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第1页共31页第一章绪论前言当今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，它极大的改善我们的生活方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习与生活条件带来更大的方便，我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。其主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。通过本毕业设计课题的论述，希望使读者能够了解校园网的建设过程以及所涉及到的各种网络技术，并能对今后大家在学习网络技术知识或是进行校园网的工程建设中有所借鉴。第二章、校园网应用特点及需求分析2.1项目背景随着我国经济的高速发展，国家提出本世纪末将我国建设成为经济高度发展，教育完备的现代化强国。近年来国家加快改革教育体系，以教育为立国之本，建设一个高度发达的国家教育体系。为提高我国教育的现代化、建立先进高效的教育体系。提供更为先进的教育手段，达到校园资源共享，建立完备的数据交换体系，更为快速的传递数据信息。随着科技的进步与经济的繁荣，校园计算机网络的建立与应用已相当普遍，它对内综合了校园中的计算机资源，对外建立了交换体系，更为快速的传递数据信息。2.2系统项目目标利用有限的投资，将全校范围内的计算机资源(硬件、软件、资料)使用当今最新的组网技术连接起来，建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连，在网上第2页共31页宣传自己和获取Internet网上的教育资源。形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统，在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境，开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。2.3校园网建设任务与需求目标一个完整的校园网建设根据软硬件结合主要包括两个内容：技术方案设计；应用信息系统资源建设。技术方案设计主要包括两个方面：结构化布线与设备选择、网络技术选型。应用信息系统资源建设主要包括：内部信息资源建设、外部信息资源建设等的选择。内部信息资源建设包括校园办公管理系统、多媒体网络教室、多媒体电子图书阅览室、网络多媒体课件制作系统、内部通信信息服务系统、视频点播等。外部信息资源建设包括学校主页、远程教学、Internet信息管理等。一个学校校园网建设的目标应该是：1.整体规划安排。从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。2.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。3.结构合理。在通信网络、资源配置、系统服务和网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。4.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。5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。6为学术交流提供良好的环境与CERNET、CHINANET等进行高速互连，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。技术的选择网络系统是校园网的基础设施，主要包括结构化综合布线、服务器和终端机、内外连接设备以及软件平台的选择和建设。近年来，多媒体技术的应用，对网络的传输能力提出了更高的要求，联网技术由此取得了长足的发展。其中影响技术选择的主要因素包括：网络规模、网络服务类型、速度、可靠性、使用与维护管理的方便性、价格、国际标准、未来前景等。设计校园网络时，应综合考虑和权衡上述各种因素，在若干成熟的技术中进行选择和集成，以便能以最快的速度、最优的价格建成一个技术先进、功能丰富、运作可靠、使用维护及升级方便的校园网。构建校园网的主要硬件有：服务器、UPS、传输设备（光纤、双绞线等）、交换机、HUB以及终端工作站、网卡等。校园网按照主干网的组网技术可分为：交换式以太网、快速以太网、FDDI、ATM和千兆以太网。交换式以太网现在主要用于网络交换机到桌面工作站。FDDI和ATM存在着组网成本高、带宽利用率较低等因素使得它们都不太适合校园网的要求。快速以太网是非常成熟的组网技术，造价低，具有较高的性能价格比，但传输速度较慢。千兆以太网传输的速度较快，范围也很广（100公里范围内），成本相对于快速以太网较高。校园网的规模在100～1000个终端左右较好，可实现每个教室都有一个终端，如足够的第3页共31页校园图书馆终端、教师的备课终端、学校各种管理部门的终端。如果终端数过少，校园网的资源利用率就太低；终端过多，信息的传输速度就会受到很大限制。整个校园网的投入主要由三个因素决定：服务器数量和种类、布线系统（包括网络设备）和终端的数量。