校园网设计与规划.docx
《校园网设计与规划.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《校园网设计与规划.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
校园网设计与规划
校园网设计与规划
专业：
网络工程
班级:
姓名：
yyp
指导教师:
2016年10月
摘要
近些年来，计算机网络技术的应用越来越成熟，各行各业都逐渐的在把计算机网络技术融入到自己的建设中来，校园网的建设也越来越多的开始应用计算机网络技术。
学校作为高度集中的教育基地，无论是高等大学，中学，甚至小学都需要越来越先进的信息交换方式.同时校园网的建设也对传统意义上的教学方法，手段,模式起到了巨大的改变作用，帮助新时期的师生更加方便快捷的工作学习，也极大地开拓了学校师生的视野。
本文主要介绍了校园网的搭建、选材、以及后期的维护拓展等等.校园网网络系统建设起来庞大复杂,有很难的构造性,它在帮助全校师生更加容易地实现办公自动化的同时，也让教学变得更加的现代化，而且能够提供多种应用服务,可以把师生需要用的信息及时地传递到各个系统中，包括教学日历，等级考试，成绩查询等等多种多样的教学信息。
同时一套完备的校园网络，可以将学校的各主要部门，如图书馆、校办、教务处、信息中心，实验楼用计算机网络连接起来，组成信息发布、资源共享、覆盖面广的校园网络。
而学校建设校园网工程最主要地是应用计算机网络技术中的一个重要分支，局域网技术，主要是通过局域网技术实现对校园网的建设与管理。
论文主要介绍了学校的组网，所要完成的是组网的整个过程。
重点的说明了校园网的设计思想、难点技术以及后期维护和解决方案。
因此，本设计主要以局域网的搭建管理和维护为核心,为建设一个服务全面，信息安全的校园网做中心指导。
同时对校园网的布线，备份以及后期升级做简要的配置。
关键词 校园网；局域网；网络设计规划;网络设备;综合布线系统
Abstract
Inrecentyears,theapplicationofcomputernetworktechnologymoremature,allwalksoflifegraduallyinthecomputernetworktechnologyintotheirownconstruction，theconstructionofthecampusnetworkisalsomoreandmoretotheapplicationofcomputernetworktechnology.Theschoolasahighlycentralizededucationbase，whetheruniversity，middleschool，primaryschoolandevenneedthemoreadvancedwayofexchanginginformation.Atthesametime，theconstructionofthecampusnetworktothetraditionalteachingmethods，means,modeplaysahugeroleinchangesinthenewperiod，tohelpteachersandstudentsmoreconvenienttoworkandstudy,butalsogreatlyexpandtheschoolteachersandstudentsview。
Thispapermainlyintroducestheconstructionofthecampusnetwork,selectionandmaintenanceexpansionandsoon.Thecampusnetworksystembuildinguplargeandcomplex,itisdifficulttoconstruct,ithelpsteachersandstudentsmoreeasilyrealizeofficeautomationatthesametime，alsoletteachingbecomemoremodern,butalsocanprovideavarietyofapplicationservices,canthestudentsneedtousetheinformationinatimelymannerdeliveredtothevarioussystems，includingcalendar,exam,queryresultsandsoonavarietyofteachinginformation。
Atthesametimeacompletesetofcampusnetwork，canlearnthemaindepartments，suchastheschoollibrary,school,office，InformationCenter,experimentbuildingconnectedwithcomputernetworkcomposition，informationrelease,resourcesharing，widecoverageofcampusnetworkandcampusnetworkconstructionengineeringschool。
ThemostimportantisanimportantbranchoftheapplicationofcomputernetworktechnologyintheOfficeAreanetworktechnology,mainlythroughtheimplementationoftheconstructionandmanagementofcampusnetworkLANtechnology。
Thispapermainlyintroducestheschoolnetwork，tocompletethewholeprocessofnetworking.Focusonthecampusnetworkdesign，technologyandmaintenancedifficultiesandsolutions.
