校园网组网及宽带接入Internet的方案1.doc

XXXX大学XXXXXXX学院计算机网络与通信实习报告 设 计 题 目 校园网组网及宽带接入Internet的方案 学生专业班级 学生姓名（学号） 指 导 教 师 完 成 时 间 2010-5-22 实 习（设计）地点 信息楼139、112 2010年 5月 22日一、 实习题目设计一个校园网的组网及宽带接入Internet的方案。含本体的可行性分析，需求分析，网络规划，设备选型及系统配置等。二、 问题分析（一）校园网概述当前由于网络、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时代。人们传统的交互和工作模式正在改变。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。因此，校园网建设的目标简而言之是将校园内各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来，形成校园园区内部的Intranet系统，对外通过路由设备接入广域网。（二）校园网建设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；3）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；4）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；5）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。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；6）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，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具有可行性的。(三）校园网络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。学校校园网组建中，需要满足的条件是：一个机房，负责控制和维护整个校园网，可以让所有多媒体教室访问课件库、视频库，视频服务器，能访问互联网，为办公用的文件服务器；5栋教学楼，分别有若干个多媒体教室，多媒体教室要求能够满足日常教学需求，可以随时调用学校的课件、视频、文件等资源；办公楼，里面有若干个办公室，每个办公室的电脑都能连上校园网，实现资源共享、办公自动化等。大约有多媒体教室60个、3个电子阅览室约200个用户、多个校园网用户实现办公自动化、校园宿舍有数十幢楼宇分布，整体高速接入互联网。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。（四）网络规划 1）组网原则：以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于交换的技术替代传统的基于路由的技术。 2）服务器数量：整个校园网终端的数量大约在几百个左右。要求整体高速接入互联网，并且可以安全快速的访问广域网大概需要5台以上服务器设备。3）主干网：除与中等规模校园网络相同的功能要求外，还必须具有高性能全交换、千兆主干，且作冗余备份连接，满足大负荷网络运行需求；高带宽专线接入Internet，实现校园网内所有用户高速访问广域网。4）服务器选型：由于校园网的用户比较多、应用范围比较广，因此，对服务器的负荷量要求较高。其间更涉及多个多媒体教室、整个校园的办公自动化，且数据传输、系统安全、保密性都比中小型网络结构要求高。因此，服务器不但要性能优越，更要功能齐全。5）网络协议：采用符合ISO及其他标准，如：IEEE、ITUT、ANSI等制定的协议，采用遵从国际和国家标准的网络设备。6）设备选择：选用可靠性较高和兼容性较强的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，确保整个系统的安全与可靠。选用符合国际发展潮流的国际标准的软件技术，使系统的可靠性强、可扩展、可升级，保证今后可迅速采用计算机网络发展出现的新技术。7）下面给出校园网的拓扑图三、 解决方案提出及论证使用分层思想使网络有一个结构化的设计，针对每个层次进行模块化的分析，对统一管理网络和维护非常有帮助。目前，分层式的设计已经成为一个潮流。较大型的校园网网络系统从设计上分为核心层、汇聚层和接入层；从功能上基本可分为校园网络中心、教学子网、办公子网、宿舍区子网等。核心层: 核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。网络的控制功能最好尽量少在骨干层上实施。核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对核心层的设计以及网络设备的要求十分严格。核心层设备将占投资的主要部分。汇聚层: 汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。汇聚层设计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性能和比较丰富的功能。