景泰一中校园网规划及设计重点讲义资料.docx
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景泰一中校园网规划及设计重点讲义资料
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实践教学
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兰州理工大学
计算机与通信学院
2009年秋季学期
计算机网络课程设计
题目：
景泰一中校园网的规划及设计
专业班级：
06级计算机科学与技术4班
姓名：
罗玉栋
学号：
06240417
指导教师：
包广斌
成绩：
摘要
随着社会的发展，信息技术将彻底的改变我们的学习、生活和工作方式，现行教育体制面临着严重挑战。
本设计就景泰一中校园网建设的规划和设计多方面展开论述，包括校园网络现状描述，校园网建设需求分析，校园网网络结构整体规划与详细设计，网络管理与维护以及设备报价等关键环节，并将结合实际情况对景泰一中主干网设计与设备选型作为重点机进行说明。
并给出具体的的实施方案，对于加快学校的信息化建设有一定的借鉴作用。
关键词：
数字化校园；设计目标；交换机；需求分析；网络拓扑
前言
随着IT技术的迅猛发展，校园网已经成为现代教育背景下的必要基本设施，成为学校提高教学水平、科研和管理水平的重要途径。
整个高速多媒体校园网建设原则是"经济高效、领先实惠"，既要领先一步，具有发展余地，又要比较实惠。
校园网是集计算机技术、网络技术、多媒体技术于一体的系统，能够最大限度地调动学生对教学内容的参与性以及积极性。
校园网建设的目标主要是建立以校园网络为基础的行政、教学及师生之间交互式管理系统，逐步建立学校信息管理网络，实现办公自动化；为开展网上远程教学、多媒体交互式立体教学模式的探索提供高速、稳定的支持平台；逐步建立计算机辅助教学、计算机辅助考试等系统，为实现多媒体课件制作网络化，教师备课电子化、多媒体化打好基础；保证网络系统的开放性、可持续发展性，便于以后集成视频会议、视频点播等高层次教学功能；同时可以使得广大师生和管理干部都能分享国内、国际计算机资源、教育和科研等信息资源。
目录
摘要I
前言II
第1章学校描述1
第2章需求分析2
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）2
2.1.1主干网带宽的考虑2
2.1.2客户机的带宽分析2
2.2子网与VLAN规划2
2.2.1子网按照学校的地理分布和应用的数据流量进行划分2
2.2.2工作组网3
2.3实现的信息服务3
2.4应用服务3
2.5存储系统分析4
2.6系统及数据安全分析4
2.6.1网络安全规划4
2.6.2校园网防病毒解决方案5
2.7QoS5
2.8网间隔离5
第3章拓扑图及方案整体描述7
3.1主干网传输方案设计7
3.1.1景泰一中校园网方案设计7
3.1.2网络结构说明7
3.2Internet接入方案8
3.3远程访问支持8
3.4子网划分与VLAN设定9
3.5网间隔离方案设计10
3.6存储方案10
3.7设备选型11
3.7.1设计思路11
3.7.2服务器设备选型方案12
3.8软件13
3.9信息服务方案14
3.10综合布线方案14
3.10.1结构化综合布线系统的组成及设计15
3.10.2综合布线应用实例15
第4章网络管理17
4.1网络管理设计17
4.2网络管理员17
4.3关键设备的管理18
4.4IP地址的管理18
第5章系统主要设备报价19
第6章网络测试及协议数据包分析20
6.1分析网络流量20
6.2分析是否受到syn攻击21
参考文献23
课程设计总结24
第1章学校描述
景泰一中是一所始建于1945年，已有60多年办学历史，在全省有一定影响的市县重点学校。
学校具备完善的办学条件，硬件建设基本达标。
