高校校园网的规划与设计网络规划课程设计.docx

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高校校园网的规划与设计网络规划课程设计

摘要

随着社会的发展，信息技术将彻底的改变我们的学习、生活和工作方式，现行教育体制面临着严重挑战。

本设计围绕本校校园网建设的规划和设计多方面展开论述，包括校园网络现状描述，校园网建设需求分析，校园网网络结构整体规划与详细设计等关键环节，并将结合实际情况对本校给出具体方案，并给出方案实施过程，对于加快学校的信息化建设有一定的借鉴作用。

关键词：

数字化校园；设计目标；连网技术；需求分析；网络安全

前言

实现课堂多媒体电化教学。

具备适用于双向课堂语音教学及语音室功能学习。

以代替手提录音机，实现音频数字化资源共享、集中管理。

电教综合平台实现多媒体电教设备及室内电器设备电动一体化控制。

建立校园网管理应用系统。

以顺应无纸教学，无纸办公的发展趋势，充分利用现代化技术来进一步提高教学质量和办公效率，为向各高校输送优秀学生提供一个优良的硬件教学环境。

一、概述

1．1概述

随着经济的发展和国家科教兴国战略的实施，校园网络建设已逐步成为学校的基础建设项目，更成为衡量一个学校教育信息化、现代化的重要标志。

目前，大多数有条件的学校已完成了校园网硬件工程建设。

然而，多年来都对校园网的认识不够全面，甚至存在很大的误区。

例如：

认为网络建设越高档越好，在建设中盲目追求高投入，对校园网络建设的建设缺乏综合规划及开发应用；认为建好了校园网络，连接了

Internet，就等于实现了教学和办公的自动化和信息化，而缺乏对校园网络的综合管理、技术人员和教师的应用培训，缺乏对教学资源的开发与积累等等。

所有这些，都极大地阻碍了校园网络在学校管理、教育教学中所应发挥的实际效益。

1．2学校简介

湖南文理学院是一所多学科全日制普通本科院校，至今已有五十多年的办学历史。

学校占地面积1791亩，校舍建筑总面积45万平米，教学科研仪器设备总值12528万元。

学校学科结构合理，设有文史、法学、外国语、数学与计算科学、经济与管理、资源环境与旅游、物理与电子科学、化学化工、生命科学、机械工程、电气与信息工程、计算机科学与技术、土木建筑工程、音乐、美术、体育、继续教育等17个学院和一个独立学院——芙蓉学院；学校是国家高等学校大学生文化素质教育基地、国家Linux技术培训与推广中心、教育部大学英语教学改革试点高校。

湖南文理学院现代教育技术中心是为了适应学院发展的需要，于2008年2月，由原计算机基础教学部的多媒体教学服务中心、网络中心以及大学英语教学部的语音室等整合组建而成。