Therefore，thisdesignismainlytobuildLANmanagementandmaintenanceasthecore,fortheconstructionofacomprehensiveservice,informationsecurityofCampusNetworkCenterguidance.Atthesametime，thecampusnetworkcabling,backupandpostupgradebriefconfiguration。
Keywords：
campusnetwork；localareanetwork；networkdesignplan;networkequipment；integratedwiringsystem
一.组建校园网的目标和意义
一.1课题背景
当今社会已经步入信息化高度发达的社会，信息越来越成为社会经济发展的中心因素，而且信息化也越来越成为当今世界的潮流.自从美国政府带头发展了互联网开始，许多的发达国家以及发展中国家都开始努力致力于信息全球化的发展，可以说，一个国家的现代化程度和他的综合国力的强弱越来越多的在通过该国家信息化的程度表现出来。
多年来，我国一直注重教育的发展，一个大国想要发展，肯定要做好教育强国的政策，所以我国一直在致力改革教育体系，以教育为立国之本，努力建设成为一个教育走在世界前列的高度发达大国。
要想实现教育强国，让我国的教育走在世界的前端，我国的学校就很有必要建设起一个个各方面比较全面的校园网络系统,校园网系统可以很大限度地提升教学质量，同时可以方便快捷的帮助师生工作学习，更可以让我们的师生和世界范围交流，帮助我们与世界同步,让我们的信息交流速度得到飞速的提高。
计算机网络技术的发展越来越多的影响到各行各业,当然对教育体系的影响也成指数函数的趋势在扩大。
我国的各高校甚至中小学都在越来越重视校园网的发展和构建,所以在这样的大的环境下，我们有必要重视起来校园网的建设。
一.1.1研究意义
校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的款待多媒体网络。
本质上是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络，所以，校内主要是一种局域网为主,中间会有多种网络访问限制以及方向等，同时对外要能接入因特网，这样可以同时实现和国内以及国际的网站等都可以进行信息交流，也可以资源互换，极大的拓宽了视野[1]。
校园网的建设也标志着一个国家的教育真正实现了现代化。
同时学生是祖国的新鲜血液力量，也是祖国未来主要的建设人群，我们很有必要在这个教育时期就帮助青少年们很好地适应全球的信息化.当今时代,是一个教育强国，科教兴国的时代，教育就是为国家的下一代甚至下几代做铺垫，为自己国家的将来打下坚实的基础.因此，世界各国都在加快尽可能地加快自己实现教育现代化的目标，所以信息化程度的高低越来越成为衡量一个国家的综合国力的重要指标.教育是千秋万代的工程，关乎国家的未来国家的希望,现在，我国的高校已经有很多都建成或者开始着手建设高校校园网的全面覆盖,而且也已经有不少高校有了成功经验，作为祖国的未来一代，青少年的教育重要性不可忽视,越早的建设校园网，对于青少年的教育就越有利。
同时我们可以广泛借鉴国内外各个高校的校园网建设经验，最大限度的做成校园网的搭建。
所以校园网的网络规划建设是极具战略意义的，在根本上配合了我国的科教兴国，教育强国的国策。
二.目前国内外相关工作情况
二.1国内外研究现状分析
国外的大部分国家都早早的开展了校园网建设，而且基本上都占据着高起点，大投资的优势，所以国外的校园网建设发展迅速。
早在上世纪70年代，美国的麻省理工学院就根据当时的美国高校情况提出了e-campus的计划并努力实施，经过多年的努力，现在大部分学校基本都已经构建成了比较成熟的校园网。
同时不论高校还是中小学都基本上实现了数字校园网的全面覆盖。
与此同时，各个欧洲国家也在迅速的发展校园网，力求在教育上把信息化做到全覆盖，基本都制定了很多有利政策，把教育领域的信息化高度重视起来，作为优先发展的重点目标。
在各种福利政策指导之下，欧洲大部分国家的因特网应用迅速普及,尤其是英、法、意、西班牙等国家，2000年，法国就已经实现了高中生100%的上网比率，同时,初中生也有30%的比率实现了教育网络信息化［2］。
英国被称作“教育信息化的先行者"。
英政府在教育信息化上投入了大量的资金，上世纪末英政府就以立法的形式明文规定：
国家政府每年都要专门拨款至少6%的经费作为为学校购置专用教学PC机的费用，同时设置专题，在4年内培训所有教育职工可以进行互联网教学。
可见国外校园网络建设以及发展之迅速.
