校园网设计毕业论文_1.pdf

前 言 网络应用的发展 目前，全球已掀起一股信息高速公路规划和建设的高潮，作为其雏形，国际互联网（Internet）上相连的计算机已近达数千万台，全球有数亿人在 Internet上进行信息交换和各种业务处理。Internet 上积累了大量信息资源，这些资源涉及人类面对和从事的各个领域、行业及社会公用服务信息。成为信息时代全球可共享的最大信息基地。由于计算机网络技术和通信技术的飞速发展，人们对信息的要求越来越强烈，“网络就是计算机”的说法被全世界普遍接受。各国纷纷宣布建设本国的信息高速公路，全球信息一体化局面已指日可待。我国自 1993 年与 Internet 连通以来，已建成了四大主干信息网：中国公众信息网 ChinaNET，中国金桥网 ChinaGBN，中国教育科研网 CERNET 和中科院网CASNET。全国各大中城市的网络节点相继开通。广东省已经建立了面向本地服务的公共信息网。Internet 显示出诱人的商业前景，被国人称为第二国道的建设。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。当前由于网络、数据库及与之相关的应用技术不断发展，尤其国际互联网（Internet）和内部网（Intranet）技术的广泛应用，世界正在迈入网络中心计算（NetworkCentricComputing）时代。人们传统的交互和工作模式正在改变。处在不同地理位置的人们可以共享数据，使用群件技术（GroupWare）进而能够协同工作；多媒体数据的存储、传输、应用技术的不断成熟；以上这些计算机技术的发展对学校传统的计算机业务系统产生影响，使用户能更方便、更直观的使用系统，也使系统的性能更完善、功能更强大。Internet 的发展带动了全世界的信息产业的发展，也为现代学校应用程序结构提供了一个新的计算模式，这种计算模式能真正适应学校发展的需要，使学校的计算机应用提高到一个新的水平。将 Internet 技术应用到学校内部，并建立基于这种开放技术的学校应用程序，使学校本身具有了 Internet 的特性，这种应用体系结构就是 Intranet 学校内部网。Internet 和 Intranet 代表着全新的信息时代的到来。Intranet 使实现学校内部的信息化成为可能。学校工作人员和在校学生面对的信息资源已不仅仅来自于一个部门、一个学校或者是一个行业，而是所有 Internet 世界上的资源，使得学校教学、科研、管理和决策更为有效。建设某校园校园网的必要性 是否在学校采用最先进的信息和传播技术是一个有决定性意义的问题，而且十分重要的是，学校应该处于影响整个社会深刻变革的中心地位。随着计算机多媒体和网络技术的不断发展与普及，校园网信息系统的建设，是非常必要的，也是可行的。主要表现在：1、当前校园网信息系统已经发展到了与校际互联、国际互联、静态资源共享、动态信息发布、远程教学和协作工作的阶段，发展对学校教育现代化的建设提出了越来越高的要求。2、教育信息量的不断增多，使各级各类学校、家庭和教育管理部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈。个人是否具有获得信息和处理信息的能力对于能否成功进入职业界和融入社会及文化环境都是个决定性的因素，因此学校应该培养所有学生具有驾驭和掌握这种技术的能力。另一方面，信息技术在作为青少年教育工具的同时也向青少年提供了前所未有的机会。新技术提供的机会以及它们在教学方面具有的优势都是很多的，特别是计算机和多媒体系统的使用有助于个人化的道路，每个学生在个人的学习道路上都可以按照自己的速度发展。3、我国各级教育研究部门、软件开发单位、教学设备供应商和各级学校不断开发提供了各种在网络上运行的软件及多媒体系统，并且越来越形象化、实用化，迫切需要网络环境。4、现代教育改革的需要。在校园网中将计算机引入教学各个环节，从而引起了教学方法，教学手段，教学工具的重大革新。对提高教学质量，推动我国教育现代化的发展起着不可估量的作用。网络又为学校的管理者和老师提供了获取资源、协同工作的有效途径。毫无疑问，校园网是学校提高管理水平、工作效率、改善教学质量的有力手段，是解决信息时代教育问题的基本工具。5、随着经济发展，我国各级政府对教育的投入不断加大；计算机技术的飞速发展，使相应产品价格不断下降；同时人们的认识水平和经济实力不断提高。