计算机网络课程设计校园网.docx
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计算机网络课程设计校园网
计算机网络技术
实习报告
题目：
校园网络设计与组建
课程：
计算机网络技术
专业：
电子信息工程
班级：
学号：
姓名：
成绩：
完成日期：
2014年6月5日至6月11日
1.课程设计目的与意义
本课程设计的目的在与全面复习和巩固前面所学的专业理论知识，综合运用所学理论知识，解决工程上的实际问题，锻炼学生综合运用学过的理论知识解决实际问题的实际动手能力，达到学以致用，理论与实际的统一。
在进行设计对相关的知识点进行进一步的巩固与消化，以更好的储备知识完成设计。
概要：
由于计算机与网络技术的不断发展，极推动了校园网的建设，各高校与其中小学都在筹备建设校园网，希望通过校园网的建设，增加硬件的投入，改善办学条件，提高教学、科研和管理水平，提高办学质量。
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、与国外网络互联、能长期、稳定运行的高性能的校园网络。
一些概念与相关知识点的认识：
1.网络规划
网络以星形拓扑结构为主，即将所有的机器连入一台或若干台集线器（HUB）或交换机（SWITCH），形成一个星形子网，具有管理方便、维护简单、排错容易等特点，若有多个集线器或交换机时，需要通过Update口或普通口将它们连起来，连线采用的标准是：
568B。
当机器超过250台时，建设采用路由器或网桥或PC机等，用来分隔网络，以减少网络流量和可能发生的风暴。
2.IP子网划分的几个原则
（1）在子网IP地址分配时，虽然有时某子网主机数远少于子网IP-num，但是也要把整个子网的IP地址分配给这个子网；
（2）在子网IP地址分配时，为了充分利用IP地址，最好先从两端的子网分起；
（3）在C类网如果有超过62台的，先用代理服务器方法解决台数较多的网络IP地址分配问题；
（4）如果网络数量较多，但每个网络数量较少，这时子网数量可以多一点。
3.网络设备选型中
分别有以太网网卡的选型；服务器网卡的选型；无限局域网网卡的选型；
4.子网划分子网划分定义：
Internet组织机构定义了五种IP地址，有A、B、C三类地址。
A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，它们处于同一广播域。
而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214个地址大部分没有分配出去。
可以把基于类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于类的网络地址的主机部分创建的。
划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。
5.一些小的知识点
VALN：
虚拟局域网
2.课程设计要求
本课程设计的目的在与全面复习和巩固前面的专业理论知识，综合运用所学理论知识，解决工程上的实际问题，理论与实际的统一。
主要包括计算机网络和网络互连两个方面：
1、网络设计包括网络规划，网络总体设计，网络拓扑结构的选择，子网划分和IP地址分配的原则和方法，网络设备的选型与比较和网络的具体实施。
2、网络互连与其实现技术包括局域网络设计中的传输媒质，中继器，网桥，集线器的实际运用和大型网络中子网的划分，路由器，网关等的实际应用，提供网络服务的各类服务器的硬件和软件配置与设备，以与局域网与广域网的互连，还包括远程网络互连与其实现技术，以与远程接入的实现方法和技术手段。
具体要求：
1）需对所构建的网络进行详细的需求分析
2）在需求分析的基础上，参考已有的项目案例，设计该网络的拓扑图。
3）对全网进行IP地址规划，与所需设备进行选型，在选型时要注明选择该款设备的依据。
4）要对网络的部分设备进行配置，并在模拟器上实现。
5）完成30页以上的课程设计报告
3.主要容
3.1校园网简介
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。
现代办学条件的学校必须建立完善的服务于教育教学的计算机校园网。
校园网为学校的教学、管理、办公、信息交流和通信等提供综合的网络环境。
校园网的使用使学校的教育、教学研究和管理工作踏上一个新台阶。
我们可以充分利用现有计算机资源，实现信息交流和软硬件资源的共享，实现学校办公、管理、教学现代化。
校园网是当今信息社会发展的必然趋势。
它是以现代网络技术、多媒体技术与Internet技术等为基础建立起来的局域网，一方面连接学校部子网和分散于校园各处的计算机，另一方面作为沟通校园外部网络的桥梁。
同时，一个好的校园网，安全问题也是至关重要的。
3.2校园网功能
（1）信息资源共享和交流
通过组建一个覆盖校园的局域网，将学校部的资源进行有效的整合，实现信息资源的共享和交流。
例如，通过校园的宿舍网络查询到学校的共享资源，通过网络进行学生的数据库查询和处理学生的饿成绩，等等。
（2）计算机辅助教学
