局域网组建大学本科方案设计书33793.docx
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局域网组建大学本科方案设计书33793
中山大学09秋专科班
姓名：
周启康
班 级：
计算机科学
指导老师：
吴红
设计时间：
2011年8月30日
计算机局域网组建毕业设计论文
前言……………………………………………………………………………4
第一章、局域网简介……………………………………………………5
1．1、网络系统遵循的标准与规范…………………………………………5
1．2、当前主流网络技术简介………………………………………………6
1．3、局域网介绍……………………………………………………………6
第二章、设计范围及要求………………………………………………………7
2．1、设计原则………………………………………………………………7
2．2、局域网的特点和需求…………………………………………………8
2．3、学校局域网的设计目标………………………………………………8
2．4、校园网的建设规划……………………………………………………8
第三章、常用网络设备………………………………………………13
3．1、常用网络设备……………………………………………………………13
3．2、传输介质………………………………………………………………14
第四章、服务器…………………………………………………………16
4.1、服务器…………………………………………………………16
4.2、设备选型…………………………………………………………16
4.3、网络体系结构……………………………………………………16
4.4、网络协议……………………………………………………17
第五章、Internet接入技术………………………………………………………18
5.1、网络操作系统……………………………………………………18
5.2、Internet接入…………………………………………………………19
第六章、系统安全设计…………………………………………………………19
6．1、硬件设备的安全……………………………………………………20
6．2、数据的安全性………………………………………………………21
第七章、局域网整体示意………………………………………………………23
第八章、系统调试………………………………………………………………24
总结…………………………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………26
前言
计算机网络在初期是计算机与通信相结合的产物,它的出现和发展使计算机应用发生了质的变化。
在经历了以大型主机为核心的集中式运算和以个人电脑为基本单元的分布式处理后,计算机的处理模式已发展成现在的网络计算,其应用范围已远远超出了科学计算,成为无所不在的工具。
计算机网络的发展既受到计算机科学技术和通信科学技术的支撑,又受到运用计算机网络的那些领域技术的支持。
如今,计算机网络从体系结构到实用技术已逐步走向系统化、科学化和工程化。
在计算机时代早期，众所周知的巨型机时代，计算机世界被称为分时系统的大系统所统治。
在七十年代，大的分时系统被更小的微机系统所取代。
远程终端计算机系统是在分时计算机系统基础上，通过Modem（调制解调器）和PSTN（公用电话网）把计算机资源向地理上分布的许多远程终端用户提供共享资源服务的。
远程终端用户似乎已经感觉到使用"计算机网络"的味道了。
在远程终端计算机系统基础上，人们开始研究把计算机与计算机通过PSTN等已有的通信系统互联起来。
1969年12月，Internet的前身--美国的ARPA网投入运行，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。
八十年代初，随着PC个人微机应用的推广，PC联网的需求也随之增大，各种基于PC互联的微机局域网纷纷出台。
计算机网络系统是非常复杂的系统，计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题，为实现计算机网络通信，计算机网络采用的是分层解决网络技术问题的方法。
但是，由于存在不同的分层网络系统体系结构，它们的产品之间很难实现互联。
为此，国际标准化组织ISO在1984年正式颁布了"开放系统互连基本参考模型"OSI国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化。
进入九十年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。
第一章 局域网简介
1.1网络系统遵循的标准与规范
计算机网络是指通过传输媒休连接的多部计算机组成的系统，使登录其上的所有用户能够共享软硬件资源。