大量计算机进入学校和家庭，使得计算机用于教育信息管理和信息服务是完全可行的。Internet 在学校的应用越来越普遍，也越来越普及。据统计，美国的学校建设了校园内部信息网络并与 Internet 连通的比例高达 90%，国内的主要大学也已经建成或正在建设自己学校的内部信息网络。广东省的绝大多数高校，包括中专学校，都建成了自己的内部网络。因此，建设学校内部网，是一个高瞻远瞩的举措，也是一个迫在眉睫的事情。随着校园网络的成功建设，必将给学校的管理部门、各级行政部门、学校的教育科研带来积极的影响，提高学校的教学科研水平、管理水平和工作效率，极大地提高学校的知名度。第一章 某校园校园网需求分析 校园网络现状 目前，某校园已有部分楼宇内部单独组建了网络，但楼宇与楼宇之间并没有相互连接。它们主要分布在办公大楼（145 个信息点）、教学楼（32 个信息点）、图书馆（90 个信息点）、实验楼电脑室（共两间，分别 62 个和 64 个点）。另外，有部分楼宇需要建立网络，它们分别是教师宿舍（70 个信息点），学生宿舍（两幢楼，共约 384 个信息点），饭堂（5 个信息点），体育馆（10 个信息点），实验楼的部分实验室（15 个信息点）。上述计算机房主要是根据不同的配置情况用于办公、教学、实验之用。虽然有些已单独组网，但仍相互独立没有互连。图书馆资料信息未采用开放的服务方式，图书信息查询仍需到图书馆。各科室基本上都以单机方式工作，计算机上网比率仍然较低。目前配置的计算机也仅用作一般计算机教学之用。综上所述，某校园计算机应用水平和使用效率还有待于改进和提高。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。网络在某校园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，及实现移动教学办公的要求。按目前通常的考虑，建议数据信息点的接入以交换 10/100Mbps 自适应以太网端口接入为主，以供带宽需求较高用户或应用使用。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。功能需求 1、满足计算机教学科研、行政办公需要，提供各种教学、办公工具和支撑平台，并提供丰富的计算机软硬件系统资源。2、具有完善的办公事务处理能力，包括电子公文传递、电子公文管理、电子邮件、邮件收发等无纸办公自动化功能。3、满足信息情报交流的需要，方便学校各级领导和教学科研人员对各种信息资料、科技情报的检索和查阅。包括 Web 查询、电子公告、电子新闻等。4、具有远程通信能力，借助电话网等通信手段，以最低的通信成本，方便地实现远程互联，跨越地域限制，满足学校要求，加强各单位之间的业务联系和信息资源共享。5、具有收集、处理、查询、统计各类信息资源的能力，充分利用原有数据资源，为学校领导提供准确、快捷的数字信息，实现数据化管理和智能化决策。6、学校网络系统要确保整个计算机网络系统的可靠性、安全性，具有一定的冗余。容错能力强，确保信息处理安全保密。7、学校信息网络系统要保证实用和技术先进，便于非计算机专业人员使用，并能不断满足学校未来业务发展的需要，具有很强的扩展能力。某校园校园网络的功能需求可以由下图概括：学藉管理系统 教务管理系统 图书管理系统 财务管理系统 后勤管理系统 校长查询系统 管理信息系统（MIS）文档管理系统 公文收发系统 通知公告系统 办公审批系统 网络会议系统 校长办公系统等 办公自动化系统（OA）视频教学系统 多媒体课件制作平台 电子备课系统 课件点播系统 试题库管理系统 素材库管理系统 计算机辅助教学系统 课件制作平台 课件管理与浏览 作业考证系统 答疑系统 教学管理系统 远程教学系统 网络、远程教学系统 WEB发布系统 信息查询系统 电子邮件系统 BBS 公告系统 文件传输系统 校园网站 办公管理系统 教学管理系统 网络中心 数据库、素材库、教育资源库、文件等其它信息 第二章 系统方案设计的总体思路 校园网络系统的构成 校园网络系统由软件、硬件两个部分组成。软件部分包括应用软件和系统软件。应用软件主要是校园网站上的Internet应用、教学管理系统（计算机辅助教学系统、网络教学与远程教学系统）、办公管理系统（管理信息系统 MIS、办公自动化系统 OA）；系统软件主要是服务器操作系统、工作站操作系统、网络设备上的操作系统、网络管理系统以及安全系统。