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局域网论文
校园网组网方案设计
摘要
随着网络的逐步普及，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。
而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，本文着重论述了校园网设计与建设过程中确立建设校园网的目标，校园网的组网方案设计原则和所需的网络技术选型，网络设备选择以及网络安全设计等关键问题。
关键字：
校园网，服务器，设备选型
目录
摘要
一、网络规划原则4
1.1校园网实用的投资保护4
1.2校园网的先进性4
1.3打造网络高的可用性和可靠性4
1.4构筑高安全性网络5
1.5具备后续可扩展性5
二、网络需求分析5
2.1校园网功能需求6
2.2对主机系统的要求6
2.3网络管理需求6
2.4网络安全需求7
三、网络方案设计7
3.1网络架构7
3.1.1核心层8
3.1.2分布层8
3.1.3接入层8
3.2网络拓扑结构设计8
四、网络总体目标9
4.1实现校园内部资源共享9
4.2完备的数据库管理系统和资源库9
4.3以教学资源库为核心的教学自学环境9
4.4现代化管理方法和管理手段9
4.5实现校园网与互联网的连接10
4.6提供有关教育教学信息网站的连接，增强教学交流能力10
五、IP地址规划10
六、网络设备选型11
6.1网络技术标准选择11
6.2通信介质的选择11
6.3交换机11
6.4路由器12
6.5服务器13
6.7防火墙13
七、网络操作系统与服务器资源设备14
7.1系统软件平台14
7.2数据库系统14
7.3E-Mail服务器14
7.4FTP服务器15
7.5WEB服务器15
八、系统安全体系设计15
8.1物理层安全15
8.2系统安全16
8.3网络层安全16
8.4应用层安全17
8.5管理层安全17
九、校园网组网方案设计12
9.1组网方案实现16
9.2组网方案的评价19
结论21
参考文献
校园网概述
项目背景及现状
福建师范大学闽南科技学院网络中心是伴随校园网络建设而诞生的新型机构，负责学校校园网络的建设和维护工作。
自2004年12月，学校开始建设校园计算机网络，经过7年的努力，已经建立起覆盖整个校区的结构完整、服务多样、资源丰富的先进校园网络。
为学校教育教学、科学研究、管理提供了先进的信息技术支持。
目前，校园网络目前覆盖大部分校区，其中2010年建的学生宿舍和运营商南安电信合作，通过VPN专线连接行政教学网。
出口线路租用中国电信200M光纤和中国联通800M带宽，还租用了中国移动2M的SDH电路专线直连福建师范大学图书馆。
拥有4898个上网信息点，其中学生宿舍网用户3273个，办公室、教师公寓、教学机房、多媒体教室等1625个。
校内各教学、实验、办公大楼采用1000MB光纤高速连接。
表5.1IP地址分配表
楼房
IP地址
子网掩码
默认网关
DNS服务器
学生宿舍一栋
172.16.1.X
172.16.2.X
255.255.255.0
172.16.1.1
172.16.1.250
学生宿舍二栋
172.16.3.X
172.16.4.X
255.255.255.0
172.16.3.1
172.16.3.250
学生宿舍三栋
172.16.5.X
172.16.6.X
255.255.255.0
172.16.5.1
172.16.5.250
学生宿舍四栋
172.16.7.X
172.16.8.X
255.255.255.0
172.16.7.1
172.16.7.250
学生宿舍五栋
172.16.9.X
172.16.10.X
255.255.255.0
172.16.9.1
172.16.9.250
学生宿舍六栋
172.16.11.X
172.16.12.X
255.255.254.0
172.16.11.1
172.16.11.250
学生宿舍七栋
172.16.13.X
172.16.14.X
255.255.254.0
172.16.13.1
172.16.13.250
学生宿舍八栋
172.16.15.X
172.16.16.X
255.255.254.0
172.16.15.1
172.16.15.250
学生宿舍九栋
172.16.17.X
172.16.26.X
255.255.255.0
172.16.17.1
172.16.17.250
理工楼
科技楼
172.16.18.X
172.16.19.X
172.16.20.X
172.16.21.X
255.255.252.0
172.16.18.1
172.16.18.250
十五教工楼
172.16.22.X
172.16.23.X
255.255.255.0
172.16.22.1
172.16.22.3
办公楼
172.16.24.X
255.255.255.0
172.16.24.1
172.16.24.3
旧白教师楼
172.16.25.X
255.255.255.0
172.16.25.1
172.16.25.3
新白教师楼
