校园网规划设计 毕业论文--.doc

课题名称： 校园网规划设计 摘 要二十一世纪已是信息化时代，办公自动化、网络化、信息化已成为一种必备条件。作为基础教学与科研基地的学校自然走在所有行业的最前列，全国各大、中、小学校都在积极建设和完善校园计算机网络。校园网已成为各学校必备的重要信息基础设施，其规模和应用水平已成为衡量学校教学与科研综合实力的一个重要标志。根据成都信息工程学院校园网目前的实际情况在充分调研的基础上，结合目前技术的发展方向和用户的实际需求，制订了成都信息工程学院校园校园网建设的整体设计方案。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。针对本项目，本文做了以下工作：研究了数字化校园网的建设；调查比较了大型组网设备的性能的优缺点；分析了部分高校校园网组网技术方案；研究了基于校园网平台的信息安全问题关键词：校园网；协议；设备 1 引言11.1 学院介绍11.2 校园网简介11.2.1 校园网的概念21.2.2 校园网的发展阶段21.2.3 校园网的特点21.2.4 校园网建设的必要性和可行性32需求分析42.1 组网背景42.2 分析依据42.3 学院现有网络状况42.4 初步分析52.5 总体需求52.6 设计目标62.7 设计原则62.8 网络工程建设规划72.9 校园网建设的思路与规划73系统总体设计73.1分层次的设计73.1.1网络层次结构73.1.2网络的三层结构83.1.3接入层83.1.4分布层83.1.5核心层93.1.6层次性网络设计的指导原则93.2局域网技术选型93.2.1千兆以太网作校园网主干103.2.2交换式以太网103.2.3第二层和第三层交换103.2.4局域网结构分析113.3局域网的标准3.3.1 服务访问点sap3.3.2 逻辑连接控制子层llc3.3.3 介质访问控制子层mac3.3.4 服务原语3.4网络拓扑结构的选择124无限局域网134.1 ieee802.11体系结构134.2 基于移动性，无线lan定义了三种站点154.3 物理介质规范4.4 介质访问控制4.5 分布协议功能5tcp/ip的分层175.1 tcp/ip的分层模型185.2 tcp/ip模型的分界线185.3 复用与分解196 ip协议6.1 internet体系结构6.2 ip协议三个定义6.3 ip数据报的重组6.4 ip数据报选项 致谢23声明24iii3.1.1 网络层次结构一个优秀的网络，不仅要有先进的设备，还要有先进的网络结构.在传统的网络设计中，是将基本网络职能和服务放在网络的中心，并将共享带宽放在用户级。但在过去几年中，随着网络技术的迅速发展和网上应用量的增加，分布式的网络服务和交换已经移至用户级，由此形成了一个新的、更适应现代高速大型网络的分层设计模型。这种分级方法被称为“多层设计”。3.1.2 网络的三层结构网络的三层结构如图1所示。图1 网络三层结构3.1.3 接入层网络的接入层是最终用户被许可接入网络的点。该层能通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制；不过，该分层的主要功能是为最终用户提供网络接入。在局域网环境中，接入层主要功能如下：提供交换的带宽和第二层服务，如基于接口或mac地址上的vlan成员资格和数据流过滤。当然，在这一层也可以提供安全特性。接入层主要关注通过低成本、高端口密度的设备提供这些功能。3.1.4 分布层网络的分布层是网络接入层和核心层之间的分界点。分布层也帮助定义和区分网络核心层。该分层提供了边界定义，并在该处对潜在费力的数据包操作进行处理。在局域网环境中，分布层执行最多的功能：l vian的聚合；l 部门级或工作组接入；l 广播域或多点广播域定义；l vlan间路由；l 介质转换及安全等。3.1.5 核心层核心层是局域网的主干，其主要目的是尽可能快的交换数据。网络的这个分层不应该被牵扯到费力的数据包操作或者任何减慢数据交换的处理。应该避免在核心层使用像访问控制列表和数据包过滤这类的功能。核心层主要负责以下的工作：l 提供交换区块间的连接；l 提供到其他区块(如服务器区块)的访问；l 多层网络设计最有效的利用多种第三层业务，包括分段、负载分担和故障恢复。3.1.6 层次性网络设计的指导原则1. 选择最适合需求的分级模型，一般情况下二、三层层次模型就可以充分满足用户的需求。