硬件部分主要由网络布线系统、网络设备、主机（服务器）系统以及各种外设（UPS、投影机、打印机、磁带备份设备等）组成。下面再谈谈校园网络系统设计的总体思路。系统方案设计的总体思路 校园网络系统的设计、实施，按照一切从实际出发，遵循经济实用的原则，依照以下思路进行：1、总体规划，分步实施，基础设施建设一步到位 考虑到学校资金、学校计算机应用的现状、学校教职员的现有水平以及网络建设和应用系统开发的固有规律，学校网络系统的建设应该分步实施。但是分步实施是在总体规划下的分步实施。没有总体规划，整个系统有可能陷入各个部分相互不兼容和前期投资的极大浪费。基础设施建设，这里主要是指综合布线系统的建设，采用一步到位的办法。为了尽量减少对学校教职员生活的影响，综合布线系统建设采取一步到位的办法，适度超前。2、特别注重应用系统的建设 建设校园网络的目的就是为了应用，从而提高学校的办事效率、教学效率，所以要特别注重应用系统的建设，这一点应该是不言而喻的。应用系统的覆盖范围相当广泛，大致就是功能需求里提到的几个方面：校园网内部网站应用（Web发布系统、信息查询系统、电子邮件系统、BBS 电子公告系统和文件传输系统）、网络教学和远程教学系统（网上课件制作平台、网上课件管理与浏览、网上作业与考评系统、网上答疑系统、网上教学管理系统和实时交互式远程教学系统）、计算机辅助教学系统（VOD 视频教学系统、多媒体课件制作平台、电子备课系统、COD 课件点播系统、试题库管理系统和素材库管理系统等）、办公自动化系统（校长办公系统、网络会议系统、办公审批系统、通知公告系统、公文收发系统和文档管理系统）和管理信息系统（校长查询系统、后勤管理系统、财务管理系统、图书管理系统、教务管理系统和学籍管理系统）。3、把当前先进性、未来可扩展性和经济可行性结合起来 这里的先进性指的是系统的硬件和软件不落后并能在相当长的时间内发挥极大的作用，而不仅仅看现在的网络建设中包含了多少新的或称为先进的技术。当前计算机技术和网络技术发展很快，设备更新淘汰也快。先进的技术只有在使用中产生了巨大的效益时才被赋予了先进性，只是采用了先进的技术并不表示就有了先进性。一个系统是否具有长久的生命力是考察一个系统是否具有先进性的最重要的考察依据。系统的可扩展性是指系统的硬件和软件对未来技术的包容能力和现实的扩充能力。其主要表现为系统的结构是否开放，其重要性远远超过具体的设备是否开放和冗余。只有把当前先进性、未来可扩展性和经济可行性有机地结合起来，才能保证一个系统具有长久的生命力，从而具有先进性。4、符合标准（国际标准和国家标准）符合标准，其实是系统具有开放性的前提条件，是不言自明的。因为当今时代是一个强调开放的时代，从而是一个强调标准的时代，所以把这一条单列，以示重视。5、特别注重对人员的培训 前面已经强调了在校园网络的建设中要特别注重应用系统的建设，而应用系统总是由人去使用的，所以要特别注重对人员的培训；除了应用系统的使用人员以外，一个系统，在它的生命周期里，是需要系统维护人员对它进行大量的维护的，所以系统维护人员的培训要特别注重。概括地说，在校园网络建设的过程中，要特别注重对人员的培训，要注重对实施系统的工程人员、维护系统的管理人员和使用系统的教职员工们的培训；工程人员是系统建设成功的保证、系统维护人员是系统正常运行的保证、而教职员工作为系统的最终用户，是系统真正发挥作用的关键。第三章 网络系统设计方案 本章所谓的网络系统包括综合布线系统和网络设备。网络的分层设计原则：从逻辑上，大型网络可分为核心层、分布层和接入层，每层都有其特点。层次化设计的优点可以总结为如下几点：核心 层高速 交换 技术分布 层基于 策略 的操作接入 层本地/远 程工 作组接 入 可扩展性：因为网络可模块化增长而不会遇到问题；简单性：通过将网络分成许多小单元，降低了网络的整体复杂性，使故障排除更容易，能隔离广播风暴的传播、防止路由循环等潜在的问题；设计的灵活性：使网络容易升级到最新的技术，升级任意层次的网络不会对其他层次造成影响，无需改变整个环境；可管理性：层次结构使单个设备的配置的复杂性大大降低，更易管理。设计某校园综合布线系统的考虑 设计某校园校园网络系统的综合布线系统时，将严格依照标准和规范进行设计和施工、测试、验收，适度超前，一步到位。建筑群间子系统采用6 芯室外多模光缆。