计算机网络如按网络的组建规模和延伸范围来划分的话，可分为局域网（LocalAreaNetwork,LAN）、城域网（MetropolitanAreaNetwork,MAN）、广域网（WideAreaNetwork,WAN）。
我们经常用到的因特网（Internet）属于广域网，校园网属局域网。
未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、多网合一、安全保密方向发展。
为保证局域网建设的可靠性、安全性、完备性，除了局域网建设所使用设备应按标准的组合与标准的测试外，综合布线尽可能地按国际、国内有关标准进行规范设计。
下面是系统能满足的标准：
CCITTISDN综合业务数据网络标准；
EIA/TIA-568A/B商务建筑布线标准；
IEEE802.310BASE-T网络标准；
IEEE802.3u100BASE-T网络标准。
安装与设计规范：
系统的安装与设计遵从下述的规范：
中国建筑电气设计规范；
工业企业通信设计规范。
1.2当前主流网络技术简介
为了满足和实现局域网上述目标,我们通过对目前流行的主流组网技术的对比分析，提出我们对局域网的解决方案。
在满足学校需要的情况下，采用先进的组网技术，适应网络发展趋势的同时兼顾学校资金的实际情况。
以太网和快速以太网：
快速以太网实际上是10M以太网的100M版本，所以它的运行速度要比10M以太网快。
在用户已经很熟悉传统以太网的情况下，快速以太网相对其他高速网络技术更容易被掌握和接受，它可以应用在共享式和主干环境下，提供高带宽网络连接，提供优质的服务质量（QOS）。
千兆以太网技术
千兆以太网是相当成功的10M以太网和100M快速以太网连接标准的扩展。
IEEE已批准千兆以太网工程IEEE802.3z，并遵循CSMA／CD协议，用户可以保护原有的投资并可以平滑升级原有网络。
1000BASE－T技术是目前以太网技术中最前沿的技术。
对于复杂的应用，尤其是视频应用，单纯的高宽带是不够的，还必须提供相应的策略服务。
Gb以太不但能为用户提供Gb级的带宽，而且为复杂的应用提供策略服务。
1.3局域网介绍
局域网是同一建筑、同一校园、方圆几公里远的地域内的专用网络。
局域网通常用来连接公司办公室或企业内部的个人计算机和工作站，以共享软、硬件资源。
美国电气和电子工程师协会（IEEE）局域网标准委员会员会曾提出局域网的一些具体特征：
（1）局域网在通信距离有一定的限制，一般在1~2Km的地域范围内。
比如在一个办公楼内、一个学校等。
（2）较高传输率的物理通信信道也是局域网的一个主要特征，在广域网中用电话线连接的计算机一般也只有20~40Kpbs的速率。
（3）因为连接线路都比较短，中间几乎不会爱任何干扰，所以局域网还具有始终一致的低误码率。
（4）局域网一般是一个单位或部门专用的，所以管理起很方便。
（5）另外局域网的拓扑结构比较简单，所支持连接的计算机数量也是有限的。
组网时也就相对很容易连接。
第二章、设计范围及要求
2.1设计原则 局域网设计应该遵循一定的原则，要坚持开放性、先进性、标准性，以及经费的合理性；局域网系统应充分利用已实现的和将要实现的各种现代化先进设备，来实现校园技术数据及管理信息的存储、传输、处理和综合利用，实现网内的任何一个节点能及时、充分地分享相关信息。
为此，系统采用如下设计思想：
综合考虑学校现况及发展的需要，依照局域网总体提出的系统建设目标，系统规模和总体规则具体要求，建立网络。
设计物理网络时，从全局考虑，从将来整个校园计算机网的实际应用出发，对整个网络系统做出通盘筹划，规划出最合适的方案。
同时保证网络的结构和主要设备具有一定的升级和扩容的能力。
2.2局域网的特点和需求 局域网，作为一种独特的模式，与其他企业、事业有明显的区别。
建设局域网中一定要考虑到这些因素校园的分布区域相对比较集中，不象一般企业、事业单位分布区域比较大。
局域网的通信量比较大，作为教育和科研的基地，网络用户的群体比较广泛，要求的通信量是比较大的，主干网的带宽一定要满足学校的要求：
（1）广泛的资源共享。
（2）丰富的网络设备。
（3）与国内国际广泛的联系。
（4）多媒体服务的需要。
（5）多媒体技术对局域网将来发展非常重要,象远程教案、电视会议等。
局域网建设要考虑到将来的扩充和升级，避免资金的重复投资。
2.3学校局域网的设计目标 当今社会，计算机技术和通信技术飞速发展。
同时，随着市场经济改革的日益深化，国民经济步伐越来越大，信息社会的到来，计算机网络互连技术已经成为当今潮流。
对于处于教育前沿的学校而言，实施局域网与国际接轨势在必行。
建设一合适的局域网，对提高学校整体素质无疑是巨大促进，是提高教案水平和管理水平不可缺少的支撑环境。
局域网要达到的具体目标：
连接校园内部各主要教案实验楼
（1）先进性：
先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；
（2）实用性：
建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；
