校园网络解决方案.docx
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校园网络解决方案
校园网络解决方案
一、用户需求
随着网络的发展,网络管理越来越重要。
各大院校的校园网都已经初具规模,良好的网络管理成为校园网能否正常、有效运行的关键。
该文基于学院校园网络管理系统的设计探讨，详细讨论了校园网建设目标、设计原则以及网络拓扑结构、主干网构建，既有理论研究意义,也具有实践参考价值。
近年来，学校的教学和管理工作不断向着信息处理计算机化、信息交流网络化、信息管理数据库化、信息服务电子化方向发展。
形象化、交互性的教学以及海量的教学资源，使计算机网络技术在学校管理和辅助教学、科研活动中显示出其独特的优势，同时学校网络承载着多样的网络应用：
网络下载、视频点播、网络聊天、专项课题研究、网络化教学，校园网络的建设势在必得。
校园网的建设是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，将各系、办公室、图书馆、宿舍通过网络连接起来，与Internet相连。
校园网必须具备教学、管理和通讯三大功能。
教师可以方便地浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作；学生可以方便地浏览和查询网上资源实现远程学习；通过网上学习学会信息处理能力。
学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标：
能够充分利用校园网，扩充各种网络应用，如多媒体课件系统、多媒体教学系统、网络教学系统、图书检索系统等，使其为各学科的教学和实验服务。
二、校园网络需求分析
2.1用户需求分析
设计一个网络，首先要为用户分析目前面临的主要问题，确定用户对网络的真正需求，并在结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术，提供用户满意的高质服务。
网络在日常教学办公环境中起着至关重要的作用，校园网的运作模式会带来大量动态的www应用数据传输，会有相当一部分应用的主服务器有高速接入网络的需求（目前为100/1000Mbps，今后可会更高）。
这就要求网络有足够的主干带宽和扩展能力。
同时，一些新的应用类型，如网络教学、视频直播/广播等，也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求。
除上述考虑外，还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开，所以建成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离，并能做到灵活改变配置，以适应教学办公环境的调整和变化。
中心机房到汇聚层节点采用千兆光纤（多模）连接，汇聚层到接入层采用百兆的五类线（或者超五类）连接。
通常考虑，建议数据信息点的接入用交换10/100Mbps自适应以太网端口接入，以便能较经济的提供较高的带宽。
整个方案设计的目的是建设一个集数据传输和备份、多媒体应用、语音传输、OA应用和Internet访问等于一体的高可靠、高性能的宽带多媒体校园网。
2.2校园网络设计目标
校区网络建设的目标应该是：
建成后的网络能充分利用Internet、国家信息网、教育网、全国高校互联网上的各种信息，实现资源共享，能够为住在此校区的学生提供丰富的多媒体教学手段，实现高质高效的教学目标。
学生不出宿舍，就可以在宿舍访问校园的大量的共享资源，可以访问电子图书馆、阅览室、服务等高速、安全、稳定的Internet接入。
由此，我们认为，校园网网络是一个典型的面向未来的网络化、信息化、自动化的集娱乐、教学、办公于一体的，具备多媒体综合业务发展需求的园区网络。
系统总体设计将本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性，同时具有良好的开放性、可扩展性。