采用 6 芯应该是足够的：园区骨干网采用的技术，有FDDI（Fiber Distributed Data Interface）、FE（Fast Ethernet）、GE（Gigabit Ethernet）和 ATM（Asynchronous Transmission Mode），其中除 FDDI DAS（Dual Attachment Station）需使用 4 芯光纤外，其余技术均只需要使用 2 芯光纤；这样，采用 FE、GE 或 ATM 作为园区骨干网，1 个通道只用 2 芯光纤，即使冗余配置也只需 4 芯光纤，还有 2 芯光纤可作备用，所以，采用 6 芯光纤的光缆应该是足够的。我们采用多模光缆，考虑到主干采用千兆以太网技术的话，因为千兆以太网在多模光缆上可以跑 550 米，某校园参与连网的楼宇之间的距离没有超过550 米，因此，采用多模光缆是安全可靠的。骨干光纤布线采用全星型结构，中心机房设在实验楼的 4 楼。考虑把教学楼、图书馆、教师宿舍、学生宿舍、饭堂、办公楼、体育馆全部以光纤与位于实验楼中心机房相连。采用 6 芯室外铠装光缆。在各楼采用墙装式光纤接线盒（Lucent 12 口）；网络中心要端接的光纤芯数比较多，建议采用机架式光纤接线盒（Lucent 24 口）。以下是校园网主干光纤布线的示意图。某校园光纤布线示意图 以下是主干光纤布线的材料预算（未包括光纤耦合器面板、光纤耦合器等小件配套材料，它们将在预算表中列出）。体育馆 办公楼 图书馆 学生宿舍 学生宿舍 学生饭堂 校门 实验楼 共两条光纤 教学楼 教工宿舍 大楼名称 到网络中心 距离（米）12口光纤管理盒 24口机架式光纤盒 ST头 光纤跳线 实验楼 0 2 48 8 办公楼 70 1 6 1 教学楼 140 1 6 1 体育馆 150 1 6 1 图书馆 210 1 6 1 教师宿舍 280 1 6 1 学生宿舍1 350 1 6 1 学生宿舍2 350 1 6 1 饭堂 460 1 6 1 合计 2010 8 2 96 16 建筑物即大楼内部的布线，原则上是垂直主干采用光缆，水平系统采用超五类双绞线。但是依初步的调查，某校园参与网络建设的大楼都不太高，可以采用集中式体系(CNA)结构，即整栋大楼只设一个配线间，集中管理。这样的话，则大楼里面的布线系统，其垂直主干和水平系统已经合二为一，可以全部采用超五类双绞线。CNA 结构如下图所示：以下是未屏蔽双绞铜缆(UTP)布线的材料预算（未包括跳线、模块、面板、水晶头等小件配套材料，它们将在预算表中列出）大楼名称 信息点数 24口配线架 48口配线架 机柜 双绞线（箱）中心机房 2m 实验楼 15 1 2 教学楼-不需要 办公楼 145 1 3 0.6m 32 体育馆 10 1 0.6m 3 信息墙座工作区子系统工作站信息墙座工作区子系统工作站信息墙座工作区子系统工作站大楼中心配线间大楼内部布线示意图-CNA 结构大楼信息墙座工作区子系统工作站楼层 1楼层 n+1楼层 n楼层 2图书馆 90 2 0.6m 3 教师宿舍 70 1 1 0.6m 18 学生宿舍1 192 4 2m 41 学生宿舍2 192 4 2m 41 饭堂 5 1 0.6m 1 合计 719 5 14 141 注：双绞线长度的计算方法：线缆长度估算公式：LT=（Lmax+Lmin）/2+H *N Lmax 本楼层最远终端设备至本楼层设备间距离 Lmin 本楼层最近终端设备至本楼层设备间距离 H：本楼层楼高，本方案中涉及的楼高为 4 米。：线缆剪切余量和线长冗余为线长的 15%N：本楼层信息点数量（语音点数量与数据点数量之和）。网络系统方案设计 3.3.1 校园网的设计目标 建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种 PC 机、工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连，在网上宣传自己和获取 Internet 网上的教育资源。形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统，在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境，开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。