广州市广播电视大学麓湖校区校园网络规划与设计Word文件下载.docx
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5.编写毕业设计报告书。
三、设计进度
第五学期第1周：
教师下达“任务书”。
第五学期第2周：
学生进行校园网的需求调研，完成引言及需求分析。
第五学期第3～4周：
完成校园网络的总体设计方案，拟订主干网和楼内网络的类型及拓扑结构和连接图。
第五学期第5～6周：
完成网络的实施细则，包括：
信息点的平面分布图、工作区的布线图、主干网络的连接图、楼内网络目标走线图等
第五学期第7周：
完成网络互连设备的选择。
第五学期第8周：
建立网络设备和网络链路的统计模型。
第五学期第9周：
完成整个网络的材料采购报表及价格参考。
第五学期第10周：
完成毕业设计报告书的编写。
第五学期第11周：
将设计报告书交给指导教师，并做改进。
第五学期第12周：
在教师指导下完成答辩词的ppt文档，做答辩的准备。
第五学期第13周：
按照系里的统一安排，在指定时间参加答辩。
指导教师签名年月日
教研室主任签名年月日
摘要
近些年以来，伴随着校园网的飞速发展，许多高校都建立了适合自己的校园网络，丰富了学习资源、提高了教育效率。
校园网络，创造了一种新的教育模式，传统的教育模式无法与之相比，伴随着校园网的高速发展，也带来了很多问题，例如：
网络安全、网络维护，如何应对日益增加的用户、如何增加自己的功能和完善结构。
对于这些很棘手的问题，希望能够设计出一个理想的解决方案，使校园网络达到投资少、见效快、优质高效。
校园网的建设能从根本上促进教学科研人员之间的信息交流、资源共享、和科研合作，是学校教育和科研工作的最重要的基础。
本设计主要包括校园网的设计，完善以及实现，让校园网达到高效利用。
关键词:
校园网络网络通信网络安全设计方案
引言
随着校园网的不断发展，规模在不断扩大，用户在不断增加，网络应用也在不断增长，网络变得越来越拥挤，冲突不断产生，管理难度日益加大。
学校内部对于灵活、动态地组建LAN网段的要求也越来越多，客观上要求LAN本身的结构可以实现动态组建、调整和管理。
为了有效地提高网络管理的灵活性，提高网络效率和网络安全性，充分合理地进行VLAN划分，是必需的。
本文通过对校园网进行VLAN规划，详细的介绍了VLAN的相关知识。
应用在校园网中后，其结构可以灵活变化，为学校各信息点的职能调整与扩展提供了极大的方便；
同时，使用VLAN能控制校园网广播风暴，防止IP地址盗用，提高校园网安全性能，帮助学校实现无线漫游功能；
VLAN技术是目前实现城域网中各学校互联共享的最经济、最简单的方案。
广州市广播电视大学麓湖校区是由广州政府主办的一所市属高等院校,创办于1961年9月,是全国建立最早的省级广播电视大学之一。
是一所运用广播、电视、文字教材、音像教材、计算机课件和网络等多种媒体，面向广州市区开展远程开放教育的新型高等学校。
该校设施完善。
拥有总建筑面积8万多平方米的校区，配备了教育教学所需的标准实验室和电脑室、电教室、听力音响系统；
课外活动场地、设施齐备；
具有能容纳全校学生同时就餐的学生饭堂和全校学生内宿的套间宿舍楼。
广州广播电视大学麓湖校区有行政楼1栋（28层裕达隆大楼）、教学楼3栋（3、4号和工程学部楼）、实验楼1栋（5号楼）、综合楼1栋（2号楼）、图书馆1栋、宿舍楼5栋（8、9、10、11和北面围墙宿舍楼）临时板房3栋、配电房1栋。
1校园网概述及需求分析
1.1校园网概述
中国教育科研计算机网（CERNET）于1994年正式启动以来，已与国内几百所学校相连。
为广大师生及科研人员提供了一个全新的网络环境。
1998年10月,中国教育科研网（CERNET）二期工程正式启动,工程计划到2000年二期工程完成时,除达到连接1000所大学的目标外,对有条件的中小学也提供接入上网服务。
的确,随着信息技术的飞速发展,中小学校园网的建设已经逐渐提到议事日程上来。
但是我国目前大多数校园网上的应用还不丰富，与学校原有一些计算机业务系统还没有充分发挥，应用水平的低下是对校园网资源的极大浪费。
只有提高校园网上的应用水平，才能切实提高学校各项业务水平，适应信息时代的要求。
因而，如何利用当前先进的计算机技术与校园网资源，实现学校各项业务系统的集成，提高应用水平将是学校校园网建设的下一个工作重点。
校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。