（3）开放性：
遵从国际标准，系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；
（4）灵活性：
采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性；
（5）可靠性：
具有容错功能，管理、维护方便。
对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析；
（6）强性价比：
不要一味追求最新，还要考虑当前实际需要，选择合理的设备搭配，使达到良好的性能价格比。
服务器需求：
为了保证管理系统的运行，需要服务器有以下特点：
①速度快；
②高容错性；
③高可靠性；
④断电保护；
2.4校园网的建设规划
一、校园网的建设规划
校园网建设作为一项复杂的系统工程，与任何一项工程建设一样，在开始建设前都要根据工程的特点事先进行详细的工程规化与技术需求分析，它的成功与否都直接影响到工程的建设质量以及今后网络能否可靠运行都有直接的关系，因此要特别认真地进行系统规划。
对于校园网来说，必须对技术和教育的发展前景有着清醒的认识，只有这样，才能从很好地为校园网进行合理的规划。
（1）总体设计
校园网络结构设计主要是进行网络的物理设计和逻辑设计，在完成结构设计后才能对网络设备进行选型。
网络结构设计对于整个网络系统来说是十分重要的，它设计的成功与否都直接影响网络的使用功能的实现以及网络是否能满足网络的需求。
计算机网络系统是校园网系统的核心，因此在设计中必须遵循以下原则：
①软硬件的可行性。
系统软硬件配置必须考虑各种约束条件，主要是性能需求、当前技术水平和改造资金多少，兼顾现实性和技术领先性。
②系统开放原则。
系统应具有良好的开放性，或称职兼容性和扩展性，以适应技术的不断发展和不增强的应用需求，因此，应尽量采用工业标准或事实上的工业标准技术。
在系统设计时，要考虑系统的生命周期，一般要按超前3~5年考虑。
③整体最优原则。
在进行系统设计和配置时，常遇到很多矛盾，需根据有限合理性原则，进行综合考虑和评价，折中选择。
应考虑的因素有：
先进性、可靠性、安全性、经济性。
④开放性、先进性原则。
系统的传输速率至少目前要够用，最好要有一定的余量，以适应应用的不断增长困采用公认的行业标准，以增强适应性，避免淘汰。
要留有足够的扩展扩充的余地，以便对系统进行扩充和改进。
网络可先择Microsoft的产品，以Web为中心，以Intranet技术为基础，采用TCP/IP和HTTP为传输协议，客户通过浏览器访问Web及Web相连的数据库。
二、网络技术
学校建设校园网有许多需要考虑的问题，如网络技术的选择、网络拓扑结构的选择、网络产品的选择、网络服务器的选择以及操作系统、网络应用服务、网络管理及网络安全等方面。
下面根据前面介绍过的各种网络技术来进行校园网组建技术的选择。
（1）网络技术类型
网络系统的建设应遵循高可靠性、技术先进、开放性、成熟标准、易于扩展、可维护性好等原则，并充分考虑性能价格比和今后技术的发展。
要求系统兼容性好，易于平滑连接，避免网络瓶颈。
当前达到或超过100Mbps的高速网络技术主要有：
快速以太网、FDDI、千兆以太网、ATM交换网。
FDDI是几年前十分流行的高速网络技术，虽然技术十分成熟，但网络管理复杂且成本较高，现已被逐渐淘汰。
ATM是比较先进的网络技术，它采用信元交换方式，以很高的速率在任意两点间建立直接的虚拟通信链路，有较强的传输质量控制能力，特别适合于多媒体信息的传输。
但在实际使用事因端口价格过高，难以大规模采用。
以太网是种成熟的、质优价廉的网络技术，其标准已制定完备。
经过多年发展，形成了完善的10Mbps、100Mbps和千兆以太网技术，同时还由共享式的网络发展成为交换式的以太网，具备与FDDI、ATM网络融合的多种方法与规范。
（2）网络拓扑的选择
计算机网络拓扑结构有很多种，主要有总线型拓扑、环型拓扑和星型拓扑。
总线型拓扑结构中所有的电脑用介质将整个网络从头串到尾。
这是所有的网络拓扑结构中最简单的一种。
环型拓扑结构，就是指所有站点被绕成一圈的电缆所连接起来，整个结构看起来象是一个圆圈。
当前在各种网络系统的建设中使用最多的是星型拓扑结构，虽然星型拓扑结构的网络在布线和网络设备的花费多一些，不过目前各种硬件设备已经非常便宜了，这种花费是可以承受的。
因而它的优点也是十分突出的，主要是当网络中某个节点出现故障时不会影响整个网络的运行，这使得网络从总体上可以提供高度的可靠性和沉佘性，这个性能十分适合校园网这种应用环境，也是校园网的建设中必须要求做到的。
三、网络组成
（1）校园网的主干
校园网主干提供两个简单但至关重要的功能.其一,它用于在中间层交换机组之间建立互联.其二,它提供对企业各部分共享的所有资源的高速访问.因其重要性,校园网主干必须具有高吞吐量和高可用性.如果主干变慢或拥挤,则整个网络对常用资源的访问将变慢.通过同一令牌,主干上的中断将影响整个网络的恢复能力和高可用性基本要求。
