多校园网络组建的方案大学毕业设计论文.docx
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多校园网络组建的方案大学毕业设计论文
新乡学院
毕
业
论
文
论文题目
多校园网络组建方案
院（系）名称
计算机与信息工程学院
专业名称
网络技术一班
班级
07级
学生姓名
孙西朋
学号
2007082201031
指导教师姓名
王晓洁
2010年4月完成
内容摘要…………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………1
1绪论……………………………………………………………………1
1.1课题名称…………………………………………………………1
1.2课题设计目的及意义……………………………………………1
1.4多校园网络基本组成和功能……………………………………8
1.5项目设计基本原理及总模型介绍…………………………………9
2项目需求分析………………………………………………………12
2.1地域需求分析……………………………………………………12
2.2应用需求分析……………………………………………………13
3项目设计原则与实现目标…………………………………………14
3.1设计原则…………………………………………………………15
3.2实现目标…………………………………………………………17
4网络方案设计………………………………………………………18
4.1网络组建方案……………………………………………………18
4.2网络设备选择……………………………………………………20
4.3具体方案规划……………………………………………………21
5.校园信息化……………………………………………………………25
5.1.校园信息化………………………………………………………25
5.2.电子图书馆………………………………………………………26
参考文献………………………………………………………………28
致谢…………………………………………………………………29
内容摘要：
校园网络建设目标应该既能满足学生面临网络信息时代激烈的知识竞争的需要，又能满足教师教学活动和研究人员迅速吸收最新知识、进行学术交流和创造的需要，同时还能达到在面积大、环境复杂的校园内，进行行政、生活、教务管理以及多种业务活动的目的。
这些需求是校园网络应能适应多种不同的数据传输类型，体现出不同的应用特点。
同时，网络设计要尽量简单化、结构化、模块化，既能节省资金投入，又能便于网络的管理与升级。
.
关键字：
多校园网络组建方案总模型模块组建方案
1绪论
目前，计算机技术发展非常迅速，计算机网络正渗透进社会生活各个角落，它将极大地提高人们的工作效率，改变人们的生活面貌。
二十一世纪已经是网络的世纪。
1.1课题名称
多校园网络组建方案
1.2课题设计目的及意义
培养自己综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力,并巩固和扩展课堂知识。
学会查阅,使用各种专业资料,网上资源,并以严肃认真,深入研究的工作作风完成设计任务,促使自己向工程技术人员转变。
1.3设计项目技术发展简介
网络接入方式按照不同的分类方式可以有多种类型，如：
按拓扑结构分类、按使用技术、接口标准、业务种类等分类。
一般而言，入网方式可以分为以下几类：
基于普通电话线的xDSL；HFC混合光纤-同轴电缆（HybridFiber-Coax）；光纤接入系统、DDN专线接入、高速以太网接入、宽带无线接入等。
1.3.1光纤接入技术
光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。
光纤接入可以分为有源光接入和无源光接入。
光纤用户网的主要技术是光波传输技术。
目前光纤传输的复用技术发展相当快，多数已处于实用化。
复用技术用得最多的有时分复用（TDM）、波分复用（WDM）、频分复用（FDM）、码分复用（CDM）等。
根据光纤深入用户的程度，可分为FTTC、FTTZ、FTTO、FTTF、FTTH等。
FTTH是接入网的长期发展目标，各个国家都有明确的发展目标，但由于成本、用户需求和市场等方面的原因，FTTH仍然是一个长期的任务。
目前主要是实现FTTC，而从ONU到用户仍利用已有的铜线双绞线，采用xDSL传送所需信号。
根据业务的发展，光纤逐渐向家庭延伸，从窄带业务逐渐向宽带业务升级。
WDM-PON超级PON可以适应将来更进一步发展的需要。
1.3.2HFC接入方式
HFC是混合光纤-同轴电缆（HybridFiber-Coax）的缩写。
原意指采用光纤传输系统代替全同轴CATV（公用天线电视和电缆电视）网络中的干线传输部分，而用户分配网络任然保留同轴电缆结构。
然而随着网络通信技术的高速发展，HFC被赋予新的含义：
特指利用混合光纤同轴电缆来进行宽带数字通信的CATV网络。
