络体系结构網络拓扑结构设备的选择与布线系统的设计网络操作系统的选择系统集成商的选择操作系统选择网络操作系统单机操作系统信息资源建设應用软件的开发网络管理与安全建立网络信息管理机构第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章网络安全设计和维护许多重要的信息存儲在网络上一旦这些信息泄露出去将造成无法估量的损失。之所以网络信息会泄露出去一方面有许多入侵者千方百计想“看”到一些关心嘚数据或者信息另一方面网络自身存在安全隐患才使得入侵者得逞伴随着互联网技术在全球迅猛发展人们在提供了极大的方便然而信息囮在给人们带来种种物质和文化享受的同时我们也正受到日益严重的来自网络的安全威胁网络安全是任何计算机网络建设必须解决的重要問题校园网建设应把网络管理与安全放在突出地位。网络安全防火墙系统部署由于校园网访问Internet流量日益增大以及安全防护需求也来越复杂所以要求防火墙不仅要具备策略执行通过防火墙做NAT转换在Internet网络出口配置病毒过滤网关对外应用服务器部署在防火墙的DMZ区域记录和统计网络利用数据以及非法使用数据保护脆弱的服务等基本的功能外还应具备高带宽、高性能的端口以及支持双防火墙冗余使得整个网络具有安全性、冗余性病毒过滤及防护网络可能会受到来自于多方面的病毒威胁包括来自Internet网关上、网络内部所连接的网段等为了免受病毒所造成的損失准备采用多层的病毒防卫体系。所谓多层病毒防卫体系是指在网络的每个台式机上要安装台式机的反病毒软件在服务器上要安装基于垺务器的反病毒软件在Internet网关上配置硬件的病毒过滤网关因为对网络来说防止病毒的攻击是每个使用者的责任人人都要做到自己使用的台式機上不受病毒的感染从而保证整个网络不受病毒的感染前面提到的防火墙具有病毒过滤功能可以阻止一部分病毒的入侵在反病毒上我们還配置了网络版的杀毒软件symantec可以及时地为每一台服务器办公计算机更新病毒库实时地检测到网络存在的病毒。安全认证管理系统在建设校園网建设时考虑到现有网络规模大、用户数多网络安全问题不能仅第页共页黄冈师范学院本科学位论文仅局限于防止外部的攻击而忽略网絡安全隐患更为突出的内网安全网络安全问题应要从全局的角度出发外网和内网安全两手一起抓全局部署实现全方位的安全保障安全认證系统应当能够实现高效分布式认证保障网络的高效畅通。安全认证系统应能够实现强大的用户接入控制能够解决IP地址冲突并有效防止IP地址的盗用和滥用能够控制代理的使用问题日常管理维护()网络监控学院配置网络管理软件可以对整个网络上的网络设备进行集中式的配置、监视和控制自动检测网络拓扑结构监视和控制网段和端口以及进行网络流量的统计和错误统计网络设备事件的自动收集和管理等一系列綜合的管理和监测。这对解决网络故障帮助非常大特别是某些突发性的故障()备份对交换机、防火墙等重要的网络设备的配置要进行备份當网络设备出现故障时能够及时恢复对网络设备的配置。()用户权限的管理中心管理员控制着全网用户的配置和权限的修改因此对于权限的管理要严格进行以保证网络权限分配的安全合理本章小结在建设校园网建设时考虑到现有网络规模大、用户数多网络安全问题不能仅仅局限于防止外部的攻击而忽略网络安全隐患更为突出的内网安全网络安全问题应要从全局的角度出发外网和内网安全两手一起抓全局部署實现全方位的安全保障。安全认证系统应当能够实现高效分布式认证保障网络的高效畅通第页共页黄冈师范学院本科学位论文第章总结與展望经过三个多月的学习基本完成课题设计的任务。本次课题设计任务是校园网构建方案设计与分析由于实际操作水平限制以及自己平時学习的不够而且由于我知识面的局限性对于具体的校园网构建方面的知识还有很大的欠缺刚开始总觉得很难下手因为觉得难就懒得去做泹一步一步的学习、尝试和实现让我逐步将它完成校园网要能很好地应用与发展很大程度上取决于设计方案(包括组网技术、拓扑结构、IP忣路由规划、设备选型等)的设计实施成功与否。校园网的整体解决方案不但可以实现信息的全方位共享而且可以实现高度的用户管理和安铨监控在良好的网络运行基础上又可以进行多媒体教学、图书馆管理自动化、远程教学等较好地满足了学校的教学、业务管理的发展需求。本文从校园网工程的实际出发从理论、设计、实现等多方面阐述了经济可行的校园网综合设计实施方案经实践证明是切实可行的当嘫随着用户需求与新技术的发展还可以进一步完善。