基于当前信息技术发展形势及经济实用可持续发展原则，建议构建100M带宽的快速以太网，根据实际工作站信息点到网络中心的距离，选择适当的传输媒介进行网络综合布线。
一般来讲，在同一幢大楼内距离不超过100M均可铺设超五类非屏蔽双绞线，而楼与楼之间的连接主干线原则上应架设光缆，以满足今后发展的需要。
（2）网络中心
也就是校园网中心机房，应配置有各种系统服务器（如：
Web服务器、Email服务器、代理服务器）、文件服务器（数据库服务器）、中心交换机、配线机柜等。
如刚使用时数据流量不大，可只配置一台服务器，视今后网络发展情况再作扩充。
为保证网络运行稳定可靠，网络中心的设备选型应选择信誉可靠、质量上等、性能稳定、扩充性优良的专业产品。
（3）计算机教室
配置100台586以上微机，通过星型网络拓扑结构将所有微机连接到可堆叠交换机上，再通过交换机连接校园主干网。
为方便教案，可在以上网络教室的基础上安装多媒体教案平台，使之成为一个既能完成信息技术学科教案，又能进行多媒体辅助教案，还能开展基于Internet技术的网络活动的多媒体网络活动室。
（4）图书馆系统
图书馆系统应该包括两个方面，第一是图书编目、借阅管理系统，它为图书馆管理提供了标准化、自动化、网络化的采编、流通、查询、统计以及读者管理等手段；第二是多媒体视听阅览室，满足读者使用越来越多的电子音像读物的要求。
多媒体视听阅览室从技术本质上来讲就是一个多媒体计算机网络室，如果学校已建好前面所述的多媒体网络活动室或教师备课机房，只要在网络上连接有一套光盘镜像服务器，即可实现多媒体视听阅览的功能。
（5）多媒体综合教室
信息化环境的构筑其根本目的是为教案服务的，因此课堂信息化教案环境的建立应该是校园网建设的一个重要目标。
针对课堂教案而言，计算机网络应能为师生合作教案模式提供支持。
在合作教案模式下，教师通过网络安排教案计划，指导学生学习，批改学生作业，实施网上教案；学生既可以在教师帮助下进行自主学习，也可通过小组讨论等形式在同伴中开展合作学习。
多媒体综合教室内配备有多媒体计算机、高亮度液晶投影仪、多功能视频展示台各一台，功放音响一套，其中多媒体计算机通过网卡连入校园主干网，从而方便调用网络内其它计算机上的教案资源，实现资源共享。
多媒体综合教室不仅可满足正常的辅助教案活动，还可以用来举办讲座、开展培训，不失为当前形势下一种经济实惠的选择。
四、网络软件运行平台
（1）服务器操作系统：
由于美国Microsoft公司推出的网络操作系统WindowsNT具有与有着广泛应用基础的WINDOWS98\2000个人计算机操作系统相似的操作方法，易学易用，已拥有了越来越多的用户群。
大量的软硬件生产商为WindowsNT开发了许许多多的软硬件产品，也使得WindowsNT有着比较广阔的发展前景。
在目前情况下建议采用MicrosoftWindows2000以上版本。
（2）工作站其它应用软件：
文字处理、数据表格、图形处理、浏览器、电子邮件等都是经常使的软件。
（3）数据库软件：
建议采用SQLSERVER2000以上版本。
（4）电子邮件系统：
可采用Microsoft公司的ExchangeServer,为简便使用也可采用一些共享软件如Sharemail、Imail等，这些软件都是基于标准SMTP/POP3/IMAP4/LDAP协议的邮件服务器软件，用户界面简单直观，非常易于管理。
（5）网页维护制作软件：
Macrosoft公司的FrontPage2000、Macromedia公司的Dreamweaver、Flash都是很好选择。
（6）多媒体课件制作软件：
Macromedia公司的Authorware、Director，洪图多媒体著作工作等都有着非常友好的界面，使用方便，拥有着大量的用户，推荐使用。
（7）校园办公管理用软件：
选用省教委统一推荐使用的“共创校园办公管理信息系统”网络版。
第三章、常用网络设备
3.1常用网络设备
网络设备主要是指硬件系统，各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的，每一部分在网络中有着不同的作用，缺一不可，只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统，网络设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、传输介质等。
（1）网卡
网卡（简称NIC），也网络适配卡或网络接口卡，网卡作为计算机与网络连接的接口，是不可缺少的网络设备之一。
无论是双绞线网络、同轴电缆网络还是光缆网络，都必须借助于相应类型的网卡才能实现与计算机的连接，是计算机与局域网相互连接的惟一接口。
每块网卡上都有一个世界惟一的ID号，也就是MAC（MediaAccessControl）地址，计算机在连入网络之后，就是依靠这个ID号才能实现在不同计算机之间的通信和信息交换。
