校园网的规划与设计毕业论文.docx
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校园网的规划与设计毕业论文
********
毕业论文（设计）
校园网的规划与设计
Campusnetworkplanninganddesign
申请学位：
工学学士
系
别:
专
业:
班
级
姓
名:
学
号:
指导老师:
2012年05月20日
校园网的规划与设计
姓名：
导师：
2012年05月20日
******毕业论文（设计）任务书
院（系）：
电子信息与计算机科学系
姓名
学号
2
毕业届
2012
专业
电子信息科学
别
与技术
毕业论文（设计）题
目
校园网的规划与设计
指导教师
学历
职称
讲师
所学专
业
控制工程
主要内容：
1教学
校园网的信息交流包括互联网信息服务和校内的新闻发布及教学参考、科研信息等
的交流。
2、管理
学校管理校园网时候实现了全校管理信息系统的现代化，包括网上办公、成绩管理、学籍管理、网上招生、财务管理、后勤管理等系统。
尤其是一卡通等的推广使学校的网络系统更加贴紧生活。
3、扩展图书馆的功能
多半的学校利用校园网将图书馆的功能进行了扩展，在网上开办图书馆的书籍在线浏览，在线书目检索、借续书服务等，为教师和学生的生活工作学习带来了很大的方便。
参考文献：
《校园网组建与维护》
作者：
孟玲玲
出版社：
中国人民大学出版社
出版时间：
2011-10-01
《网格关键技术及校园网格应用研究》
作者：
殷锋
出版社：
西南交通大学出版社
出版时间：
2007-06-01
《校园网的建设与管理》
作者：
虞和洵
出版社：
东南大学出版社
《校园网组建》
作者：
汪刚
出版社：
清华大学出版社
进度安排：
教师给出设计题目及基本软硬件要求
秋季学期第16周
刖
学生查阅资料，跟教师双向选择，确定题目
秋季学期第18周
刖
教师与学生取得联系，指定参考书目，学生开始自学与题目有关的知识和技能
秋季学期放假前
学生提交开题报告
春季学期第4周刖
分小组展开毕业设计工作，定期检查学生工作情况，及时解决存在的问题
春季学期第4~15周
学生完成作品的设计工作，由教师评定验收，提出意见和建议，及时改进，同时撰写毕业论文，提交作品和论文的原创性声明和答辩申请
春季学期第16周
刖
毕业正式答辩
春季学期第16周
学生总结答辩问题
春季学期第16周
以各小组为单位整理、审核毕业设计文档，交教务统一存档
春季学期放假刖2周
指导教师（签字）：
年月
日
院（系）意见：
教学院长（主任）（签字）：
年月
日
［摘要］在当今的社会，信息成为了社会经济发展的核心因素，因而可以说当今社会已经步入了信息社会。
我国各地正加紧建设数字化校园，校园网建设的热潮正日渐兴盛。
建设校园网已经成为了学校办学条件现代化的重要标志。
要培养面向21世纪的高素质人才,高效、智能的校园网是每个高校都必不可少的。
本设计从校园网络的研究背景入手，通过对校园网络的需求分析、设计原则、设计目标的表述，表明了校园网建设的必要性和可行性。
利用校园网拓扑图清晰反映了了校园网的具体规划，并具体列举了建设校园网所需的设备、协议及结构。
另外，本设计考虑到了校园网的安全问题，顾列举了几个保护校园网络安全的途径方法。
最后，总结列举了一下校园网对于学校教学及管理的积极作用，强调了建设校园网的重要意义。
[关键词]校园网；设计原则；设计目标；设备；安全
[Abstract]
Nowadays,wehavesteppedintotheinformationsociety,informationbecomethecorefactorofsocialandeconomicdevelopment,informationhasbecometheworldtrend,theconstructionofnetworkaregraduallywarminginourcountry,manyareasandtheconstructionofcampusnetworkschoolschoolrunningconditionsasthesymbolofmodernization.Theschoolsetupahighefficiencyintelligenee,andtheofficeandteachingautomationcomputercampusnetwork,isthedevelopmentofthe21stcenturyconstructiontalentofurgentneed.