2.4校园网的总体设计思想：校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。第三章校园网络规划与设计3.1校园网基本拓扑结构由于校园网络的拓扑结构比较大，我们在这里并没有详细勾勒出每个细节，只是把校园网络的基本结构勾画出来。下图是一个校园网的基本网络拓扑：第4页共31页拓扑图中的路由器、防火墙和核心交换机构成了校园网的核心，也就是我们平常说的网络中心，网络中心性能的好与坏将直接影响整个校园网的性能，因此，网络中心的组建将是整个校园网组建成败的关键。路由器处在网络中心的最顶层，它直接与互联网连接，同时内连校园网中的防火墙，所以路由器在校园网中的作用非常重要。我们在选择适合校园使用的路由器时，要根据校园网的规模来决定。例如路由器的带机数量，路由器的性能等，这些都要根据校园网的规模来确定。至于路由器的功能，我们不用考虑太多，由于市场上的产品同质化严重，所以目前市场上的路由器大多都具有带宽控制，MAC地址绑定，Qos机制等多种功能，我们只要将这些功能应用得当，就能最大限度利用路由器。在选择路由器时，我们要考虑路由器的稳定性，对于路由器的稳定问题，是一个比较难回答的问题，我们只能了解其他用户使用路由器之后的感受，不过建议大家选用大厂所生产的路由器，大厂生产的路由器虽然价格要贵一些，但稳定性能够得到保障。最后我们要注意一点，学校采用的什么网络接入，现在很多校园都是专线接入，所以路由器要具备接入这种专线的能力。网络中心的防火墙实在校园网中担当网络防黑的作用，虽然网络中心的路由器也具有防火墙功能，不过路由器的防火墙功能一般都不够强大，因此，校园网中使用防火墙还是有必要。校园网中的防火墙与普通防火墙有些不同，它不但要防止外来黑客的攻击，还要防止内部学生的恶作剧和限制学生访问非法站点。防止外来黑客攻击比较复杂，这需要管理员具有较高的专业知识，因为一款防火墙不进行设置，是无法抵御黑客的攻击。防止校园内学生的恶作剧和限制学生访问非法站点相对来说要简单一些，我们只要好好利用防火墙的MAC地址绑定功能，IP地址过滤，URL过滤等功能，就能为校园网用户提供一个安全的网络环境。防火墙的性能与功能同样重要，毕竟校园网用户要访问互联网必需经过防火墙，如果防火墙性能比较差，将严重影响校园网性能。防火墙性能主要根据吞吐量，并发连接数来确定。我们在选择校园防火墙时，最好选择带VPN功能的防火墙，现在很多高校都有自己的分校，要实现远程分校的网络访问，采用VPN技术是最好的方式。网络中心的核心交换机也是根据校园规模来确定，现在高校的人数一般都比较多，计算机数量也比较多，为了方便管理，这里通常都是采用支持VLAN的三层路由交换机，VLAN第5页共31页功能可以帮助管理员管理校园网络，防止广播风暴发生。在一些中小型校园，采用千兆骨干网的比较多，而一些大型校园则采用万兆骨干网，所以三层交换机也要根据采用什么样的骨干网来确定选择千兆或万兆三层路由交换机。校园网络中心的建立是为了内部各个小型网络的接入，所以，接入部分是整个校园网络的基础。校园网中的接入主要分为两部分，有线局域网的接入和无线局域网的接入。有线局域网主要是指那些已经布好网络线的地方，例如各个系的机房，新修的一些计算机大楼，新修的一些学生宿舍等，这些都已经布好了网络线，我们只需要选择适合的交换机就能实现这部分有线网络的接入。无线局域网的组建则针对一些老式的大楼，宿舍和大型会议室等，由于这些建筑在以往没有布线或者不适合于布线，但又需要网络信号覆盖，因此，我们需要在这部分组建无线局域网。3.2校园网有线部分我们所说的校园网有线部分是针对校园网中接入网络中心的这一部分网络，在前面我们已经提到这一部分由各个系的机房，新修的一些计算机大楼，新修的一些学生宿舍等组成，因此，这一部分所选用的网络产品主要是交换机。从上图我们清楚的看到接入交换机与核心交换机的作用，其实接入交换机的选择比较简单，可根据每幢建筑楼内需要的计算机节点数来选择，也就是每幢楼的计算机数量决定选择多少口的交换机，现在普通的交换机一般为24口，也有48口交换机，如果一幢楼的计算机超过这个数量，要么将交换机进行级联，要么采用可堆叠的交换机进行堆叠。采用交换机进行级联肯定要造成网络速度下降，但这种方式比较节约成本投入。采用堆叠交换机则不会对性能造成影响，但这种方式投入的成本比较高，所以用户要根据自己具体情况来确定。交换机的性能在这里也非常重要，它是网络的基础，它的性能直接影响用户使用的网络性能。交换机性能由交换容量和数据包转发率来确定，这两个的值越大越好，不过这两个值越大价格也就第6页共31页越高，并且这两个值过大，会造成网络资源的浪费。最后我们需要注意，如果我们采用级联方式组网，那么这一层交换机最好采用带流量控制等功能的交换机，让管理员可对交换机进行管理。在核心交换机和汇聚交换机有个需要注意的连接问题，如果核心交换机与汇聚交换机连接距离超过100米，那么采用双绞线是无法实现它们之间的连接，只有使用光纤才能满足需要。在这里我们就需要考虑交换机的光纤接口问题，交换机通常是使用扩展模块来实现光纤连接，但这种扩展模块价格比较贵，如果在需要连接交换机的节点比较多的情况下，采用扩展模块将增加成本投入。因此，我们在这里可采用光纤收发器实现它们之间的连接，光纤收发器是