系统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。我公司始终本着为学校着想，合理使用建设资金，使系统经济可行，功能强大。3.3.2 网络建设原则要求 随着现代计算机应用的高速发展，特别是诸如图形、语音、视频等多媒体信息和技术在管理信息系统、科研设计等领域的广泛应用，为网络平台的设计提出了更高的要求。为了更好地满足用户的需求，保证系统能正常稳定运行，在较长的时间内不落后，在本网络系统方案设计中，我们认为应当把握以下几个原则：1、稳定性 只有运行稳定的网络才是可靠的网络，而网络的可靠运行取决于诸多因素，如网络的设计，产品的可靠，而选择一个具有运营此类网络规模经验的网络合作厂商则更为重要。要求有物理层、数据链路层和网络层的备份技术。2、高带宽 为了支持数据、话音、视像多媒体的传输能力，在技术上要到达当前的国际先进水平。要采用最先进的网络技术，以适应大量数据和多媒体信息的传输，既要满足目前的业务需求，又要充分考虑未来的发展。为此应选用高带宽的先进技术。3、先进性 网络硬件、软件平台的先进性，要注意选择性能价格比好的先进技术和硬件和软件组网，保证系统的基础环境十年不落后。4、标准性和开放性 选择统一性的网络结构与软件硬件平台，有利于系统的建立与开发。制定信息管理的规范，在学校领导下，组织有关人员对管理信息系统进行系统分析，制定数据流图和数据结构，为信息系统的开发奠定基础。为了实现与各种网络互访的要求，要选择开放的网络体系结构，既要选择当前的主流产品，又要具有开放性，以利于今后的扩充。5、可扩展性 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。易扩展不仅仅指设备端口的扩展，还指网络结构的易扩展性：即只有在网络结构设计合理的情况下，新的网络节点才能方便地加入已有网络；网络协议的易扩展：无论是选择第三层网络路由协议，还是规划第二层虚拟网的划分，都应注意其扩展能力。6、容易控制管理 因为上网用户很多，如何管理好他们的通信，做到既保证一定的用户通信质量，又合理的利用网络资源，是建好一个网络所面临的首要问题。7、经济性 充分利用原有的软件、硬件资源，减少投资浪费，做到高性能价格比。8、安全性 网络系统应具有良好的安全性，保证数据的安全及网络使用的安全。由于某校园网络连接园区内部所有用户，安全管理十分重要。应支持虚拟局域网(VLAN)的划分，并能在 VLAN 之间进行第三层交换时进行有效的安全控制，以保证系统的安全性。9、符合 IP 发展趋势的网络 在当前任何一个提供服务的网络中，对 IP 的支持服务是最普遍的，而 IP 技术本身又处在发展变化中，如 IpV6，IP QoS，IP Over SONET 等等新兴的技术不断出现，某校园校园网络必须跟紧 IP 发展的步伐，也就是必须选择处于 IP 发展领导地位的网络厂商。在后面的网络技术选型和系统方案中，以上设计原则和思想都将会被贯彻始终。3.3.3 系统需求分析 某校园校园网将覆盖全校的工作区。以学校的网络中心为全网中心，采用千兆以太网技术，将全校的计算机及已有的局域网全部连网，对于数据、图形、图像、语音、视频等信息都有较好的传输效果，使得教学、科研、管理等网络应用能够平滑高效地在校园网上运行。整个网络要求设计成为 Intranet/Internet 应用模式，具有高速、开放、安全、易于管理的特点。我们对用户的需求分析如下，在校园网内部，将以位于实验楼的网络中心为核心，通过光纤，采用多级星形辐射至各楼宇，从而构成整个校园网的主干，主干网要求采用千兆以太网技术。全校信息点的大致在 900 个左右，各信息点的网络带宽将视其应用的性质，进行合理地分配，分为 100M 以及 1000M 等量级。某校园校园网既是学校园区网，而且某校园也需要能够通过光纤或数字数据网络(DDN)专线与中国教育和科研计算机网(CERNET)连接，以开通全部的 Internet网络应用服务。从内部校园网到外部 Internet 的访问都要有安全审查和流量管理功能。3.3.4 产品技术选型 随着计算机科技的不断进步，现代计算机网络传输技术已取得突飞猛进的发展。在局域网和城域网中有多种可选的主流网络技术，以下我们将针对不同技术类型，简单阐明其特点，为我们的技术选型提供科学的依据。