首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。
这就要求：
校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。
多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以在该网络上运行。
如果一所学校包括多个专业学科（或多个系），也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。
其次，校园网应具有教务、行政和总务管理功能。
1.2用户需求分析
设计一个网络，首先要为用户分析目前面临的主要问题，确定用户对网络的真正需求，并在结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术，提供用户满意的高质服务。
网络在日常教学办公环境中起着至关重要的作用，校园网的运作模式会带来大量动态的www应用数据传输，会有相当一部分应用的主服务器有高速接入网络的需求（目前为100/1000Mbps，今后可会更高）。
这就要求网络有足够的主干带宽和扩展能力。
同时，一些新的应用类型，如网络教学、视频直播/广播等，也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求。
除上述考虑外，还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开，所以建成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离，并能做到灵活改变配置，以适应教学办公环境的调整和变化。
校园网中心机房到汇聚层节点采用多模光纤连接，汇聚层到接入层采用百兆的者超五类双绞线连接。
数据信息点的接入用交换10/100Mbps自适应以太网端口接入，以便能较经济的提供较高的带宽。
整个方案设计的目的是建设一个集数据传输和备份、多媒体应用、语音传输、OA应用和Internet访问等于一体的高可靠、高性能的宽带多媒体校园网。
1.3校区网络的设计目标
校区网络能充分利用Internet、国家信息网、教育网、全国高校互联网上的各种信息，实现资源共享，能够为在此校区学习的学生提供丰富的多媒体教学手段，实现高质高效的教学目标。
校园网是一个典型的面向未来的网络化、信息化、自动化的集娱乐、教学、办公于一体的，具备多媒体综合业务发展需求的园区网络。
校园网的总体设计将本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性，同时具有良好的开放性、可扩展性，并合理使用建设资金，使系统经济可行。
网络应当实现如下功能：
●访问互联网
●远程教育
●VOD点播
●网络安全管理
●电子邮件和电子公告
●计算机辅助教学
●教师备课功能
●对外交流
●校园管理平台
●信息资源库
1.4系统设计指导思想
建设校园网络，本着少花钱办大事的原则，充分利用有限的投资，在保证网络先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备，校园网建设应该遵循以下原则：
1）先进性
以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于交换的技术替代传统的基于路由的技术。
2）标准化和开放性
网络协议采用符合ISO及其他标准，如：
IEEE、ITUT、ANSI等制定的协议，采用遵从国际和国家标准的网络设备。
3）可靠性和可用性
选用高可靠的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。
4）设备的兼容性
选用符合国际发展潮流的国际标准的软件技术，以便系统有可靠性强、可扩展和可升级等特点，保证今后可迅速采用计算机网络发展出现的新技术，同时为现存不同的网络设备、小型机、工作站、服务器、和微机等设备提供入网和互连手段。
5）实用性和经济性
从实用性和经济性出发，着眼于近期目标和长期的发展，选用先进的设备，进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的网络系统。
6）安全性和保密性
在接入Internet的情况下，必须保证网上信息和各种应用系统的安全。
7）扩展性和升级能力
网络设计应具有良好的扩展性和升级能力，选用具有良好升级能力和扩展性的设备。
