图书馆组网设计.docx
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图书馆组网设计
图书馆组网设计
计算机组网技术
课程设计
题目：
图书馆网络组建
系别：
信息与计算机科学系
专业班级：
XXX级网络工程
小组成员：
12011247414
12011247425
12011247429
12011247434
指导老师：
XXX
1设计的目的与意义
1.1本校园图书馆网设计应达到的目的有以下几点：
1、对校园图书馆网络进行统一管理。
2、设计出图书馆的综合布线，网拓扑结构。
3、建立完善的图书馆网络安全。
4、掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、路由器的基本配置、综合布线，提高对知识的应用能力和动手实践能力。
1.2本校园图书馆组网设计的意义：
在日新月异的网络时代，信息技术的迅猛发展和广泛深入的应用，推动了各行各业的技术进步，也向教育提出了严峻的挑战。
教育如何迎接信息技术发展的挑战，这是我们必须思考和探索的事情。
教育的迅速发展对教育手段和教育管理体系的要求越来越高，运用计算机多媒体和网络技术来促进教育的全面改革已势在必行。
现在，校园的信息化已成为校园发展的潮流，校园网建设成为了学校信息化建设的焦点。
本课程设计通过利用校园信息网络系统建成丰富的数据库资源，实现了图书馆网络的组建，使图书馆网络更加完善，图书馆的管理更加方便，更好地服务于同学。
2需求分析
组网需求：
采用成熟的组网技术，保证最优性价比。
采用简单、清晰的网络拓扑结构，保证网络的稳定和高性能。
设备需求:
可扩展性强，通过增加新的模块和设备解决网络需求的增长，实现网络的平滑扩容。
设备稳定可靠，性能高，能耐受一定程度的大数据量的冲击和安全问题干扰。
设备具备多功能支持，要求能够采用较少的投资实现较多的功能。
用户的应用需求：
所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源等。
性能需求：
此图书馆网络支持日常办公和管理，如图书管理、档案管理、学生管理、资料查询、物资管理等。
支持网络多媒体学习的信息传输要求。
网络与管理需求：
网络必须具备高可靠、易管理等特征。
基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如图书管理，用户信息管理、各种相关资料的共享和下载。
网络安全需求：
采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制从而确保网络的正常使用。
3系统的整体设计
3.1网络设计原则
图书馆组网的总体设计原则是：
开放性——采用开放的网络体系以方便网络的升级、扩展和互联；
可扩充性——从主干网络设备的选型及其模块、管理软件和网络整体机构以及技术的开放性来保证系统的可扩充性；
可管理性——利用合理的网络规划策略提供强大的网络管理功能；
安全性——内部网络之间、内部网络与外部公网之间的互联，利用Vlan划分以及防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全。
3.2网络结构及平面图
图书馆网络结构：
⏹一楼读者查询（1台），图书馆管理员（2台）。
⏹二楼读者查询（3台）；
⏹三楼读者查询（3台）；
3.3网络拓扑图
（1）层次拓扑结构图
（2）详细的拓扑结构图
3.4具体设计
3.4.1综合布线概述
图书馆内拥有大量计算机，用于实现电子检索和电子图书的阅览，甚至拥有专门的计算机机房。
同时，网络内的普通数据和多媒体数据的传输量非常大，要求建立通信和计算机网络实现信息通信自动化，为此需建立结构化布线系统，以适应业务发展的要求。