现在学校的网络多媒体教室可以实现各种基于网络的电子教学，随着多媒体技术的发展，语音教学、电子视听教学等也在不断普与。
学校的校园网中还可以通过论坛等形式帮助学生和老师进行沟通和交流，通过电子题库帮助学生学习。
（3）方便图书资料检索和借阅
通过图书检索系统和建立电子图书馆，可以在校园网上实现远程计算机图书检索和借阅，这样不仅能做到资料的共享，而且简化了图书借阅的手续，提高图书利用率和图书的管理工作效率。
（4）提供各种校园网络服务
通过在校园网上架设WWW服务器，可以让学生和教师方便地进行信息资源共享和交流，也可以架设FTP服务器共享学校的学习资源。
学生不仅可以从中获取有用的资料，也可以将自己的资料上传给其他用户分享使用。
3.3校园网原则
（1）实用性
应当从实际出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。
采用成熟的技术和产品来建设该系统。
要能将新系统与已有的系统兼容，保持资源的连续性和可用性。
系统是安全的，可靠的。
使用相当方便，不需要太多的培训即可容易地使用和维护。
（2）先进性
采用当前国际先进成熟的主流技术，采用业界相关国际标准。
设备选型要是先进和系列化的，系统应是可扩充的，便于进行升级换代。
建立Intranet/Internet模式的总体结构，符合当今信息化发展的趋势。
通过Intranet/Internet的建立，加速国外院校之间的信息交流。
先进合理的技术是投资保护的重要方面。
网络核心设备应考虑使用国外主流厂家生产的设备，同时要把先进的技术与国际公认的标准结合起来，使网络支持国际上通用的标准网络协议。
从校园网建设经验看，需注意以下几点：
注意多倾听第三方专家的意见，对由厂商自己介绍的先进技术必须加以确认；
注意从使用的角度倾听集成公司或其他用户的意见；
从产品性能来说，国外主流产品目前在国高校校园网中使用较多，人们的认同度较高。
但国外产品价格较高，一般学校难以承受。
国产品相对于国外产品来说价格不高，特别是低端产品性价比和稳定性较好，且售后服务响应时间较快，目前在校园网中使用也比较多。
（3）高性能
校园网作为现代大学信息运行的承载平台，涉与到众多不同的应用与众多用户。
众多的用户、不同类型的应用，包括一些实时性强的交互业务应用（如语音、图像等），势必对校园网的性能提出更高的要求。
（4）安全性
解决安全性问题，需制定统一的、有效的网络安全策略和过滤机制，充分使用各种不同的网络技术，保证网络系统和应用系统安全运行。
安全包括四个层面，即网络安全、操作系统安全、数据库安全、应用系统安全。
由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、数据加密、代理、虚拟局域网络（VLAN）等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。
同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。
从数据安全的角度考虑，还应将重要的数据服务器集中放置，构成服务器群。
（5）可扩充性
采用符合国际和国工业标准的协议和接口，从而使校园网具有良好的开放性，实现与其他网络和信息资源的容易互连互通，并可以在网络的不同层次上增加节点和子网，一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。
在实用的基础上必须采用先进的成熟的技术，选购具有先进水平的计算机网络系统和设备，并保留向ATM过渡的自然性。
由于计算机技术的飞速发展和计算机网络技术的日新月异，网络系统扩充能力的大小已变得非常重要，因此考虑网络系统的可扩充性是相当重要的。
（6）高可靠性
网络系统的稳定可靠是应用系统正常运行的关键保证。
在网络设计时，应选用高可靠性的网络产品、合理的网络构架，制定可靠的网络备份策略，保证网络具有良好的故障自愈能力，以减少网络中断时间。
（7）可管理性
设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作，并选用易于操作和维护的网络操作系统，大大减轻网络运行时的管理和维护负担。
采用智能化网络管理，最大程度地降低网络的运行和维护成本。
校园网作为一种地理围分布较大的园区网（甚至是一种多个园区网连接而成的广域网），日常管理与维护的工作量较大。
为了尽可能提高工作效率，减少网络停顿时间，同时为未来网络的发展打下基础，必须使校园网具有良好的可管理性。
选择方案时应考虑以下几个方面：
对网络实行集中监测、分权管理、统一分配资源；
选用先进的网络管理平台，可以集中对全网设备（路由器、以太网交换机等）实施具体到端口的管理能力，并可提供与时的故障报警和日志；
选用的网络设备与其他连接在网络上的重要设备都应支持远程管理；
设计时需充分考虑运行维护的问题，特别是建设工程结束时，应要求建设方提供足够的设计与实施文档。
（8）高性能价格比
结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况，制定合乎经济效益的解决方案，在满足需求的基础上，充分保障学校的经济效益。