学校占地81.2亩，校园建筑总面积近30000平方米。
11000平方米的教学实验大楼，9081平方米的学生公寓大楼及944平方米的餐厅，为师生的学习和生活提供了良好的保证。
校园布局合理，教学设施齐全。
有图书、阅览室6个，藏书8万多册；理、化、生实验室10个，实验设备达到了国家一类标准；微机教室3个，电脑260余台。
近年来，学校多次受到国家、省、市各级政府的表彰奖励，今年又被市委、市政府授予“教育系统先进集体”，被县委、县政府授予“教育质量管理年先进集体”等称号。
景泰一中网络使用地分布图如图1.1。
图1.1景泰一中分布示意图
第2章需求分析
2.1带宽（核心层、（部门层、）桌面）
2.1.1主干网带宽的考虑
主干网实际上是中心交换机与二级交换机（对于规模不太大的网络环境，也就是接入级）之间以及中心交换机与服务器之间的连接信道。
对于交换式以太网来说，其带宽有10M，100M和1000M三种。
对于本方案而言，根据该网络规模、应用特点并结合校方的意愿，主干带宽拟按1000M考虑。
中心交换机与服务器之间，可根据服务器的规模和应用类型在100M或1000M之间选择，而中心交换机与办公楼、教学楼和平房的接入交换机之间宜采用1000M全双工方式。
对于本方案而言，只设两级。
2.1.2客户机的带宽分析
客户端的带宽一般有共享10Mb，交换的10Mb和交换的10/100Mb等几种。
前者虽然成本低，但网络性能较差，难以满足应用要求。
目前市场上供应的网卡大多是10/100Mb自适应的。
对于教学楼和办公楼的客户端应用可能大多是学校管理，但不乏有速度不高的手术和CT图象等多媒体信息传输。
2.2子网与VLAN规划
2.2.1子网按照学校的地理分布和应用的数据流量进行划分
每个子网覆盖一幢楼或楼的某些层。
子网通过楼间的户外光缆与网络中心相连。
子网是一个相对独立的局域网，内部采用交换技术作为主要连接手段，通过VLAN形成边界，并与主干网汇接。
具体技术方案要点如下：
各子网通过接入交换机接入主干网；
各子网采用与主干网一致的通信协议；
各子网通过网络中心实行统一集中的管理；
子网内的各工作组网的交换机接入子网交换机；
子网内部采用交换技术组网。
2.2.2工作组网
工作组网可以是一个教学组，也可以是一间办公室，还可以是其它划分。
工作组网的连接设备是低端交换机，各桌面计算机连接到工作组网的交换机上，工作组网实现100M到桌面。
具体的技术方案要点如下：
各工作组网接入子网交换机；
各工作组网采用与主干网一致的通信协议；
各工作组网通过网络中心实行统一集中的管理；
工作组网上可设置工作组内共享的服务器；
工作组网内部采用共享或独占10M端口的方式组网。
2.3实现的信息服务
综合以上的各种信息，结合当前的国外各类计算机系统应用情况，本网要实现的目标是：
满足日常工作的处理电子化、日常办公自动化、多媒体交互式立体教学、领导决策科学化，和信息交流快捷方便化。
逐步建立计算机辅助教学、计算机辅助考试等系统，为实现多媒体课件制作网络化，教师备课电子化、多媒体化打好基础；保证网络系统的开放性、可持续发展性，便于以后集成视频会议、视频点播等高层次教学功能；同时可以使得广大师生和管理干部都能分享国内、国际计算机资源、教育和科研等信息资源。
2.4应用服务
根据实际情况和需求，我们选择WINDOWSXP做为文件服务器操作系统平台，采用随PC机自带的操作系统作为客户端软件。
操作系统是软件平台的核心，网络操作系统所具备的功能和性能决定了网络系统的整体水平，同时也决定了应用及技术的发展方向。
Microsoft公司的WINDOWSXP操作平台是在PC和LAN（局域网）的基础上发展起来的32位操作系统，由于功能强大且易于使用，已被广大的网民接受并使用，这一产品与传统的Office办公系统如Word、Excel和PowerPoint一起，为信息发布，综合信息查询，信息交流提供了一个完整的解决方案。
