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1《计算机网络》课程设计1绪论学校构建校园网络，在网络信息平台上推进信息技术教育，广泛运用现代教育技术为教育教学改革服务，是贯彻邓小平同志“三个面向”，实现教育现代化的需要；是落实《面向21世纪教育振兴计划》，深化基础教育改革，全面实施素质教育的需要；以计算机和网络技术为主的信息技术，已经在社会各个领域中得到广泛应用，并逐步改变着人们的工作、学习和生活方式，同时也对当今的教育产生着重大的影响，在世界业已形成的网络环境下，今天学校的教育和电教正面临着一次前所未有的机遇和一场严峻的挑战。教育即未来。作为国家最重要的战略工程，如何应用信息技术改造我们传统的教学和管理手段；如何加深学生对于信息化和信息技术的理解与了解；如何造就同时具备传统和信息双重文化的一代新人，已成为教育界当前最为紧迫的任务之一。计算机教育的发展，其基础就是校园网的建设。建设一个现代化的教学科研网络环境，能大大提高学校的信息化管理水平和整体教学质量。2概述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，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。建立校园网络已经成为各个学校的基础建设工作,它直接关系到学校的教学和科研工作的质量和水平。随着我国CERNET（中国教学科研示范网）主干网的建成和全国高校校园网建设的高潮，校园网已成为衡量一个高校优劣的重要标志之一，由于邯郸学院通讯方式的落后，特别是缺乏INTERNET（国际互联网络）公共通讯环境，这样便会影响到邯郸学院对外学术交流的进一步发展，所以邯郸学院建设校园网的要求也日趋迫切。2.1建网背景2邯郸学院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、科研楼内已经实现了综合布线。校园网目前已经申请并开通了32个C类IP地址，全校已经上网的计算机约400台，信息流量占CERNET邯郸地区总出口的10%（目前CERNET邯郸地区的总出口带宽155Mb）。网络中心核心路由交换机接入的千兆端口总容量可以扩展到256个，目前已经使用了64个。校园网主干形成以千兆为主、部分百兆接入的高性能接入平台。整个网络可以管理到远端接入端口，全网支持组播服务，全网线速二到七层交换。关键设备冗余设计，满足核心层24小时×7天连续运行的可靠性要求。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。视频点播和组播服务器已经开通视频直播和点播服务，基于校园网平台已经开展了多项教学实验、校务管理、信息发布等服务。2.2建网目标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。1.通过建设一个高速、安全、可靠、可扩充的网络系统，实现校内信息的高度共享、传递，教学及管理信息化，校领导能及时、全面、准确地掌握全校的教学、科研、生产、管理、财务、人事等各方面情况，建立出口信道，实现与CERNET、Internet互联，实现校领导和教职员工在家中拨号上网，进行家庭办公和资料查询。2.将全校的局域网互联，使全校师生共享校内网络信息资源（教学、科研、图书等信息），改善校内信息流通状况，促进校园内部网络应用的开发；3.使学生通过对校园网的使用，熟悉和掌握现代通讯工具，了解INTERNET的商业应用价值，为今后走向工作岗位，适应新的计算机应用环境打下基础；4.通过校园网为周边地区的企事业单位提供广泛的网络信息服务。2.3建网任务1.为校内用户上网提供便利，建立校园网要让用户可以在校内任何有网络系统连接上校园网络的地方，均可方便地上校园网。此外，也因考虑到将来教师和学生可利用电话拨号方式通过终端服务器连上校园网络。如此一来，用户不论何3时均可方便地在办公室、计算机教室、研究室、宿舍、甚至在校外等地方利用校园网络来获取信息。2.采用分布式管理结构依照校内各单位的业务性质及地理上的分布关系对系统加以区分，由各单位负责建立及管理维护与其相关的业务范围或专业领域的信息，如此可使信息来源更加专业化，更可减轻整个大学网络系统管理员的负担。3.拓展信息来源渠道，广泛收集各类信息，以满足不同学科领域的用户之需求。校园网络提供的信息应注意学术性、知识性、实用性、趣味性等方面，使其达到多元化，学术化、生活化的目标。建立清晰明确的信息结构或搜寻机制依照信息的性质加以分门别类，让用户可以迅速定位合乎需求的信息。4.建高性能的校园网，高速链接Internet，为全校的教师职工提供各种高科技的信息服务，丰富教师职工的文化生活，彻底实现校园信息化。2.4设计原则校园网连接了包括教学楼、办公楼、实验楼、图书馆、学生宿舍楼及教职工生活区等大量的信息点，并涉及学校管理、教育科研、电子教学、远程教育和互联网的引入以及对外技术交流与合作服务等大量的业务，这就要求校园网必须是一个实用的、高可靠、高效率、高扩展性及高安全性系统。为使校园网络系统具有良好的扩展性和灵活的接入能力，并易于管理，易于维护，在网络设计及构建中始终应遵循统一标准、统一平台及网络分层的原则，如统一采用IP技术，统一规划IP地址及各种应用，采用开放的技术及国际标准，如路由协议、安全标准、接入标准和网络管理平台等，才能保证实现网络的统一，并确保网络的可扩展性。为了减少网络中各部分的相关性，便于网络的实施及管理，在网络的构建中，从整体上可以将网络划分为核心层、汇聚层和接入层等3个层次。各层之间功能明确，各司其责。