计算机网络课程设计-校园网方案.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date计算机网络课程设计-校园网方案淮 海 工 学 院 淮 海 工 学 院 计 算 机 工 程 学 院课程设计报告设计名称: 计算机网络课程设计 姓 名: 陈点点 学 号: 110831116 专业班级: 软件081班 系 (院): 计算机工程学院 设计时间: 2011.01.042011.01.07 设计地点: 多媒体机房 指导教师评语:成绩: 签名: 年 月 日-1课程
2、设计目的 计算机网络课程设计是计算机及相关专业的实践环节之一,是学习完计算机网络课程后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解,掌握组建计算机网络的基本技术,特别是网络规划、路由器的基本配置,提高学生的应用能力和动手实践能力。2课程设计任务与要求1,设计内容与任务以淮海工学院本部校园为背景,设计一个校园网方案。淮海工学院的本部分为办公区、教学区和生活区三部分。现假设:办公区中各楼宇名及需要信点为:教务处(25),党政办公楼(26),图书馆(60),教学区中,除计算机系大楼需要120个信息点外,其余各系部大楼及教学楼(包括讲堂楼、机械楼
3、、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼、教学主楼等)各需设置信息点的个数为40,生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点。假设使用预留的INTERNET地址,试根据本部校园网的应用需求和管理需求、各建筑物的地理分布、信息点分布,设计出本部的校园网方案。方案中应明确学院网管中心的位置,确定拓扑方案,完成设备选型,注明各种设备、设施和软件的生产商、名称、型号、配置与价格,并分别给出其价格的出处(如网站等),基本确定方案的预算。 2,设计要求(1)通过资料查阅和学习,了解园区网络规划、设计的一般方法。(2)参考和研究一些公司和高校/企业园区网的规划和建设方案,结合计算机网络课程中所学知识,积极完成
4、设计任务。(3)认真完成需求分析,并根据需求分析完成园区网络的总体方案设计,确定网络逻辑拓扑结构和所采用的网络技术、主要设备的性能指标,进而完成设备的选型和经费预算。(4)动手架构一个具体的LAN,要求实现WEB服务器、FTP服务器的安装,并能实现WEB信息发布。(5)认真按时完成课程设计报告,课程设计报告内容包括:课程设计目的、设计任务与要求、设计说明书、设计成果和设计心得五个部分,具体要求见设计报告模板。3课程设计说明书一,需求分析 校园网网络建设重点是利用结构化布线系统的先进的网络技术构筑学校公共信息网络平台。包括基于Internet应用服务的信息发布、信息交换和查询、学校宣传、远程教育
5、、电子图书、教学管理办公自动化,以及基于多媒体解决方案的多媒体交互式教学、视频点播电视会议等的应用需求。1、用户的应用需求学生需要在校园内各个系之间提供邮件服务、BBS服务、文件服务、WEB服务等多种INTERNET服务。教师需要校园网提供Internet/Intranet、远程教学、多媒体教学应用等系统,提供一条可靠、健壮的“信息高速公路”。2、通信需求 千兆校园网的建设将使学校不再面临带宽匮乏,特别是核心网带宽匮乏的情况。尤其保证了那些不间断的FTP应用、科研活动、网上视讯等长期消耗大量网络带宽的网络服务质量,提高了网上教学、E-Learening等业务的应用,成为学校拓展信息化教育的基石
6、。3、信息点和用户需求 淮海工学院的本部分为办公区、教学区和生活区三部分。现假设:办公区中各楼宇名及需要信点为:教务处(25),党政办公楼(26),图书馆(60),教学区中,除计算机系大楼需要120个信息点外,其余各系部大楼及教学楼(包括讲堂楼、机械楼、土木楼、海洋学院楼、大学生活动中心楼、教学主楼等)各需设置信息点的个数为40,生活区中每个建筑物里每个门洞设置1个信息点。4、性能需求校园网具有如下功能:(1) 连接校内所有教学楼、实验室、办公楼中的PC。(2) 同时支持大约4000用户浏览Internet。 (3) 提供丰富的网络服务,实现广泛的软件,硬件资源共享,包括: 提供基本的Inte
7、rnet网络服务功能:如电子邮件、文件传输、远程登录、新闻组讨论、电子公告牌、域名服务等。 提供校内各个管理机构的办公自动化。 提供图书,文献查询与检索服务,增强校图书馆信息自动化能力。 全校共享软件库服务,避免重复投资,发挥最大效益。 提供CAI教学和科研的便利条件。 经广域网接口,提供国内外计算机系统的互连,为国际间的信息交流和科研合作,为学校快速获得最新教学成果及技术合作等创造良好的信息通路。5、安全与管理需求 校园网的主要用户是在校学生,富有好奇心和好胜心的他们在网络环境中有意和无意地尝试各种的网络侵入和攻击,这很容易给校园网带来安全方面的隐患,造成网络瘫痪、非法接入、信息泄漏等严重后
8、果。为了提高校园网的安全性,就需要提升接入网络设备的安全控制功能,满足校园网对用户接入安全控制地需要。也必须对整个校园网进行有效的集中资源管理和网络管理。二,网络系统的方案设计考虑到地理位置和服务点等因素,将网络中心设在党政办公楼,以党政办公楼为中心,用光纤连接到其它建筑物,构成淮海工学院校园网光纤主干。网络结构分成三层:核心层、汇聚层、接入层。1,网络系统设计原则网络系统的设计技术复杂,涉及面广,考虑因素很多,为了使整个网络更合理、经济,性能更良好,在设计过程中应遵循以下原则:1、兼顾先进性和实用性:既要保证先进性,适应新技术发展的潮流,选用的设备应技术先进且成熟,市场占有率高,网络上的管理
9、和应用系统具有先进的客户机服务器或Browser/Web Server/Database多层计算结构模式,能够支持多媒体信息传输,也要注重实用和成效,紧密结合具体应用的需求。2、注重开放性和可扩充性:网络通信协议和接口符合国际标准,并应是今后发展的主流,网络软硬件设备应支持广泛流行的协议标准TCPIP、HTTP、LDAP、SSL、SNMP、RMON等,从而保证与其它系统或异构网络互连,具有良好的开放性和兼容性。网络易于升级扩展,易于增添新设备、新用户,网络和软硬件都应具有良好的可伸缩性,以适应应用规模和负载的变化,并随着未来需求的增长能不断延展和扩充。 3、注意安全与可管理性:采用成熟的技术,
10、软硬件应具有良好的可靠性,提供不少于设备制造商规定的质量保证,数据的存贮和访问应具有灵活而又坚固的安全机制,确保信息安全与保密。随着网络规模扩大和系统复杂程度的增加,网络管理维护和故障排除任务就变得越来越重要,设计方案应提供先进的体系结构和完善的网络管理工具,使网络易于管理和维护。 4、单位需求为前提原则:坚持以单位具体需求为校园网信息系统方案设计的根本和前提,同时,也要注重源于需求又高于需求的原则,注意用专业化的技术思想来帮助校方进行校园网的规划与设计,确保校园网的实用性、先进性和便于扩展性。 5、品质与成匹配原则:选择品质最好的设备不一定是最佳方案,成本因素也是一个不容忽视的问题,只有将品