传统以太网络技术 早期局域网技术的关键是如何解决连接在同一总线上的多个网络节点有秩序的共享一个信道的问题，而以太网络正是利用载波监听多路访问/碰撞检测(CSMA/CD)技术成功地提高了局域网络共享信道的传输利用率，从而得以发展和流行的。特别是近几年交换式以太网和 100M 快速以太网产生和应用，使以太网络成为当今局域网应用较为广泛的主流技术之一。然而，以太网络在发展早期所提出的共享带宽、信道争用机制限制了网络后来的发展，即使是近几年发展起来的链路层交换技术（即交换式以太网技术）和提高收发时钟频率（即快速以太网技术）也不能从根本上解决这一问题，具体表现在：1、不提供服务质量保证(Quality of Service)以太网提供的是一种所谓无连接的网络服务，网络本身对所传输的信息包无法进行诸如交付时间、包间延迟、占用带宽等等关于服务质量的控制。这种传送方式就象邮局递送信件一样，信息包一旦交给传输介质，无论是发送端还是接收端都无法再对中间的传输过程进行任何有效控制，这就是所谓没有服务质量保证（QoS）。而且以太网的包（帧）长度本身是不确定的，这就导致网络设备对每一个帧的处理和转发延迟处于随机、不可控状态。这两个因素的存在，使得以太网的帧在传输时的延迟和延迟的突发变化(抖动)就显得非常严重。我们知道，多媒体信息（音频、视频等等）与时间的关系非常紧密，如视频要求每秒钟固定数量的画面、音频要求每秒钟固定数量的量化比特流等等，这些定时性很强的信息在传送时并不要求在某一个瞬间提供过多的带宽，但要求在长时间内能够保持一直有不多不少正合适带宽，否则视频的画面就会有跳动，声音就可能结巴。显然，以太网对传输过程的不可控性和对帧处理延时的过多抖动都不适于现在大量涌现出的具有较强定时性要求的多媒体信息的传输。2、带宽利用率较低 对信道的共享及争用机制导致信道的实际利用带宽远低于物理提供的带宽，虽然基于 CSMA/CD 机制的以太网可以使网络节点对带宽的争用以一种秩序进行，但其带宽有效利用率仍低于10%。以太网的交换技术可以降低争用的机率，但为了与原有网卡及应用软件的兼容，CSMA/CD 仍必须存在，且交换中对转发端口的定位是在于动态学习动态刷新中进行的，这就使在统计上仍存在大量的包是以共享争用的方式传递的，交换技术可使利用率提高至20%50%。除以上两点以外，以太网传输机制所固有的对网络半径、冗余拓扑和负载平衡能力的限制以及网络的附加服务能力薄弱等等，也都是以太网络的不足之处。但以太网以成熟的技术、广泛的用户基础和较高的性能价格比，仍是传统数据传输的网络应用中较为优秀的解决方案。千兆以太网络技术 千兆位以太网(Gigabit Ethernet)是 IEEE 以太网标准的扩展，传输速度为每秒1000 兆位(即 1Gbps)。应用于大型校园网，能把现有的 10Mbps 以太网和 100Mbps快速以太网连接起来。它可取代 100Mbps FDDI 网，也是 ATM 技术的强劲对手。千兆位以太网采用同样的 CSMA/CD 协议，同样的帧格式，是现有以太网最自然的升级途径，使用户对以太网原有设备管理工具的投资得以保护。千兆位以太网是超高速主干网的一种选择方案。在数据、话音、视频等实时业务方面它虽然不能提供真正意义上的服务质量(QoS)，但千兆位以太网频宽较高，能克服原以太网的一些弱点，提供服务保证等特性。工作组(负责制定光纤（单模或多模）和同轴电缆的全双工链路标准)已确定了以下一组规范，统称为1000BaseX。1.1000BaseLX：多模光纤传输距离为 550 米，单模光纤传输距离为 3000米。2.1000BaseSX：微米多模光纤传输距离为 300 米，50 微米多模光纤传输距离为 550 米。3.1000BaseCX：用于短距离设备的连接，使用高速率双绞铜缆，最大传输距离为 25 米。4.1000BaseT：5 类铜缆传输最大距离为 100 米。千兆位以太网支持交换机之间、交换机与终端之间的全双工连接，支持共享网络的半双工连接方式，使用中继器和 CSMA/CD 冲突检测机制。千兆位以太网联盟(GEA)为千兆位以太网的应用提出以下几种方案：1.更新快速以太主干网：更换核心交换机，全面提高原有网络性能。2.用于交换机到服务器链路：服务器使用千兆位以太网卡，直接与千兆位以太网交换机相接，提供每秒百万个包的处理能力。3.千兆位以太网到桌面台式机。高性能工作站安装千兆位以太网卡，直接与千兆位以太网相连。4.用于交换机之间的链路。千兆位以太网交换机用光纤相接，提供一条高性能主干线路。5.