本着为学校校区着想，合理使用建设资金，使系统经济可行。
学校网络应当实现如下功能：
●访问互联网络
●访问学校虚拟网络
●校园建立
●远程教育
●VOD点播
●网络安全管理
●电子和电子公告
●计算机辅助教学
●教师备课功能
●对外交流
●校园管理平台
●信息资源库
2.3系统设计指导思想
建设校园网络，本着少花钱办大事的原则，充分利用有限的投资，在保证网络先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备，我们认为校园网建设应该遵循以下原则：
系统与软件的可靠性
在我院校园网网络系统设计中，很重要的一点就是网络的可靠性和稳定性。
在外界环境或部条件发生突变时，怎样使系统保持正常工作，或者在尽量短的时间恢复正常工作，是我院校园网网络系统所必须考虑的。
在设计时对可靠性的考虑，可以充分减少或消除因意外或事故造成的损失。
我们将从网络线路的冗余备份及信息数据的多种备份等方面保证我院校园网网络系统的可靠性。
系统安全性与性
保证系统可靠运行，在网络设计时，将从部访问控制和外部防火墙两方面保证我院校园网网络系统的安全。
系统还将按照国家相关的规定进行相应的系统性建设。
易管理与维护
我院校园网网络系统的节点数目大，分布围广，通信介质多种多样，采用的网络技术也较先进，尤其引入交换式网络和虚拟网之后，网络的管理任务加重了，如何有效地管理好网络关系,是否充分有效地利用网络的系统资源等问题就摆在我们面前。
用图形化的管理界面和简洁的操作方式，合理地网络规划策略,可以提供强大的网络管理功能，使网络日常的维护和操作变得直观、简便和高效。
易扩展性
随着教学科研的快速发展，我院校园网网络系统为了适应这个变化和日新月异的计算机技术的发展，考虑现有网络的平滑过度，使学校现有旧设备尽量保持较好的利用价值；选用产品应具有最佳性价比，又要应充分考虑未来可能的应用，我们网络十分注重扩充性。
同时学校规模在不断扩大，用户数在持续增加，要求网络具有很好的扩展性。
无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。
2.4网络设计方案描述
根据学院目前的情况和用户的要求，决定我院校园网一期工程的主要任务是：
将图书馆、教学大楼和教师宿舍连入校园网，构建校园网络的初步框架，为以后网络规模的进一步扩展打下坚实的基础。
由于目前校园网的主节点放置在图书馆计算机教室，而且教师宿舍的使用量不会很大，所以目前网络的拓扑结构呈星形，即以图书馆为核心，向教学大楼和教师宿舍辐射，建筑物间使用多模光纤连接。
同时，鉴于目前的主要建筑均不大（以三层至四层为主，宽度也比较适中），所以，建筑物部也将采用星形布局，每幢建筑只需要一个设备间，统一放置设备。
网络拓扑结构图见下页。
校园网中的主干网是一条高速通信链路，它通过桥接器/路由器与各子网相连，从而在各子网间形成一条高速公路。
目前作为主干网的主要产品有电缆以太网、光纤以太网、FDDI（光纤分布式数据接口）、交换式快速以太网和ATM等。
根据校园通信速率需求高的特点，应考虑采用更高层次的主干网产品，为在各子网间传递多媒体信息奠定基础。
我校所采用的方案是以交换式千兆以太网作为全网主干，1000M/10000M交换式子网进行接入。
网络的重点是选择一个最适合的主干方案，而可供选择的技术目前主要是快速以太网、千兆以太网和ATM技术。
由于网络的涉及围大小不一，应用方向也各不相同。
选择何种适用技术需要根据具体情况而定。
快速以太网主干快速以太网是当前园区网络中最为价廉物美的技术。
快速以太网速度为1000Mbps，与过去经常做为校园网主干的FDDI速度相同，但两者有较大的区别。
区别之一是，当今用于园区主干的快速以太网均为交换方式，为每条延伸到各园区建筑的链路提供独占的1000Mbps连接，而FDDI为共享方式，所联结的园区建筑越多，网络主干效率越低。