2.5存储系统分析
该校园网的存储方案选择双机热备，所谓双机热备就是使用互为备份的两台服务器共同执行同一服务，其中一台主机为工作机（PrimaryServer），另一台主机为备份机（StandbyServer）。
在系统正常情况下，工作机为应用系统提供服务，备份机监视工作机的运行情况（工作机同时也在检测备份机是否正常），当工作机出现异常，不能支持应用系统运营时，备份机主动接管工作机的工作，继续支持关键应用服务，保证系统不间断的运行。
RAID和数据备份都是很重要的。
但RAID技术只能解决硬盘的问题，备份只能解决系统出现问题后的恢复，而一旦服务器本身出现问题，不论是设备的硬件问题还是软件系统的问题，都会造成服务的中断。
因此，RAID及数据备份技术不能避免服务中断出现，对于需要持续可靠地提供应用服务的系统，双机还是非常必要的。
数据备份是保障数据安全性的必不可少的措施。
因为不论RAID还是双机，都是一种实时的备份。
任何软件错误、病毒影响、误操作等等，都会同步地在多份数据中发生影响。
因此，对于关键业务即使采用了双机方案也还是一定要进行数据的备份，以便能在数据损坏、丢失时进行恢复。
2.6系统及数据安全分析
2.6.1网络安全规划
信息化给学校带来了新的机遇，提高了竞争力，同时现在信息安全也在困扰着用户。
我们在设计这个方案时，充分的考虑了现有的网络安全问题，利用神州数码产品的优势，来实现最大的安全性。
根据OSI参考模型网络安全可以从物理层、网络层、应用层、管理层几个方面考虑。
物理层的安全风险主要指设备的被盗、损坏、链路损坏、电磁辐射泄漏、自然灾害导致的损坏等，这些损害可能导致关键数据的整体破坏，因此要加强防范。
网络层的安全风险指数据传输时被窃听、截获、更改，或者被假冒，还有网络设备存在的漏洞，导致被攻击等。
2.6.2校园网防病毒解决方案
根据景泰一中的网络现状，充分考虑可行性的基础上，我们采用瑞星公司网络版防病毒产品的分级管理、多重防护体系作为景泰一中校园网络的防病毒管理架构。
在整个网络内只要有可能感染和传播病毒的地方都采取相应的防病毒手段，同时为了有效、快捷地实施和管理整个网络的防病毒体系，充分使用瑞星杀毒软件网络版所拥有的“远程安装”、“智能升级”、“远程报警”、“集中管理”、“分布查杀”等多种功能，为景泰一中校园网络建立起一个完善的防病毒体系。
2.7QoS
任何的网络建设都要重点考虑关键应用的服务质量。
每个网络都有大量的应用存在，如WWW、FTP、EMAIL、视频等。
每种应用要求的带宽和对用户的重要程度都不尽相同。
在网络没有堵塞时不存在任何问题，但是当网络中有很多用户在下载大量文件、点播视频时，就可能会堵塞网络，导致关键应用如视频等无法正常运行。
这样的网络属于不可控的网络。
由于神州数码的网络产品具有强大的基于硬件的QoS功能，可以根据数据流的端口、源IP、目的IP、端口等信息进行流量分类排队，每个队列赋予不同的优先级别，这样可以保障在网络发生拥塞时，关键应用得到足够的带宽，得以正常运行，这就是可控的网络。
2.8网间隔离
网络隔离技术的目标是确保把有害的攻击隔离，在可信网络之外和保证可信网络内部信息不外泄的前提下，完成网间数据的安全交换。
网络隔离技术是在原有安全技术的基础上发展起来的，它弥补了原有安全技术的不足，突出了自己的优势。
网络隔离的关键是在于系统对通信数据的控制，即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换。
由于通信硬件设备工作在网络七层的最下层，并不能感知到交换数据的机密性、完整性、可用性、可控性、抗抵赖等安全要素，所以这要通过访问控制、身份认证、加密签名等安全机制来实现，而这些机制的实现都是通过软件来实现的。
因此，隔离的关键点就成了要尽量提高网间数据交换的速度，并且对应用能够透明支持，以适应复杂和高带宽需求的网间数据交换。