作为教学综合楼智能化系统的基础平台——综合布线系统将为整个图书馆的语音通信、宽带数据、图像联网、管理系统及网站建设提供高质量的传输通道。
图书馆内的各个功能区通过高性能的结构化综合布线系统连接起来，组成一套具备高传输带宽的、结构化的信息高速公路。
3.4.2工程概况
中心机房设在1楼，是整个大楼的语音/数据中心。
大楼信息点总数为162点，采用超5类布线系统。
作为信息传输基础的综合布线系统，其设计的重点是：
以中心机房为核心，将图书馆的各楼层配线架用光缆和大对数电缆与中心机房联成一个有机的整体，使系统具备稳定可靠、高速率、标准、开放、灵活、适用、可扩展的性能特点，从而满足不同形式的应用要求。
3.4.3具体实施
根据要求及建筑平面图纸，我们作以下分析：
（1）总体需求
◇满足主干1000Mbps,水平100Mbps交换到桌面的网络传输要求；
◇主干光纤的配置冗余备份，满足将来扩展的需要；
◇满足与电信及自身专网的连接；
◇信息点功能可随需要灵活调整；
◇兼容不同厂家、不同品牌的网络设备；
（2）功能需求：
本设计中的综合布线系统应当能满足下述通信需要：
◇电话；
◇计算机网络；
◇具备实现视频传输的条件；
◇其他符合布线标准的信号、数据传输；
（3）性能需求：
有服务效率、服务质量、网络吞吐率、网络响应时间、数据传输速度、资源利用率、可靠性、性能/价格比等；
◇根据本工程的特殊性，语音点和数据点使用相同的传输介质，即统一使用超5类4对双绞电缆，以实现语音、数据相互备份的需要；
◇对于网络主干，数据通信介质全部使用光纤，语音通信主干使用大对数电缆；光缆和大对数电缆均留有余量；
◇对于其他系统数据传输，可采用超5类双绞线或专用线缆；
◇支持目前水平100M、主干1000M的网络应用，及未来扩展的需要；
（4）环境需求：
主要指地理分布，用户数量及其位置，用户之间的距离，用户群的组织特点，还有特殊的限制（如电缆等介质的布线是否有禁区）等；本工程中，布线主要在室内，在工地现场勘测时没有发现有特殊限制等。
（5）其他子系统（如办公自动化系统，设备控制系统等）对网络系统提出的要求；
（6）设计约束：
遵守其他标准，各行业的特点对网络的特殊要求，投资对布线设计的影响等。
3.4.4信息点需求
依据要求：
大楼各办公室的语音点和数据点已作了明确的数量要求，建议每个房间使用双口信息插座，详细信息点统计见下表：
信息点位统计表
各楼层房间信息点统计表
楼层
房间号
数据信息点数量（个）
语音信息点数量（个）
F1
101
2
2
102
2
2
103
2
2
104
2
2
105
3
3
106
2
2
107
2
2
108
2
2
109
2
2
110
2
2
111
4
2
112
2
2
113
4
2
114
2
0
F2
201
2
2
202
2
2
203
2
2
205
2
2
206
2
0
207
2
2
208
2
2
209
2
2
210
2
2
212
2
2
213
2
0
214
2
0
F3
301
2
2
302
2
2
303
2
2
304
2
2
305
3
3
306
2
2
307
2
2
308
2
2
309
2
2
310
2
2
311
2
2
312
2
2
313
2
2
314
2
0
315
2
2
合计
88
74
在本方案中，我们共配置了162个信息点；其中74个语音点，88个数据点。
语音点和数据点互为备份。
3.4.5配线间的划分及设置
如上表所示，在水平信息点数量及点位确定的前提下，根据建筑的长宽尺寸及信息点线缆长度≤90米的要求，对配线间作出如下配置：
FD1楼层配线间－设在一楼弱电井室，负责管理1层、2层、3层的信息点；
