昆明学院校园网的组建.docx
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课程设计（大作业）报告
课程名称：
网络工程课程设计 设计题目：
校园网的组建 院 系：
信息技术学院 专业及班级：
计算机科学与技术3班设计者：
学 号：
201211010325
指导教师：
设计时间：
2015年6月29日--7月3日
昆明学院
昆明学院课程设计（大作业）任务书
姓 名：
院（系）：
信息技术学院专 业：
计算机科学与技术 学 号：
任务起止日期：
2015.6.29—2015.7.3
课程设计题目：
昆明学院校园网组建
课程设计要求及任务描述：
随着技术和市场的逐渐成熟，网络正以无处不在、无时不在的网络连接方
式，改变者人们对“网络”和“信息化”的传统看法。
信息化技术在教育领域的推广和应用日新月异，学校信息化建设已成为未来学校教育发展战略的制高点。
校园网络的建设是学校向信息化建设的必然选择，校园网络系统不仅为现代化教学、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、准确地传播送给各个系统。
通过校园网的设计与建设，实现真正意义上的宽带多媒体网络，为师生提供教学、科研和综合信息服务。
工作计划及安排：
第一天：
课题介绍|、最后一个后续课堂实验！
本次实验室一个人一组，首先完成老师布置的实验！
上网查阅资料完成后续实验。
第二天：
设计的构思和图形的初步建立：
1、室友网络拓扑图软件开始搭建校园网雏形；
第三天：
网络的划分，和IP地址相关配置，并且划分软件示例图。
第四天：
开始验证搭建虚拟校园网是否联通。
做相应改进，撰写实验报告！
第五天：
最后完成报告，提交报告，并完成教师的提问。
指导教师签字
2015年7月3日
课程设计（大作业）成绩
学号：
姓名：
指导教师：
申浩如
课程设计题目：
校园网的组建
完成情况总结：
总结：
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关网络工程方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在同学的帮助指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道理，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
也通过这次课程设计，我掌握了一些实验常用软件的使用，对网络拓扑图的配置理解和使用有了更深的认识，慢慢的理论和实践开始接轨等等。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
最后，感谢在昆院的每一天，不知道明年的现在我在那里，慢慢的课程设计离我们越来越遥远，我会珍惜着每一次的实验，作为我学生时代最后的记忆吧！
指导教师评语：
成绩：
填表时间：
指导教师签名：
前言
随着计算机及网络技术的不断发展，互联网技术的普及使我们迎来一个全新的互联网时代。
网络技术已经成为现代信息技术的主流，人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普及而迅速改变。
在不久的将来，网络必将成为和电话一样通用的工具，成为人们生活、工作、学习中必不可少的一部分。
我国校园网的建设正在逐步升温，数字化校园建设的步伐也不断加快，许多地区和学校都把建设校园网视为学校办学条件现代化的标志。
信息高速公路的建设与计算机网络技术的飞速发展，为改革教育活动形式，提高教育决策的科学性和增加教育的宏观调控能力提供了重要的手段。
学校建立一个高效智能、协同办公与教学自动化的计算机校园网，是培养面向21世纪建设人才的迫切需要。
校园网是指校园内计算机及附属设备互联运行的网络，是由计算机、网络设备和网络软件构成的为学校教育、科研、管理、办公和交流等活动服务的大型集成应用系统，并能接入因特网（Internet）实现与国内国际网站进行信息交流、资源共享。
校园网建设是教育信息化建设的重要组成部分，是全面实现素质教育的重要手段，是实现教育现代化的重要标志，校园网是学校信息基础设施。
校园网的规模、网络性能、应用水平和普及程度已成为衡量一所院校办学水平高低的重要标志之一。
校园网是高等学校基础设施建设的重要组成部分，是提高学校管理水平、人员素质和办学质量的重要手段。
