《网络规划与设计A》实验指导书

《网络规划与设计A》实验指导书一、课程的性质、目的和任务《网络规划与设计A》课程是计算机网络工程专业的一门专业必修课，其实验的主要内容是规划和设计一个园区网络，包括网络的需求分析、结构设计、路由和交换协议设计、性能设计、安全设计。通过本课程实验，使学生全面了解和掌握网络工程规划和设计的方法，了解计算机网络工程规划与设计的一般过程，具体包括在自顶向下的网络设计方法中需求分析、逻辑设计、物理设计、优化测试及文档编写，从而可以完成一些类似于校园网或者中小型企业的网络的规划和设计，形成一个详细的设计方案。要求根据对中小型网络分析，设计与构建的基本技术，基本原理，并且最后形成一个详细的网络规划与设计的文档。从而提高学生网络工程的应用能力，使学生可以提高学生分析问题和解决问题的能力和团队协作的能力。实验目标1、能力目标（1）能理解并熟悉常见中小型企业的网络系统集成方案；（2）能独立完成中小型网络设计前需求分析方案的设计，并正确分析需求分析结果；（3）能根据需求分析结构，独立完成中小型网络的设计方案；（4）能根据中小型网络设计方案，独立完成方案的组网与实施；（5）能根据项目需求，依据国家相关规定，协助完成网络标书的写作；2、知识目标（1）掌握网络规划需求分析的方法与技巧；（2）掌握逻辑网络设计的方法；（3）掌握物理网络设计的方法；（4）理解网络标书的格式及书写方法；（5）知道网络招标的流程；（6）掌握常见网络系统集成实施中的关键技术。3、素质目标(1)培养良好的逻辑表达和沟通能力。(2)培养良好的文案能力；(3)培养团队协作意识；4.其他目标(1)成本与利润的意识；(2)网络安全防范的意识；(3)网络冗余及可靠性保障的意识；(2)独立分析和解决问题的能力二、网络规划与设计的主要方法和过程对网络进行规划设计时，一般从以下几个方面进行。1需求分析首先要选择一家中小规模的网络，通过实地调查等形式了解企业的组织结构、网络建设的背景，明确网络需求和网络性能的评价标准。具体地，包括网络建设的目的与原则、投资规模、现有网络的问题与不足等；网络系统中所包含的信息点的数量、分布及信息流量、应用程序的类型及对QoS的要求、是否需要提供广域网接入和网络安全上的考虑因素等。（1）用户需求目前办公网络主要功能实现办公网络内部资源共享。办公网络可共享的资源的主要有硬盘、光驱、应用程序、驱动程序以及重要的数据等。对于办公网络的安全主要涉及的是内部网络共享资源的安全，保护这些重要数据信息的完整性、可用性、保密性和可靠性。（2）技术目标统一性、完整性、经济实用性、可靠性与有效性、扩展性与先进性、安全性。安全性：保证办公网络具有信息安全的功能，主要包括：设备的安全性、应用级的安全性、网络级的安全性、数据级的安全性。由于办公网络用户离不开与外界进行交流，在享受Internet的服务的同时，防范网络病毒、木马等系统和数据的破坏，防止黑客入侵造成数据丢失或泄密等。统一性：规划设计办公网络，应统一进行规划，统一设计，分步实施，以方便办公网络的后期管理。完整性：保证整个办公网络的系统功能、数据安全、网络管理等方面应有充分的保证。经济实用性：每个公司在组建自己内外计算机网络的时候，都需要考虑如何最有效的利用网络资源，使有限的硬件设施获得最优的可用带宽，保证建成的网络安全和规范，并且易于维护、扩展和高效使用。因此,在设计中要采用先进的、成熟的、实用性强的技术和性价比高网络产品，不盲目的追求设备的高档、技术的超前，以免造成不必要的资金浪费，从而使系统具有较强的实用性。可靠性与有效性：规划设计时必须从系统结构、设计方案、设备选型、厂商的技术服务与维修响应能力、设备备件供应能力等多方面考虑，尽可能减少故障发生的可能性，缩小影响面。同时还须考虑与现有办公设备和事务处理的整合。扩展性与先进性：进行网络规划设计时应具有较好的扩展性，以降低系统扩展的投入成本，并能充分满足信息技术高速发展的需要。能适应近3-5年内的业务增长和突发性事件的需要，确保各级系统的可扩充性和先进性，并注意设备的冗余设计以及网络的负载均衡。（3）网络应用Web、FTP、E-Mail、VOD。