1．3网络系统现状

现代教育技术中心是集教学实验、技术开发、信息资源建设为一体的教学服务部门。

承担了全院的外语视听教学系统，多媒体教学系统，校园网和校园“一卡通”系统的建设、管理及维护。

多媒体教学服务部主要为全院的多媒体教学，大学英语语音教学，多媒体课件制作和教师的现代教育技术培训提供服务。

现有多媒体教室，教室内配有广播系统及先进的计算机多媒体可视化教学设备，平时也可作为学院学术报告、大型会议、讲座、学生活动举办地

二、网络需求分析

2．1需求分析总括

2．2用户的应用需求

一般情况下，校园网络应能为用户提供如下服务：

（1）电子邮件系统：

主要进行与同行交往、开展技术合作和学术交流等活动。

（2）文件传输FTP：

以获取重要的科技资料和技术文档。

（3）通过Internet服务，学校可建立自己的主页，利用外部网页来进行学校宣传、提供各类咨询信息等，利用内部网页进行管理（如收发通知、收集学生意见等）。

（4）计算机教学：

包括多媒体教学和远程教学。

（5）图书馆访问系统：

用于计算机查询、检索、阅读等；其他应用，如大型分布式数据库系统、超性能计算机资源共享/管理系统等。

（6）教务办公：

使校领导能及时、全面、准确地掌握全校的教学、科研、学籍考绩、一般管理、财务和人事等方面的情况。

（7）Internet接入：

通过实现与CERNTE、Internet的互联，使教职员工和学生在宿舍上网，重事家庭办公、课外学习和资料查询等。

2．3通信需求

一、网上数据流特点

大学校园网具有网络互联的广泛性和使用多样性等特点，广播包将对数据流产生较大的影响，校园网的数据并发性，一般是呈现波峰波谷的，绝大多数情况下，存在高并发性访问的因素，除了周末或者夜间学生晚自修之后的时间，某些特殊的应用也有可能对负荷有突发要求，如使用空间数据，大范围数据搜索，视频方面的应用等，这些突发的负荷有相当一部分转移到应用设备上。

这些流量的转移对于网络设备提出了较高的要求，必须要求核心（汇聚）设备均支持万兆技术。

二、网络流量情况

根据的业务，每位学生主要需求占用的带宽为：

视频流，数据，语音（包括桌面会议），图形、空间数据，管理支撑等。

考虑应用上某些并发的排斥特点，以及网络应用环境对通畅性的要求，一般每位学生占用的平均实际网络带宽约为1M左右即可以完全满足以上需求，在满足网络在有收敛比的情况下的带宽要求；这就要求汇聚、核心设备均具备万兆智能能力。

三、校园网主干需要的数据流量

网络主干流量的是基于业务工作在网上展开的情况分析，实际上对网络流量的需求是逐步提升的，特别是要协同体系出现后，干道的流量会大量的增加。

考虑到信息点同时在线的收敛比，本网络已经具备极高的伸缩能力，以满足其很强的扩展性要求。

四、需求的流量类型：

---客户机/服务器数据

---Web

---Mail

---多媒体教学，VOD，视频会议

---语音/传真

---网络管理

2．4信息点和用户需求

一、采用双核心技术，不但可以起到让设备进行冗余备份，而且还可以进行中心数据通信负载均衡，有效减轻中心设备减清负荷，保证核心层的稳定性和可靠性；

二、四个汇聚层到核心采用链路全冗余，汇聚层之间单独再加一条链路，使得各个汇聚层之间的访问在汇聚层终结；

三、网络核心、楼宇汇聚和接入产品都具有病毒防范、拒绝DDOS攻击和防扫描等安全功能，不但在不同的网络环境下都能做到快速有效的控制，而且也可以应对突发性的安全的事件，确保了网络的稳定运行

；

四、校园网的信息点覆盖整个校园，教室、办公室和宿舍等地方都是十分开放的，很多人都可以自由出入这些地方，任何一个人都可以利用这些地方的信息点，通过便携连接到学校办公内部网，这将对校园网造成巨大安全隐患。

全网接入采用统一认证技术，保证了只有合法授权的用户才能使用内部或外部网络，而且还能对网络的使用情况进行了审计；

2．5性能需求：

一、性能与要求

接入速率需求：

接入速率最基本的是由端口速率决定的。

在以太网终端用户中，接入速率通常是按10Mbps、100Mbps和1000Mbps3个档次划分，不过目前通常是要求百兆位到桌面，支持10/100Mbps自适应速率即可。