国内校园网的现状与发展趋势:
1996年，清华大学在“211工程"的资助下创建了“泰山工程"，该工程的重点就是通过加强学校的计算机覆盖率从而初步搭建出一些高校校园网的使用模型。
通过该工程的建设，学校在基础设施上全面完成了校内50多所楼宇见的联网和楼内结构化布线工作，所有学生寝室分两批接入校园网。
依赖SUN5500、SUN5000、SUN3000、SUNE250、曙光天阔355T、同方超强等服务器，学校创建了完善的基础网络服务.这奠定了清华大学在国内高校中校园网的领导地位。
在广东高校中，中山大学、华南理工大学、华南师范大学、广州大学、华南农业大学等均已经实施或正在实施校园网数字化信息的建设.同时有很多高校都已经在数字化校园网基础平台的建设上取得了一定的成绩，教务、学工、OA、校园一卡通、在线教学等网络应用项目建设相继启动。
在211工程建设以及近些年来我国对教育方面进行的一系列政策上，国内许多高校才开始在原有校园网建设计划上，提出数字校园网的建设目标。
国家先后批准了67所高校作为现代化远程教育的试点，希望能运用教育信息化的全面覆盖来带动我国的科教兴国政策。
二.1.1国内外校园网比较
国内外校园网建设现状比较：
目前，西方发达国家的开放式教育的信息化学校建设基本已经建立起一个个完善的校园网，大部分的学校都已经完成了校园网的全方面覆盖，学校中也建立起了很多完善的网络基础设施和比较全面覆盖的网络管理系统，学校中的所有师生都拥有自己在校园网系统中的专有账户密码，可以在校园网系统中获取各种校方提供的内部资源，同时也可以实现外部互联访问Internet上的信息资源。
学校的各项教育，研究以及对师生的管理工作也都基本上依赖校园网系统，教师的教案和科研成果可以在自己的facebook等各种社交网站上展示，并可以通过电子邮件等通讯工具方便的和世界各国的科研伙伴长期沟通交流，研究项目。
同时学生上交作业，申请各种奖学金,优秀评比等也都是依托校园网系统.
我国的校园网建设虽然起步较晚,但是发展快,再加上政府的强力支持与国外校园网建设的经验，正在逐步赶上国外数字校园的步伐。
目前很多高校已经初步实现了校园网的全覆盖，但应用服务体系不甚完备，信息化水平急需提高.在外来的一段时间内，我国都计划将教育的发展的其中一个重点方面放在实现学校校园网的成功建设并且应用到实际的教学当中。
按照现在的国际局势来看,教育势必成为以后国家在综合国力等重大优势方面的主要竞争手段，所以发展高新科技的教育手段势在必行,校园网全覆盖的教育手段自然成了首要任务。
三.校园网的总体设计
三.1整体设计方案
校园网建设是每个学校的重要部分，而且对任何一个学校都是一个极富挑战性的工程,都要经过反复的前期筹划、慎重的方案决定和严谨的工程实施.作为校园网，不仅要考虑整个系统中要接入多少个实用节点，还要考虑这些节点的实际地理位置，因为不仅要实现逻辑上的连通，物理上的位置可行与否也是很重要的，同时，还要考虑这些节点要怎么样接入到校园网中，建设成为一个完整的校园网系统等等，这些仅仅是实际搭建校园网中众多问题的一小部分。
与此同时，校园网的建设不仅仅涉及到开发技术问题，更会引发全面的值得思考的更深层次问题。
所以建设校园网的原则应是：
先进性,先进的设计思想，网络结构，开发工具等；实用性,建设校园网系统时应该充分考虑实际情况，最大限度地利用现有资源和预算中的资源利用最大化；可靠性，具有容错功能，管理，维护方便.确保系统运行可靠;经济些,投资合理,有良好的性价比[3］。
本课题对于校园系统的搭建以及以上种种做一个较细致的研究，主要有以下几个方面。
1.综合运用计算机网络技术、网络设备、各种网络协议,运用CiscoPacketTracer模拟器来实现一个比较接近真实系统的模拟。
2。
研究实现系统的关键技术:
IP地址与Vlan划分、路由协议OSPF，RIP等的区域设计、包过滤以及ＮＡＴ／ＰＡＴ的地址转换、ＡＣＬ访问控制列表以及防ＡＲＰ攻击等。
3。
实现功能：
应该能达到通过校园网实现信息资源共享，远程教学教育，师生对内外均可实现安全访问，全网互通，内网可以访问服务器。
学生不能主动访问教师网络,而教师可以访问学生所处网段，冲分考虑经济性和可行性。
4。
系统组成：
应该由多个模块组成一个整体的校园网，具体包括教学办公区，学生宿舍区，学校内网服务器例如图书馆，教务在线等，各个系统应采用积木式模块组合，使整个系统更加灵活稳定。
5.拟解决关键问题：
主要有校园网的网络拓扑搭建，系统各协议配置，安全管理以及后期的升级维护，平滑过渡到万兆等。
三.1.1主要设计方向
校园网建设要符合建造主干网,建造分支网，建造主要数据备份等。
所以校园网的建造可以采用以下方案:
1.根据学校的实际地理位置情况，将校园的主干中心，搭建在综合实验楼的第四层，同时在其他的分支教学楼上都设置相应的管理点。
2.尽最大努力搭建一个速度快，运行稳定，网络环境安全的校园网系统.把目前局域网的最主要技术以太网技术作为核心，使用的核心交换机要能够把三层的交换模块加载到千兆网速,以满足校园网系统的核心需要。
接入层交换机可以使用以二层交换机为主的接入交换机，同时可以安装可扩槽,这样在必要的时候可以从百兆升级到千兆，同时也可以从二层实现三层交换［4].