172.16.26.X
255.255.255.0
172.16.26.1
172.16.26.3
图书馆
172.16.27.X
255.255.255.0
172.16.27.1
172.16.27.3
菲华教学楼
172.16.28.X
255.255.255.0
172.16.28.1
172.16.28.3
172.16.29.X
255.255.255.0
172.16.29.1
172.16.29.3
一、网络规划原则
1.1校园网实用的投资保护
对于投资的保护，是每个用户都关心的问题。
每个设备都进行严格的选型，在满足设计原则的功能前提下，提供最具性价比的设备配置方案。
对不同技术和设备的兼容在很大程度上保护了用户的投资。
1.2校园网的先进性
当今世界，通信和计算机技术发展日新月异。
我们的方案要适应新技术发展的潮流。
既要保证校园网的先进性，同时也要兼顾技术的成熟性。
1.3打造网络高的可用性和可靠性
我们的方案对于网络的重要应用完全支持采用冗余的设计，整网具备良好的健壮性，支持对于重要交换机之间的连接支持采用多条物理链路交换机之间做标准的802.1ad的捆绑，进行逻辑Trunk的链接，既能充分利用网络端口实现成倍的带宽，同时也达到了一个负载均衡和链路备份的目的。
对于服务器的可用性实现，我们的基本思想是服务器群连接到原有设备cisco4006，然后通过双链路分别连接到2台万兆核心，保证了高可用性。
1.4构筑高安全性网络
对于安全性我们将通过对用户的区域划分，和对应用层的划分来逐级实现网络的安全性。
对内的安全实施包括用交换机进行VLAN的划分，在路由中创建访问控制列表，如此可对一些网络用户实行可控的安全级别。
对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实现用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。
对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。
支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。
1.5具备后续可扩展性
由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。
因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，保证用户今后三到五年的网络扩充升级能力。
二、网络需求分析
校园网工程是一项高科技的综合性建设项目，它不仅涉及了许多方面的技术，同时也设计到学校的各个部门。
校园网建设的总体目标是建成一个主干网，其上连接多个子网，使全校的教学、科研、管理等项目工作都能在网上进行，充分利用这个速度高、功能强的信息传输和处理媒介，共享网上的软、硬件资源。
校园网建设是一项长期的工程，除建设和实施工程外，还有运行管理、维护和发展的任务。
因此，就要求所建的校园网即建即能使用，且好用实用。
技术上采用当前先进的软件、硬件技术，且具有良好的升级、扩展功能，以满足今后大容量、超高速、多媒体数据传输的需要，提供全时的服务，此外，网络还应具有良好的兼容性，以保证有好的互连性。
为建立一个适合于本学校的校园网，结合学校的实际情况，我进行了以下几点需求分析。
2.1校园网功能需求
（1）连接校内所有教学楼、实验室、办公楼等各建筑物中的计算机．
（2）同肘支持约2000用户浏览Internet。
（3）提供丰富的网络服务，实现广泛的软件，硬件资源共享，包括：
a.提供基本的Interent网络服务功能：
如电子邮件、文件传输、远程登录、新闻组讨论，电子公告牌、域名服务等。
b.提供校内各个管理机构的办公自动化。
提供图书，文献查询与检索服务，增强校图书馆信息自动化能力。
c.全校共享软件库服务，避免重复投资，发挥最大效益。
d.提供良好的教学和科研条件。
e.经广域网接口，提供国内外计算机系统的互连，为国际间的信息交流和科研合作，为学校快速获得最新教学成果及技术合作等创造良好的信息通路。
由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。
因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，保证用户今后三到五年的网络扩充升级能力。
没有人敢说“我的网够用了”。
数据网络的速度从从10M到100M、100M到1000M，到10000M，用户的数据传输需求从1K到现在的整个硬盘；网络速度在以指数级的发展，而网络需求也以指数级增长。
（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。
2.2对主机系统的要求
（1）主机系统应采用国际上较新的主流技术，并具有良好的向后扩展能力；
（2）主机系统应具有高的可靠性，能长时间连续工作，并有容错措施；
（3）支持通用大型数据库，如SLQ，Oracel等；
（4）具有广泛的软件支持，软件兼容性好，并支持多种传输协议；
某学校校园网的研究与设计；