对于骨干层、核心层的端口速率通常需要支持双绞线、光纤到千兆位，甚至到万兆位速率。

扩展性需求：

网络系统的扩展性需求是通过在网络结构设计和网络设备选型方面来保证的。

网络系统结构设计要适当超出企业当前应用的需求，以便日后在技术上平滑升级。

如当前的实际需求只是普通的百兆位，设计时就可以考虑核心双绞线千兆位。

甚至是光纤千兆位。

其次，网络结构中不同速率端口配置一定要留有适当的冗余，既有利于日后的网络规模扩展也有利于网络维护。

另外，网络的扩展性还体现在服务器上，通常需要增加处理器的数量，提高处理器的性能，增加内存容量，提高内存性能，增加磁盘容量，提高磁盘性能等。

二、网络系统的可扩展性最终体现在网络拓扑结构、网络设备，特别是硬件服务器的选型，以及网络应用系统的配置等方面。

（1）区域汇聚层需求分析

1、高速运送区域流量，主要工作是交换区域数据包。

2、高可靠性及冗余性

3、提供故障隔离

4、较少的时延和好的可管理性

5、良好的路由交换能力

6、良好的区域汇聚能力

7、良好的万兆能力

要求汇聚设备必须是纯千兆的高性能交换机；在校园网中汇聚设备担负着网络接入层和骨干设备的连接，网络汇聚层有着承上启下的重要任务。

汇聚设备不但要完成接入层的链路汇聚和流量汇聚还要完成本地数据的交换以及接入和骨干之间的数据转发。

作为骨干层的入口和接入层的出口，汇聚层的身份如同关卡。

为保证整个网络良好运行在汇聚层同样需要高性能、关键部件冗余等特性，另外要求汇聚设备的有高端口密度可以直接连接大量的二层设备，提供更好的络品质。

（2）楼宇汇聚层需求分析

支持智能识别，包括用户识别和数据业务类型识别。

用户识别是为了保证网络的安全。

业务类型识别是保证业务数据的分类，帮助网络对业务数据的服务质量。

良好的汇聚上行能力。

（3）接入层需求分析

接入层在整个网络的边缘，学生通过接入设备接入网络。

为保证整个网络安全高效的运行，作为网络的入口接入设备的智能识别是一项重要的功能。

2．6安全与管理需求

保密性：

采取有效措施保障数据保密性好

完整性：

不经授权数据不得修改。

可靠性：

数据或有关数据的信息不能有错。

保证网络管理系统正确运行，保护被管理的目标免遭破坏，包括身份鉴别、密钥管理、病毒预防和灾难恢复等

管理：

具有数据备份和恢复的能力，定时更新等，各种服务的管理，如HTTP、FTP、SMTP、POP3、DNS服务管理等。

安全管理表：

需求类型

要求

备注

保密性

高

防病毒、防攻击

完整性

高

不经授权数据不得修改

可靠性

高

信息正确的传输

数据备份与恢复

较高

暂无

服务管理

一般

如HTTP、FTP、SMTP管理等

3.1、网络实验室总体结构规划

从网络实验室建设的总体构思出发,方案主要包括了四大模块：

实验机柜组、终端实验用计算机、无线设备。

实验室总体拓扑见图1。

拓扑图1

3.1.1、实验机柜组

实验室共有6个分组实验机柜,每个分组实验机柜中有6台设备:

3725路由器1台,2620路由器2台,3750交换机1台,2950交换机2台。

机柜中不同的设备具有不同的特性,能较全面地涵盖实验内容,具体拓扑连接方式见图2。

其中Cisco3725路由器具备多个NM和HDSM插槽,可根据服务需求进行扩展配置,而且语音模块可实现普通模拟语音与IP语音的对接,与核心机房中的IPCC系统相结合可建立真实的语音通信环境。

2620路由器具有高速路由性能,能提供全面的协议和服务,包括虚拟专用网、防火墙保护、加密、WAN优化和经过改进的多媒体支持功能,并且支持多服务语音数据网络。

Catalyst3750交换机可实现高达32Gbps的堆叠互联,可以使用服务质量（QoS）、速率限制、访问控制列表和基本的静态和路由功能,利用2950交换机可以将组内的学生实验使用的计算机组成局域网。

各实验分组机柜中的设备均上连至本机柜中的3750交换机,汇聚后再通过3750交换机上连至核心功能机柜中的核心交换机6509,如图2,可将实验室网络设备形成星形拓扑的连接方式。