Thisdesignfromtheresearchbackgroundofcampusnetwork,throughtheanalysisofthedemandofcampusnetwork,principleofdesign,andtheexpressionofobjectivesofdesign,andshowsthatthecampusnetworkconstructionofnecessityandfeasibility.Useofcampusnetworktopologygraphclearlyreflectthespecificplanningitcampusnetwork,andspecificliststhecampusnetworkconstructionforequipments,agreementandstructure.Inaddition,thisdesignisconsideredcampusnetworksecurity,gulistsomeprotectioncampusnetworksecurityapproach.Finally,thepaperliststhecampusnetworkfortheschoolteachingandmanagementofthepositiverole,emphasizedtheimportantmeaningoftheconstructionofcampusnetwork.
[Keywords]Campusnetwork;Designprinciple;Designgoal;Equipment;security
绪论
1.校园网建设背景
1.1项目概况
1.2校园网建设的必要性和可行性
2.需求分析
2.1系统功能需求
2.2系统性能需求
2.3高校校园网建设中面临的问题
2.4高校校园网问题解决方案
3.校园网的设计原则与设计目标
3.1设计原则
3.2设计目标
4.总体设计方案
4.1总体结构
4.2校园网络拓扑图
4.3结构设计
4.4网络采用的协议
441TCP/IP协议
4.5设备选型11
4.5.1网卡11
4.5.2交换机
4.5.3路由器
12
4.5.5服务器
13
5.校园网各布线子系统设计与实施
5.1垂直布线子系统
5.2设备间子系统
5.3管理区子系统
5.4水平布线子系统
5.5工作区子系统
6.校园网安全
6.1安全问题产生原因及现状
6.2保护网络安全途径
7.校园网的功能评价
7.1在课堂教学中的作用
7.2在实验教学中的作用
7.3在教学管理中的作用
7.4在图书文献管理中的作用
7.5在文献检索中的作用
7.6在招生工作中的作用
7.7在教学设施设备管理中的作用
致谢21
参考文献22
绪论
根据学院的要求，按照“方便使用、安全可靠”的原则，对高校的校园网络进行规划与设计，来满足高校校园内计算机网络系统的需求。
今后将有越来越多的用户将使用校园网；更多的学习资料、教学资源和管理平台也将被放到校园网上，衡量学校水平高低的标准将不再只是教学设施、师资力量等传统的方面，更包括校园网的有效性、可靠性及可扩展性。
校园网的作用：
在教学科研、图书管理和师生学习等各个领域为全校师生提供学习交流的平台，方便学校管理人员对学校的设施设备、招生、学生成绩、学生学籍等方面的管理。
改善学校教学科研、管理及学习环境；熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理学习手段，有利于培养现代化、高素质的人才。
国内和国外的高校都特别重视校园网的建设。
如今，作为教育信息化主体的校园网已经渗透到了高校管理决策与职能业务的方方面面，师生员工的学习、工作和生活也都受到了巨大的影响。
这是对传统的教育思想、教育方式及教育管理模式的挑战，更是一次意义深刻的巨大变革。
国外高校校园网的建设比我们早了一些，在九十年代初，他们就已形成了结构和功能较为完善的校园网络体系，校园信息资源的利用程度也比较高。
校园的教学科研、办公学习、管理、对外交流等方面都被“搬”上了校园网。
这要求我们加紧步伐，建设现代化高品质、高效率的校园网络。
1.校园网建设背景
1.1项目概况
本次项目为一个高校校园网，校园总体规划如图：
图1.1校园网规划图
1.2校园网建设的必要性和可行性
作为各高校必备的信息基础设施，校园网的规格和应用水平俨然已经成为衡量学校教学水平与综合实力的标志。