区别之二是，快速以太网价格较FDDI低很多，性能价格比极好。
千兆以太网与第三层交换技术结合能较好的发挥主干链路的作用。
但对主干设备的要求也大大增加，因为要实现千兆级的路由交换，对于路由处理器的要求势必要大大提高，因此必须选用高档的企业级设备，才能有效地工作，保证系统工作效率。
中心交换设备中心交换设备选择包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备。
从现在各网络厂商的产品策略角度上，已基本上倾向于设计生产这类混合型交换平台，原因在于纯ATM设备应用面较窄。
由于ATM技术尚属较昂贵技术，采用ATM连接到桌面的性能价格比不好，目前依靠ATM局域网仿真的方式面向成熟的、已被大量采用的局域网技术（以太网、令牌环等）是一种性能价格比最佳的方式。
我们虽然使用了包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备，而且目前只应用其以太网部分，以快速以太网为校园主干。
但也充分考虑了今后扩展到ATM主干的能力，因此采用了能够迅速升级的主干交换设备，这是一种既现实而又兼顾长远的思路，极大方便今后的升级更新。
中心交换设备支持第三层交换功能，这是以太网主干目前应必备的能力。
由于图书馆和教学大楼可能的通讯量比较大，信息点比较多（分别为46个和60个），而教师宿舍相对通讯量较小，根据设计原则和网络设备选择原则，我们在图书馆和教学大楼各放置一台CiscoCatalyst2416MXL交换机和两台CiscoCatalyst1424-EN交换机，在教师宿舍放置一台CiscoCatalyst1424C-EN交换机。
使用一台Cisco3620路由器，与校外网络相连，同时也作为校园网络部各VLAN之间数据交换的纽带。
还可以为二期工程中的拨号接入校园网计划提供支持。
图书馆：
图书馆从应用来说是一个相对独立的系统，因此在图书馆设图书馆网络分中心，配置一台Cisco6006中心交换机、海量存储器、所需的服务器以及若干查询终端。
这个系统主要用于教师及学生对图书以及目录的查找和图书管理。
图书馆的服务器和交换机通过1000M交换口连入校园网，图书管理员办公计算机和各个查询终端采用100M交换端口。
教学大楼：
校园网建网的目的之一是利用计算机网络实现多媒体教学，在教学过程中，大量传送的是文本、图像和部分视频等数据，对速度要求较高，所以设计所有教学用端口全部采用交换机100M以太网口。
宿舍：
宿舍区子网就在学生宿舍部联网，学生可以直接浏览学校发布的信息及查阅一些电子文档，也可以在宿舍接收老师的远程教学，但宿舍区覆盖围较广，故在宿舍区设一个网络分中心，以减少网络中心的光纤数量，在宿舍区网络分中心配置一台Cisco3508中心交换机，饼通过光纤与网络中心直接相连。
网络建成后，为保证整个网络正常地运行。
防止计算机病毒对网络的侵害、防止“黑客”入侵就变得尤其重要，主要表在以下几个方面：
身份认证、访问授权、数据、数据完整、审计记录、防病毒入侵。
网络安全是有层次的，在不同层次，安全的着重点也不同，大致归纳起来可将网络安全划分成两个层次：
网络层安全和应用层安全，因此，设计应选用CiscoSecurePIX防火墙。
CiscoSecurePIX防火墙是Cisco防火墙家族中的专用防火墙设施，是防火墙市场中的领先产品，CiscoSecurePIX防火墙可提供强大的安全，且不影响网络性能。
它可提供全面的防火墙保护，对外部世界完全隐藏了部网体系结构。
通过CiscoSecurePIX防火墙可以建立是用IPSec标准的虚拟专用VPN连接。
CiscoSecurePIX防火墙加强了部网、外部网链路和Internet之间的安全访问。
2.6电源系统
为保证网络系统的安全运转及电源发生故障时重要数据的储存，须配置具有高可靠性的UPS电源。
为此，在网络中心配置了一套APC20KVA/4H的UPS电源；在图书馆分中心，学生教师宿舍分中心配置了APC10kVA/2H的UPS电源，在各子网等对网络数据要求较高的场所配置相应的UPS电源。