更新 FDDI 主干：保留现有光缆，提高带宽 10 倍。首先根据最先进技术和最佳性能优化的设计原则，技术已很久停滞不前、性能相对偏低 FDDI 已不适应某校园校园网的需求了。剩下可选的则是快速以太网、千兆以太网和 ATM 这两种（共三个）当今主流主干网络技术。从前面需求分析我 们可 以 看到用 户 的 网 络应 用 可 分 为管理、教学、科 研以及 其它 的Internet/Intranet 应用服务系统，其中网络教学应用具有很强的实时性，要求有长时间稳定的带宽；而管理、科研和 Internet/Intranet 应用则非常复杂，它们不仅具有传统计算机通信的文件的传输、数据的查询等等，还根据信息发展的需要加入了大量图像、视频、声音等多媒体应用，比如 Web 浏览、视频会议、语音电子邮件等等，这就需要网络不仅具有传送大量突发性数据的充裕带宽，还应当对实时性较强的多媒体信息的传送保持均匀的低延迟传输特性，从这方面来看，具备对传统数据服务和多媒体信息都有最佳传输效果的 ATM 交换技术和快速以太网和千兆以太网技术无疑都可作为理想的解决方案。从另一方面来讲，我们还必须考虑到建设的成本、未来维护的能力和不同网络应用类型的搭配等各种因素。端到端全ATM 在国外的先进地区虽有成功的案例，但对于 900 个点左右的 Intranet 而言需要更大的投资和较高水平的维护力量，我们的应用仍是传统应用加新型多媒体应用共存的模式，多媒体传输不可忽视但而且将来会占绝对的主体，因此我们从发展的眼光来看，虽然目前应用还不是太多，快速以太网能够满足需要，但根据经验，在基础设施建立以后，带宽的需求将飞速增长，所以我们建议采用千兆以太网技术，达到最近五年不过时的标准。从某校园的网络建设资金以及网络应用信息流量的实际情况出发，我们设计了一套基于千兆以太网主干技术的校园网方案，它以 1000Mbps 以太网交换技术为主干，可以做到 1000Mbps 全光缆到二级交换机，100Mbps 到桌面。它能很好地支持某校园的校园内部的网络通信以及与 CERNET 其它节点的信息交互，而且在性能有很大的优势，而且价格上并不贵多少，是一种比较先进的校园网络解决方案。以下是网络系统方案设计的示意图：3.3.5 厂家产品选择 Cisco 在广域网产品方面的地位是无人能及的，据称在广域网骨干路由器上Cisco 产品占有 80%的市场份额；Nortel Networks 在语音交换方面有 100 多年的历史；3Com 尽管它的高端产品目前已经被人收购，但它在园区网方面，特别是在中国市场上，占有很大的份额；各家的特点说来话长，不一而足。但总的一点，比较贵，且他们占据的是中高端市场。在中低端市场方面，是 D-link 和 Accton有极大的优势。特别要强调的是 3com 公司。3com 公司是校园网方面拥有很长的历史，她以质量好、性能稳定著称，虽然目前因全球策略调整将高端出售，从而强化了她在中低端产品上的竞争力，作为某校园一个中小型的园区网，3com的系列产品必将能提供一个性能、稳定双佳的网络。具体配备如下：WEB 服务器 视频服务器 数据库/数据服务器 网管工作站 教学楼 图书馆 教师宿舍 电脑室 实验楼 饭堂 学生宿舍 体育馆 办公楼 Internet 中心机房：选择 3com 公司 Switch 4007 作为中心交换机。根据用户要求，加入两块 9 口千兆模块，为整个校园网提供 18 个 1000Base-SX 接口。其中 7 个SX 接口用来下连教学楼、图书馆、教师宿舍、学生宿舍、饭堂、办公楼、体育馆；另外三个分别可用于 Web 服务器、数据/数据库服务器、视频服务器；剩余的 8 个备用。教学楼：教学楼共有 32 个信息点，并且已经联网。教学楼的配线间在四楼。根据用户要求，分别选择 24 口和 12 口的 SuperStack II Switch 3300 两台来进行连接各信息点。图书馆：图书馆共有 90 个信息点。其中二楼资料查询室共有 61 个信息点（其中的一个点与一台服务器相连），在一、二楼办公室各 2 个点。剩余的 26个信息点在一楼的学生书库。图书馆采用四台 24 口 SuperStack II Switch 3300 交换机堆叠。教师宿舍：教师宿舍共有70 个信息点。采用三台 SuperStack II Switch 3300交换机堆叠。学生宿舍：学生宿舍共有两幢楼。