校园网络规划设计与仿真定稿.doc
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1、摘 要自21世纪以来，科学技术飞速发展，随着移动智能设备的普及和信息化教学的发展，学校基本都建立了无线校园网络，特别是高校要与时俱进，在教学和生活的各个方面为师生提供方便。在校园网的发展中，逐步形成了以有线校园网为主体、无线校园网为辅助的信息校园，各大高校建立校园网的速度也在不断加快。网络技术已经普遍进入了高校学子的日常生活，给予师生们的教学和生活极大的便利。目前，我国大部分学校已经实现了校园网全面覆盖。校园网设计主要采用传统的三层架构,从校园网发展前景、设计原则、建设目标、网络拓扑等各个方面进行规划设计，弥补以前校园网不足的地方，才能使真正的网络在走进高校的教学和管理服务中，这也需要进一步深
2、入的研究，创造更实用，更方便的校园网。关键词：校园网、三层架构、网络拓扑、规划设计Campus network planning design and simulationAbstractSince the 21st century, science and technology have developed rapidly. With the popularization of mobile intelligent devices and the development of information-based teaching, schools have basically establi
3、shed a wireless campus network. In particular, colleges and universities should keep pace with The Times and provide convenience for teachers and students in all aspects of teaching and life. In the development of campus network, gradually formed to the main wire campus network, wireless campus netw
4、ork as the auxiliary information campus, campus network construction speed is also accelerating. The Internet era has entered peoples life and brought more convenience to our life. At present, most of our schools have realized the campus network coverage. Campus network design mainly adopts the trad
5、itional three-layer architecture, from the campus network development prospect, design principle, construction target, the network 拓扑logy and so on various aspects of planning and design, before make up for the lack of campus network, to make the real network in into colleges and universities teachi
6、ng and management service, it also need to be further in-depth research, create a more practical, more convenient to the campus network.Keywords: campus network, three-tier architecture, network 拓扑logy, planning and design目录1.前言11.1校园网络规划设计背景11.2校园网络规划设计概述12.校园网需求分析和建设目标22.1需求分析22.2建设目标23. 所用相关技术33.
7、1 DHCP33.2 VLAN33.3 MSTP43.4 VRRP43.5 OSPF53.6 NAT53.7 防火墙53.8 ICMP64.总体结构设计方案和特点64.1校园网设计原则64.2三层设计架构74.3 IP地址子网划分规则75校园网规划设计仿真85.1总体架构拓扑图85.2设备选择95.3三层网络仿真图115.4联通性测试125.5结论与展望14参考文献16谢辞17附录181.前言1.1校园网络规划设计背景时代发展迅速，网络技术亦是如此，如今在教学方面已是十分依赖网络技术。大学可以说是教育的最高学府，因此构筑自己的校园网络是非常重要的。一个优秀的校园网络，可以为广大师生的教学提供便
8、利，使我们的生活质量更上一个台阶。关于校园互联网的建设，开展校园网相关的规划和设计，实现校园教育资源和互联网资源的规划和建设等问题进行研究。组网是计算机网络和数据通信的关键技术,例如VLAN、DHCP、VPN、NAT、ACL等相关,校园网络系统设计的实验,通过校园网络的实际问题进行理解和应用1。本设计以校园网络建设为背景，在校师生一共2万多人，包括10多个学院院系。目前校园网络存在很多问题，网络管理困难，用户数量有限，登录认证复杂，资源利用不充分等问题。这对于师生日益俱增的网络需求来说实在不好，一次对校园网进行再一次规划势在必行。校园网络设计需要根据校园网络的实际需求进行规划,然后分阶段实施，