2、逻辑设计（1）整体结构设计根据需求分析，以层次化的网络设计方法，选择合适的网络技术，设计一个性能价格比相对优化的网络解决方案，该网络要实现各种资源的兼容性，网络整体安全性、先进性、可靠性，后续网络的可扩展性、易管理性、高有效带宽等。主要包括:组网技术的选择，子网的划分与隔离，共享资源的配置，应用服务器的设置，IP地址规划等，综合布线系统的规划(工作区子系统，水平子系统，主干子系统，设备间子系统，建筑群子系统，管理子系统，需要考虑机房的安全、布局等等)。（2）局部网络结构设计3、物理设计主要是：布线、交换机与路由器配置（1）网络中心的设计（2）每栋楼设计4.网络设计方案的编写以通用的网络方案编制规范撰写一个相应的书面文档，在该文档中要包括需求分析(网络建设的目标与原则)、主干技术的选择、工程总体设计(拓朴结构、功能设计、硬件与软件选择、结构化布线等)、网络管理与安全、投资预算和设备清单。5、测试（1）确定测试范围（对哪个网段测试）（2）确定测试内容（连通性、性能、故障）三、实验内容和基本要求编号能力训练项目名称拟实现的能力目标相关支撑知识及目标训练方式手段及步骤结果（可展示）网络需求调查掌握需求调查的目标、方法和技巧电子表格等统计工具的使用现场调查，实地讲解写出需求调查报告，用图表的方式绘出调查量化结果，指出敏感点。调查结果分析根据需求调查量化结构，分析网络技术需求知道网络各种常见技术的功能承接上一模块，现场分析写出需求分析报告网络招标能正确反应需求得写出招标书，知道招标的步骤知道招投标规范和要求承接上一模块，模拟招标招标文件一整套逻辑网络拓扑设计能设计符合需求的网络拓扑图，能画出拓扑图各种拓扑结构的优缺点，拓扑图的绘制工具承接上一项目，理实结合逻辑网络拓扑图及其说明逻辑网络地址规划能设计符合需求的网络地址规划方案IP地址的相关知识承接上一模块，理实结合逻辑网络地址规划说明书网络可靠性设计能在现有拓扑结构及地址规划方案基础上进行可靠性优化保障网络可靠性的各种方法承接上一模块，理实结合可靠性设计说明书网络安全性设计能在现有拓扑结构及地址规划方案基础上进行安全性优化保障网络安全性的各种方法承接上一模块，理实结合安全性设计说明书物理网络设计将逻辑网络设计方案具体实现到真实环境综合布线、了解各种主流设备得功能及技术承接上一模块，理实结合物理网络设计说明书网络实现在路由交换设备上实现在现有实验室设备上将方案实现交换路由设备的配置理实一体，实际操作四、参考设计题目：1.企业网(园区网)设计每一个企业网(园区网)都有自己的特殊性，包括企业网(园区网)的环境和功能需求，这就要求必须针对这些特殊性进行专门的规划与设计。1).规划和设计企业网(园区网)的主要步骤:首先，在规划和设计企业网(园区网)前必须进行详细的需求调研，搞清楚用户现有的网络状况以及建网目标。限于网络方面的专业技术水平，用户往往无法清楚地对需求进行描述，这就需要设计人员揣摩用户的意图，通过各种方式了解用户的需求。有了需求以后，下一步就是对系统进行分析，对企业网(园区网)中的主要技术进行选型，根据先进性和实用性相结合，经济性和可扩展性相结合，按可靠性、安全性、可管理性、可维护性的原则进行设计。具体包括主干网技术选型、主干网拓扑结构、Internet接入方式、广域网互连方式、一些组网关键技术等。接着是进行详细的设计。首先是设备的选型，设备选型必须在满足功能的前提下，遵循相关的设计原则；然后是VLAN的规划、IP的规划、路由的规划；接着是进行可靠性、安全性的具体规划以及网络的管理规划等。最后，需要进行综合布线系统设计和机房设计。2).企业网(园区网)在规划过程中应遵循的原则。（1）标准化及规范化：采用开放的标准网络通信协议，选择符合工业标准的网络设备、通信介质、网络布线连接件及其相关器件器材。工程实施遵照国家电信工程实施标准进行。（2）先进性与成熟性：按照生命周期的原则，系统设计的基本思想，符合技术发展的基本潮流，使布线系统在其整个生命周期内保持一定的先进性。选择合理的网络拓扑结构，网络工程中所用的设备、器材、材料以及软件平台应选择与网络技术发展潮流相吻合的、先进的、有技术保证的、得到广大用户认可的厂家产品。