分组实验柜和核心功能柜中的理线架均采用双排理线架,学生若要进行跳线,只需在理线

三、方案设计

3．1网络分布

我们设计的校园网将覆盖整个湖南文理学院（东院和西院）将包括：

主楼，各行政楼，图书馆，教学楼，活动中心，各院系大楼和学生宿舍楼等。

根据我们的设计标准，将校园网分成3个部分：

中心区，教学区，宿舍区。

地点

现在PC数

备注

主要要求

网络中心（E2）

较多

网络管理及教研

稳定、安全

红楼

较多

政务处理、办公

稳定、安全、流量、速度

图书馆

较多

文献查询与检索服务

安全、稳定

第三实验楼

较多

教学、软件使用

安全、稳定

第三教学楼

较少

教学、办公、多媒体使用

稳定、安全

活动中心楼

一般

娱乐

流量和速度

第一实验楼

一般

办公、教学、实验

稳定、安全、速度

第一教学楼

较少

办公、教学

稳定、安全

宿舍楼

较多

互联、娱乐

流量、速度、稳定

东院

较多

办公、教学、实验、娱乐

稳定、安全、流量、速度

3．2连网技术

（1）主干网连接技术。

主干网采用交换式1000M以太网连接技术。

在该方案中，网络中心、教学楼节点和图书馆节点之间采用多模光纤以太连接拓扑结构通过1000M交换机进行连接。

即保证了主干线的1000M带宽，又保证了主干线的冗余。

采用双核心网络以保证网络的稳定。

（2）局域网采用快速交换式以太网通过5类双绞线按照星型拓扑结构进行连接。

四、方案的实施

4．1实验设备

路由器（Router）2个三层交换机2个两层交换机2个

4．2实验结果

RouterA#ping194.168.2.254

Sending5,100-byteICMPEchoesto194.168.2.254,timeoutis2seconds:

Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/2/10ms

RouterA#ping192.168.1.254

Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.254,timeoutis2seconds:

Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms

RouterA#ping192.168.1.254

Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.254,timeoutis2seconds:

Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms

RouterA#ping192.168.1.206

Sending5,100-byteICMPEchoesto192.168.1.206,timeoutis2seconds:

Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/1ms

RouterB（config）#iproute192.168.1.0255.255.255.0s4/0

RouterB（config）#iproute194.168.2.0255.255.255.0s4/0

RouterB（config）#\exit

%Unknowncommand.

RouterB（config）#exit

RouterB#*Jun1516:

18:

47:

%SYS-5-CONFIG_I:

Configuredfromconsolebyconsole

4．3实验代码

见附录

五、心得体会

需求分析部分主要包括如下几个部分：

用户的应用需求、通信需求、信息点和用户需求、性能需求、安全与管理需求和现有网络分析。

用户的应用需求：

主要弄清用户期望网络系统能为他们做些什么工作，实现什么功能。

一般情况下，园区网络应能为用户提供常用的服务，如WWW服务、电子邮件、文件服务、远程登录、电子邮件等等，此外还根据用户单位的具体工作职能提供各种应用服务，如校园网常为用户提供教务管理、学籍管理、办公管理等。

应用需求的分析为网络服务器的硬软件和主要节点网络设备的确定提供重要依据。

通信需求：

分析用户通信的类型和通信量，如在网络上传送数据、视频信号、音频信号等，以及数据通信量的大小、数据的流向。

通信需求的分析是传输技术选择的重要依据。

信息点和用户需求：

分析未来的网络系统中信息点的数量，以及各个站点的地理分布情况与距离，将来哪些站点将为单位提供服务，哪些站点将从其他网站获取服务等，网络的用户数量及其在各个地理位置的分布情况。

信息点和用户需求的分析是传输介质和信息点设置、网络设备选型的重要依据。

性能需求：

根据用户的业务需求，弄清用户对网络的主要性能指标的要求，如网络的容量、响应时间与延迟、网络利用率与可靠性等。

性能需求的分析是网络设备和服务器等配置与选型的重要依据。

安全与管理需求：

确定用户对数据存储、传输的安全性要求，如保密性、完整性和可用性的要求，以及管理和维护方面的要求，如是否要实现虚拟局域网功能，是实现集中式还是分布式管理等。

安全与管理需求的分析为网络系统的安全和管理方案的确定提供了重要依据。

现有网络分析：

不少单位已建有自己的园区网络，或若干独立的局域网，因此需要确定将来这些网络和站点是否继续发挥原来的作用，还是另行调整等。

六、结束语

网络时代的到来，教育要面向现代化、面向世界、面向未来，首先要面向网络。

教育只有与网络有机结合，才能跟上时代的发展。

实现网络教育的前提是网络的建设，而各高校园网络的建设不仅仅是网络硬环境的建设，还必须包括校园网络的维护与保障、校园网络的资源建设和校园网络的有效应用等其他三个环节。