3.学校的各个教学楼和主体的核心网综合实验楼之间通过TRUNK链路连接起来，主要为了实现链路聚合的功能，同时可以达到至少600Mb/S的带宽。
4.要根据学校对校园网系统的实际应用情况，例如,日常教学，教师办公，远程教学，教务在线等实际功能来进行子网划分。
5.对学校的教职工进行必要的网络知识培训，帮助教职工熟练使用校园网系统,包括基本的网络通讯应用等知识和一些基础的硬件使用方法,以及基本的多媒体软件使用方法等等.
四.校园网的详细规划
四.1校园网主干网设计
校园网主干网作为贯穿整个校园网系统的主体，至少要使用千兆及以上的主干网络.主干网的交换机设备使用思科的2层交换机设备，使用的设备型号为cisco2960-25TT。
考虑到校园网系统的实际应用情况，会有大量的多媒体数据流通过校园网主干网，这些数据流不仅仅包括师生的日常工作学习，娱乐信息,更包括了学校的教学工作以及学校的教学内部信息。
所以对数据流的处理一定要非常谨慎,尽可能地对主干网进行冗余备份.所以主干网可以采用千兆链路（100Mb/sTrunk），这样安排既做到了可以扩大主干网带宽，又考虑到了主干的冗余以及负载均衡，一举两得[5］.校园网主干网作为最主要的校园网系统组成部分，从设计方案到实际施工都一定要谨慎处理。
校园网主干网络使用5类非屏蔽双绞线布线（UTP），这类布线造价性价比高，也能够承载千兆的带宽,对以后的网络升级扩充也有一定的容纳作用。
四.1.1主要的系统功能
防火墙：
防火墙在校园网中主要起到保护网络安全的作用，因为校园网实际上是一个小规模的局域网，也就是说校园网整体对外网是一个封闭的网络体系，尤其是很多学校内部信息如果外流可能会对学校整体的教学计划甚至师生的生命财产安全都有带来巨大的影响，所以校园网中的防火墙起到一个非常重要的防护作用。
同时,防火墙不仅要能防止来自外部黑客的攻击同时也要能对本身内网的攻击起到防护作用。
防火墙的性能也是一个重要的指标，如果防火墙的性能较差将会比较严重的影响校园网的性能.综合考虑了系统的安全可靠性以及性价比等多方面,最后决定使用WinRoute软件防火墙，可以将该软件防火墙安置在学校的综合实验楼的网络中心。
该系统不仅可以起到防火墙的保护作用，同时还可以作为一个对外网访问时的代理服务器使用,具有Webcache的作用，这样的访问代理缓存可以很大的提高学校内网师生访问外网的速度，浏览和下载资源的速度可以变得更方便快捷,并且因为有缓存的作用,师生可以极大的减少到外网下载资源的流量,很大程度上帮助整个校园网系统减少了流量的使用，同时加大了带宽［6]。
VLAN的划分方案：
根据学校的主要应用方向以及综合性价比等考虑，可以划分为实验楼、综合教学楼、服务器群等三个子网.划分VLAN可以很大程度上的增强校园网系统的自身安全性，是基本的局域网保护整个网络自身的方法。
同时VLAN的划分可以减小广播域，这样就减少了没用的数据传播提高了有效数据的传播速率，同时可以降低造价成本,管理起来也更加方便。
具体划分方法如下：
在中心交换机上创建3个VLAN，分别是VLAN100、VLAN200、VLAN300。
具体使用方向:
VLAN100用于实验楼子网,网段IP地址为192.168.1.0/24，网关地址为192.168。
1。
1;
VLAN200用于综合教学楼子网,网段IP地址为192。
168。
2。
0/24，网关地址为192。
168。
2.1；
VLAN300用于服务器群，网段IP地址为192。
168.3.0/24，网关地址为192.168。
3.1；
由于二层交换机不含路由功能，所以不能实现VLAN间通信，但是可以通过利用外部路由器来解决这一问题。
具体的解决办法就是在路由器的内部网口，划分出3个子接口，在路由器上把这三个后划分出来的子接口用作二层交换的VLAN子接口，在子接口上设置IP地址，设置的IP地址就可以作为对应VLAN的网关地址，但是路由器和交换机之间的级联链路必须使用Trunk模式否则不能成功通信.