（1）、HFC网络的组成
现在的HFC网络基本上是星型和总线结构，主要有三部分构成：
馈线网、配线网和用户引入线。
用户引入线枝分支点至用户之间的线路，与传统的CATV网络相同。
如下图所示是一种典型的光纤和同轴电缆混合网络系统的结构。
图例2：
典型的HFC网络系统结构图
如图例所示，在HFC网络中，有限电视台的前端设备通过路由器与数据网相连，并通过局用数据端机与公共数据网（PSTN）相连。
有限电视台的电视信号、公共电话网的语音信号和数据网的数据信号送入合路器并形成混合信号后，有这里通过光缆线路送至各个小区的光线节点，再经过同轴分配网送至用户本地综合服务单元，并有综合服务单元内的电缆调制解调器（CableModem,CM）送至各种用户终端。
（2）HFC宽带数据通信系统
HFC应用模拟和数字传输技术，综合接入多种业务，可以实现的主要业务有电话、模拟和广播电视、数字交互业务等。
将电话网、计算机网、有线电视网合并为HFC网络，从而实现以往三种网络各自的功能。
1、HFC网络的局端系统CMTS
CMTS一般在有线电视的前端，或者在管理中心的机房。
主要功能是完成数据到RF的转换，并将其与有有线电视的视频信号混合送入HFC网络中。
除了与高速网络连接外，CMTS还可以作为业务接入设备，通过以太网连接本地服务器提供本地业务。
2、用户端系统
电缆调制解调器CM，是放在用户家中的终端设备，连接用户的PC机和HFC网络，构成用户的端系统。
它提供用户数据的接入并与CMTS一起组成完整的数据通信系统。
CM不单纯是调制解调器，而是集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专用代理、和以太网集线器的功能于一身。
CM无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线的永久连接。
CM提供家庭和办公室的信息应用如电话、电视、PC等到HFC网络的接口。
1.3.3宽带无线接入
（1）无线局域网概述
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。
通俗地说，无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）就是在不采用传统电缆线的同时，提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，网络却能够随着实际需要移动或变化。
无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。
无线局域网的通信范围不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。
在有线局域网中，两个站点的距离在使用铜缆时被限制在500米，即使采用单模光纤也只能达到3000米，而无线局域网中两个站点间的距离目前可达到50公里，距离数公里的建筑物中的网络可以集成为同一个局域网。
此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。
对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。
而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。
（2）无线局域网的传输媒体
无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。
它只是在有线局域网的基础上通过无线集线器、无线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。
与有线网络一样，无线局域网同样也需要传送介质。
只是无线局域网采用的传输媒体不是双绞线或者光纤，而是红外线或者无线电波，以后者使用居多。
1、红外线系统
红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性。
红外信号要求视距传输，并且窃听困难，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰。
在实际应用中，由于红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照明等影响较大，一般要求的发射功率较高。
2、无线电波
采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的，这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛。
使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力。