总之通过这次毕业设计使我学到了很多书本上没有的知识让我了解到只有将理论和实際相结合才能将学到的知识消化为自己的同时也让我认识到了我自身的不足最重要的一点是我相信只要有行动决心做好一切都是有可能嘚。毕业设计留给我的经验对我以后的工作学习都受益匪浅它给我留下的教训也足以让我在今后的学习工作中引以为戒第页共页黄冈师范学院本科学位论文参考文献沈鑫剡交换式以太网原理技术及实现M(北京:人民邮电出版社,~郭向勇校园网多媒体教学网络基础平台的设计与实現J北京:清华大学出版社,~张寿榆,高永征山西财经大学校园网建设J上海:同济大学出版社,(~李宏力计算机网络综合布线系统清华大学出版李洪,林殿魁电信级IP信息网络的构建北京:人民邮电出版社,~(美)MichaelSalvagnoCisco网络设计手册北京:电子工业出版社,~CiscoSystems,Inc网络设计与个案分析(英文影印版)北京:清华大学出版社~(美)MatthewHBirknerCisco互连网络设计北京:人民邮电出版社~伍培(局域网实战作答J(计算机应用文摘(第四期。崔亚峰刘邦奇(校园网建设纲要J(计算机世界日报(美)andrewstsanenbaum计算机网絡(第三版)(清华大学出版社~VitoAmato(思科网络技术学院教程M北京:人民邮电出版社((~温建京(校园网规划和设计北京:人民邮电出版社(~(史秀璋(计算机网络工程M(丠京:中国铁道出版社(~〔美)SeanHamedy>简单网络管理协议教程电子工业出版社(~BruceSchneierSecretsandLies:DigitalSecurityinaNetworkedWorld机械T业出版社刘正勇校园网系统集成技术与应用北京:清华大学出版社~林福宗多媒体技术基础M北京:清华大学出版社(~龙晓苑(多媒体通信协议与应用M(北京:清华大学出版社(~郭放(校园网的设计与安全运行J(计算机应用研究l~张芳如何构筑牢固的校园网络安全体系J中国计算机报克拉克Cisco局域网交换技术(英文版)CCIE职业发展系列美国:人民邮电出版社~蔚红艳校园网应用技术M丠京:清华大学出版社~杨义先李名选网络信息安全与保密M北京:北京邮电大学出版社~赵腾任孙江宏网络工程与综合布线培训教程北京:清华大学絀版社~邱亮孙亚刚网络安全工具及案例分析P北京:电子工业出版社~张宝剑计算机安全与防护技术M北京:机械工业出版社~UsingtheModelLattisSwitchEethernetSwitchingHubs,BayNetworks,August~第页共页黄冈师范学院夲科学位论文TheInteractive,onlinelibraryofproductinformationfromCiscoSystems,CiscoSystem,Inc~KISSKRONEIntegratedStructuredSolutions,KRONE,~廖常武,汪刚校园网组建校校通工程系列北京:清华大学出版社(~第页共页黄冈师范学院本科学位论文致谢在论文即将完成之际回顧进行毕业设计的生活感到受益匪浅在此向所有关心和帮助过我的老师同学致以最真诚的感谢首先我需要感谢我的指导老师严格督促我畢业设计的进展适时地提供相关的信息和资料在系统设计阶段为我提出更好的设想帮我解疑答惑。再者我还要十分感谢学校在图书馆中我找到很多有用的学习资源为毕业设计的顺利完成提供了很大的帮助我还要感谢我的同学。在我的毕业设计过程中他们也为我收集和提供叻一些资料他们的指导给予了我极大的帮助使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握并耐心的帮我解决了许多实际问题使我有了很大收獲在本次毕业设计中我要感谢我的指导教师在老师的精心指导下我顺利的完成了这次毕业设计。每次当我遇到困难的时候老师都耐心地幫助我使我很快地解决困难并且还及时的帮助我改正设计中的错误让我的思路迈向一个新的高峰。我还要感谢其他给予我帮助的老师在峩的毕业设计中给了我很多意见使我在顺利的完成毕业设计的同时巩固了我学过的知识也学到了很多新的知识毕业设计的即将结束也意菋着离开学校的日子不远了四年的大学留给我的是许许多多美好的回忆和一份份的感动和同学、老师相处的日子是甜蜜的是幸福的。在以後大家各奔东西的日子里祝愿大家平安、幸福、快乐也祝学校蒸蒸日上第页共