为了提高学校的教学、科研和管理水平，提高办学质量，同时满足平时办公和同学上网的要求，校园网已经是一个必不可少的部分，校园网的建设对于学校来说是一项大的工程，必须精心设计、精心施工，做到经济适用，技术先进、开放性能良好、投资强度合理、与国内外网络互联、能长期、稳定运行的高性能的校园网络。
第一章 概述
1、项目背景
本文主要是对昆明学院洋浦校区中的网络情况进行介绍，同时规划出新的
网络方案。
在文章中包含了综合布线系统、网络主干的介绍、网络设备的选择以及相关的安全技术介绍。
昆明学院是2004年经过教育部批准建立的全日制大学，同时学院于2010
年搬迁到洋浦新校区。
由于学院的不断发展学院在原来的基础上有进行了建设，现在学院有博雅楼、博文楼、惟实楼等10栋教学楼，同时还具有图书馆、学生活动中心,、学生会堂等教学辅助设施。
洋浦校区内为了满足学生的生活需求澄明苑和润泽苑都具有学生食堂，同时共有24栋学生公寓；为了满足学院的日常政务办公学院还建有行政楼。
学院现有网络覆盖了32000平米的实验楼区、7万多平米的教学楼区和学生宿舍区的校园主干网络基础设施建设。
校园网综合布线信息点约28000个，所有学生宿舍及办公教学区域均接入校园网。
校园网实现主干10G，千兆到桌面。
为广大师生员工提供Internet接入、E-mail、DHCP、DNS、Web等网络服务。
学生注册网络用户达14000人，校园网日在线主机峰值达7000多台。
学校建筑分布如图1所示
图1
2、项目目标
校园网建成以后要能够满足学校现代化教学及管理需要，实现教育现代、提高教学水平，通过计算机信息管理系统提高学校日常管理的效率，通过计算机网络价加强学校与学校之间的资源共享，所以校园网应达到的目标为：
①实现学校教学管理的网络化，完成学习教学管理信息的采集、处理、查询、
头统计以及分析，而且，实现学校各部门办公的自动化，提高学校管理工作效率。
②发挥网络在教学中的应用，实现多媒体课件制作网络化，逐步实现教师上课、备课电子化、多媒体化。
③保证网络系统的开放性、可持续发展性，以便于同学能够上网浏览网络资源。
④网络系统必须安全可靠，保证教学数据的安全运行，满足学校不断发展的需求
第二章 用户需求
1、设计原则
校园网络建设应遵循以下基本原则：
①稳定性和开放性原则：
校园网络设计时应尽量采用结构化、模块化、标准化的设计。
在选择技术时必须符合相关国际标准及国内标准，从而避免个别设备厂家的私有标准或内部协议，以确保校园网络的开放性和互通性，同时满足信息准确、安全、可靠、优良交换传送的需求；开放的接口．支持良好的维护、测量和管理手段，提供网络统一实时监控的遥测、遥控的信息处理功能，实现网络设备的统一管理。
满足校园网络各种不同用户需求、达到校园网络系统稳定、保证总体方案的设计合理、便于校园网络使用过程中的管理与维护，同时也应采用开放性的网络体系，方便网络的升级、扩展，在选择服务器等网络产品时，使用支持的多种不同网络协议的国际标准化产品．在保证校园网络稳定性的同时具备开放性。
②先进性与实用性原则：
网络技术发展快，设备更新淘汰也很快。
在设计校园网络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。
采用符合国际标准的成熟、先进的技术和设备，确保校园网络能够适应将来校园网络发展需要，保证在未来若干年内占主导地位。
由于学校资金并不充足，部分先进设备不可能一步到位。
另外，学校的应用水平也有限，某些过于先进系统和设备即使安装了也会存在利用不起来的现象．因此，在设计校园网络时应在先进性的指导下面向实用，注重实效的方针，坚持应用、经济的原则。
③安全性与可靠性原则：
校园网络的安全与可靠包括设备、系统、应用等多个方面的因素，在设计校园网络时，在结构、设备、系统、应用、性能等方面所面临的威胁以及可能承担的风险进行定性与定量相结合的分析，然后制定规范和措施，确保校园网络具有良好的安全性和可靠性。
校园网络安全是整体的、动态的．校园网络安全既包括采用相应的安全设备，还包括相应的管理手段。
网络安全随着环境、时间的变化也会发生变化。
在设计校园网络时应充分考虑系统安全的整体性和动态性。
校园网络为多种不同需求的用户提供互联并提供不同目的的服务，要求不仅能进行灵活有效的安全控制，同时还应支持虚拟局域网、虚拟专用网．以提供多层次的安全选择。
在设计校园网络时，既要考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，针对不同的应用和不