接入层: 我们在核心层和汇聚层的设计中主要考虑的是网络性能和功能性要高，那么我们在接入层设计上主张使用性能价格比高的设备。接入层是最终用户(教师、学生) 与网络的接口，它应该提供即插即用的特性，同时应该非常易于使用和维护。当然我们也应该考虑端口密度的问题。一般情况下，网络中心被认为是核心层交换机的最佳所在地。而供全校使用的服务器也将连接到核心层交换机上，充分利用核心层交换机的路由、控制和安全的功能，达到服务器资源的有效利用。而公网的出口一般会连接到核心层交换机，在公网和内网之间一定要有防火墙(软件的或硬件的) ，以确保安全和防止反动的、色情的内容入侵校园网络。汇聚层的交换机原则上既可选用3层交换机也可以选择2层交换机。建议选择3层交换机，这样可以大大减轻核心层交换机的路由压力，有效的进行路由流量的均衡。接入层交换机没有太多的限制，但是接入层的交换机或集线器对环境的适应力一定要强。全中国的学校几乎都有一个困难-投资。在每个建筑里都设置一个通风良好、防外界电磁干扰条件优良的设备间是不现实的，大多数楼层交换机被放置在楼道里，所以接入层的设备首先应该对恶劣环境有良好的“抵抗力”。接入层设备不用追求太多的功能，只要稳定就好。这层可针对不同的接入密度可采用DCS-3726S 24口可堆叠交换机或DCS-3750 48口交换机。通常多媒体教室人数多在50人左右，采用神州数码为教育城域网”客制化“的DCS-1064，DCS-1064可以提供64个10/100M以太网接口，完全适应校园网多媒体教师的需求。如果接入点数量在24口以下，如学生宿舍楼等，也可选择24口独立交换机DCS-3526。四、解决方案描述1）主干网络的选择在校园网校区网络的建设中，主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否起着决定性的作用。选择适合校园网络需求特点的主流网络技术，不但能保证网络的高性能，还能保证网络的先进性和扩展性，能够在未来向更新技术平滑过渡，保护用户的投资。目前在局域网络上应用最广泛的技术有以太网、快速以太网、FDDI、Token Ring以及最新崛起的ATM（异步传输模式）、千兆以太网等。交换式以太网作为几年前主干网组网的主要技术，现在主要被用于工作组级组网，使网络交换到桌面工作站。目前在这些技术中千兆以太网已成为一种成熟的组网技术，世界上很多网络都已能推出很好的千兆以太网解决方案和性能与功能都很强的千兆以太网系列产品。千兆以太网已成为目前Intranet主干网组网的主要技术，现在业界对千兆以太网的研究使之可以组建100公里范围内的城域网。千兆以太网以其在局域网领域中支持高带宽、多传输介质、多种服务、保证QoS等特点，和快速以太网相比，提供更高更快的传输速度，还有更好的第三层交换能力，能管理更高的带宽，更高的流量。千兆以太网已是局域网发展的主要方向，正逐渐占据主流位置，所以建议采用千兆以太网作为校园的主干网。2）网络设备选型系统硬件 ：计算机与计算机或工作站与服务器连接时，除了通信线路外，还需要一些中介设备，它们包括：传输介质连接设备、网络适配器、集线器设备、交换机设备、Internet接入设备、路由器等。常用的传输介质连接设备有以下一些：T型连接器、RJ-45非屏蔽双绞线连接器、DB-25（RS-232）接口、DB-15接口、V35同步接口。网络适配器也称网络接口卡，它作为一种I/O接口卡插入在主机板和数据总线的扩展槽上，网络适配器是网络通信的主要瓶颈之一，它的质量好坏将直接影响网络功能和网上运行应用软件的效果。常见32位PCI以太网卡，速率有10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应网卡。网卡接口与传输介质相关。集线器作为网络传输介质间的中央节点，克服了介质单一道路的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作所有端口共享同一带宽。有10M、100M、10/100M自适应型。独立型HUB级联要占用端口，堆叠型HUB级联不占用端口。交换机允许在用户端口之间通过一个专用交换系统直接通信，存在两种不同类型的过滤/转发技术。对于突发流量大、控制要求高、需要对QoS有良好支持的应用(多媒体流-语音、视频和数据的融合应用，比如多媒体教室和教学) ，选择高性能但是性价比高的DCRS-6512多层交换机； 对于没有特殊需求的子网，比如后勤子网。一般情况下，这类子网最常用的应用是数据。所以对负责这类子网的汇聚层设备要求并不高。可以考虑使用性能中等的二层交换机设备。Internet接入设备目前常用的有：MODEM、WEBRAMP、WIDELINK等，它的功能是将计算机的数字信号转换成模拟信号或反之。路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络，当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成，它具有判断网络地址和选择路由的功能。另外校园网硬件设备中还包括服务器、PC机、大容量存储设备和投影仪、电视墙、摄像机等。在建设校园网的过程中应根据学校具体情况，选择不同性能与价格的硬件设备，既能满足学校各方面的要求，又符合学校的经济状况。