11、质与成本实现最佳匹配,才是一个最优秀的方案。网络系统的设计现在大多采用层次化的设计方法,首先对整个网络的功能进行明确的划分,然后采用分层的思想将整个网络划分为若干层次,每个层次只承担一个或几个特定的网络功能。由于每一层只完成少量的特定功能,从面使各层的设计变得相对简单,如网络设备功能或性能的定位、设备的选型更具针对性,同时也增加了网络的可扩展性。层次化网络设计通常分为三层结构,即核心层、分布层(汇聚层)和接入层。核心层主要为相互通信的节点提供高速优化的带宽传输,为提高核心层的传输速率,通常不在该层实施基于策略的包操作,也极少在该层布置主机,但常常为核心层提供必要的链路备份。接入层也称访问层,主
12、要功能为用户或工作组访问网络提供接入,在该层存在大量的局域网,设置和划分虚拟局域网,并可运用访问控制列表等技术来控制用户的数据传输。分布层介于在核心层和接入层之间,通过提供基于策略的连接管理,实现接入层对核心层的可控制的访问。分布层还可提供VLAN间路由、地址或路由汇聚功能,支持安全策略和广播/组播的定义。网络设计的层次可如下图所示:核心层 高速传输与交换分布层 基于策略的连接接入层 本地与远程工作组用户综上所述,网络系统的设计要确定所采用的网络技术,确定网络的拓扑结构,明确园区网络的中心和核心层的方案,确定各个楼宇与主要节点之间的传输介质和连接方式,确定各个楼宇和主要节点设置的网络设备和服务
13、器的性能指标与配置,确定网络的主要协议和软件平台,确定网络的安全与管理方案。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(分布于网管中心内)和访问层(分布在各宿舍楼、教学楼内,包括分布广泛的各种低端网络连接/交换设备及各种终端设备)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,网络系统设计简介 校园网系统应具有高可靠性,高稳定性,可扩展性,可维护性等特点。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,10 Mbps到桌面,支持终端的
14、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及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,要以当前及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,而且扩充成本较低;星形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连接技术、楼宇局域网链接技术和广域网技术三个方面。(1)主干网连接技术主干网采用交换式1000M以太网连接技术。100M
15、b/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。在该方案中教务处、党政办公楼、图书馆、各系部大楼和生活区节点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。即保证了主干线的1000M带宽,又保证了主干线路冗余。(2)楼内局域网链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内,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
16、局域网的控制中心,内设有对外(Internet)对内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,端接楼内来自在各层的主干线缆,并端接连接网络中心的光纤。楼内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CHIANNET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3层,因此它的作用主要是在通信子网间
17、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(Access Control List,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。在本工程案例设计中,内网用户不仅通过路由器接入因特网、内网用户之间也通过3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3层交换和多层交换。高层交换技术的引入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(Virtual LAN,VLAN),VLAN将广播域限制在单个VLAN内部
18、,减小了各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(Vlan Trunking Protocol,VTP)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。 3,校园网络设计规划2.1本校园网络设计的层次拓扑结构图如下图1所示:图1 层次结构拓扑图2.2本校园网络设计的基础网络系统图如下图2所示:图2 校园基础网络系统2.3本校园网络设计的数据中心
19、服务器网络安全结构图如下图3所示:图3 数据中心服务器网络安全结构2.4本学校的平面图如下图4所示: 图4 学校平面图2.5本校园网络设计的拓扑结构图如下图5所示:图5 校园网络设计拓扑结构图2.6图书馆网络拓扑结构如下图6所示: 图6 图书馆网络拓扑结构图2.7教学主楼网络拓扑结构如下图7所示: 图7 教学主楼网络拓扑结构图3,IP地址规划在网络规划中,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,
20、保证实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义:1、减少对各种资源(内存、CPU的处理能力以及网络带宽等)的需求IP地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚,因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少,同时更新所占用的网络带宽也降低了;2、有利于IP地址空间的合理使用;3、优化业务流量的分布;4、有利于故障诊断。IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及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。根据互联网络技术发展的趋
21、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、部分内部互连采用私有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(N
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