三、校园网络设计方案
3.1网络拓扑设计
局域网采用星型网络拓朴结构，星型拓朴结构为现在较为流行的一种网络结构，它是以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。
由于所有节点的往外传输都必须经过中央节点来处理，因此，对中央节点的要求比较高。
优点是网络结构简单，易于维护，便于管理（集中式）；每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；入网主机故障不影响整个网络的正常工作。
对该网络支持的设备生产厂商有较好的技术支持。
局域网的所有工作节点通过双绞线与交换机相连形成一个星型网络。
办公电脑建议采用品牌的商用机，商用机运行比较稳定，而且比较耐用，运算速度较快，较适于开发使用。
根据我们的设计，大学网络拓扑结构图如图1所示。
图1大学网络拓扑结构图
3.2网络层次设计
从逻辑上，大型网络可分为核心层、分布层和接入层，每层都有其特点。
网络层次如图2所示
图2网络层次图
层次化设计的优点可以总结为如下几点：
1）可扩展性：
因为网络可模块化增长而不会遇到问题；
2）简单性：
通过将网络分成许多小单元，降低了网络的整体复杂性，使故障排除更容易，能隔离广播风暴的传播、防止路由循环等潜在的问题；
3）设计的灵活性：
使网络容易升级到最新的技术，升级任意层次的网络不会对其他层次造成影响，无需改变整个环境；
4）可管理性：
层次结构使单个设备的配置的复杂性大大降低，更易管理。
3.2.1万兆核心环网解决方案
网络中心节点及其它核心节点作为校园网络系统的心脏，必须提供全线速的数据交换，当网络流量较大时，对关键业务的服务质量提供保障。
另外作为整个网络的交换中心，在保证高性能、无阻塞交换的同时，还必须保证稳定可靠的运行。
因此在网络中心的设备选型和结构设计上必须考虑整体网络的高性能和高可靠性。
具体来说核心节点的交换机有两个基本要求：
1）高密度端口情况下，还能保持各端口的线速转发；
2）关键模块必须冗余，如管理引擎、电源、风扇。
由于校园网建设最终必将采用万兆技术，因此需要考虑到核心设备对万兆的支持能力。
综上所述，主干核心交换机属于高端系列的产品，所以在本方案中，核心交换机建议采用多业务万兆核心路由交换机。
可以根据用户的需求灵活配置，灵活构建弹性可扩展的网络。
多业务万兆核心路由交换机高背板带宽和二/三层包转发速率可为用户提供高速无阻塞的交换，强大的交换路由功能、安全智能技术可为用户提供完整的端到端解决方案，是大型网络核心骨干交换机的理想选择。
因此网络主干全部采用万兆，末端用户楼栋全部采用千兆接入万兆校园网，采用3台万兆核心交换机RG-S6810E组成万兆核心环网。
实现网络7X24小时的不间断运行，核心骨干网形成的万兆核心环网，使得整个核心层网络即使在任意一台核心交换机故障、或任意一条链路断掉的情况下依然可以保障网络的正常运行。
RG-S6810E是锐捷网络推出的基于NP+ASIC构架的新一代多业务万兆核心路由交换机，RG-S6800E在保障高性能大容量的基础上提供强大的安全防护能力，并且拥有业务按需叠加扩展能力，达到业务和性能并重的设计需求。
目前提供10竖插槽设计和6横插槽设计两种主机：
RG-S6810E和RG-S6806E。
RG-S6800E系列多业务万兆核心路由交换机提供2.4T/1.2T背板带宽，并支持将来扩展到4.8T/2.4T的能力，高达857Mpps/428Mpps的二/三层包转发速率可为用户提供高速无阻塞的数据交换，强大的交换路由功能、安全智能技术可同锐捷各系列交换机配合，为用户提供完整的端到端解决方案，是大型网络核心骨干和大流量节点交换机的理想选择。
RG-S6810E交换机通过先进的第三代高性能引擎可硬件支持策略路由、IPV6等协议，并可扩展支持MPLS、loadbalancing、NAT、VPN、Firewall、IDS、webcacheredirect等丰富的业务功能，满足客户环境灵活而复杂的不同应用需求。