3）主机系统：主机系统负责整个网络的数据存储和数据处理，因此必须选择处理能力强、可伸缩性强、优良的TCP/IP网络性能、先进的数据库产品、高可靠解决方案、功能强大的应用开发工具以及客户机/服务器应用解决方案包的服务器系统.4）系统软件系统软件是整个网络的运行基础，它的选择直接影响网络的使用效率。在选择软件时要充分考虑软件的实用性、质量、操作的方便性以及服务保障等因素，因为软件是整个校园网应用的核心部分，因此在选择软件时一定要把能不能满足需要放在第一位来考虑。确定了软件方案，就可以确定采用什么网络操作系统了。5）应用软件校园网面向全校，其主要功能模块包括教学管理、教学系统、学生管理、行政管理、图书馆管理、后勤管理、财务管理等。其中： 教学管理包括教务管理子系统、教师管理子系统、教材管理子系统、题库管理子系统等。中心机房到汇聚层节点采用千兆光纤（多模）连接，汇聚层到接入层采用百兆的五类线连接。通常考虑，建议数据信息点的接入用交换10/100Mbps自适应以太网端口接入，以便能较经济的提供较高的带宽。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。校区主干网以校园网络中心的主机房和图书馆的主机房为双中心节点向外辐射，通过各部门（院、系、所）所在的建筑楼节点构成主干网。主干网中心节点配置STAR-S6808核心路由交换机，该交换机上配置第三层交换模块和网络监控模块，以实现网络动态管理和虚拟局域网。主干网核心层交换机和汇聚层交换机采用1000Mbps（单模1000BASE-LX、多模1000BASE-SX）连接，服务器采用1000Mbps(1000BASE-TX)连接。6）客户端子系统客户端子系统由终端设备连接到信息插座的连线组成。根据我校的实际需要，我们考虑将办公区每标准开间设置二个单孔信息出口，可用于一部计算机和一部电话或同时用于计算机或同时用于电话。这种信息点密度的配置情况，满足了大楼在今后几年内的使用要求，不致很快以进行大的系统改造。信息插座采用LUCENT的单孔模块插座MPS100B（CAT.5），该插座具有性能高、尺寸小、拆装简便等特点，其输入、输出线的线规均符合HEIA/TIA568B标准。信息点的引出由RJ45信息插头完成，在MPS100BH插座内既可以插入数据通讯用的RJ45接头又可以插入音频信号用的RJ11接头。因此通过MPS100BH插座既可以引出电话也可以连接数据终端及其他传感器和弱电设备。7）校园网接入Internet目前校园网接入Internet的方式主要有：光纤、DDN、ISDN、ADSL等。 光纤是速度最快的Internet接入方式，适用于对带宽要求较高的大型校园网Internet接入，当然它的技术要求和成本也是最高的。 DDN是目前校园网接入Internet的主要方式，速度最高可达2Mbit/s。它性能稳定，成本适中，比较适合中型校园网。 对于终端较少的小型校园网，可选用ISDN接入Internet。ISDN接入Internet的标准速度是64Kbit/s（1B+D）。ISDN配置简单，虽然像Modem一样利用电话线路，但可以在上网的同时打电话。 而ADSL是非对称数字用户线路，下行和上行最快速度分别是8Mbit/s和 1Mbit/s。ADSL上网也通过电话线路，但不需要拨号。ADSL的使用费和维护费用远远低于DDN，而速度却高于DDN，是校园网接入 Internet的理想选择。 ADSL设备和校园局域网连接如图所示，安装和设置过程如下。在这个组网方案里，一个内部用户访问Internet的通路是不同的，局域网用户交换机ADSL MODEMISP(Internet)。全向的Ql1680 ADSL MODEM具有路由功能，完全可以当作一个路由器来用，完全可以替代那些软路由器。由于路由功能在modem内部，稳定性好多了，避免了软路由的各种维护、配置的故障和问题。把全向Ql1680往交换机任意端口上一插，硬件连接就好了。配置也非常简单，只要我们把PC的网卡IP设成自动获取，网关设成ADSL MODEM的IP地址，然后启动ADSL MODEM去拨号。通常网络连接后要进行网络连接测试，以确定是否配置正确和连接正常，一般使用网络命令ping。此命令用于验证 IP 级的连通性。使用 ping 向目标主机名或 IP 地址发送 ICMP 回应请求，来验证主机能否连接到TCP/IP 网络和网络资源。命令格式为：ping IP_address如果屏幕上出现“Reply from 192.168.0.1:bytes=32 time=1ms TTL=255”的提示，说明客户机与局域网服务器连接正常。若出现“Request time out”（请求返回超时）或“Bad IP Address”（错误的IP地址）等信息提示，说明网络连接或设置有问题，须检查设置。五、总结通过此次实习，我知道了要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， 不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。此次实习，也使我了解到要组建一个稳定可靠的校园网首先要根据用户的不同需求做不同的处理，这是搞好校园网建设的核心任务。进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。