MD总配线间－设在1楼中心机房，负责管理1层、2层、3层的信息点，及整个楼的主干光缆、主干电缆；MD配线架既是主配线架，也是楼层配线架，是整个综合布线系统的汇集中心。
3.4.6系统的设计目标
考虑到综合布线系统对一次性施工的要求较高，为保证综合布线系统的先进性、适用性、稳定性和可靠性，并适应未来计算机网络快速发展的要求，在本次规划设计中我们选用了高品质的AVAYA布线产品，美国AVAYA超5类布线产品可以很好地保证目前和将来的应用需求，易于网络升级，避免系统在短期内步入技术落后的淘汰周期，最大限度地保护用户投资。
我们选择先进、高品质的综合布线产品，以高的性能指标、好的工艺性能确保综合布线系统能够满足智能化系统应用的要求，使用光纤作为系统主干，冗余配置，提高系统宽带并防止电磁干扰，适应未来发展。
此次设计中主干光缆可支持1Gbps以上的网络数据传输速率，水平超5类电缆可支持100Mbps以上的网络数据传输速率;星型的拓扑结构，支持各种形式的网络应用；为办公楼提供全方位的应用平台，支持办公网络设备、各种采编设备及保安设备等的系统集成；以机柜型配线系统为核心，努力提高系统的可靠性和安全性,考虑各智能系统对综合布线系统的要求，为各弱电系统集成提供传输通道；具有开放式的结构，能与众多厂家的产品兼容，具有模块化、可扩展、面向用户的特点；能完全满足现在以及今后在语音、数据及影像通信方面的需求，能将语音、数据与影像等方面的通信融于一体，可应用于各种局域网络（LAN）；能适应将来网络结构的更改或设备的扩充。
图书馆整体综合布线图：
3.4.7系统功能
本设计提出的综合布线系统实现了图书馆设备的网络物理层上的相互联系，满足系统间信息共享的要求，为图书馆集中管理以及与Internet的连接建立了基础设施。
具体来说，本方案设计的布线系统可以支持以下各类应用及设备：
交换机、电话、计算机等。
数据：
快速以太网、千兆以太网、1.2GATM、TCP/IP、INTERNET、INTRANET等。
3.4.8系统设计依据：
IEEE802.3总线局域网国际标准
3.4.9各子系统设计方案
1.连接方式。
E：
设备C：
连接点T：
终端设备
2.设计等级。
综合布线系统为了满足高质量的高频宽带信号，所以在设计时，参照综合型设计标准，综合型设计标准适用于建筑物配置标准较高的场所，采用有线非屏蔽双绞线的组网方式。
3.结构化布线系统的结构。
根据需求，结构化布线系统分解成以下五个模块进行设计：
工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、主干子系统、设备子系统。
●垂直主干子系统设计
主干子系统（也称垂直子系统，RiserBackboneSubsystem）是建筑物内综合布线系统的主干部分，指从主配线架（BD）至楼层配线架（FD，FloorDistributor）之间的缆线及配套设施组成的系统。
两端分别敷设到设备间子系统或管理子系统及各个楼层水平子系统引入口处，提供各楼层电信室、设备室和引入口设施之间的互联，实现主配线架与楼层配线架的连接。
图书馆主干布线应当采用光缆，以构建吉比特或10吉比特网络，适应大量用户并发访问及多媒体数据传输所导致的带宽需求。
（1）敷设路由和方式
如果综合楼内预留有电信井或电信间，那么应当将主千光缆敷设在其中的桥架内。
否则，可以在建筑物水平中心位置垂直安装一个专用管道，用于楼层之间的光缆布线。
电信管道应当选择在水平中心位置，以保证水平布线的距离最短，不会超过双绞线所允许的100m最大传输距离。
（2）布线材料。
①光缆。
图书馆的垂直布线系统应当选择室内光缆。
室内光缆的抗拉强度较小，保护层较差，但也更轻便、更经济。
由于建筑物主干布线的距离通常部比较短，建议选择使用8~12芯50/125μm室内多模光纤，以实现吉比特或10吉比特的传输速率。