应能满足校园网系统的要求，布线系统应能保证满足网络通信的各项指标要求。1.实用性和先进性。2.灵活性和适应性。3.可靠性与安全性。4.经济性。5.可维护性和可管理性6.可扩充性和兼容性3需求分析43.1目标需求学校：优化管理体制，实现资源合理配置，节约不必要开支，投入教学、科研及校园设施；加速科研成果转化，开展对外合作、交流；承办各种技能培训、考核，扩大知名度；开办远程教育；加强师生素质培养；教师：获取信息；提高业务水平及自身素质；进行科研及项目开发；对外学术交流；加强与学生的交流；便利的校园生活服务；学生：获取信息，拓宽知识面；提高专业水平，随时得到教师指导；广泛的交流；学习与实践相结合；丰富多彩的校园生活及发挥才能的机会；便利的校园生活服务；3.2功能需求1.建立校园网络，连接每间教室、办公室，实现资源共享；2.建立VOD（视频点播）、COD（课件点播）系统，实现40个教学班能随时进行多媒体教学；3.建立视频广播系统，实现校园闭路电视系统的功能；4.发挥计算机在教学中的作用，实现多媒体课件制作网络化，逐步实现教师备课电子化、多媒体化。5.建立网络化、自动办公系统，实现教育教学管理自动化；6.建立通信系统，利用电子邮件、BBS等实现现代化通信；7.建立网络安全系统，实现不同身份登陆获得不同访问权限。3.3应用需求1．息流分析1)在校园网中发生的信息流主要包括三个部分：教学过程信息流和管理过程信息流以及Internet信息流。2)教学过程数据流大多为多媒体数据，包括高质量的图像、图形、数据、实时话音和视频流传输等。3)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。4)教学教务管理信息流通过在校园网上运行的综合信息管理系统，学校的教学管理和日常的管理实现办公自动化，如学生学籍管理、课程安排、人事管理、财务管理、固定资产管理等，同时可在网上进行信息发布。55）Internet信息流主要建立在宽带、结构简化、综合业务应用齐全的IP基础网上或区域教育城域网上，提供教育城域网或广域网资源信息的传递和共享。此类数据流为载有语音、数据和视频信息的IP流。2．校园网应用业务分析1)校园网是为学生学习活动服务的，是一种学习工具。校园网不但是学生与他人之间的交流工具，同时也是学习资源（教学资源库）的提供者，有利于学生进行探索式学习和协作学习。2)校园网是为教师的教学、科研活动和培训服务的，如提供教学资源、辅助教师备课，参与课堂教学活动和支持教师再学习活动等。3)校园网是为学校教育教学管理服务的，如辅助学校的教学教务管理、学生学籍管理、人事档案管理、财产管理等。4)校园网是沟通学校与外界的窗口，利用校园网既可以从校外获取各种教育信息，也可以向外发布各种教育信息。综上所述，校园网的应用需求仍然可以概括为对教学过程、管理信息化、信息交流和资源共享的需求。3.4业务需求1.数据处理、通讯能力处理强,响应速度快;2.网络运行安全、可靠性高;3.系统易扩充,易管理,便于用户的增加;4.主干网支持多媒体、群体、图象接口应用,支持高性能数据库软件包的持续增长;5.系统开放性、互连性好;6.局域网既能方便远程用户的拨号接入,又能满足特殊用户高效地连入广域网,使用灵活;7.具有很强的分布式数据处理能力3.5外部需求1.外部需求应包括以下几个：Internet、远程访问、电子邮件、以多媒体方式介绍学校、讨论和交流、信息发布。各项均可通过相应的网络信息平台实现。2.学校的网络化建设必然会对学校的信息化建设起到巨大的推动作用，同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。63.6用户需求调查(如下)表1：用户需求调查表地址建筑物可靠性/可用性网络需求安全性可扩展性楼层数信息点数主要应用办公楼1栋2层/栋全日制不停机工作下载400KB/s上传100KB/s高良好2120OA办公、课件制作、资源共享、Internet服务等实验楼1栋3层/栋白天工作状态良好,网络正常运行下载300kB/s上传100KB/S中等好370微机网络教室、课件制作、编程学习、应用软件学习、Internet服务、生物化验等教学楼1栋4层/栋白天工作状态良好，网络运行正常下载300KB/s上传100KB/s一般好4100Internet服务、多媒体教学、语音教学等教师公寓1栋4层/栋全日制不停机工作下载400KB/s上传100KB/s一般良好470课件制作、资源共享、OA办公、Internet服务等学生公寓1~33栋6层/栋白天工作状态良好,网络正常运行下载200KB/s上传50KB/s一般良好18130资源共享、编程学习、应用软件学习、Internet服务、等学生公寓4~52栋6层/栋白天工作状态良好,网络正常运行下载200KB/s上传50KB/s一般良好12450资源共享、编程学习、应用软件学习、Internet服务、等4总体设计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。7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，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，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。4.1系统拓扑结构图1邯郸学院校园网拓扑图4.2IP规划与VLAN1.邯郸学院网络IP地址分配总则IP地址规划根据所分配的公网IP地址和内部私网IP地址分配，地址可分为三大块，一块是Cernet分配多个C类公网IP地址，