根据学校网络的结构特点及面临的安全隐患，通常通过防火墙、入侵检测、网络杀毒软件，实现网络病毒防范的安全需求，为学校构建统一、安全的网络。
防火墙的布置，在Internet与学校网络内之间布署了一台防火墙，其中WWW、E-mail、FTP、DNS服务器连接在防火墙的DMZ区，与内、外网间进行隔离，内网口连接学校网络内网交换机，外网口通过路由器与Internet连接。
第3章拓扑图及方案整体描述
3.1主干网传输方案设计
3.1.1景泰一中校园网方案设计
目前流行的局域网骨干技术为千兆以太网技术，包括万兆以太网技术已经很成熟。
从用户实用角度以及性价比角度来讲，我们选择千兆以太网技术为景泰一中校园网骨干技术，在核心交换机、接入层交换机均配备了千兆光纤接口，实现网络中心主干到每个楼群平台以千兆多模光纤传输（必要时可实现链路汇聚实现2-8G全双工带宽）。
3.1.2网络结构说明
本方案校园网的拓扑结构为星型结构，网络为三级结构：
1．中心节点—网络中心
位于实验楼的三楼的网络中心放置校园网的核心设备，如路由器、防火墙、核心三层交换机、服务器（媒体服务器、课件服务器、文件服务器、网管服务器等）并预留将来与学校以外的园区的通信接口和学校家属楼的接口
2．二级节点—校园网主干节点
校园网的两条多模光缆，从实验楼的网络中心的核心交换机DCRS7216上辐射到办公楼、学生公寓楼的DCRS5512G上可网管的汇聚层交换机上，并在二级主干节点处端接，形成校园网千兆骨干链路。
在主干网节点上安装的DCRS5512G交换机位于网络的第二级，它向上通过千兆多模光纤与网络中心的DCRS7216主干交换机相连，向下通过非屏蔽六类双绞线与DCS3926S相连，形成景泰一中校园网的第二级。
3．三级节点
校园网的另外两条多模光缆，从实验楼的网络中心的核心交换机DCRS7216上辐射到行政楼、综合楼的各楼层配线间的DCS3926S可网管的二层交换机上，并在二级主干节点处端接，形成校园网千兆骨干链路。
在主干网节点上安装的DCS3926S交换机位于网络的第三级，它向上通过千兆多模光纤与网络中心的DCRS7216主干交换机相连，向下通过非屏蔽双绞线与其它建筑物内的部门交换机级连或直接与用户工作站相连。
3.2Internet接入方案
目前Internet/Intranet事实上的网间互联标准是TCP/IP协议。
校园网既可以通过边界路由器和DDN线路，连接到Internet，也可以通过城域网联到Internet。
如果学校要对外发布信息，应增加对外的信息服务器。
对外的Internet服务器由于完成多种服务，所以不但速度要快，I/O能力也必须很强，选择1台或多台高性能服务器作为外部Internet服务器。
景泰一中网络拓扑图如图3.1所示：
图3.1景泰一中内部网络拓扑结构图
3.3远程访问支持
远程访问提供电话拨号访问功能，使用户在家中、在外地都可以访问校园网。
远程工作站通过拨号接入校园网，采用点对点的协议为PPP。
远程访问服务器RAS与调制解调器Modem组合实现远程访问功能。
由于拨号网络是攻击网络的可能的主要入口，因而必须在技术和管理两个方面加强管理。
远程访问服务应提供以下功能：
拨号访问（Telnet/Rlogin/PPP）支持；
静态/动态地址分配；
多协议（IP和IPX）透明访问支持；
用户访问和安全控制；
拨出（Dial-on-Demand,Dial-Out）功能；
自动协议检测和转换；
远程控制和维护；
网管支持。
3.4子网划分与VLAN设定
为了提高网络整体性能和安全性，目前局域网中普遍采用VLAN（即虚拟网）技术，通常VLAN和IP子网的划分同时进行。
VLAN有多种划分方式，其中基于端口的VLAN是最容易实现、最容易管理的一种。
VLAN的具体实现：
1．将景泰一中的内部服务群、威驰易网管、核心交换机等设备和各个教室的多媒体教学终端划分在同一个VLAN1里面，IP地址设置为192.168.1.X/24