校园网是提高高校管理水平和教学科研水准不可缺少的手段，更是目前高校基础设施的重要部分。
随着校园网的建设和应用的不断完善，高校的现代化管理水平有了极大的提高。
它拓宽了学生获取知识的渠道，提高了学校的管理水平，更促进了教育的信息化、网络化。
因此，建设低成本、高性能、高智能化的校园网是各个高校今后发展的目标和努力的方向。
我们正处在信息时代，计算机技术和软件技术的的发展变革，正潜移默化地改变着人们的生活、学习和工作。
社会的变革中，教育始终处于中心的地位，信息系统是校园网建设中最关键、最重要的部分，它主要表现在以下几个方面：
1.经过多年的发展，现在的校园网系统已经颇具规模，已经到了校际互连乃至国际互连的规模。
更具备了信息发布、资源共享、远程教学等功能，这对学校的校园网络信息化建设提出了更高更严格的要求。
2.现如今的信息化社会，就业竞争日益激烈，一个人快速取得信息和高效处理信息的能力决定了其竞争能力的强弱。
为适应社会进步的潮流，提升自身的办学水平，学校应该积极建立信息化水平高的校园网，提高学生掌握这种技术的能力，培养现代化的高素质人才。
3.科技的快速发展，使得电子产品的价格不断下降；同时人们的认识水平和经济实力不断提高，信息化管理的理念渐渐深入人心。
使得计算机应用于教育信息管理和信息服务变得完全可行。
2.需求分析
2.1系统功能需求
校园网作为学校重要的办学资源，必须具备教学、管理和通讯交流三大功能。
通过校园网，教师可以随时随地快速浏览和查询网上的资源，方便进行备课、科研等工作；对于学生来讲，可以在宿舍里通过接入校园网的个人电脑快速地浏览和查询校园网上的学习资料实现远程学习；管理人员对教务、图书馆文献、学生学籍、财务等方面的息化网络化管理也都要通过校园网的应用来实现。
这些构想都为校园网的建设提供了明确的目标。
建立教学资源资料库，用于存放科研成果和教学课件等资料，用于辅助教学。
建立多媒体教室、多媒体多功能厅以及多媒体多功能实验室。
建立学生电子阅览室。
拓展学生视野，增强学生的自学能力和搜索、处理信息的能力。
建立远程访问系统，在宿舍里或家里能随时利用校园网备课、办公和接入因特网。
建立多媒体课件制作中心。
为学校探索新模式教学，钻研新教学方法，进一步完善学校教学信息资料库。
建立校园MIS及0A系统，实现计算机辅助管理与办公的自动化建立图书文献管理系统，实现图书的快速检索、到期催还、自助还书、自助续借等功能，使图书馆完全信息化自动化管理。
建立对外信息站点，让学校信息可以通过因特网对外服务。
提供内外E-MAIL等信息交流服务，方便学校管理者、教师、学生等联络及合作。
实现多媒体信息交换、视频点播、网络会议、网络电话、远程教育等功能。
建立电子门禁系统和安全监控系统，全校远程巡视监控。
2.2系统性能需求
主干带宽为1000兆，考虑到成本问题，前期规划主干为100兆，对于部分应用要求高带宽的二级节点设计为1000兆。
电话、传真、电子邮件和基本工种服务应用基本带宽为64KB。
可视电话、视频会议、数字音频基本带宽为384KB。
网络系统可以从100兆平滑升级到1000兆或者未来对于ATM的支持。
网络支持VLAN第三层交换以及TCP/IP为主的协议。
系统必须要具有安全性和管理性。
并且关键应用的服务器要具有较高的性能。
系统要具有接入广域互联网的能力。
2.3高校校园网建设中面临的问题
1、网络管理、维护的困难如今的高校教学正逐步走向网络化、信息化，学生在线学习和娱乐的时间增加。
校园网网络所包含的内容越来越广泛，支持的业务也日渐曾多，当出现故障和问题时难以定位，同时病毒和木马也威胁着网络的安全。
2、业务容量大、资源调配难大量的数据转移如：
视频点播、广播、大量的多媒体通讯、多媒体教学和图书馆访问
系统、资源共享/管理系统、E-MAIL交流、视频会议等，如此多的业务容量对资源调配造成了很大的困难。
3、缺乏安全可靠的网络安全保障和统计系统
教学、生活、办公、娱乐……网络的功能日渐增多，用户需求也随着不断提高，造成
的后果是对网络资源的需求日渐增大，而目前用户认证、授权、计费等体系不够完善，对
用户和管理者都造成了巨大的不便。
2.4高校校园网问题解决方案
高智能：
在网络的核心层和汇聚层安装接入层智能网交换机，用于智能识别应用业务流。
按照全网策略赋予各业务不同的优先级，提供二层的802.1P优先级、三层的DiffServerTOS字段的DSCF标记，完成全网端到端的QoS保证。