同的网络通信环境、采取不同的措施，包括系统的安全机制、数据存取的权限控制等，保证网络可靠性，包括网络物理级的可靠性以及网络逻辑的可靠性。
④可扩展性原则：
在设计校园网络时，要具有可扩展性和可升级性的思想，随着学校不断的扩招，业务的增长和应用水平的提高。
网络中的数据和信息流会按指数级增长，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，把校园网络建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台。
设备应选用符合国际标准的系统和产品，保证系统具有较长的生命力和扩展力，满足将来系统升级的要求。
⑤可维护性原则：
校园网络系统规模宠大，应用丰富而复杂，需要校园网络具有良好的可管理性，校园网络管理系统具有监测、故障诊断、故障隔熟、过滤设置等功能，设计时，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、网络建设需求
昆明学院洋浦校区网络信息点总数为28000多个，地理分布范围在一个区域内,即一个校区，主要用于学校内部网络通信，也会利用因特网进行外部上网活动，但是，网络流量主要集中于校园网内部，因此对网络交换能力要求较高，校园网上网会有多媒体教学，视频点播等多种带宽应用。
信息交流功能主要有两个方面的服务功能：
互联网信息服务和校内信息服务。
互联网信息服务可以使任何一个办公室的计算机都能实现网上浏览、查询信息的功能，使教师能够拓宽视野，充分利用互联网上的资源辅助教学，提升教学理念，提高教师的教学能力、教学水平和科研能力。
可以充分利用互联网资源来宣传学校，展示学校的办学能力与办学水平，展示教师的教学能力与科研能力，提升学校的办学形象。
校内信息服务能为教育教学和管理决策提供各项信息服务，能为全校师生提供相互交流、相互学习的平台。
3、系统集成要求
建成一个具有高可靠性和开放性的校园网络，它应支持流行的SNMP等网络管理协议；采用Internet上的标准协议--TCP/IP协议，提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、NEWS服务、电子邮件服务，实现与国际互联网的完全接轨；同时它还应具有支持通用大型数据库的功能，支持多种协议，具有良好的软件支持；采用模块化结构设计，容易升级；最后，它还应针对学校的教学特点，具有一些基本的教学功能，以完成学校的基本教学任务。
第三章 综合布线设计
1、采用综合布线方案概述
根据学院洋浦校区的建筑分布图，设计出整个网络的拓扑结构图。
在整个
综合布线中分为建筑群子系统、设备间子系统、垂直干线子系统、水平子系统、工作区子系统。
2、工作区子系统设计介绍
工作区子系统是一个从信息插座延伸至终端设备的区域。
工作区布线要求相对该子系统包括水平配线系统的信息插座、连接信息插座和终端设备的跳线以及适配器。
3、水平区子系统设计介绍
从楼层配线间到工作区用户信息插座称为水平子系统，它是由用户信息插座、水平电缆以及配线设备组成。
水平子系统在综合布线系统中网络信息传输
有重要作用，这里采用星型的拓扑结构，每一个信息点均需连接到管理子系统，同时注意UTP线缆最大的水平距离不应超过90m。
4、垂直主干线子系统设计介绍
垂直干线子系统是连接设备间与各层管理间的干线构成。
其作用是将各楼层管理间的信息，传递到设备间并送到最终接口，为了满足需求，同时又能适应以后的发展，采用超5类UTP电缆，支持数据信息100/1Gbit/s的传输，采用超5类25对非屏蔽电缆，支持语音信息的传输。
5、设备间子系统设计介绍
设备间子系统是校园中数据、语音垂直主干线缆终接的场所，是建筑群来的线缆接入建筑物终接的场所，同时还是各种数据语音主机设备及保护设施的安装场所，我校的设备间子系统设置在惟实楼3栋2楼中现教中心机房里，机房面积满足要求同时还有一定冗余。
设备间是整个网络的数据交换中心，它的正常与否直接影响着学校的办公，所以配线间须进行严格的设计：
①设备间应尽量保持干燥、无尘土、通风良好，应符合有关消防规范，配置有关消防系统。
②应安装空调以保证环境温度满足设备要求。
③数据系统的光纤盒、配线架和设备均放于机柜中，配线架、线管理面板和交换机交替放置，方便跳线和增加美观。
网络服务器与主交换机的连接应尽量避免一切不必要的中间连接，直接用专线联入主交换机，将可能故障率降至最低点。