2．将办公楼内计算机网络划分在VLAN2里面,IP地址设置为:
192.168.2.X/24,
3．将学校现在计算机教室划分在VLAN3里面,IP地址设置为；192.168.3.X/24
4．将学校行政楼的计算机划分在VLAN4里面,IP地址设置为；192.168.4.X/24
5．将景泰一中此次项目中新建的计算机划分在VLAN5里面,IP地址设置为:
192.168.5.X/24
6．对于景泰一中某些特殊的部门,如财务等部门，划分在VLAN6里面，IP地址设置为：
192.168.6.X/24
3.5网间隔离方案设计
网络隔离，英文名为NetworkIsolation，主要是指把两个或两个以上可路由的网络（如：
TCP/IP）通过不可路由的协议（如：
IPX/SPX、NetBEUI等）进行数据交换而达到隔离目的。
由于其原理主要是采用了不同的协议，所以通常也叫协议隔离（ProtocolIsolation）。
1997年，信息安全专家MarkJosephEdwards在他编写的《UnderstandingNetworkSecurity》一书中，他就对协议隔离进行了归类。
在书中他明确地指出了协议隔离和防火墙不属于同类产品。
网络隔离的关键是在于系统对通信数据的控制，即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换。
由于通信硬件设备工作在网络七层的最下层，并不能感知到交换数据的机密性、完整性、可用性、可控性、抗抵赖等安全要素，所以这要通过访问控制、身份认证、加密签名等安全机制来实现，而这些机制的实现都是通过软件来实现的。
因此，隔离的关键点就成了要尽量提高网间数据交换的速度，并且对应用能够透明支持，以适应复杂和高带宽需求的网间数据交换。
而由于设计原理问题使得第三代和第四代隔离产品在这方面很难突破，既便有所改进也必须付出巨大的成本，和“适度安全”理念相悖。
3.6存储方案
作为课件服务器和管理及媒体服务器系统，我们不但要保证整个系统的稳定性和安全性，还要保证系统的不间断的运行。
因此我们建议使用2台曙光天阔I650（R）机架式服务器分别作为课件服务器和管理及媒体服务器，并且建议景泰一中在以后的使用过程中，保证学校保贵的课件和媒体资源的安全性，在两台曙光天阔I650（R）机架服务器之间采用曙光S1100SCSI盘阵技术作为双机热备。
作为WEB服务器系统，我们不但要保证整个系统得稳定性和安全性，还要保证系统的不间断的运行，而且要保持高效率的运行，使服务器能提供不间断的高速的外部访问。
在此我们选用1台曙光天阔I650（R）机架式服务器作为WEB服务器。
同样建议景泰一中在以后的使用过程加持曙光S1100SCSI盘阵技术作为WEB服务器的硬盘备份，来进一步提高WEB服务器的数据的安全性。
3.7设备选型
3.7.1设计思路
通常的网络，一般将核心层和汇聚层合并，形成两层的简单网络结构。
核心层设置在网络中心，由一台高性能、高可靠性的路由交换机来担当。
接入层包括各配线间接入、远程接入，采用二层网管交换机（配线间接入）或防火墙（远程接入）。
但在行政楼和办公楼只统一设置一个配线间，考虑到这两栋楼宇信息点比较密集，同时该区域又是景泰一中校园网重点应用的区域。
因此，我们设计在此处配置一台汇聚交换机，通过两根千兆光纤（链路汇聚）和核心交换机相连。
向下则通过千兆铜缆连接二层接入交换机。
1．核心层
我们选用国内知名品牌神舟数码DCRS-7216核心路由交换机来担当景泰一中校园网的核心交换机。
在核心交换机配备如下功能模块：
神州数码DCRS-7216，1台（18插槽核心路由交换机机箱。
包含1个MRS-7216-M交换管理模块和3个MRS-7200-AC交流电源模块;交换背板384G;包转发速率143Mpps，L2/L3全线速;最大千兆端口数量192口;MAC表项64K;VLAN表项4K;IP路由表项100K）