坚持经济性原则力争用最少的钱办更多的事，以获得最大的效益。
3.4需求分析
校园网络的规划设计是一项系统工程，不同的规划设计方案，可使网络存在较大的性能差异，它不仅体现在网络本身具备的技术特性和应用特点上，也体现了不同用户的各种需求，而校园网的建设必将对学校的信息化建设和教学素质的提高起到强大的推动作用，同时提供简单、有效、便捷的理想办公、教学环境。
本文通过对本校校园网建设的研究，着重从校园网现状与须求分析、系统设计原则和实现目标、系统建设方案、VLAN划分与子网配置等四个方面进行了初步的探讨。
21世纪是一个以数字化、网络化与信息化为核心的信息时代。
信息技术的高速发展，使得计算机网络发展的非常迅速，已经成为信息科学的一个新的分支。
随着计算机网络的发展，校园网已经成为学校走向信息化时代的必然发展趋势，使我国教育管理向智能化发展。
校园网以信息资源为根本，硬件网络系统为物质基础，同时以网络软件系统实现系统的管理与使用，是一个具有宽带通路和交互功能的专业性局域网，应具有教学（科研）、管理和通讯三大功能。
学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网的需迫切的。
本次课程设计我设想了一个简单的小型校园网的构建，根据构建网络实际情况需求分析如下：
用户的应用需求：
所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源，通过WWW服务器、电子服务器、文件服务器、远程登录等实现远程学习，此外为教务处提供教务管理、学籍管理、办公管理等。
通信需求：
通过E-mail与网上BBS以与其它网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求，提供文件数据共享、电子服务等。
信息点和用户需求：
按照要求本校园网信息点总数为N个，
其中教学区为（XX个），生活区为（XX个），电子服务器、文件服务服务器等为部单位服务，WWW服务器、远程登录等实现远程学习，从外部获得资源。
性能需求：
此校园网络支持学校的日常办公和管理，包括：
办公自动化、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。
支持网络多媒体学习的信息传输要求。
安全与管理需求：
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。
网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。
应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从部和外部同时对网络资源的访问进行控制。
3.5网络拓扑设计方案
（1）层次拓扑结构
考虑到地理位置和服务点等因素，将网络中心设在主楼，以主楼为中心，用光纤连接到其它建筑物，构成江宁校区校园网光纤主干。
通过DDN专线将整个校园网连入教育科研网CERNET，即连入国际互联网，同时接入电信网。
网络结构分成三层：
核心层、汇聚层、接入层。
考虑传输高速率和扩展的需求，校园网整体采用光线传输。
网络主干采用6芯多模光纤。
网络中心到主建筑物结点采用六芯多模光纤连接，在全双工条件下传输距离可达两公里。
光纤布线采用星形拓扑结构，这样当过渡到ATM时，不需要重新布线可使整个网络保持原有的拓扑结构
本校园网网络系统的设计采用层次化的设计方法，即核心层、分布层（汇聚层）和接入层。
网络设计的层次可如图所示：
核心层
高速传输与交换
汇聚层
基于策略的连接
接入层
本地与远程工作组用户
3.1网络设计的层次图
以上特点分层网络结构可以获得良好的扩展性，根据实际需求，整个校园网采用星型结构，并分为核心层（分布于网管中心）和访问层（分布在各宿舍楼、教学楼，包括分布广泛的各种低端网络连接/交换设备与各种终端设备）二层。
对于整个网络的拓扑结构为混合型结构，以快速交换机为网络中心的星型结构，各部门以二级交换机为主结点的树型结构。
（2）网络系统设计原则
由于计算机与网络技术的特殊性，网络建设需要考虑以下一些因素：
系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。
●选择带宽高的网络设计
校园网应用的具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。
多媒体课件包含了大量的声音、图象和动画等信息，需要高带宽的网络通信能力的支持。
在构建校园网时，不能由于网络传输速率的不足，而影响整个网络的整体性能，使传输速率成为网络传输的瓶颈。
所以校园网尽可能地采用最新的高带宽网络技术。
●选择可扩充的网络架构
校园网络的用户数量或服务功能是逐步提高的，网络技术也是日新月异的，新技术新产品不断地涌现。
一般情况下，校园网络的建设资金用量非常大，对于学校来说，办学资金是比较紧的，所以在校园网构建是，宜采用当时最新的网络技术，结合学校财力，实行分步实施，循序渐进。