9、将教学所需的资源通过高速运转的网络相互连接，以计算机局域网技术为基础，设计一个先进，覆盖广泛，构建面向未来的校园网络2。1.2校园网络规划设计概述将校园网建设成为信息化、易管理化、多业务化的优良校园网络，校园网络主要是针对学生和老师的服务，主要以教学为主要核心业务，根据教学开展相关工作和任务，主要从事学生管理、教学管理和行政管理的网络服务。同时，包括后勤工作和校园电子网络监控等，保证校园安全和学生人身安全，提供更加安全可靠的校园环境。据了解，与现代校园网络相关的校园信息系统主要有教务系统、教学网络课程系统和校园一卡通系统等。主要服务对象是学生和老师，当然也包括后勤保障人员。网络的操作系统还是微
10、软系列主要的系统,这是技术人员对微软的操作相对比较熟悉,开展相关的工作有利,而且此后的系统的维护和维修也有非常大的帮助,节省更多的时间。.2.校园网需求分析和建设目标2.1需求分析通过最新的计算机网络技术，结合校园的内各种数字资源网络，可以使校园网达到信息共享和资源共享的目的。校园网主要是为学生的学习活动和日常生活服务的。它可以为学生提供多样的学习资源和学习工具，并促进学生内部之间的交流与合作。校园网也是为校内教师的教学和科研工作而服务的。它可以为老师提供全面的教育资源，也提供给老师灵活的多媒体教学平台。学校教学管理服务离不开校园网的支持，学生个人信息管理，师生调动管理等也离不开校园网的支撑。
11、校园网还是各大高校之间沟通的桥梁。现代化校园网不仅仅是校内组网，还可以通过与其他高校联网，实现更大范围的教学环境，使全国学生可以实现信息共享和资源共享。校园网规划设计主要需求如下：（1）万兆光纤作为主干，千兆光纤网络支干，百兆光纤接入桌面；（2）实现双线接入（内外网可以互通）；（3）能够对学生宿舍终端进行多种方式的认证上网并能准确计费；（4）实现网络安全，保护网络不被病毒入侵。校园网架构需要分析给出的网络设计需求，并以此为基本进行规划设计。2.2建设目标本设计校园网建设的总体目标是在国内目前日渐成熟的网络技术的前提下，建设成一个具有万兆主干，千兆支干的校园网络体系。努力把校园网建设成为一个高实
12、用性、高稳定性的校园网，使得该网络实现学校地理范围上的全面覆盖，满足全校师生学习生活的基本网络要求。以高校教学的真正需求为基础，校园网络需要实现的技术目标如下：（1）支持广泛用户基础网络覆盖范围在包括所有教学办公部门的前提下，还应提供面向教师学生的网络教学平台，使得教师可以更好地开展教学工作，学生更好地完成学习任务。（2）提供高带宽传输小型校园网络常应用于文件的上传和下载，教学资源的访问，教学管理的实时进行，都需要高带宽传输的支持。满足基本网络应用管理对传输带宽要求为每个信息点可实现不低于100Mb/s的带宽，这样的带宽支持多媒体信息传输也不是问题。（3）具有良好的扩展性当网络规模扩充时，可以
13、方便地实现与现有网络的互连，接入校园主干网方便，可以随时访问校园网获取信息，以实现资源共享。（4）内外网互联，可以获取外网信息能够直接与Internet互连，随时访问互联网上的资源。3. 所用相关技术在校园网络设计过程中，需要用到很多的协议和原理，这些协议和原理实现着网络拓扑的各种基本功能，如网络优化，链路备份，负载分担等，一起在整个网络中发挥着作用，下面对这些协议和原理进行介绍。3.1 DHCP校园网络设计的第一步是需要对网络地址进行设计，在校园网络的设计中，通过配置使用DHCP(动态主机配置协议)对IP地址，掩码，网关等参数进行分配，可以大量减少对应的工作量，在DHCP中，也可以通过中继的
14、方式选择下发IP地址的设备，在此处设计的校园网络中，也将通过中继的方式在三层交换机上下发IP地址给予接入层的设备。配置DHCP是首先在地址服务器上进行地址池的配置，它包含需要分配的网络地址network x.x.x.x mask x ；gateway网关gateway-list x.x.x.x ;租期lease day x ;还需要进入相关的服务器接口，也就是AR2220路由器接口下，选择全局的方式DHCP select global。然后需要选择中继设备，在所设计的校园网络，也就是接入层的S5700交换机，在全局模式下使能DHCP功能，在进入接口下，也就是对应我们pc处的接口，在三层交换机接
15、口上，选择DHCP方式为中继，服务器ip地址即是设置了全局变量的接口IP地址DHCP select relay，DHCP relay server-ip x.x.x.x 。在配置了DHCP之后，在PC端上可以采用DHCP的方式获取IP地址，通过ipconfig功能命令，可以查看主机通过DHCP获取到的网络地址以及所配置的网关等15。 3.2 VLANvlan技术即虚拟局域网技术。使用vlan技术可以划分出不同的区域，在不影响整个网络联通性的情况下，更好地有效的阻止了各个区域之间的干扰和冲突。在华为ENSP仿真软件上，使用交换机对二层进行划分，需要对交换机进行配置。在模拟器上配置需要注意端口，交