（3）安全性与可靠性：为了保证整个网络系统安全、可靠地运行，首先必须在总体设计中从整体考虑系统的安全性和可靠性。在网络设计阶段以及在工程实施各个阶段都必须考虑到所有影响系统安全、可靠性的各种因素。工程实施完成后，必须按照标准进行严格的测试。2.高校校园网的网络规划与设计.高校校园网络的规划设计有多种解决方案，依学校的类型规模和性质的不同，以使网络的设计方案有所不同，体现在技术、应用上更是不同。学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的，也是网络规划与设计者的目标。设计与规划高校校园网要求:1．设计的校园网方案的设计应符合近、中和长期发展规划依据学校规模大小，结合学校教学科研的内容及其发展的需要，制定一个在未来十年中的近期、中期及长期的建设规划，以保持网络建设的延续性，并保护先前的投资(含各种硬件、软件及信息资源)，能融入不断涌现的新技术和新应用。2．合理利用IP地址资源IP(Internetprotocol互联网协议)地址是在Internet上的站点及相关设备的地址，它是由Internet指定数字委员会(IAAA)确定的，确保了它在世界上的唯一性。在IPv4技术应用于互联网的今天，IP地址资源到2010年将近枯竭，在Ipv6技术应用之前，我们要合理使用IP地址资源。当申请到一个建网的IP地址之后，必须合理地划分子网，每个子网中的IP地址要合理使用，既要满足当今的需要，也要预留将来网络扩展时所需，以便有足够的各类服务器连入Internet。3．注重需求分析校园网络的规划设计是一个系统建立和优化的过程，建设网络的根本目的是在Internet上进行资源共享与通信。要充分发挥投资网络的效益，需求分析成了网络规划设计中的重要内容，它提供了网络设计应到达的目标，并有助于设计者更好地理解网络应该具有的性能；结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要，确立一个性能较高的网络计算平台.同时，经过系统的需求分析，网络的设计者还能更好地作出决策，评价现有的网络，提供移植的功能及给所有校内师生更为合适的资源。4．合理选择组网技术目前，可用于校园LAN（局域网）的技术有Ethernet（以太网）、FastEthernet（快速以太网）、GigabitEthernet（千兆位以太网）、Token-Ring（令牌环网）、FDDI（光纤分布式数据接口）和ATM（异步传输模式）。从网络应用、维护、安全和扩展方面而言，FastEthernet和ATM在实际应用中得到了广泛的采用。同时，GigabitEthernet技术已成为大型FastEthernet的升级目标。ATM是一种快速分组交换技术，它在WAN（广域网）上体现的强大功能和在LAN上的成功应用，均以事实说明了它的技术的先进性。在ATM中，不同速率的各种数据，如语音、图像、视频都被分成标准的53字节的信元，以光纤作为传输通道，避免了以太网中的“广播风暴”，提升了网络的整体性能。5．校园网络的设计模式一个良好的设计方案除体现出网络的优越性能之外，还体现在应用的实用性、网络的安全性、易于管理性和未来的可扩展性。因此，设计时要考虑以下问题：①要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。②要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。③要保证网络能不间断地运行。④当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。⑤使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。⑥能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。⑦能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。⑧支持IP的单点传送和多点广播数据流。要达到以上