在以后对该网络进行升级和扩展时，必须能保护现有投资。
应支持多种网络协议、多种高层协议和多媒体应用。
8）网络的灵活性
系统的灵活性主要表现在软件配置与负载平衡等方面，配合交换机产品与路由器产品支持的最先进的虚拟网络技术，整个网络系统可以通过软件快速简便地将用户或用户组从一个网络转移到另一个网络，可以跨越办公室、办公楼，而无需任何硬件的改变，以适应机构的变化。
同时也可以通过平衡网络的流量，以提高网络的性能。
1.5网络优点
1.5.1资源利用最大化
各种教育资源通过网络跨越了空间距离的限制，使学校的教育成为可以超出校园向更广泛的地区辐射的开放式教育。
学校可以充分发挥自己的学科优势和教育资源优势，把优秀的教师及最好的教学成果通过网络实现资源共享。
1.5.2学习行为自主化
网络技术应用于远程教育，其显著特征是：
任何人、任何时间、任何地点、从任何章节开始、学习任何课程。
网络教育便捷、灵活的“五个任何”，在学习模式上最直接体现了主动学习的特点，充分满足了现代教育和终身教育的需求。
1.5.3学习形式交互化
教师与学生、学生与学生之间，通过网络进行全方位的交流，拉近了教师与学生的心理距离，增加教师与学生的交流机会和范围。
并且通过计算机对学生提问类型、人数、次数等进行的统计分析使教师了解学生在学习中遇到的疑点、难点和主要问题，更加有针对性地指导学生。
1.5.4教学形式修改化
在线教育中，运用计算机网络所特有的信息数据库管理技术和双向交互功能，一方面，系统对每个网络学员的个性资料、学习过程和阶段情况等可以实现完整的系统跟踪记录，另一方面，教学和学习服务系统可根据系统记录的个人资料，针对不同学员提出个性化学习建议。
网络教育为个性化教学提供了现实有效的实现途径。
1.5.5教学管理自动化
计算机网络的教学管理平台具有自动管理和远程互动处理功能，被应用于网络教育的教学管理中。
远程学生的咨询、报名、交费、选课、查询、学籍管理、作业与考试管理等，都可以通过网络远程交互的方式完成。
2校园网络的建设原则及结构设计原则
2.1校园网络建设的原则
校园网络的建设应以功能应用为主线，以加强素质教育、加快创新人才培养为目标。
本着效用最大化原则，充分利用有限的投资，在保证网络先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备。
同时建设应该遵循以下原则：
2.1.1先进性
采用最新的技术和产品，在相应的应用领域占有较大的用户市场，在相关计算机技术及网络技术方面处于领导地位。
2.1.2实用性
校园网络建设要切实满足本系业务的需要，运行要可靠稳定，易于维护并且网络及系统各方面指标切合实际需要，系统配置设计充分满足需要。
综合考虑目前的现状和未来的发展方向，从实用性和经济性出发，选用先进的设备，进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的网络系统，统筹规划，分步实施。
2.1.3可靠性
选用高可靠性的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。
2.1.4开放性
具有良好的开放性，在网络和主机方面可以支持符合国际标准和工业界标准的相关接口。
2.1.5可扩充性
系统具有良好的扩充能力，可以根据不断增长的业务处理需要很容易地进行系统处理能力和网络规模的扩充。
网络在组建时应选用具有良好升级能力和扩展性的设备。
2.1.6安全性和保密性
在接入Internet的情况下，必须保证网上信息和各种应用系统的安全
2.2网络设计的基本原则
校园网建设是一项大型网络工程，各个学校需要根据自身的实际情况来制定网络设计原则。
广州广播电视大学麓湖校区学校网络需要完成包括图书信息、学校行政办公和宿舍楼等综合业务信息管理系统，为广大教职工、科研人员和学生提供一个在网络环境下进行教学和科研工作的先进平台。
校园网覆盖整个学校校园，网络设计遵循下列8个基本原则。
2.2.1可靠性和高性能
网络必须是可靠的，包括网元级的可靠性，如引擎、风扇、单板、总计等;
以及网络级的可靠性，如路由、交换的汇聚，链路冗余，负载均衡等。
网络必须具有足够高的性能，满足业务的需要。
2.2.2实用性和经济性
由于学校资金并不是很充足，不可能一步到位。
另一方面，学校的应用水平较参差不齐，某些系统即使安装了也利用不起来，因此，在校园网的建设过程中，系统建设应始终贯砌面向应用、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。