SW-7200-AR（DCRS-7200标准三层升级软件，包括OSPF,BGP4,PIM和DVMRP，）1套
MRS-7200E-12GT，1块（DCRS-7200增强系列12口10/100/1000Base-T模块，三于连接各服务器，威驰易网管、数字媒体中心，实验楼接入层交换机等设备）
MRS-7200E-12GB，1块（DCRS-7200增强系列12口1000Base-X（GBIC）千兆模块，用于连接行政楼、综合楼以及办公楼和育才楼的汇聚层交换机）
SFP-SX光纤模块4块（1000Base-SXSFP接口卡模块，LC接口）
2．汇聚层
采用神州数码DCRS-5512GC作来作为景泰一中校园网部分区域的汇聚层交换机。
具体配置如下功能模块：
DCRS-5512GC整机1台（12口千兆路由交换机，4口SFP+8口Combo（SFP/GT，可能过千兆铜缆连接办公楼和育才楼的8台二层接入交换机）
SFP-SX2块（1000Base-SXSFP接口卡模块，LC接口。
通过两条千兆光纤，用链路汇聚的方式和核心交换机7216相连，从而实现2G的全双工带宽）
3．接入层
在接入层我们选用选用神州数码DCS3926二层可网管交换机，具体参数如下：
24口10/100Base-TX可堆叠交换机（v2.0），带2个扩展插槽;交换背板18G;包转发速率6.6Mpps，全线速;MAC表项8K;VLAN表项256。
在信息较多的地方，我们可将二台3926堆叠，来满足用户的需求（在综合楼就需要堆叠2台3926，来实现45个信息点的接入）。
3.7.2服务器设备选型方案
1．服务器选型的原则
对于服务器的选型的原则，我们首先应该明确一点，即高端应用一定要有高端服务器来支持。
对于一个比较大的系统来说，主服务器应该满足以下要求：
高可靠性，并能提供高可用性解决方案；
系统级高度安全性；
良好的可扩展性和投资保护手段；
技术的先进性；
经济性；
易于管理和维护；
开放性，能方便与其它系统相连接；
2．推荐的选型方案
作为资源库服务器和监控服务器来说，主要是为景泰一中的教师和学生提供多媒体电子图书和多媒体视频素材，以及景泰一中校园公共区域的30个监控的视频录像功能，因此，必须高速、大容量的硬盘来满足这些特定的需求。
因此，在此次方案中我们选择2台曙光天阔I650（R）机架式服务器，来分别作为资源服务器和监控录像服务器。
3.8软件
开放系统与标准化
所谓开放就是要求系统的网络环境、操作系统、数据库资源以及客户端开发工具建立在有关工业标准之上，用户在软硬件的选择上有广阔的余地，而且能够在原有的系统之上方便扩充。
标准是开放的前提，只有建立在一定的标准之上，各种平台上的各种应用系统才能方便的集成在一起。
Internet应用框架就是一个标准的开放系统。
其中涉及的主要标准如是：
网络层/传输层协议TCP/IP、SPX/IPX、NetBUEI
应用层协议SNMP，FTP，HTTP，RPC
网络计算构架JAVA、ActiveX、CGI、ASP
数据库查寻语言SQL
数据库访问APIODBC、JDBC、DB-Library
基于Web-client/Server的体系构架
以网络为基础的、强调分布式信息处理的Web-Client/Server体系结构，已成为当前信息处理的主流，Iternet/Intranet各种服务中，E-Meil、FTP、Web、DNS、Telnet、数据库查询等都是基于Web-Clientl/Server结构有如下优点：
服务器作为数据处理的焦点，便于对数据处理的集中管理；
充分利用服务器的系统资源；
降低了对可户机的要求；
减少了网络传输的数据量，减少了网络负荷；
Web技术流行后，浏览器成了客户端的标准配置，Web
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