只有充分有效的应用校园网络，才能导致整个教学模式与教育观念的彻底变革，才能适用新世纪培养高素质的创造型和复合型人才的需要。

对于校园网络建设，没有对所有学校都适用的通用方案，即使对一所学校，也不可能有最优的方案，只有较优的方案。

为了更好的适用网络时代的需要，必须对校园网络建设采取“整体规划、分步实施”的战略。

各学校可在此战略的基础上一边分析研究，一边积极实践，逐步优化，探索出一条自己的路。

参考文献

[1]吴功宜.计算机网络[M].北京:

清华大学出版社，2007:

89-123.

[2]张元丰.关于数字化校园网建设的设想[J],现代电子技术,2003（10）;35-36.

[3]段永福.计算机网络规划与设计[M]，浙江：

浙江大学出版社

[4]曾慧玲.网络规划与设计[M]，北京：

冶金工业出版社.

[5]校园网组网技术.2008.7.2,

附录：

路由器1的配置代码：

RouterA#

showipintb

InterfaceIP-Address（Pri）OK?

Status

Serial3/0200.200.200.5/24YESDOWN

Serial4/0193.168.1.1/24YESUP

FastEthernet0/0.30192.168.30.254/24YESUP

FastEthernet0/0noaddressYESDOWN

FastEthernet0/1.30172.16.30.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1.20172.16.20.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1.10172.16.10.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1172.16.201.100/24YESDOWN

FastEthernet0/2.100noaddressYESDOWN

FastEthernet0/2172.17.202.1/24YESDOWN

RouterA#cont

Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.

RouterA（config）#ints3/0

RouterA（config-if-Serial3/0）#noip%Incompletecommand.

RouterA（config-if-Serial3/0）#noipadd

RouterA（config-if-Serial3/0）#exit

RouterA（config）#ints

RouterA（config）#intserial4/0

RouterA（config-if-Serial4/0）#noip

RouterA（config-if-Serial4/0）#noipa

RouterA（config-if-Serial4/0）#noipadd

RouterA（config-if-Serial4/0）#noipaddress

RouterA（config-if-Serial4/0）#exit

RouterA（config）#nof0/0.30^%Invalidinputdetectedat'^'marker.

RouterA（config）#nof0/1.10^%Invalidinputdetectedat'^'marker.

RouterA（config）#ints0/1.10^%Invalidinputdetectedat'^'marker.

RouterA（config）#showipintb

InterfaceIP-Address（Pri）OK?

Status

Serial3/0noaddressYESDOWN

Serial4/0noaddressYESDOWN

FastEthernet0/0.30192.168.30.254/24YESUP

FastEthernet0/0noaddressYESDOWN

FastEthernet0/1.30172.16.30.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1.20172.16.20.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1.10172.16.10.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1172.16.201.100/24YESDOWN

FastEthernet0/2.100noaddressYESDOWN

FastEthernet0/2172.17.202.1/24YESDOWN

RouterA（config）#intf0/1.20

RouterA（config-subif）#noipadd

RouterA（config-subif）#exit

RouterA（config）#intf0/1.10

RouterA（config-subif）#noipadd

RouterA（config-subif）#exit

RouterA（config）#exit

RouterA#*Jun1515:

54:

24:

%SYS-5-CONFIG_I:

Configuredfromconsolebyconsole

RouterA#showipintb

InterfaceIP-Address（Pri）OK?

Status

Serial3/0noaddressYESDOWN

Serial4/0noaddressYESDOWN

FastEthernet0/0.30192.168.30.254/24YESUP

FastEthernet0/0noaddressYESDOWN

FastEthernet0/1.30172.16.30.100/24YESDOWN

FastEthernet0/1.20noaddressYESDOWN

FastEthernet0/1.10noaddressYESDOW