2.2.3可扩展性和可升级性
系统要有可扩展性和可升级性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。
设备应选用符合国际标准的系统和产品，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。
2.2.4易管理、以维护
由于校园骨干网络系统规模庞大，应用丰富而复杂，需要网络系统具有良好的可管理性，网管系统具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能，以便于系统的管理和维护。
同时应尽可能选取集成度高、模块可通用的产品，以便于管理和维护。
2.2.5先进性、成熟性
当前计算机网络技术发展很快，设备更新淘汰也是快。
这就要求校园建设在系统设计时既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。
只有采用当前符合国际性标准的成熟先进的技术和设备，才能确保校园网网络能够适应将来网络技术发展的需要，保证在未来若干年内占主导地位。
2.2.6安全性、保密性
网络系统应具有良好的安全性。
由于校园骨干网络为多个内部网提供互联网并支持多种业务，要求能进行灵活有效的安全控制，同时还应支持虚拟专网，以提供多层次的安全选择。
在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。
2.2.7灵活性、综合性
通过采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的需求，适应不断变革中的要求。
以满足系统目标与功能为目标，保证总体方案的设计合理，满足用户的需求，同时便于系统使用过程中的维护，以及今后系统的二次开发与移植。
2.2.8QoS（质量服务）保证
教育在语音和视频等多媒体应用方面一直走在社会的前列，这类应用对服务质量的要求很高。
QoS（质量服务）需要在网络的端到端进行全盘计划和实施，由于各接入网络和端设备的复杂性与多样性，骨干网必须尽可能地支持各种质量服务技术，特别是最新的技术和MPLSVPN和流量工程，以提供简洁透明的质量服务机制。
2.3模块化、层次化的设计原则
网络的设计都是基于一个模块化、层次化的设计思想，这也是对大型网络进行高效管理的首选方法。
2.3.1模块化设计
所谓模块化就是把整个网络按功能和安全需求分为若干个组件，这些组件之间有一定的安全边界，组件内部有完整的网络设计。
模块化设计的好处在于：
1）解决各网络之间的冲突问题。
2）简化安装和后台设备管理。
3）易于执行不同类型的服务和安全方针。
4）易于执行故障检测和分离问题。
5）易于扩展和/或代替原来的技术。
一个完整的模块化网络设计模型图如图2.1所示。
图2.1模块化网络设计模型
图解：
校园网的设计思想是以IP为核心网络技术的宽带综合接入，对各种不同种类，不同安全等级的业务进行模块划分，相互之间的接入将受到控制。
这样才能够向校园用户提供集高速数据业务和话音业务综合接入服务。
2.4层次化的设计
层次化网络设计模型对于大型网络，可以采用业界通用的“核心层-汇聚层-接入层”层次化网络设计模型，层次化网络设计模型如下图2.2所示。
图2.2层次化网络设计模型
2.4.1核心层
核心层提供不同网络模块之间优化传输服务，将分组尽可能快地从一个网络传到另一个网络，通常要保证核心层有很高的可靠性，最佳的网络性能，如图2.3所示。
汇聚层到核心层要具备冗余传输链路，任何单条链路断链不影响网络的可用性。
作为所有网络流量的传输中，核心层除了要求高性能交换设备和高带宽传输链路外，还需要考虑选用支持负载均衡或负载分组特性的设备实现负荷均衡。
此外，为了避免网元故障对网络造成冲击，需要网络采用支持快速聚合的特性，一旦主要通路断开，可以很快地切换到备用通路。
2.4.2汇聚层
汇聚层顾名思义就是作为接入层到骨干层的汇聚，通常为接入层与骨干层实现基于策略的网络间连接。
汇聚层主要由三层交换机组成，提供对网络流量模式控制、服务接入控制、QoS，定义路由器径度量和路由协议网络通告控制，如图2.4所示。
图2.3核心层网络模块图2.4汇聚层网络模块
2.4.3接入层
接入层作为各模块到交换骨干的连接，根据不同模块进行逻辑子网划分，并通过VLAN技术实现子网之间的隔离。
接入层主要通过二层交换机组成。