高性能：
采用支持线速无阻塞交换的以太网交换机。
对于用户量大、数据量多的校园网络，采用这种交换机可以大大提高其性能。
多业务：
保留足够的带宽支持多媒体，如视频点播、远程教学、多媒体通讯等。
在运行过程中，对这些业务实行差别服务，提供端到端的QoS保障。
可运营：
严格控制每一个用户的带宽，在保障其访问校园网流畅高效的同时，保障关键应用的带宽，提高带宽资源的利用率，使校园网可以持续流畅地运行。
计费灵活：
规定不同的用户采用不同的用户名后缀，建立系统可以智能识别不同的用户名，从而自动采用不同的计费方式。
配合专用的计费软件提供基于时间、带宽、流量等不同的计费手段，完善计费体系。
。
3.校园网的设计原则与设计目标
3.1设计原则
主要选择千兆（适合于高校）或百兆以太网技术来构建校园网络，对两层结点和桌面微机的接入也采用快速以太网，建立一个基于多层、全交换的虚拟园区网。
校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。
校园网的组网技术一般有以下选择：
1、高性能与技术先进性校园网络系统的运行需要要有足够大的带宽，同时要具备强大的数据通信能力；网络主干不仅要有好的可扩展性，还要有较快的速度，使校园网能及时、快速地处理数据。
2、高可靠性校园网络要有较高的可靠性、较好的稳定性和足够的冗余，来提供拓扑结构及设备的冗余和备份。
在网络设备上提供冗余配置，在发生故障的时候设备能以热插拔的方式进行短时间恢复，将对网络系统的影响减到最小，避免由于网络故障造成用户数据的损失。
3、可管理性
强有力的网管软件是有效地进行网络管理的助手，网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。
灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理；并且能够实现计费管理。
4、可扩充性
应用规模的不断扩大，同时也要求网络可以方便地扩充容量，支持更多的用户及应用。
网络必须要具有良好的可扩充性，来应对网络技术的不断发展，保证现有的投资。
5、实用性校园网络不仅要适应当前社会的潮流，满足用户当下的需求，更要不断地更新发展，适应新技术的要求。
目前来讲，最起码要实现语音、图像信号的传输才能满足大部分用户的需求。
6、灵活性校园网综合布线系统要具有灵活的特性，可以根据不同的需求接入不同的设备，如打印机、终端或电话、传真机、扫描仪或者各类传感器件等设备。
使校园网的功能多元化。
7、模块化
除了固定在建筑物里面的水平线缆之外，其它的接插件都是基本式的标准件。
利用这些标准件，可以互连所有语音、图像和数据。
8、三层交换技术
通过三层交换技术，特别是基于硬件的三层交换技术，可以充分地利用交换机的包处理能力，真正实现线速交换。
9、对多媒体应用的支持
多媒体信息的传输需要大量的带宽，如果网络的配置不达标，会严重影响用户的上网质量。
作为校园网，不仅要在主干网上提供合适的带宽满足用户的上网需求，还要保留一定的冗余供突发的数据传输使用，尽一切办法降低网络延迟。
在服务质量、预留宽带设置、合理进行带宽管理方面整个网络应提供优良的品质。
3.2设计目标
网络项目建成后须实现以下的功能：
建设一个通常、高校、安全、可扩展的校园网络，支撑校园网的各种信息获取，共享各种教学资源，降低校园网的运行及维护费用。
网络系统运行必须稳定。
校园网需要满足校园人员各种计算机应用系统的操作及信息获取要求。
校园网要便于管理。
减轻维护人员的工作数量，提高网络系统的运行质量。
要具有良好的可扩展性，能满足校园网未来发展的需要，保护学校的投资。
整个项目要保证在技术上今后三到五年内不落后，保持技术的先进性。
项目实施完毕后，系统集成商要对校园相关管理人员进行培训，移交全部的项目工程资料，保证校园网的正常运行和管理维护。
4.总体设计方案
4.1总体结构
校园网是结合了学校实际的教学、科研、办公、管理等层面，考虑了网络技术的应用及发展的情况下组建起来的，它包括：
开放性的网络协议的标准及技术成熟、商品化的硬件、软件。
网络宽带可以满足当前业务的需求，并且支持不断发展的业务需要。
网络的互连性。
、可操作性及可扩展性。
安全可靠，网络管理方便有效。
4.2校园网络拓扑图
总体来讲，校园网是一个三层拓扑结构的局域网，它的布局如下：
图4.1校园网的三层拓扑结构
4.3结构设计