②光缆配线架。
各楼层光缆配线架主要用于连接垂直主干光缆（如果水平布线也使用光缆时，也可并入该终端盒），因此需要的光纤端口数量较少，大致为6~8个。
建筑物主光缆配线架用于连接各楼层光缆配线架，需要的光纤端口数量较多，大致为楼层数×8。
当一个光缆配线架不敷使用时，可以采用多个终端盒为光缆提供接口。
光纤适配器被固定于光纤终端盒内或信息插座上，用于实现光纤连接器之间的连接，并保证光纤之间保持正确的对准角度。
●管理子系统设计
管理子系统设置在各楼层的设备间内，由配线架、接插软线和理线器、机柜等装置组成，主要功能是实现配线管理及功能变换，连接水平于系统和主干子系统。
管理是针对设备间和工作区的配线设备和缆线按一定规模进行标志和记录的规定，内容包括管理方式、标识、色标、交叉连接等。
管理子系统采用交连和互联等方式管理垂直电缆和各楼层水平布线子系统的电缆，为连接其他子系统提供手段。
布线系统的灵活性和优势主要体现在管理子系统上。
管理子系统采用单跳线方式，使用双绞线或光纤软跳线实现网络设备与跳线板之间的跳接。
只要简单地跳一下线，即可完成任何结构化布线的信息插座对任何一类智能系统的连接。
"一插一拔"，既方便、稳定，又便于管理。
所有切换、更改、扩展和线路维护均可在配线柜内迅速完成，极大地方便了线路重新布置和网络终端连接的调整。
（1）设计要求
图书馆各楼层均应设置电信间。
电信间内使用标准机柜，并根据信息点的数量安装双绞线和光纤配线架。
管理子系统在实施时要求如下。
●综合布线系统管理间、设备间里的设备全部安装在标准19英寸宽的机柜内。
设备主要包括支持双绞线的RJ-45标准接口跳线盘、支持语音系统的IDC连接模块及布线框、辅助性的导线架等。
●机柜或机架的垂直偏差度不大于3mm，安装应牢固。
各类接线模块应完整，安装就位，标志齐全，面板应保持在一个水平面上。
安装机架、配线设备及金属钢管应符合设计要求，并保持良好的电气连接。
（2）布线产品
①配线架
配线架用于在设备间终接水平布线电缆。
配线架应当根据楼层内信息点的数量选择24口或48口。
另外，配线架必须与水平布线电缆采用同一标准，或者全部为超5类非屏蔽系统，或者全部为6类非屏蔽系统。
②跳线
管理子系统所使用的跳线有两类，即光纤跳线和双绞线跳线。
光纤跳线用于实现光纤终端盒与汇聚交换机或核心交换机的连接，应用于垂直主干布线和建筑群布线。
交换机光纤端口大多为SC端口（GBIC模块）或LC端口（SFP模块），而光纤终端盒刚采用ST适配器，因此光纤也应当分别采用SC-ST光纤跳线和STLC光纤跳线。
另外，由于垂直主干布线采用多50/125μm多模光纤，而建筑群布线采用9/125μm单模光纤，因此应当根据布线光缆的型号选择与之相匹配的光纤跳线。
双绞线跳线用于实现水平布线配线架与工作组交换机的连接。
跳线应当选择与配线架、水平布线完全相同的布线系统，并执行相同的布线标准（建议采用T568B标准）。
建议采用不同颜色的跳线区分不同的用户组。
③理线器
理线器用于整理跳线，使之变得整齐、条理。
④桥架
桥架用于水平和主干的架空式布线，适用于信息点数量较多的布线场合。
垂直主干布线建议选择槽式桥架，其封闭式结构适用于无天花板或电磁干扰比较严重的布线环境。
⑤机架
机架用于固定配线架和光缆配线架，实现线缆管理，并节约占地空间。
⑥标签
标签贴在机柜和配线架上，用于标识所有端口所处的位置，便于日后的管理与维护。
⑦扎带
扎带用于捆扎、固定和整理线缆，便综合布线系统更加整齐、利落。
双绞线、室外光缆和室内光缆应当分别使用不同类型的尼龙扎带，前者宜使用硬质扎带，而后者则宜使用软质扎带。
●水平子系统设计
水平子系统（HorizontalSubsystem）局限于同一楼层的布线系统，指由每个楼层配线架（FD）至工作区信息插座之间的线缆、信息插座、转接点及配套设施组成的系统。