“核心层—汇聚层—接入层”层次化网络设计模型有如下优点。
1）高可扩展性。
遵循层次化模型网络比扁平式网络更具有伸缩性和可管理性，因为各功能网络通过模块化实现，潜在问题更易于识别。
2）易于实施。
每一层的功能性清晰划分，简化每一层的实现。
3）易于故障排除。
每一层的功能经过良好定义，网络更为简单，有助于故障的隔离。
模块化设计也有效限制故障影响范围。
4）易于规划和管理。
层次化的功能划分，整个网络规划和管理更为简单。
2.5总体拓扑结构图
如图2.5所示，是校园网络的总体拓扑结构图。
图2.5校园网网络的总体拓扑结构
在如图2.5所示的拓扑图中，学校的5个主要集中接入点（男生宿舍，女生宿舍，综合楼，图书馆，实验楼）通过冗余的光纤链路连到信息中心的核心层交换机上。
核心层交换机通过Cisco3650路由器接入因特网。
此外，学生宿舍及移动办公用户通过拨号方式接入路由器3650来接入因特网和校园网内网。
2.5.1学校结构及信息点分布
广州广播电视大学麓湖校区有行政楼1栋（28层裕达隆大楼）、教学楼3栋（3、4号和工程学部楼）、实验楼1栋（5号楼）、综合楼1栋（2号楼）、图书馆1栋、宿舍楼5栋（8、9、10、11和北面围墙宿舍楼）、临时板房3栋、配电房1栋。
信息点分布：
行政楼（28层裕达隆大楼）一楼为车库,
图2.6行政楼2到22楼平面图
2楼到22楼结构一样，每层有10间办公室，计划每层20个信息点，共需要420个信息点。
图2.7图行政楼23到28楼平面图
23楼到28楼结构一样,每层有5间办公室,计划每层需要13个信息点。
共需要78个信息点。
下图是综合楼（7号楼）平面图。
图2.8综合楼（7号楼）平面图
1楼到3楼西面结构一样，每层有7间网络教室，一间设置可容纳60人上课的网络教室。
共需要1281个信息点。
四到八楼为每层为四间8人一间的男生宿舍，共需要128个信息点。
南面1楼为四间可容纳7人上班的宿舍管理处，共有28个信息点。
2楼到8楼为每层四间8人一间的男生宿舍，共需要224个信息点。
东面1到8楼都是每层四间8人一间的男生宿舍，共需要256个信息点。
下图是男生宿舍（9号楼）
图2.9男生宿舍（9号楼）平面图
1到8楼为每层11间8人一间的男生宿舍，共需要704个信息点。
2.5.2网络拓扑结构图
图2.10校园网络拓扑结构图
3设备需求分析
3.1网络三层结构设计
校园网网络整体分为三个层次：
核心层、汇聚层、接入层。
为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；
汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；
接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。
根据本设计的网络设备需求，列出网络设备清单。
表3-1网络设备及线缆选型
序号
设备名称
设备型号
参考价钱
1
路由器
7206VXR
2万/台
2
核心层交换机
QuidwayS9303
7872/台
3
分布层交换机
WS-C2960-G-48
9180/台
4
接入层交换机（24口）
H3CS1216
1300
5
接入层交换机（48口）
H3CS1550
2400
6
防火墙
USG3030
26500
7
电子邮件服务器
eWorld邮件服务器M
4.5万
8
文件传输服务器
Eworld宽带主机s20
2.58万
9
计费服务器
蓝海卓越NS-G50-2000
3.98万
10
代理服务器
11
UPS
C3KVA/2100W
12
调制解调器
ATRIEWireSpan300E
1000
13
超五类非屏蔽双绞线
安普6-219507-1
市价
14
12芯多模光缆
TCL12芯室内多模光缆
15
12芯单模光缆
3.1.1核心交换机设备选型
通常将网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供优化，可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。
核心层交换机选择华为QuidwayS9303交换机，核心层交换机位于办公楼，根据实际情况进行选购数量。
表3-2华为QuidwayS9303主要参数
华为QuidwayS9303主要参数
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