这一方面使通信非常安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，具有很高的可用性。
另一方面无线局域使用的频段主要是S频段（2.4GHz～2.4835GHz），这个频段也叫ISM（IndustryScienceMedical）即工业科学医疗频段，该频段在美国不受美国联邦通信委员会的限制，属于工业自由辐射频段，不会对人体健康造成伤害。
所以无线电波成为无线局域网最常用的无线传输媒体。
（3）无线局域网的组网模式
无线局域网应用比较广泛的标准是IEEE802.11标准，该标准定义了两种无线局域网的拓扑结构，即：
基础设施网（InfrastructureNetworking）和特殊网络（AdhocNetworking）。
1、基础设施网（InfrastructureNetworking）
在基础设施网络中，无线终端通过接入点（AccessPoint，AP）访问骨干网上的设备或者互相访问。
接入点如同一个网桥，负责在802.11和802.3MAC协议之间进行转换。
一个接入点覆盖的区域叫做一个基本业务区（BasicServiceArea，BSA）,接入点控制的所有终端组成一个基本业务集（BasicServiceSet，BSS）。
把多个基本业务集相连接就形成了分布式系统（DS）。
如下图所示：
图例4：
基础设施网结构图
这种模式通过数张无线网络卡（USB,PCI或PCMCIA接口）及一台无线网桥（AP），通过AP实现无线网络内部及无线网络与有线网络之间的互通。
2、特殊网络（AdhocNetworking）
AdHocNetworking是一种点对点连接，不需要有限网络和接入点的支持，以无线网卡连接的终端设备之间可以直接通信。
这种拓扑结构适合在移动或固定情况下快速部署网络。
Adhoc网络在可伸缩性和灵活性方面比基础设施网络要好，但是由于路由复杂和协调控制技术难以解决，所以需要无线接入点的支持。
其结构如下图所示：
图例5：
Adhoc网络结构图
数张无线网卡（USB,PCI或PCMCIA接口）可以自成网络，无需AP，组成一种临时性的松散的网络组织方式，实现点对点与点对多点连接。
（4）高速以太网接入
以太网是国际标准化组织ISO制定的802局域网技术工业标准，是目前局域网中使用最广泛的标准。
目前，常见的有传输速率为10Mb/s的标准以太网、传输速率为100Mb/s的快速以太网、传输速率为1000Mb/s的千兆以太网和速率为10Gb/s的万兆以太网，而速率更高的100Gb/s十万兆以太网标准正在也制定之中。
1.4多校园网络基本组成和功能
1.4.1多校园网络的基本组成
计算机网络的组成元素可以分为两大类：
网络结点和通信链路。
网络结点又分为端结点和转接结点。
端结点指信源和新宿结点，如：
用户主机和用户终端；转接结点指网络通信过程中起控制和信息转发作用的结点，如：
路由器、交换机、集线器、接口信息处理机等。
通信链路是指信息传输的信道，可以是电话线、同轴电缆、无线电线路、卫星线路、光纤缆线等。
本次项目也不例外，具体涉及到的设备在将会在以下内容中进行叙述。
1.4.2多校园网络的功能
网络应用涉及到社会的各个方面，已对人们的经济和文化生活产生重大影响的网络应用如：
办公自动化、电子数据交换、远程教育、电子银行、证券和期货交易、娱乐和在线游戏等。
通过校园网络的组建，将实现领导办公、公文处理、日程安排、会议管理、档案管理、财务管理与报销、信息发布等，实现信息共享和各种类型的无纸化办公等需求。
同时通过采用远程教育的方式，可以将有限的教育资源转换为近乎无限、不受使用和资金限制的、人人可以享受的全民教育资源。
网络教学利用现代通信技术实施远程交互作用，通过电子邮件、BBS、实时通信工具等实现学习交流，最大限度的利用有限的资源取得更好的教学效果。
1.5项目设计基本原理及总模型介绍
1.5.1项目设计基本原理
通常网络设计人员给客户设计网络时，为快速形成一个有效的方案，通常采用从下往上连点的方法。
然而当网络安装完成之后才发现其对客户需求理解与客户的实际需要有偏差，或者是客户自己对网络应用和目标不明确，因而造成网络可扩展性差、网络性能随着用户数量增加而大大降低等问题。
而如果在设计网络时采用自顶向下的方法，在技术选择之前对需求进行分析，则可避免以上问题。
自顶向下网络设计是一种适用于从OSI参考模型的高层开始在向较低的层次推进的网络设计方法，在选择路由器、交换机等对应于OSI较低层的操作之前，关注应用、会话以及数据的传送。
同软件工程一样，自顶向下网络设计也是周而复始的。
软件工程的目标是：
“在给定成本、进度的前提下开发出具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性并满足需求的软件产品。
”【《软件工程》（第二版）齐治昌、谭庆平、宁洪编著高等教育出版社2006.4】同样，引申到网络设计上，则是对客户需求进行充分分析后按照客户的总体需求设计出具有先进性、可靠性、可管理性、实用性、安全性的网络应用环境。