（5）能与Internet互联，可提供互联网的应用，如WWW浏览服务、FTP文件传输服务、E-mail电予邮件服务、News新闻组讨论等服务；
（6）支持SNMP网络管理协议，具有良好的可管理性和可维护性。
2.3网络管理需求
（1）虚拟网的划分：
在内部主干网上要求作到能够划分跨越物理子网的虚拟网，以便使各种网段的划分不受地理区域的限制，并有效地限制网间广播，控制网问访问。
（2）虚拟网管理：
对虚拟网的配置可以进行集中的控制管理，以便随时进行扩充、迁
移等调整。
（3）设备及端口管理：
对主干网上所有网络设备及连接局域网的所有端口可以进行集
中的控制管理。
（4）网络检测：
对主干网的运行状态和故障进行集中检测、报警、统计。
2.4网络安全需求
（1）划分内部网和外部网：
所有向Intemet提供的信息发布服务放在外部网上、所有校内应用放在内部网上，内部网与外部网之间设置防火墙以保证内部网的安全。
（2）内部网的各个子网之间的互访可以控制，杜绝非授权的访问．
2.5广域网连接需求
能够与国际互联网连接：
能够Internet、Chinanet连接，与国内各个单位交流信息。
三、网络方案设计
3.1网络架构
网络设计的主要目标是实现Internet互联网的高速宽带接入，同时适应未来校园网Internet应用发展的需求。
方案设计中校园网的结构是由核心层、分布层与接入层组成，其中由安装在中心机房的多层交换机组成校园网的核心层，由安装在教学楼、学生宿舍楼的交换机组成网络的分布层与接入层。
这种层次型的结构，不仅提高了整个网络的可用性、可靠性，而且可以滤过网络主干上不必要的流量，并为网络管理与运行维护提供良好的基础。
（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。
3.1.1核心层
核心层网络组成高速互联的主干，由于核心层对网络互联是至关重要的，因此必须采用冗余组件来设计核心层。
核心层应具有高可靠性，并且应能快速适应网络的变化。
在校园网中骨干设备担负着连接各个汇聚设备的工作，同时通过设备的互联，将分布在各物理位置的区域网络连接在一起形成一套完整的网络。
由于骨干层设备担负着整个网络的流量。
骨干设备和链路的稳定性将直接影响整个网络的可靠运行。
由于骨干设备在网络中核心的位置需要高性能，所有的功能部件（电源、系统总线、处理器模块、网络接口模块等）均可以支持热插拔和冗余热备份等特性。
完成网络骨干层高速数据交换、转发以及稳定性的要求。
骨干网络性能是整个网络良好运行的基础，设计中必须保障网络及设备的高吞吐能力，保证各种业务的高质量传输，才能使网络不成为业务开展的瓶颈。
大学网络也是学生的业务专网，实现内部高速互连。
要具有构建校园各部门的虚拟业务专网的能力，可以实现部门内部及部门间的协同工作。
3.1.2分布层
分布层是网络核心层与接入层的分界点，分布层扮演许多角色，包括由于安全性原因控制对资源的访问，分布层可以配置为VLAN之间连接的路由，汇总接入层的路由。
设计时考虑分布层与核心层有冗余的链路。
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。
3.1.3接入层
接入层为用户提供在局部网段访问互联网的能力，直接与桌面计算机接入。
实现VLAN划分与安全控制。
接入层在整个网络的边缘，学生通过接入采用RG-SAM用户认证系统。
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。
我们的方案对于网络的重要应用完全支持采用冗余的设计，整网具备良好的健壮性，支持对于重要交换机之间的连接支持采用多条物理链路交换机之间做标准的802.1ad的捆绑，进行逻辑Trunk的链接，既能充分利用网络端口实现成倍的带宽，同时也达到了一个负载均衡和链路备份的目的。
采用RG-NPE60网络出口引擎作为出口设备、S6500系列核心路由交换机作为内网核心、S21系列安全智能交换机作为楼层接入。
实现校园网主干千兆，百兆到用户桌面。
3.2网络拓扑结构设计
现代网络结构化布线工程中多采用星型结构，主要用于同一楼层，由各个房间的计算机间用集线器或者交换机连接产生的，它具有施工简单，扩展性高，成本低和可管理性好等优点；而校园网在分层布线主要采用树型结构；每个房间的计算机连接到本层的集线器或交换机，然后每层的集线器或交换机在连接到本楼出口的交换机或路由器，各个楼的交换机或路由器再连接到校园网的通信网中，由此构成了校园网的拓补结构。
校园网采用星形的网络拓扑结构，骨干网为1000M速率具有良好的可运行性、可管理性，能够满足未来发展和新技术的应用，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，我们选择热路由备份可以有效地提高核心交换的可靠性。
传输介质也要适合建网需要。
在楼宇之间采用1000M光纤，保证了骨干网络的稳定可靠，不受外界电磁环境的干扰，覆盖距离大，能够覆盖全部校园。
在楼宇内部采用超5类双绞线，其连接状态100m的传递距离能够满足室内布线的长度要求。