2. 不要使网络的各层总是完全的网状的，访问层通常不必考虑为网状；分布层可以考虑部分的冗余；核心层连接最好是网状，其目的是考虑电路冗余和网络收敛速度的原因。3. 不要把终端工作站安装在主干网上，如果主干网上没有工作站，可以提高主干网的可靠性，使通信量管理和增大带宽的设计更为简单。4. 通过把80%的通信流量控制在本地工作组内部，从而使工作组lan运行良好，这主要通过将服务器定位在工作组中适当的工作组行为来实现。5. 适当的层次级别使用具体的特征，这主要通过把不同的控制功能部署在不同的层次级别来实现。3.1 局域网技术选型决定局域网特性的主要技术有：用以传输数据的传输介质，用以连接各种设备的拓扑结构，用以共享资源的介质访问控制方法。这三种技术在很大程度上决定了传输数据的类型、网络的响应时间、吞吐率和利用率，以及网络应用等各种特性，其中最重要的是介质访问控制方法。基于交换技术的局域网不同于传统局域网采用的共享介质访问控制技术。3.2.1 千兆以太网作校园网主干千兆以太网构筑于以太网协议之上，但其速度比快速以太网增加10倍，达到1gbps。由于千兆以太网明显借助于以太网，因此用户能够利用现有的知识基础来管理和维护千兆网络。校园网主干采用千兆技术有利于现有技术及设备的无缝迁移，避免投资浪费，更有利于将来升级、扩展。3.2.2 交换式以太网交换式以太网是人们解决通信瓶颈问题时诞生的，它不同于传统的共享式网络。交换式网络是一种融合技术，而不是类似于fddi专用网络技术。它提供对现有网络技术的更充分的支持。交换网络技术是目前解决网络通信瓶颈问题的切实可行的最佳方案之一，它避免了共享型ethernet,fddi的通信争用问题。交换网络具有倍增带宽、灵活的划分网段，实现vlan的特点。使用此种技术构造网络，网络性能将主要集中在服务器一方，在以后的网络升级中，增加服务器的处理能力即可。交换网络可以平滑的过渡到千兆网络，且有强有力的工业支持，作为信息办公网是一种合适的选择。3.2.3 第二层和第三层交换交换机使用第二层交换发送帧，第二层交换是从一个接口接收进来数据帧并通过另一个接口发送出去的过程，路由器使用第三层交换路由一个数据包。第二层和第三层交换的不同是用来决定正确的输出接口的帧内的消息类型不同。用第二层交换，帧是基于mac地址信息交换的。用第三层交换，帧是基于网络层信息交换的。第二层交换并不看数据包内的网络层信息，但第三层交换要看数据包内的网络层信息。第二层交换查看帧内的mac目的地址，如果它知道目的地址的位置，则把信息发送给相应的接口。第二层交换建立和维护交换表，交换表分别了解mac地址对应的端口或接口。如果第二层交换不知道帧应该发送到哪里，它向通向网络的所有外出端口广播帧来了解正确的目的地。当帧的回复返回时，交换机了解新地址的位置并把比信息加到交换表上。数据设备制造商决定第二层地址，这个地址是唯一确定的,它由两个部分组成(带制造商代码和唯一标识符)。第三层交换工作在网络层。它检查数据包信息并基于网络层目的地址转发数据包。第三层交换支持路由功能。3.2.4 局域网结构分析局域网的主干网络主要是指网络的核心交换机和核心链路。骨干网络负责各级交换机之间的数据传送。由于每台交换机上都与众多的客户直接相连，这样每一条主干网络链路都直接负担着数十个或更多的客户的网络流量。所以每条主干网络链路的带宽容量直接关系到整个网络的传输能力。另外，主干网络的稳定性和安全性也直接影响到整个网络的安全与稳定。局域网的接入部分直接与用户相连，每一条接入链路只负责一个用户的网络数据。所以相对来说对带宽的要求不是很高。但由于网络内每个用户都需要一条接入链路，所以接入部分的链路和端口数量相当巨大。另外由于接入终端种类的多样性和接入端用户对操作的简单性要求，接入部分所采用的技术和设备应该有:使用广泛、价格低廉、操作配置简单、有很好的通用性和兼容性等特点。 3.3局域网的标准ieee802委员会是由ieee计算机学会于1980年2月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网。 3.3.1服务访问点sap在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点sap来定义接口 3.3.2逻辑连接控制子层llceee802规定两种类型的链路服务:无连接llc(类型1)，信息帧在llc实体间，无需要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种llc帧既不确认，也无任何流量控制或差错恢复功能。 