每幢采用两组四台24口SuperStack II Switch 3300 交换机堆叠。每个学生宿舍安置两个信息点，每幢楼有 192 个信息点。两幢楼有 384 个信息点。饭堂：饭堂共有 5 个信息点，采用一台 24 口的 SuperStack II Switch 3300 交换机来连接。办公楼：办公楼共有 145 个信息点，并且目前办公楼已经布线连网，根据用户要求，办公楼要重新布线。办公楼采用四台 24 口的 SuperStack II Switch 3300交换机堆叠来连接。体育馆：体育馆共有 10 个信息点，也是采用一台 24 口的 SuperStack II Switch 3300 交换机来连接。实验楼：实验楼主要有两类情况。一个是对电脑室的布置，电脑室在实验楼4 楼，共有两间（分别为 62 个和 64 个点），均位于中心机房隔壁，并且已经连网。可以将每个电脑室的交换机直接通过 UTP 连往中心机房的交换机。另外一个情况是，实验楼 1 至 4 层还有一些实验室（共有 15 个点）需要与中心机房连接，它们可以直接通过 UTP 直接连往中心机房。根据文件所述，各幢楼需要交换机类别、模块如图所示：3C16987 3C16981 办公楼 145 中心交换机 学生宿舍 192 3C16988 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16987 3C16985 教学楼 32 3C16987 饭堂 5 实验楼 15 图书馆 90 教师宿舍 70 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16801 3CB9EP9 3CB9EME 3CB9FG24T 3CB9LG9MC 3CB9LG9MC 3CB9RF12R 3C16987 3C16985 3C16981 3C16985 3C16985 3C16987 3C16988 3C16987 体育馆 10 电脑室 126 六芯多模光纤 超五类双绞线第四章 主机系统设计方案 本章所谓的主机系统，指的是各种用途的服务器和工作站，且主要是考虑各种服务器的选择原则。目前的网络应用中，要使用各种各样的服务器。Internet 应用方面的服务器有：代理服务器、WWW 服务器、E-mail 服务器、文件传输服务器、BBS 服务器、DNS 服务器；在管理信息系统和办公自动化方面有：OA 服务器、各种应用服务器以及为整个校园应用服务的数据库服务器、文件服务器等。以上服务器是从逻辑上划分的。并不一定要求每一种逻辑服务器对应有一台物理上的服务器级的主机。具体采用多少台主机，要根据实际情况。根据某校园的招标要求，大致定为三类服务器，它们分别为 WEB 服务器，数据/数据库服务器，视频服务器。主机系统可以有三大类选择：大型机系统、小型机系统和 PC 服务器系统。采用大型机系统的做法，在历史上曾经流行过。流行的原因，在我们看来，主要是应用系统所要求的处理能力当时只有大型机能够提供。因为在那时侯，终端的处理能力很有限，并且很贵，大型机的处理能力可以满足应用的需要，但是更加昂贵。为了节约费用，只好采用有足够处理能力的大型机加基本没有处理能力的终端这种方式。随着大规模集成电路和计算机技术的发展，小型机、PC 服务器和台式计算机的性能有极大的提高，大型机逐渐失去了它的优势。小型机系统是处于大型机和 PC 服务器之间的一种选择。通常来说，小型机的性能可以很高，可以逼近大型机的水平。小型机 CPU 通常采用 RISC 技术，程序执行效率较采用 CISC 技术的机器有极大的提高。小型机的可靠性较 PC 服务器高，因为小型机的元器件大多经过严格的筛选和老化；另外小型机通常有与之配套的操作系统，且大多是 Unix 操作系统。可选的小型机有 HP-9000，IBM RS-6000等。PC 服务器的性能跟小型机可以相当。之所以称为 PC 服务器，通常认为 PC服务器是采用 Wintel 体系结构的，即采用 Intel 的 CPU，采用微软的 Windows 操作系统。因为分工的原因，Intel 专门生产芯片，而微软专注于操作系统，它们都是大规模生产，所以这种组合的价格极端的具有竞争力。是大多数单位的选择。我们建议采用 PC 服务器作为应用系统的硬件平台。在这里，选择 IBM 的服务器。选择两台 NF5100 用于 WEB 服务器和数据/数据库服务器，选择一台 NF7100用于视