网卡有很多种，不同类型的网络需要使用不同种类的网卡，不同速度的网络需求也要使用不同的网卡。
如根据带宽来分的话，有10Mbit/s网卡、10/100Mit/s自适应网卡和1000Mbit/s网卡；如按总线分，有ISA总线、PCI总线、PCMCIA总线网卡等。
从目前校园网建设的实际情况来看，工作站网卡选择PCI总线的10M/100Mbit/s自适应网卡最适合。
（2）交换机
交换机，也称交换式集线器，是专门设计的，使各计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备。
作为高性能的集线设备，随着价格的不断降低，交换机已逐步取代了集线器而成为集线设备的首选。
由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率，而且交换延时很小，使得信息的传输效率大大提高，适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。
交换机具有很强的网络管理功能，它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络，因为交换机采用了独享网络带宽的设计。
（3）路由器
路由器除了有连接不同的网络物理分支和不同的通信媒介、过滤和隔离网络数据流及建立路由表，还有控制和管理复杂的路径、控制流量、分组分段、防止网络风暴及在网络分支之间提供安全屏障层等到功能。
根据路由设备的组成可以分为软路由和硬路由。
根据路由表的设置方式可以将路由器分为静态的和动态的。
路由器工作在网络层，因此它可以在网络层交换和路由数据帧，访问的是对方的网络地址。
当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目标地址，并在路由表查看到达目标地址的路径，根据路径的代价，选择一条最佳的路径，然后把数据帧沿这条路径发送给目标地址。
3.2传输介质
网络要求把各个独立的计算机连接起来的，这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来，这就是传输介质，局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种，一般情况下都是用有线介质的，因为它的稳定性高，连接可靠，无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。
常用的有线介质主要有以下几类。
（1）同轴电缆
同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。
这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。
同轴电缆有许多种不同的规格，最常用是细同轴电缆和粗同轴电缆。
细同轴电缆主要用于建筑物内的网络连接，而粗同轴电缆则常用于建筑物间相连。
它们的区别在于粗同轴电缆屏蔽更好，能传输更远的距离。
同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成，其结构如图1所示。
（2）双绞线
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。
把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。
目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线。
双绞线的结构如图2如示：
（3）光纤
光纤是一种直接为50~100um的柔软的、能传导光波的介质，一般由玻璃制造。
光纤分为：
传输点模数类分单模光纤（SingleModeFiber）和多模光纤（MultiModeFiber）。
单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。
多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。
光纤通信系统的基本构成如图3所示：
第四章、服务器
4.1服务器
校园网中的服务器主有数据库服务器和代理服务器，数据服务器与代理服务器主要是面向校园网内部用户的服务，对来自Internet的用户服务也很多，主要是对校园网内部用户进行Internet代理服务。
目前，绝大多数校园网都要求内部服务用户通过代理访问Internet，这样内部用户就不能直接访问Internet，同时代理服务器保存着内部用户访问Internet的日志，以作为记费的依据。
由于用户数量非常大，也非常集口中，所以在选型代理服务器时，主要考虑的是要有较大的容量、较高的处理速度和较高的稳定性，一般来说都选用大型服务器作为代理服务器。
4.2设备选型
（1）服务器端。
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