交换机：
二层交换机主要起到接入功能，把各个教学楼，服务器等接入到中心网络.三层交换机则可以起到一个中心交换以及对整个网络做冗余备份的功能。
同时交换机也用来实现与总部的广域路由,以及各个VLAN之间的内部的路由功能，也实现对各种数据包的Qos控制。
同时使用cisco公司的Work2000网管系统可以实现基于web的网络设备管理.
四.2IP地址与VLAN划分
四.2.1校园网计算机分布与VLAN划分
校园网的PC机分布和VLAN的关系图如表4-1:
表4—1校园网的PC机分布和VLAN的关系表
楼栋
建筑物
PC机台数
PC机台数合计
VLAN100
实验楼
教师公寓
40
190
学生公寓
150
VLAN200
综合教学楼
教学大楼
30
67
办公大楼
37
VLAN300
服务器群
7
7
ISP路由器
2
2
连接内网
2
2
校园网实质上就是一个中小型规模的局域网,所以正常局域网中的应用都可以在校园网中得到很好的使用，尤其是划分VLAN这种基本却又十分有效的技术,在一个中小型规模的局域网中更加充分的得到了使用,所以在划分VLAN时候要充分考虑个VLAN间的连通性和可利用性。
这样能最大限度地使用VLAN的好处.
4。
2。
2校园网平面拓扑结构
因为本课题使用的主要模拟器为CiscoPacketTracer所以平面拓扑结构使用使用该模拟器的作图。
如图4—2：
图4—2平面拓扑图
4。
2.3IP地址分配及VLAN划分关系
IP地址的分配在一个中小型的局域网络中十分重要，所以对于分配IP地址方面一定要谨慎小心，因为不同的网段在局域网中理论上是做不到相互通信的,所以要通过一定的路由协议已经相关的逻辑结构来实现相互通信，这就要求在设置IP时要做到网段网关等的精确设置,否则将会影响整个网络的通信。
另外IP地址分配结束，还要划分一定的VLAN，VLAN在局域网的应用中有多种好处，不仅可以压缩广播域，减小冲突域，同时VLAN具有自带的安全性,在通信以及分类方面可以很大程度上的帮助通信安全。
平面网络的安全性问题通常是通过集线器和交换机一起连接到路由器上来解决的。
因此，路由器的基本工作就是维护安全性.但是,这种安排并不是很有效,首先，连接到物理网络中的任何一个人都可以访问位于那个物理LAN上的网络资源，同时用户只需要将工作站插入到现有的集线器中，就可以加入到某个工作组,因此，可以说，根本没有安全性可言.但是有了刚刚所说的VLAN的主要功能，就可以避免这些问题,从而大大提高整个网络的安全性.本校园网的IP分配和VLAN划分如表4-3和表4-4:
表4—3VLAN等IP地址分配表
楼栋
建筑物名
IP地址范围
子网掩码
VLAN100
实验楼
学生公寓
192.168。
1。
1-192。
168。
1.150
255。
255.255。
0
教师公寓
192。
168.1。
151—192。
168
升级会员 