④主机房用玻璃与其它的办公室隔离出来，主机房地板铺上防静电地板。
6、建筑群子系统设计介绍
学校的教学楼、图书馆、办公楼和学生宿舍等建筑物之间有大量的语音、数据、图像等传输的需要，所以学校建筑之间选择光纤连接。
我校的建筑群系
统的中心位于惟实楼，网络中心设置在3号楼的2层中，网络中心为校园网的
主设备间和主配线间，本楼与其他楼宇间的光缆架空（4m以上，设置光缆标志）的距离在100m~800m之间，在选择光纤时选择9/125um的单模光纤和
62.5/125um的多模光纤以及1000Base-SX的模块。
7、配线间子系统设计介绍
配线间子系统又称为管理子系统，配线间子系统在每栋楼层的中部，是整个配线系统的中心单元。
以学生宿舍楼为例，宿舍楼中的配线间在宿舍楼三楼中部，同时靠近弱电竖井，这样方便布线同时节省投资。
学生宿舍楼布线系统如图3
8、产品选型说明
本设计中选择的选择交换机为cisco的设备，主要依照的原则为：
适用性与先进性的相结合的原则；选择市场主流产品的原则；安全可靠的原则；产品与服务的原则。
依照实用性、可靠性、标准性、开放性、安全性、安全性和扩展性的原则路由器同样选择的是cisco的设备。
第四章、校园网详细规划说明
1、信息点说明
学校共有：
24栋学生宿舍，每栋楼包含六层每层26—30间宿舍，每间宿舍（4-6人），有18个院（系），每个院系200个信息点，每个院系占据1-3栋教学楼，一个网络中心（惟实楼），一个图书馆，一栋行政办公楼。
现有全日制本专科学生14000多人，在职教职工1680多人。
表1 主要信息点分布
物理位置
数目
信息点/院（个）
信息点总数
教学楼
18
200
3600
行政办公楼
1
200
200
图书馆
1
200
200
润泽苑宿舍楼
14
180
2520
澄明苑宿舍楼
12
180
1800
惟实楼
1
200
200
南苑一卡通
1
50
50
博雅楼
1
200
200
惟行楼
1
200
200
北苑一卡通
1
50
50
昆师路教学楼
1
200
200
昆师路宿舍
1
200
200
2、校园网络设计
2.1整体网络拓扑结构图
图1总体网络拓扑结构图
2.2总体网络设计
1、三层网络架构技术
主要采用的是三层网络架构技术，三层网络架构采用层次化模型设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。
三层网络架构设计的网络有三个层次：
核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层（将工作站接入网络）。
图2三层结构拓扑图
2、核心层结构设计
核心层：
核心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。
核心层应该具有如下几个特性：
可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。
在核心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。
因为核心层是网络的枢纽中心，重要性突出。
核心层设备采用双机冗余热备份是非常必要的，也可以使用负载均衡功能，来改善网络性能。
3、汇聚层结构设计
汇聚层：
汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减轻核心层设备的负荷。
汇聚层具有实施策略、安全、工作组接入、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。
在汇聚层中，应该选用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。
4、接入层结构设计
接入层：
接入层向本地网段提供工作站接入。
在接入层中，减少同一网段的工作站数量，能够向工作组提供高速带宽。
接入层利用VLAN划分等技术隔离网络广播风暴，提高网络效率，为所有的终端用户提供一个接入点。
5、广域网互联设计
考虑到Internet和其他网络的连接，目前设计的局域网都要考虑对广域网络的连接，更广的资源和更多的应用将是在各种广域连接中发现。
目前，越来越多的学校还开展了网络教学和建立自己的WEB。
因此，能否有效地连接
Internet是校园网建立的一个重要的目标。
出于安全考虑，应该选用一个带有防火墙的边界路由。