对协
网络层是校园网互联网络的高速交换主干，用来实现远程站点之间的优化传输，
调校园网的通信非常重要。
网络层结构有以下特点：
提供高可靠性和冗余性；
提供故障隔离；
及时迅速地更新；
较好的可管理性；
具有有限和一致的直径。
目前校园网核心层设备一般采用万兆核心以太网交换机，万兆以太网交换机构成了网络的骨干部分。
核心交换机还可以下接许多百兆或千兆交换机作为汇聚层交换机，汇聚层
交换机在通过100Mbps传输介质连接工作站
一般核心层设备采用高性能的交换网芯片以及高性能的网络处理器芯片，要求有极高的系统总吞吐量和背板容量，可支持多个千兆端口。
网络核心层设备的拟态网交换机应具有以下功能：
高可靠性
强大的业务能力
大容量高密度
完善的QoS功能
线速转发性能
完善的安全机制
网络分布层是网络接入层和核心层之间的分界层，包括园区主干网络及所有连接的路由器。
汇聚层有两个任务，一个是将接入的个业务有效地集中起来，进行局部的数据交换、转发，另一个是通过高速接口将接入的数据传输到核心层，在更大的范围内进行数据的路由和处理。
汇聚层多下将接入层交换机的数据进行汇聚，对上通过高速接口将数据传输到核心交换机上，起到承上启下的作用。
设计汇聚层时根据汇聚层的主要功能，应考虑到以下几点：
汇聚层设备要有足够的带宽；
具有三层和多层交换特性；
具有灵活多样的业务能力；
支持三层交换
对上连接提供多种千兆端口
模块化组网
支持丰富的二层协议
完善的安全机制
丰富的QoS支持
实用方便的网管能力
接入层为使用者提供多网络本地网段的访问，它将工作组与汇聚层连接起来，着重完成逻辑网络分段、基于工作组或LAN隔离广播通信量以及在多个CPU之间分布服务。
接入层设备位于校园网络的末端，两边同时连着工作站和汇聚层交换机。
接入层设备提供各种标准接口，能将数据接入到网络中，完成业务系统之间的隔离和安全性控制、认证管理等功能。
接入层设备应该具有以下几个特点：
提供各种不同数量的100Mbps端口到用户，提供1000Mbps或1Gbps（电口、光口）上行端口到上层交换机；
高性能，低成本，所有端口支持全线速二层交换；
支持标准以太网协议，支持丰富的业界标准，充分考虑兼容现有网络设施；网络设备可扩展性好，可平滑升级；
支持丰富的业务特性，如VLANVLANTrunk、链路聚合、端口镜像、QOS多播、安全特性等；
方便实用的网管。
4.4网络采用的协议
网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范，网络设备必须安装或设置各种网络协议之后才能完成数据的传输和发送，在校园局域网上用到的协议主要有，TCP/IP协议、
IPX/SPX协议等。
4.4.1TCP/IP协议
TCP协议可以在网络用户启动的软件应用进程之间建立通信会话，并实现数据流量控制和错误检测，这样就可以在不可靠的网络上提供可靠的端到端数据传输。
UDP协议是一
种没有连接的协议，它在传输数据之前不建立连接，缺乏的可靠性，不提供差错检查，仅仅依赖于校验来保证可靠性。
UDP没有序列或确认，也不控制流量，所以它处理和传输数据的速度较快。
IP协议的基本功能是提供数据传输、数据包编址、数据包路由，分段等。
通过IP编址约定，可以成功地将数据通过路由传输到正确的网络或者子网。
每个网络站点具有一个32位的IP地址，它和48位MACM址一起协作，完成网络通信，IP协议也是一种无连接的协议。
HTTP（HyperTextTransferProtocol）,超文本传输协议是WW浏览器和WW服务器
之间的应用层协议，是用于分布式协作超文本信息系统的、通用的、面向对象的协议，HTTP协议还是基于TCP/IP协议之上的应用层协议。
FTP（FileTransferProtocol,文件传输协议是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合。
利用这些规则网络用户可以把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，实现快速文件传输。
远程登录协议提供了一个全面的、双向的通信工具，其主要目的是提供终端设备与面向进程接口的标准方法，Telnet不仅允许用户登录到远端主机上，而且允许执行远端主机的命令，这样用户就能以极小的网络资源代价完成大型的网络应用。
4.5设备选型
网络设备主要是指硬
升级会员 