这就要求在网络构件时要选择具有良好可扩展性能的网络互连设备，有效地保护现有的投资。
●充分共享络资源
组建计算机网络的主要目的是实现资源共享，这个资源包括硬件资源、软件资源。
网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现网络设备的共享，如打印机、存储设备的共享等。
●网络可管理性，降低网络运行与维护成本
降低网络运营成本和维护成本是网络设计过程中必须考虑的一个环节。
只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网络设备，才能为将来降低网络运行与维护成本打下坚实的基础。
●网络系统与应用系统的整和
校园网络构建了校园部通畅的数据流通路了，为应用系统发挥更大的作用打下了基础。
网络系统与应系统要能够很好的融合，才能发挥校园网的效率和优势，构建校园网的目的并不是只为了人们浏览Internet的方便。
校园网平台要能够为学校的图书资料管理、网络考试、课件制作、教师档案管理、校长办公系统、多媒体教学等提出技术的支持和帮助。
应用系统应能够在网络平台上，与硬件平台很好的结合，发挥出网络的优势。
●建设成本
考虑校园网工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，在设备选型等方面选用性价比高的网络产品。
●高可靠性
网络要求具有高可靠性、高稳定性和足够设备冗余和备份，防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络出现单点失效的情况。
在网络干线上要提供备份链路。
在网络设备上要提供适当的冗余配置。
采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。
安全包括4个层面-网络安全，操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。
由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。
同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。
各主要楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接，构成校园网千兆位以太网的主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。
3.6设备的配置方案
系统软件在整个软件架构中处于最底层，直接与各种类型的硬件设备交互，主要作用是有效地支配和管理系统中的各种硬件资源。
系统软件的选择，从理论上讲，可以采用Unix，Linux，Windwos或NetWare。
但是系统软件的选择又是跟硬件平台的选择紧密关联的。
如果硬件平台采用的是IBM公司的小型机，则操作系统十有八九就是采用IBM的AIX；如果硬件平台采用HP的Unix服务器，则一般采用HP-UIX。
对于PC服务器，操作系统可以采用微软的Windows系列、Linux系统或Sun公司的Solaris86。
经比较，决定服务器采用微软Windows2000Server。
工作站的系统最好采用Windows2000Professional或WindowsNTWorkstation，安全性比Windows98好一些。
此外，与微软操作系统平台配合，选用MicrosoftSQLServer2000作为数据库平台软件。
3.7子网设计方案
①IP地址合理规划
在网络规划中，IP地址方案的设计至关重要，好的IP地址方案不仅可以减少网络负荷，还能为以后的网络扩展打下良好的基础。
IP地址的合理是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。
校区IP地址的分配应该尽可能地利用申请到的地址空间，充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现最佳的网络地址分配与业务流量的均匀分布。
IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织与路由政策有非常密切的关系，将对校区网的可用性、可靠性与有效性产生显著影响，应充分考虑本地网对IP地址的需求，以满足未来业务发展对IP地址的需求。
②IP地址规划
根据互联网络技术发展的趋势，结合学校网络目前真实IP地址的现实情况，我们建议IP地址规划遵循如下原则来设计：
1、服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；
2、与internet互联设备IP地址采用真实IP地址；
3、部分部互连采用私有IP地址；
4、面向用户的私有IP地址，由统一出口的边缘设备（路由器、防火墙）进行地址翻译。
即出口路由器（防火墙）互联采用合法IP地址；公共服务器如WWW/FTP/DNS/资源服务器等均采用合法地址（或从安全角度考虑采用私有IP）；部分接入用户采用私有保留IP地址相连。