边界路由在远程办公室和网络的其余部分之间提供了一个有效的防火墙。
同样重要的是，边界路由为远程办公室保留了利用诸如“服务类数据优先级”、“定制过滤器”和“数据压缩”等工具的优点。
6、防火墙技术和DMZ设计
学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相集合的方法进行管理。
防火墙作为网络的第一道防线，应放置在外网和需要保护的校园内网之间。
这样，所有流入校园网络的数据流量都将通过防火墙，使校园内的所有客户机及服务器都处于防火墙的保护下。
针对不同资源提供不同安全级别的保护, 还应构建一个“Demilitarized
Zone”（DMZ）的区域，放置一些不含机密信息的公用服务器，比如Web、
Mail、FTP等。
这样来自外网的访问者可以访问DMZ中的服务，但不可能接触到存放在内网中的公司机密或私人信息等。
即使DMZ中服务器受到破坏，也不会对内网中的机密信息造成影响。
7、设备冗余/负载均衡设计
冗余设计是网络设计的重要部分，是保证网络整体可靠性能的重要手段。
但是投资也将增加。
部分校园网在早期的建设中由于成本的原因并未在设计中考虑冗余问题，而在优化工作中则需从网络链路和网络设备两方面着手。
冗余设计可以贯穿整个层次化结构，每个冗余设计都有针对性，可以选择其中一部分或几部分应用到网络中以针对重要的应用。
万一网络中某条路径失效时，冗余链路可以提供另一条物理路径。
可采用GEC链路聚合（IEEE802.3ad）实现端
口级冗余，以克服某个端口或线路引起的故障。
也可采用生成树协议
（IEEE802.1d）提供设备级的冗余连接。
此外，我们在设计中提供不同物理方向的双归属、双路由保护。
8、网管工作站设计
网络管理是校园网必须考虑的关键技术，这里的网络管理主要指网络设备及其系统的管理，它包括配置、性能、安全、故障管理等，网络管理设计需要在配置每个网络设备时，都选择具有网络管理代理的、驻留有网络管理协议的设备。
网络管理设计的另一方面，是配置一个网络管理中心，配置网络管理平台，在平台上运行管理每个网络设备的应用软件。
网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。
2.3校园网分区设计
2.3.1网络中心（详见分支拓扑图）
图书馆信息点总数200个，总共需要48口的接入层交换机5台，这5台交换机可直接连接到之前用于教学楼的汇聚交换机剩余端口上。
2.3.2行政办公楼（详见分支拓扑图）
行政办公楼信息点总数200个，总共需要48口的接入层交换机5台，这5
台交换机可直接连接到之前用于教学楼的汇聚交换机剩余端口上。
2.3.3图书馆（详见分支拓扑图）
图书馆信息点总数200个，总共需要48口的接入层交换机5台，这5台交换机可直接连接到之前用于教学楼的汇聚交换机剩余端口上。
图3 图书馆拓扑图
2.3.4教学楼
教学楼信息点总数共3600个，总共需要48口的接入层交换机77台，以及需要2台48口汇聚层交换机才可够使用。
先利用第一台的汇聚交换机的全部接
口，不够的从第二台接入。
第二台汇聚交换机剩余的接口用于其他各部分。
从而保证最高的利用效率。
图4 教学楼拓扑图
2.3.5宿舍楼
宿舍信息点总数4320个，其中澄明院信息点有1800个，提供48口的汇聚交换机为1台，39台48口的接入交换机提供1833个接口，可供宿舍楼各个信息点使用。
润泽院信息点2520个，提供48口的汇聚交换机为2台，54台48口的接入交换机提供2538个接口，可供宿舍楼各个信息点使用
图5宿舍分支拓扑图
2.4VLAN的划分及设备选型
2.41VLAN的具体划分
VLAN的主要功能就是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。
VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN用VLANID把用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机，与物理上形成的LAN有着相同的属性。
划分vlan的优点：
1.限制广播域。
广播域被限制在一个VLAN内，节省了带宽，提高了网络处理能力。
2.增强局域网的安全性。
不同VLAN内的报文在传输时是相互隔离的，即一个VLAN内的用户不能和其它VLAN内的用户直接通信，如果不同VLAN要进行
通信，则需要通过路由器或三层
升级会员 