16、换机的端口有3种类型：Access端口，Trunk端口和Hybrid端口。在校园网络设计时，将对应各个区域的交换机端口都划分为Access口，而交换机之间采用Trunk口，常用通过的方式进行数据帧转发。在配置了相应端口之后，还需要将端口加入到在交换机上创建的vlan对应的ID，使用命令port default vlan vlan-ID进行配置。3.3 MSTP多生成树协议MSTP，使用此技术可以生成多个生成树，来解决以太网环路问题。引入冗余链路到交换机之间，这样可以确保网络之间连接的稳定,避免网络瘫痪问题。相对于原本的生成树协议STP来说，只能拥有一个主根，如果网络中主根出现故障又可能导致新的
17、问题，因此此处校园网络的设计采用MSTP协议进行配置。通过MSTP协议，在阻止二层环路问题的同时，还可以更好地使用每台设备实现负载分担。要使vlan的数据走向不同的交换机可以通过配置相应的instance来实现。需要进入mstp的 region configure 中进行配置，并且在最后通过 active region configure命令查看配置是否发生作用。 3.4 VRRPVRRP即虚拟路由冗余协议：把几台路由设备联合组成一台虚拟路由设备，然后把虚拟路由设备的ip地址作为用户的默认网关地址，从而实现与外部的连接，是一种容错协议。通过vrrp协议配置，使互为备份的两台路由器的端口，逻辑性
18、的成为一个端口，通过该方式，如果某一设备出现故障，但是另一设备仍然正常工作中，该协议就可以自动的切换到正常活动的该端口，从而避免网关消失而引起的网络故障。该配置需要进入到路由器接口下进行配置，通过命令vrrp vrid x(number) virtual-ip x.x.x.x (虚拟网关网络地址)，vrrp vrid x priority 120 可以改变端口的优先级，使该地址成为主要网关，默认优先级为100，通过修改优先级大于该数值就可成为主节点，vrrp vrid xpreempt-mode timer delay 20当这个端口出现问题时，备份的端口抢占成为网关。3.5 OSPFOSPF
19、协议(开放式最短路径优先)是一种链路状态协议，所以在配置这个协议之前需要确保每条链路都是联通状态，联通状态可以通过ICMP协议来检测。配置OSPF首先需要配置ospf进程ospf 10 （prossce id） router-id x,x,x,x ,通过该指令配置ospf进程以及对应ospf协议的路由器id，如果不指定进程id，则默认是1，若是router-id没有进行指定，会自动优先选择回环口IP地址，然后是端口IP地址。设置数值的好处一是可以更好地排查故障，二是在广播网络中ospf协议需要进行DR(指定路由器)的选举，该路由器可以存放LSDB（链路状态数据库），通过人工配置，可以自主设置D
20、R为性能更好的那台路由器。然后需要划分区域和宣告网段，进入ospf 进程下，使用命令area x.x.x.x network x.x.x.x （网络地址）x.x.x.x（反掩码），配置进程以及宣告网段进入ospf。 3.6 NATNAT协议是网络地址转换协议。由于校园网络设计过程中使用的都是私网地址，而公网地址有不同于私网地址，因此需要使用NAT技术才可以进行转换。通过NAT技术可以实现地址转换的功能，原理是将我们发送出去的私网地址转换为公网地址，再将公网反馈数据的网络地址转换为私网地址，可以形成内网和外部网络的对接。NAT有三种配置方式静态NAT、动态地址NAT和端口多路复用地址转换，可以结
21、合对应的ACL，对网络进行配置，然后用在对应的网络出口上,该协议的配置也是处于对外部公网连接的端口上进行配置。根据需求的不同，选择对应的NAT技术类型。3.7 防火墙防火墙功能可以确保内部网络的安全。防火墙的工作原理通过设置不同的安全区域，即对内部的网络设置为安全区域100%，对外部的网络设置为75%，再对某些网络地址设置为25%，那么当我们访问某些网站的时候，会进行提示或阻止，而设置为不信任区域也就是25%，甚至0%的区域，进行拦截，从而达成了对内部网络的安全控制问题。不过在华为ENSP模拟软件上，AR2220路由器也兼具这部分防火墙的功能，可以设置路由器对应区域值的不同来形成防火墙的作用。
22、3.8 ICMP在整个校园网络的设计过程中，需要知道网络是否建立完成，还需要网络设备之间是否联通，这时可以通过运用ICMP协议的ping功能来检测网络联通性，通过该协议可以很好帮助我们了解到所设计的校园网络是否正常联通。再有对于ospf，isis这些协议，通过ICMP协议可以更好地检查链路是否出现问题。ICMP协议的使用可以通过ping x.x.x.x （目的网址）进行联通性测试。4.总体结构设计方案和特点4.1校园网设计原则校园网络需要与高校的实际情况相结合，加上各方面的因素进行设计。首先需要对接入层进行相关的设计，再根据参数、流量和负载等信息，再对汇聚层进行科学化的设计，最后再完成对核心层
23、的设计10。在方案设计中遵循以下设计原则，如表4.1所示8:表4.1校园网设计原则高可靠性校园网要能够提供不间断的可靠服务，所以对网络整体架构的高可靠性设计必须考虑全面稳定性校园网要能够提供不间断的可靠服务，所以对网络整体架构的高可靠性设计必须考虑全面。应在网络设计中提供多层次冗余备份，使故障能在最短的时间内恢复。高性能进行方案设计时，在充分理解该高校第三校区网络应用需求的前提下，应有适当的超前意识，综合考虑网络用户量增长，进行细致的网络设计与规划，有效地延长网络的使用时间易于管理性设计过程中需要充分考虑网络架构的易于管理性，提供及时迅速地发现和排除网络故障的能力。方便网络管理人员进行维护、管
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