这样设计，既可以充分利用已有的公网IP地址，解决了IP地址空间不足的，既可以方便的实现互通互连，而且将地址翻译（NAT）这种耗费设备资源的工作由网络边缘设备分担，提高网络数据传输整体性能。
③网络VLAN设计
在校园网络的整个网络规划当中，VLAN的划分是非常重要的部分，很好的利用VLAN技术的功能，能起到事半功倍的效果，对整个网络的性能也是事关重要的。
主要突出为以下几点：
VLAN划分，可以避免广播风暴，在骨干网络中尤为突出，在多媒体、视频点播等很容易引起广播信息；划分之后，VLAN是广播只在子网中进行，不会做无意义的广播，消除了广播风暴产生的条件。
VLAN划分，可以增加网络的安全性，在不同的VLAN之间不能随意通讯，只限与本子网间通讯，不会对其他的子网产生干扰。
要进行访问，需要通过三层交换，这样信息流就得到相当好的控制。
网络管理系统采用完全独立的IP子网和VLAN，实现更加安全的对所有网络设备进行管理。
建立VLAN和IP子网的对应关系。
提高管理效率，实现虚拟的工作组，减少站点的移动和改变的开销。
VLAN间的子网访问，可以在三层交换机上实现，子网间的通讯也可以在汇聚设备上实行，分流核心交换机的三层交换，优化了组网。
3.8网络设计简介
校园网系统应具有高可靠性，高稳定性、高扩展性等特点。
本方案中选择使用千兆位以太网技术，主干为千兆网，实现各部门相连，100Mbps到部门，10Mbps到桌面，支持终端的移动。
网络主干由主干交换机和分布在各建筑中的主干节点与它们之间的光纤组成。
需要选择适当的高速交换机作为网络的主干核心，这关系到网络的整体性能和系统的灵活性。
主干网的选择要考虑带宽、可靠性、先进性等特点，要以当前与未来网络技术的发展和业务量的发展为基础，同时兼顾资金的承受能力。
以太网机制的即插即用使网络扩充容易，而且扩充成本降低；星型拓扑结构使主干具有良好的可靠性；线路交换的高带宽低延迟更符合现代计算机技术的发展对网络主干的要求，为容量的扩充留有充分的余地。
联网技术包括主干网联网技术，楼宇局域网连接技术和广域网技术。
（1）主干网连接技术
主干网采用交换式1000M以太网连接技术。
100Mb/s的网卡能够自动检测所连接的端口是10Mb/s还是100Mb/s，并执行相应的操作。
100Mb/s的交换式集线器，可以提供更高的性能。
在该方案中，各主要楼之间采用光纤以全连接拓扑结构通过1000M交换技术进行连接，既保证了主干线的1000M带宽，又保证了主干线路冗余。
（2）楼宇局域网连接技术
校园网为园区网，楼群间子系统采用光缆连接，可提供千兆位的带宽，有充分的扩展余地。
垂直子系统则位于高层建筑物的竖井，可采用大对数双绞线。
把管理区子系统并入设备间子系统，集中管理。
对于多幢楼宇，可采用多设备间的方法，分为中心设备间和楼栋设备间部分，中心设备间是整个局域网的控制中心，设有对外（Internet）对通信的各种网络设备（交换机、路由器、服务器等），中心交换机通过光缆与楼栋设备间的交换设备相连，以保证数据的高速传输。
在此设备间放置布线的线架和网络设备，一端连接楼来自在各层的主干线缆，一端连接网络中心的光纤。
楼布线包括水平布线和主干布线。
（3）广域网技术
本方案设计的校园网给出两路分别到CHINANET和CERNET的出口，到CHINANET的出口通过路由器采用ISDN专线实现于Internet连接，到CERNET的出口通过路由器的10M局域网口采用微波实现连接。
路由技术：
路由协议工作在OSI参考模型的第三层，因此它的作用主要是在通信子网间路由数据包。
路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径的能力。
除了可以完成主要的路由任务，利用访问控制列表（AccessControlList，ACL），路由器还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。
在本方案中，网用户不仅通过路由器接入因特网，网用户之间也通过三层交换机上的路由功能进行数据包交换。
交换技术：
现代交换技术还实现了第三层交换和多层交换。
高层交换技术的引用不但提高了校园网数据交换的效率，更大大增强了校园网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。
VLAN技术：
即虚拟局域网，VLAN将广播域限制在单个VLAN部，减少了各VLAN间主机的广播通信对其他VLAN的影响。
在VLAN间需要通信的时候，可以利用VLAN间路由技术来实现，当网络管理人员需要管理的交换机数量众多时，可以使用VLAN中继协议简化管理，它只需在单独一台交换机上定义所有VLAN。
然后通过VTP协议将VLAN定义传播到本管理域中的所有交换机上。
这样，大大减轻了网络管理人员的工作负担和工作强度。
4.课程设计分析
4.1工作原理
●局域网概述
局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是指传输
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