在此方案中，校区网络中心采用RG-S6810E多业务万兆核心路由交换机作为核心交换机。
核心层交换机跟汇聚接入层交换机之间的千兆链路可以捆绑，从而实现带宽的灵活扩展。
3.2.2万兆骨干网解决方案
汇聚层提供基于统一策略的互连性。
它是核心层和接入层的分界点，定义了网络的边界，对数据包进行复杂的运算。
在大中型园区网络环境中，汇聚层主要考虑的是如何保证提供浪量控制及安全控制的策略。
通常需要考虑的主要因素有QoS、静态或者动态路由的选择、地址过滤等。
而在设备选型方面，汇聚层的设备对网络下层VLAN信息和生成树协议具有收敛功能，能实现简单的用户管理和控制功能，如用户的安全接入、下层网络不同层次的屏蔽和接入工作，对不同物理链路、不同特性的网络设备进行统一管理。
因此汇聚层网络设备要求具备多物理接口来完成众多设备的接入工作。
综上所述，汇聚层采用七台万兆核心交换机RG-S6506E担当图书馆、综合教学楼、院系实验楼、行政办公楼、外事活动中心、科技中心、学生宿舍公寓以及区运动区域汇聚；通过6条万兆链路连接至图书馆、综合教学楼、院系实验楼、行政办公楼、科技中心、学生宿舍公寓以及区运动区的6台汇聚交换机RG-S6506E上是因为这几条链路上数据信息点比较多,传输数据量也比较大，。
使用2条千兆链路连接到外事活动中心汇聚交换机RG-S6506上。
RG-S6506是锐捷网络推出的万兆骨干路由交换机，拥有6个模块扩展槽，提供管理模块冗余，支持万兆、千兆和百兆模块线速转发，可以根据用户的需求灵活配置，构建弹性可扩展的现代IP网络。
”
RG-S6506交换机高达768G的背板带宽和286Mpps的二/三层包转发速率可为用户提供高速无阻塞的线速交换，强大的交换路由功能、安全智能技术可同锐捷各系列交换机配合，为用户提供完整的端到端解决方案，是小型网络核心和大型网络骨干交换机的理想选择。
3.2.3千兆接入解决方案
接入层的主要功能是为最终用户提供对园区网络访问的途径。
本层也可以提供进一步的调整，如Access-listFiltering等。
在园区网络环境中，接入层主要提供如下功能：
带宽共享、交换带宽、MAC层过滤、微分网段等。
在广域网环境中，接入层主要提供通过FrameRelay、ISDN、LeasedLine连入远程节点。
接入层网络由楼栋交换节点和楼层交换节点组成，接入层网络应该可以满足各种客户的接入需要，而且能够实现客户化的接入策略，业务QOS保证，用户接入访问控制等等。
接入层交换机亦称外围交换机或边缘交换机，一般都属于可堆叠/可扩充式固定端口交换机，应具备下列要求：
1）端口选择：
对端口的选择包括两个方面，一个是端口数量，一个是端口类型。
而且可以堆叠、易扩展，以便由于信息点的增加而从容地进行扩容。
2）高性能。
作为大型网络的二级交换设备，应支持千兆/百兆高速上连以及同级设备堆叠，当然还要注意与核心交换机品牌的一致性；如果用作小型网络的中央交换机，要求具有较高的背板带宽和三层交换能力。
3）性价比高。
在满足网络性能要求的同时，达到最高的性价比，使用方便简单。
4）支持多级别网络管理。
楼层交换节点采用千兆智能堆叠交换机，提供智能的流分类和完善的QoS特征。
为各类型网络提供完善的端到端的服务质量、丰富的安全设置和基于策略的网管，最大化满足高速、融合、安全的园区网新需求；本方案中各接入层交换机通过千兆链路上联到各汇聚层设备，对下联的桌面设备提供全双工的百兆连接，为各类用户提供无阻塞的交换性能。
因此采用数十台RG-S2424G系列安全智能交换机担当网络接入。
RG-S2424G是锐捷网络推出的全千兆安全智能接入交换机，在提供高性能、高带宽的同时，提供智能的流分类、完善的服务质量（QoS）和组播应用管理特性，并可以根据网络的实际使用环境，实施灵活多样的安全控制策略，有效防止和控制病毒传播和网络攻击，控制非法用户接入和使用网络，保证合法用户合理化使用网络资源，充分保障了网络高效安全、网络合理化使用和运营。