在网络安全管理上，配备了锐捷RG-SAM认证计费系统结合S21交换机的安全管理方案，进行全网的用户统一安全管控。
通过VLAN的划分，实现按功能划分网络，有效的提高校园网网络功能的拓展。
校园网下划分了办公子网、中心机房子网、教学子网、学生宿舍网等。
对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实现用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。
对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。
支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。
业务可以说是网络的灵魂，学生宿舍和教师宿舍宽带网到底可以实现顺利运营？
宽带绝对不仅仅是上网的宽带化而应该是一个多业务的承载网，每个人对宽带的理解和应用都不一样，如何满足各种各样的业务需求。
信息的数字化已然成为不可逆转的趋势，成为了教师和学生工作、学习、生活、娱乐不可或缺的一部分，比如正方兴未艾的视频点播、组播，网络可视电话，远程网络会议等等，这些业务对网络设备和带宽的要求非常苛刻。
四、网络总体目标
4.1实现校园内部资源共享
学校领导和教师能通过及时、准确地查询教学活动中的信息，掌握当前教学情况。
并通过对信息的统计、汇总及分析，为教学、科研管理提供服务，为学校领导计划、组织、管理和决策提供详实的信息资源服务和科学管理手段，能及时制定、修正教学工作计划。
4.2完备的数据库管理系统和资源库
能够支持大量的图文声像素材、多媒体课件片段，成百个教学光盘，总量达几百兆以上数据文件的收集、管理、存储的提取。
检索方便，容错性强。
4.3以教学资源库为核心的教学自学环境
为学校教师提供制作环境、备课工具、良好的教学演播环境以及教学评估机制。
为学生提供自主学习、交互式协作学习、发现探究式学习的良好学习环境和提供自我评价机制。
利用现代教育技术，提高学生的素质，改革课堂教学模式。
4.4现代化管理方法和管理手段
加强对学校的财、物的管理，提高办公效率、降低成本消耗，逐步实现办公自动化、网络化。
4.5实现校园网与互联网的连接
建立学校主页、教师主页、学生个人主页、电子邮箱、电子公告牌等信息发布窗口，发布有关教育教学信息，建立起学校、教师、家长、学生之间的信息交流平台，并逐步发展建设成为一个面向全省、全国的教育教学信息网站。
4.6提供有关教育教学信息网站的连接，增强教学交流能力
建立起各学校之间的教学信息资源库的共享，使不同学校的学生可以实现网上听课、辅导、交互协作式学习。
五、IP地址规划
根据我校校园网的覆盖范围广、节点数较多等特性，本方案IP地址采用公网保留的C类地址，除了几个关键单位，如网管中心，招毕办等使用公网地址之外，内部使用私网网段的IP地址,整个校区出口利用高性能的GSR路由器作NAT转换，根据网络现有结构，设计比较适合的路由协议。
能够实现优化的网络路径选择，在网络结构发生变化时路由能够快速收敛，保证网络的畅通。
IP地址的分配采用动态分配的方式：
学校拥有的公网地址为：
168.192.165.0-168.192.176.0，一共11个C类地址；网络中心、办公室、图书馆、招毕办等使用公网地址，一共4个C类（168.192.165.0-168.192.169.0）；出口使用一个C类地址，剩下的地址做为保留。
下表为IP地址分配表
类别
地址段
数量
备注
网络中心
168.192.165.0
1个C
可以调整
办公室
168.192.166.0
1个C
可以调整
图书馆
168.192.168.0
1个C
可以调整
招毕办
168.192.169.0
1个C
可以调整
六、网络设备选型
6.1网络技术标准选择
本方案选择快速以太网技术，该技术成熟，有完善的国际标准，系统易于升级，其布线系统和网络结构易于升级，网络传输速率支持10M/100M/1G。
6.2通信介质的选择
目前，快速以太网通信介质一般选择光纤和五类双绞线。
通信骨干尽可能选用光纤，如楼宇之间、楼层垂直布线（若不太考虑投资问题）尽可能选用光纤，在短距离如几百米半径内，可以选择50um多模光纤，且应该为多芯。
多模光纤的交换机接口卡比较便宜，50um支持1Gbit/s传输速率且传输距离可达500m，多芯光纤既能够保证链路冗余，提高链路容错，又可以支持多链路隧道技术，提高链路带宽。
距离较远的楼宇之间的链接可以选用单模光纤。
楼内水平布线，即各个楼层内端用户计算机连接楼层交换机，采用五类或超五类双绞线，这样，既能够满足100M传输速率，又可以满足双绞线连接100m的距离限制，成本也较低。
6.3交换机
交换机是网络通信的基本组成设备，它提供了网络连接，是数据转发的中间介质。
（1）核心交换机
核心交换机是网络的核心交换设备，提供与支干交换机的互联，其性能直接影响整个网络的性能，所以选择具有较高性能的交换机，一般应在千兆级或以上。
由于校园网内地用户较多，一般达到千数量级，在组织上需要规划多个
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