面向连接llc(类型2)，任何信息帧，交换前在一对llc实体间必须建立逻辑链路。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并提供差错恢复和流量控制功能。 3.3.3 介质访问控制子层macieee802规定的mac有csma/cd、标记总线、标记环等3.3.3 服务原语(1)iso服务原语类型 request原语用以使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，如建立连接、发送数据、结束连接或状态报告。 indication原语用以使服务提供者能向服务用户提示某种状态。如连接请求、输入数据或连接结束。 response原语用以使服务用户能响应先前的indiecation，如接受连接indication。 confirmarion原语用以使服务提供者能报告先前的request成功或失败。 (2)ieee802服务原语类型 和iso服务原语类型相比request和indication原语类型和iso所用的具有相同意义。ieee802没有reponse原语类型，confirmation原语类型定义为仅是服务提供者的确认。4.无限局域网4.4.1 ieee802.11体系结构无线lan最小构成模块是基本服务集bss，它由一些运行相同mac协议和争用同一共享介质的站点组成。一个扩展服务集ess由两个或更多的通过分布系统互连的bss组成4.4.2 基于移动性，无线lan定义了三种站点 (1)不迁移，这种站点的位置是固定的或者只是在某一个bss的通信站点的通信范围内移动。 (2)bss迁移，站点从某个ess的bss迁移到同一个ess的另一个bss。如果进行数据传输，就需要具备寻址功能以便识别站点的新位置。 (3)ess迁移，站点从某个ess的bss迁移到另一个ess的bss。服受到破坏。4.4.3 物理介质规范(1)红外线:数据率为1mbps或2mbps，波长在850nm和950nm之间。 (2)直接序列扩展频谱:运行在2.4ghzism频带。最多有7个通道，每个通道的数据率为1mbps或2mbps。 (3)频率跳动扩展频谱:运行在2.4ghzism频带，在研究之中4.4.4 介质访问控制ieee802.11形成的一个mac算法称为dfwmac分布式基础无线mac，它提供分布式访问控制机制，处于其上的是一个任选的中央访问控制协议。 (1)在mac层的靠下面是的分布式协调功能子层dcf，采用争用算法，为所有通信提供访问控制，一般异步通信采用dcf。 (2)在mac层的靠上面是点协调功能pcf，采用中央mac算法，提供无争用服务。4.4.5 分布协议功能dcf子层采用简单的csma算法。dcf没有冲突检测功能，为了保证算法的顺利和公平，采用了一系列的延迟，相当于一种优先权机制。首先考虑称为帧间空隙ifs的简单延迟。5. tcp/ip的分层5.1 internet体系结构一个tcp/ip互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。5.2 tcp/ip模型的分界线协议地址分界线:以区分高层和低层的寻址，高层寻址使用ip地址，低层寻址使用物理地址。应用程序ip层之上的协议软件只使用ip地址，而网络接口层处理物理地址。 操作系统分界线:以区分系统与应用程序。在传输层和应用层之间。5.3复用与分解 发送报文时，发送方在报文中加和了报文类型、选用协议等附加信息。所有的报文以帧的形式在网络中复用传送，形成一个分组流。在接收方收到分组时，参考附加信息对接收到的分组进行分解。 6. ip协议6.1 internet体系结构一个tcp/ip互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务 6.2 ip协议三个定义 1)ip定义了在tcp/ip互联网上数据传送的基本单元和数据格式。 (2)ip软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。 (3)ip包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组