自顶向下的网络设计同样采用了结构化软件设计和结构化系统分析的思想。
结构化系统分析方法主要有两大目标。
其一是能够更准确的描述用户需求；另一目标则是将项目分解成更易被维护与修改的模块，是其便于管理。
因此，本次课题设计即采用自顶向下的设计方法设计多校园网络的组建。
1.5.2项目总模型介绍
本次课题设计模型遵循结构化、模块化分层设计的思想，采用目前网络组建使用最广泛的三层接入模型，即将网络分成核心层、分布层和接入层。
使用结构化的网络设计方法，每个模块相对独立同时又相互关联地设计出来。
在选择物理设备和产品实施设计之前，全部模块均根据需求、应用采用自顶向下的方法进行设计。
如下图所示是按照三层接入模型设计的校园网络总体结构。
图例8：
校园网络总体结构图（三层接入模型）
如上图所示，虚线以上即为核心层，以下为分布层（接入层连接各楼层用户终端，图中未详细画出）。
分布层通过万兆线路连接，而网络出口等部分通过千兆线路连接。
接入层则通过双绞线连接实现百兆通信速率。
整个校园网络为万兆速率网络。
注意:
这里的万兆网络指的是局域网内部实现万兆通信速率，而网络出口带宽由于费用问题远远达不到校园网内的速率，具体申请多少带宽将在网络系统方案中叙述。
1、核心层设计简介
核心层交换机之间可采用链路聚合（PortTrunking）技术，从而可是交换机之间连接最多4条负载均衡的冗余连接。
当交换机之间的一条线路出现故障时，传输的数据会快速自动切换到另外一条线路上进行传输，可使网络真正具备高容量、无阻塞、高可靠的多媒体传输和优质的管理能力。
核心层还包括IP路由配置管理、IP组播、静态VLAN、生成树、身份认证以及服务群的高速连接等。
2、分布层设计简介
分布层一般是用于校园园区内楼宇的连接，主要楼宇可放置二级交换机，同时也可以是第三层（带路由功能）交换机。
分布层提供基于统一策略的互连性，它连接核心层和接入层，对数据包进行复杂的运算。
在校园园区网络环境中，分布层主要提供如下功能：
地址的聚集、部门和工作组的接入、VLAN分割、介质转换和安全控制等。
3、接入层设计简介
接入层交换机放置于每栋楼的楼层内可用于直接接入到信息点。
为便于扩展，可采用可网络管理、可堆叠、具备扩展槽的高性能交换机。
接入层的主要功能是为最终用户提供对网络访问的途径。
主要提供如下功能：
宽带共享、交换带宽、MAC层过滤等。
2项目需求分析
2.1地域需求分析
此次网络方案设计中，以某高校为例，主要是要将学校教学楼、办公楼、行政楼、实验楼、图书馆、学生活动中心、学生宿舍楼、教师宿舍楼以及分校网络连接成一个高速万兆局域网，并通过网络出口与外网连接以满足互联网应用需求。
其中信息点需求量大的区域主要集中在教职工及学生宿舍楼、实验楼和图书馆。
建筑物分布简图如下：
图例9：
建筑物分布简图
其中，行政楼与办公楼和学生活动中心相距较远，可用光纤连接；教学楼群与实验楼群和宿舍楼群相距较远，用光纤连接；其余建筑物用5类双绞线连接即可。
网络中心设置在行政楼。
另外分校区若采用光纤或是专线连接则将极大的增加网络组建成本，因此决定采用VPN技术实现与主校区互联。
同时行政楼和办公楼加设无线接入点以满足移动办公需求。
2.2应用需求分析
2.2.1网络系统
学校园区网络建成以后，应能充分利用先进的计算机技术和网络通信技术把学校所有的单机用户连接起来，在有效利用现有资源的基础上，实现教学、财务、行政的计算机管理，方便地为全校师生提供信息浏览、文件传输、电子邮件等服务。
这对网络性能特别是网络带宽提出了更高的要求。
此次网络组建采取交换式高速以太网技术，全部实现100M交换到桌面。
2.2.2服务器系统
服务器系统应能代表当今计算机的最新技术，具有最先进的CPU技术，非常快的计算速度，能快速、准确地处理大量复杂的数据，并具有优良的性能价格比。
更为重要的是，它应具有长远的生命期和易扩展性，能适应校园各方面不断增长的需求，以最小的投资，产出最大的效益。
考虑到成本问题，此次组建采用单台服务器方案，完成目前的各项网络应用。
校园网络后期升级改造则可以采用多台服务器分担负荷的方案。
2.2.3设备的故障恢复及设置
交换机等网络结点关键设备必须具备冷/热备份能力。
关键部门为确保网络运行正常，应采用双通道冗余线路。
关键结点设备运行中出现故障后，能够有效、及时地恢复。
基本配置的终端方式操作要简单，结点内部的配置内容可以通过笔记本电脑采用TCP/IP协议下载保存、或是上传恢复。
3项目设计原则与实现目标
大学网络应用类型复杂，信息媒体类型较多，且具有信息流猝发的特点。
在校园网络组建中，应充分兼顾信息资源共享与服务、多媒体教学和教务管理等因素对网络的需求。
另外网络安全也是应重点考虑的问题之一。
3.1设计原则
（1）技术先进性
由于网络技术的日新月异，更高的网络带宽和更先进的网络应用层出不穷，因此组建的校园网络应在未来10-15年运行中能满足学校的应用需求，能在较长的时间内保持一定的先进性。