水平线缆的一端与管理子系统（每个配线间的配线设备）相连，另一端与工作区子系统的信息插座相连，以便用户通过跳线连接各种终端设备，实现与网络的连接。
考虑到应用需求的不断增长，图书馆水平子系统建议采用6类4对非屏蔽双绞线连接各工作区的信息插座与木层配线间的配线架。
水平子系统应当按楼层各工作区的要求设置信息插座的数量和位置，设计并布放相应数量的水平线路。
为了简化施工程序，水平子系统的管路和缆线的设计和施工应当与建筑物同步进行。
（1）敷设方式
由于图书馆楼道内装饰有天花板，并且信息点数量较多，因此应当借助开放式桥架以架空方式实施布线。
（2）布线产品
①双绞线
水平布线电缆应选用6类非屏蔽双绞线提供更高的数据传输宽带，适用于更丰富、更复杂的网络应用，考虑到布线经济问题。
拥有大量信息点的电子阅读室也可采用超5类非屏蔽双绞线。
②开放式桥架
由于水平布线隐藏于楼道天花板内，为了便于布线施工。
线路的维护和信息点数量的扩充，可采用开放式桥架实现双绞线的敷设。
●设备间子系统设计
设备间子系统（EquipmentRoomSubsystem）是建筑物中的电信设备、计算机网络设备及建筑物配线设备（BD）安装的地点，同时也是网络管理的场所，由设备间电缆、连接器和相关支撑硬件组成，将公用系统设各的各种不同设备连接在一起。
（1）设计要求。
设备间是一个安放共用通信装置的场所，是通信设施、配线设备所在地，也是线路管理的集中点。
设备间子系统由引入建筑的线缆、各种公共设备（如网络服务器、各种控制系统、网络互联设备、监控设备）和其他连接设备（如主配线架）等组成，把建筑物内公共系统需要相互连接的各种不同设备集中连接在一起，完成各个楼层水平子系统之间的通信线路的调配、连接和测试，并建立与其他建筑物的连接，形成对外传输的通道。
每个楼层的电信间事实上也是一个设备间。
原因很简单，因为每个楼层都要设置1台以上的接入层交换机，借助水平布线和工作区布线（采用双绞线）实现与本楼层每台计算机的接入。
同时，借助垂直主干布线（采用多模光绳）实现与汇聚交换机的连接，从而实现楼宇内所有计算机之间的相互连接。
除此之外，图书馆还应当单独设置一个主设备间，用于安装汇聚交换机、网络服务器、网络存储设备等网络产品。
设备间之间的互联拓扑结构如图2所示。
图2设备间
（2）布线方式
设备间内线缆的敷设采用两种方式，一是采用开放式桥架，敷设水平子系统和垂直子系统的进室线缆;二是在防静电地板下敷设，用于设备间内的网络综合布线及网络设备之间的互联。
（3）布线产品
①机柜
机柜被用于安装和固定配线袋、服务器和网络设备。
机柜通常采用全封闭结构，具有增强电磁屏蔽、削弱设备工作噪音、减少设备地面面积占用等优点。
对于一些高档机柜，还具备空气过滤功能，以提高精密设备工作环境质量。
机柜标准尺寸为19英寸，与机架式交换机、服务器等尺寸是一致的。
机柜的深度一般为800mm-2000mm，根据机柜内设备的尺寸而定。
常见的成品机柜深度为800mm和1000mm，前者用于安装机架式网络设备，后者用于安装机架式服务器。
机柜高度一般为700mm-2400mm，根据机柜内设各的数量和规格而定。
常见成品高度为1600mm和2000mm。
机柜内设备安装所占用高度用一个特殊的单位"U"表示，1U=44.45mm。
使用19英寸标准机柜的设备面板一般都是按nu规格制造，对于一些非标准设备，大多可以通过附加适配挡板装入19英寸机箱并固定。
常见的机柜规格有20U、30U、35U和40U等几种。
②网络设备
楼层设备间的网络设备主要是接入层交换机。
由于垂直主干布线采用光缆，因此接入层交换机必须拥有吉比特光纤端口。
图书馆主设备间的网络设备主要是汇聚层交换机，向下用于连接各楼层的接入层交换机，向上实现与核心交换机的互联。