RG-S2424G特有的CPU保护控制机制，对发送到CPU的数据进行带宽控制，以避免非法者对CPU的恶意攻击，充分保障了交换机的安全。
RG-S2424G为方便不同管理员的使用习惯，提供了多种形式的管理工具，如SNMP、Telnet、Web和Console口等。
RG-S2424G以极高的性价比为各类型网络提供完善的端到端的QoS服务质量、灵活丰富的安全策略管理和基于策略的网管，最大化满足高速、高效、安全、智能的企业网新需求。
支持生成树协议802.1D、802.1w、802.1s，完全保证快速收敛，提高容错能力，保证网络的稳定运行和链路的负载均衡，合理使用网络通道，提供冗余链路利用率。
3.3网络出口设计
校园网出口，作为唯一连接外界网络的平台，是校园网与外界沟通交流的窗口，承载了各类与教学、科研、办公、生活息息相关的应用；出口平台对各应用的承载能力，将对高校的教学、科研、办公、生活产生直接和间接的影响。
锐捷网络高校校园网出口解决方案，充分考虑网络出口承载的多种业务系统对网络的要求，形成了包含外网连接层、安全防护层、应用控制层、VPN接入层、日志管理层在的针对性出口网络解决方案。
XX大学应用锐捷网络高校校园网出口解决方案，在安全防护层部署1台RG-WALL1000、应用控制层部署1台RG-ACE3000完成出口网络的应用流量控制，而RSR-08承担多出口负载均衡。
这样的出口设计将实现了多出口的合理使用，有效抵御DDoS攻击，实现病毒、木马以及异常流量的阻断。
为了以后扩展的需要，所以采用了RG-WALL1000。
RG-WALL1000采用锐捷网络独创的分类算法（ClassificationAlgorithm）设计的新一代安全产品——第三类防火墙，支持扩展的状态检测（StatefulInspection）技术，具备高性能的网络传输功能；同时在启用动态端口应用程序（如VoIP,H323等）时，可提供强有力的安全信道。
采用锐捷独创的分类算法使得RG-WALL产品的高速性能不受策略数和会话数多少的影响，产品安装前后丝毫不会影响网络速度；同时，RG-WALL在核层处理所有数据包的接收、分类、转发工作，因此不会成为网络流量的瓶颈。
另外，RG-WALL具有入侵监测功能，可判断攻击并且提供解决措施，且入侵监测功能不会影响防火墙的性能。
RG-WALL的主要功能包括：
扩展的状态检测功能、防入侵及其它（如URL过滤、HTTP透明代理、SMTP代理、分离DNS、NAT功能和审计/报告等）附加功能。
RG-ACE3000可有效识别包括Web迅雷在的多种应用层协议，可实现基于用户的应用带宽限制及数据统计，使得各种关键应用的带宽得到充分的保障。
锐捷RSR-08路由器是高性能、通用的骨干汇聚路由器，具有高背板带宽、高包转发率、结构紧凑、端口密度高等特点，并能提供全围的光纤和铜缆接口。
RSR-08路由器具有强大的业务能力，可以满足目前所有的城域汇聚和接入需求，提供多协议标准交换（MPLS）第2或3层隧道技术、动态带宽控制和面向连接的数据收集体系。
作为多协议标记（MPLS）PE路由器，他们使提供商的基于MPLS的业务具有高度的可扩展性和可靠性。
通过使用VPLS，可以利用原有网络和以太网基础设施提供VOIP、互联网接入、视频以及多点虚拟专用网（VPN）等融合业务。
锐捷RSR-08路由器支持包括TDM、POS、ATM和千兆位以太网，速率高达OC-48。
部署在各种应用中，RSR-08路由器可用于搭建骨干汇聚路由器和核心层网络，为用户提供综合的、高性能、功能强大的服务,并提供高可用性网络所需的冗余支持。
3.4VLAN划分
根据校园网的实际需求，属于同一部门的工作人员可能在不同的建筑物中，但需要在一个逻辑子网。
网络站点的增减，人员的变动，无论从网络管理，还是用户的角度来讲，都需要虚拟网技术的支持。
因此在校园
升级会员 