在资金许可的情况下，尽量采用当前国际上最先进最成熟的技术，使网络性能达到最佳，根据学校网络应用需求选择有远大前途和强大生命力技术。
网络组建后能实现传递语音、图像、图形等多种信息媒体功能，且具备性能优越的资源共享功能以及校园中各信息点快速交换功能。
（2）高性能
校园网主干系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽；并在主干网上提供较强的可扩展性，以方便学校后期工程的开展。
在各部门的工作组中采用交换技术，以保证在工作中网络的快速响应速度，用于提高工作效率。
服务器应能快速处理大量的网络请求，有较大的数据吞吐能力和较高的运算能力。
（3）高可靠性
校园网应具有很高的可靠性，达到24小时不间断、无故障、稳定运行。
尽量减少局部网络对整个校园网的影响。
（4）可管理性
良好的组织和管理对网络的正常运转和高效使用有很大帮助，网络应该能够提供方便、灵活、有力的工具，使得无论是安装、操作还是使用对用户来说都轻而易举。
便于进行网络的配置和管理，易于发现网络中的故障。
整个校园网应采用集中式管理，能够监控网络的运行，能找出网络的故障并快速恢复网络的正常运行。
（5）可扩展性
由于计算机技术和网络技术在不断的飞速发展，所以在方案设计的时候不能只看到目前的应用需求，而应充分考虑到学校业务量的增多和网络带宽以及端口数目的增加，使学校在扩大网络规模时不需改动现有设备，充分保护学校的初期投资。
主干节点的设备具有向上扩展的能力，以备将来更高带宽应用需要。
（6）符合国际标准
方案的所有部分都应遵循国际上最为流行和最具代表性的标准，以保证整个系统的开放性和对其他厂家产品的兼容，给学校留下更为广泛的选择余地。
如布线系统遵循EIA/TIA—568A标准，网管遵循SNMP和RMON等协议，快速以太网遵循802.U标准等。
（7）最佳性价比
方案在技术选型时，在满足学校应用需求的基础上尽量采用性价比较好的产品，使学校的投资发挥到最大的作用。
在建设网络时一定要考虑到学校的特殊性，努力博采众长，务求实用为上。
网络在兼顾学校管理和校园信息服务的同时，应重点围绕教学水平和质量的提高。
全面提高教学效果，但这也给网络的带宽、实时性和可靠性提出了更高的要求。
（8）安全性
学校的大部分管理事务都将放在校园网上，因此要保证各部门数据的安全，对各部门数据的访问权限进行严格控制。
校园网和互联网之间的数据流也要进行严格控制。
同时局域网内部安全也应加强防范，防止内部网络病毒危害和对内网有意或无意的攻击
3.2实现目标
建设校园网的目的是为学校教学、科研、管理提供先进的计算机网络环境，为学校的改革与长远发展服务。
为学校的人才培养、科学研究、学科建设、教学管理、后勤服务发挥实际的作用。
在国际互联网迅速发展的今天，高效地连入Internet，为全校师生提供全球信息资源共享服务，为学校与外界联系提供网络支持。
校园网完全建成后主要应实现以下应用目标：
支持学校的整个教学过程与教学管理：
通过多媒体技术在校园网络的应用，构造丰富多彩的教学环境，实现多样化的教学手段。
运用教学管理系统，使得网上教师业务管理、教师网上备课、教案管理电子化、网上教学、VOD点播、网上辅导、学生网上自修、网上考试等网络应用变成现实。
支持学校行政管理：
主要是办公自动化、档案管理电子化、财务/物资管理电子化。
逐步建立数字化图书馆与学校专业类图书情报电子化检索系统。
校园内以WEB方式建成信息服务系统，并能够实现校园内的E-MAIL、FTP、DNS、BBS、FS等服务功能。
支持与Internet的连接：
在Internet上建立学校自己的WEB站点，把学校教育搬上Internet；通过Proxy代理服务器提供校园网内部用户与Internet的互连服务。
4网络方案设计
4.1网络组建方案
目前比较常见的网络组建技术有以太网技术、令牌环网技术、光纤环网技术、ATM局域网技术、无线局域网等。
其中以以太网技术应用最为广泛，在局域网中设备支持最广。
以下对几种组网技术进行简单介绍。
（1）以太网技术
以太网技术是目前世界上运用最广泛的媒体访问技术。
以太网泛指所有采用CSMA/CD的局域网，包括EthernetII和IEEE802.3。
以太网根据传输速率可分为传统以太网、快速以太网、高速以太网等。
（2）令牌环网技术
令牌环网使用的协议为IEEE802.5标准。
令牌环使用中继器（Repeater）把单个点到点的线路连接起来，并首尾相接形成环路。
由于发送的帧沿环路传播时能到达所有的站，所以可以引起广播发送的作用。
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令牌环网的主要优点是在重负荷下网络传输性
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