由于图书馆内往往拥有数百台计算机，因此汇聚层交换机应当选用模块化三层交换机。
●工作区子系统设计
工作区是指包括办公室、写字间、作业问、机房等需要电话、计算机或其他终端设备（如网络打印机、网络摄像头等）等设施的区域和相应设备的统称。
工作区子系统（WorkAreaSubsystem）处于用户终端设备（如电话、计算机、打印机等）和水平子系统的信息插座（TO）之间，起着桥梁的作用。
该子系统由终端设备至信息插座之间的连接器件组成，包括跳线、连接器或适配器等，实现用户终端与网络的有效连接。
工作区子系统的布线一般是非永久性的，用户根据工作需要可以随时移动、增加或减少，既便于连接，也易于管理。
根据标准的综合布线系统设计，在每个信息插座旁边要求有1个单相电源插座，以备计算机或其他有源设备使用，信息插座与电源插座间距不得小于20cm。
墙面型信息插座通常安装在离地面30cm处。
室内的布线主要包括高架地板布放式和埋入式两种布线万式，根据不同的应用环境选择使用。
①高架地板布放式。
图书馆主设备间、电子阅览室及其他安装昂贵电子设备的场合应当采用高架防静电地板，此时应采用高架地板布放方式。
该万式施工简单、管理方便、布线美观，并且可以随时扩充。
先在高架地板下安装布线管槽，然后将缆线穿入管槽，再分别连接至安装于地板的信息插座和配线架即可。
电子阅览室信息点设计和计算机的排放如图3所示。
图3电子阅览室信息点设计
②埋入式
所谓埋入式，是指将线缆传入PVC槽内，或者买入地板垫层中或墙壁内，适用于办公室、书库、检索大厅、研究室或其他信息点数量较少的场所。
图书馆施工时，必须在墙内预先设计并埋设布线管槽。
对于大开间的办公场所或检索大厅，除了可以将信息插座埋入墙壁内，还可以依据实际需要埋入地板中。
3.5网络安全设计
图书馆系统网络安全保护措施主要由防病毒、防火墙、入侵检测等多个安全组件组成，一个单独的组件是无法确保网络的安全。
目前，广泛运用和比较成熟的网络安全技术主要有:
防火墙技术、防御病毒技术、数据加密技术、访问控制技术等。
以下分别就这几项技术进行分析。
3.5.1防火墙技术
防火墙是指一个由软件或和硬件设备组合而成，处于网络群体计算机与外界通道之间，限制外部用户对内部网络访问的权限。
防火墙（FireWall）成为近年来新兴的保护计算机网络安全技术性措施。
它是一种隔离控制技术，在某个机构的网络和不安全的网络（如Internet）之间设置屏障，阻止对信息资源的非法访问，也可以使用防火墙阻止重要信息从企业的网络上被非法输出。
作Internet网的安全性保护软件，FireWall已经得到广泛的应用。
防火墙是网络安全的屏障，配置防火墙是实现计算机网络安全最基本、最经济、最快捷、最有效的安全措施之一。
通常，防火墙可以达到以下目的:
一是可以限制外部用户进入内部网络；二是限定用户访问特殊站点；三是监视用户使用互联网是否安全。
3.5.2防御病毒技术
随着计算机技术的不断发展，计算机病毒演变得越来越复杂，对计算机网络安全构成了极大威胁。
一旦病毒入侵计算机或者通过网络向其他资源传染，防病毒软件就会立刻检测到并加以删除。
在日常使用计算机的过程中，用户除要安装正版杀毒软件和防火墙外，还要随时升级为最新版本，并养成定期查杀病毒的习惯。
3.5.3数据加密技术
加密就是通过一种方式使信息变得“混乱”，从而使未被授权用户无法识别。
现在主要存在两种加密类型:
私匙加密和公匙加密
（1）私匙加密
私匙加密又称对称密匙加密，是指用来加密的密匙就是解密时所使用的密匙。
私匙加密为用户安全提供了进一步的紧密性。
这种加密方法的优点是速度很快，容易操作。
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