-中小学校园网建设方案研讨

本科毕业设计说明书中小学校园网建设方案研讨系部名称：信息工程系专业名称：信息管理与信息系统学生姓名：学号指导教师：二〇一六年六月BACHELOR'SDEGREETHESISOFCISAUCampusNetworkConstructionresearchprogramCollege：InformationEngineeringSubject：InformationManagementandInformationSystemName：Number：Director：June2016

绪论校园网技术应用是计算机网络的重要组成部分，通过校园网大力建设发展，不仅加强老师日常管理效率和提高工作质量，也让学生得学习不只局限于课本内容。计算机网络技术已经进入人们生活，体现在生活的方方面面；伴随计算机网络技术发展，对于当今的小学生和小学校园而言，校园网设计建设也十分重要。现实生活中各种实际需求，促使我们用网络技术共同改变未来的生活，使计算机网络技术更好的利用服务[1]。通过借助网络平台，信息资源共享可以给老师学生更多资源利用服务，师生获取信息不再局限于课本，让学生可以在任何地方、任何时间自由的获取，拥有更多的信息和知识。随着社会网络进步，校园网也在高速发展；长治市鹿家庄小学是一所全日制寄宿小学，教职工35名，在校学生623名，15个教学班。学校近三年来不断推进综合素质教育，发展信息化同时并积极推进信息技术教育，通过校园网为师生提供高效安全学习和工作环境。1.1课题研究的背景二十一世纪网络应用技术发展与普及深入，中小学校园网也不断推广建设，让信息资源更大化利用发展。目前校园网信息系统处于需求资源共享、远程教育和工作阶段，对小学现代化教育也不断提高要求。校园网共经历四个阶段：首先，互联网在我国刚刚起步，信息资源可以借助平台实现共享[2]；随之，伴随网络高速发展，使信息共享拥有了高速交流平台，校园网建设也成为必不可少的部分；第三阶段是网络高速发展，技术应用、网络服务发展更为成熟；第四阶段，校园网络发展不只是用在教学工作，也为老师办公管理、校园科学发展等方面发挥重要作用。在经济原则下，使信息资源利用最大化；国内最具代表性的校园网应用有上海大学、上海外国语小学、同济大学附中等。随着信息时代到来，人们对信息需要不断增多。各类校园、家庭以及家长对教育信息化需求也逐渐增加，中小学应该全力培养驾驭和利用信息能力，学生获取信息而且具有处理信息的能力，成为一个重要指标衡量融入今后工作岗位与进入社会环境。因此，信息化给予小学生更大学习交流平台和学习机会，其中校园网建设提供更多快捷便利，使计算机网络技术与传统教学相结合[3]。校园网设计建设，简而言之是建设一个及办公自动化、现代网络技术和覆盖全校的校园网，将链接计算机、路由设备和局域网和广域网。通过网上信息传播更好利用教育资源，可以建立教学、办公管理学校工作需要的软、硬件，为学校师生家长有更好信息利用，更好的高质量工作、高效率学习。1.2研究意义和目的随着计算机科学技术持续进步与发展,校园网在人们的生活中应用愈发成熟,且在日常生活中得以运用，所以其丰富的功能和价值也不能被忽视[3]。目前，校园网已进入校园生活的各个方面，并且在日常生活和学习中发挥越来越重要的职能。为小学校园建立一个完整校园网,利用计算机对学校教学和工作管理,是单纯无网络管理所无法比拟的。这样可以使教育信息检索迅速、远程教育方便、教务管理提高效率、信息存储量大、保密性好、学校运行成本低[4]；在经济原则下，可以最大化增强校园网的办公效率,为学校的信息化、科学化管理提供良好的技术环境。因此，关于建立中小学校园网建设十分必要关键,在下面的各章我会以长治市鹿家庄小学校园网建设为例,谈其校园网建设方案。1.3论文研究主要内容本文主要工作如下：1.校园网总体框架：通过拓扑图设计为校园网建设，提供总体规划设计的依据。

2.校园网设计、建设方案：通过校园平面图和网络拓扑图，运用知识正确设计并设计出具体可行的实施方案方法。

3.校园网的应用系统主要功能建立：无线上网、信息共享、信息公示等。4.校园网建设预算：在校园经济能力范围内，实现功能应用最大化，资源利用最大化。长治市鹿家庄小学校园网建设，会更加完善合理并且科学，真正实现方便学生学习，为教职工办公服务，让学校学校的教学管理工作迈上新台阶，正真实现信息化的高速发展和利用。

2校园网总体概述2.1校园实际情况长治市鹿家庄小学是一所全日制寄宿小学，分别教学楼、办公楼、宿舍楼、食堂组成。长治市鹿家庄小学校园网建设目的是建立集教学、管理和办公为一体的实用网络环境，让学校更好实现信息一体化和资源共享。具体而言，首先便利师生信息检索、资料查询，外部信息联系；其次校园网可以增加资源共享、多媒体技术融入教学；三是校园网可以使实现校务一体化服务管理，简化工作者不必要的环节；四是开展文化活动，丰富校园课外活动，让学生不仅局限于紧张的学习生活中。因此在网络设计方案中，一切从学校的需求出发，为老师学生着想，不能只盲目追求技术英语，而不管实际师生需要。在确保从优原则、经济原则下，保持先进性与经济性的平衡，让信息资源最大化使用。2.2校园网建设部署校园网设计建设需要遵从以下七个原则：1.信息资源共享:将网络和校园信息资源整合，达到信息共享，师生可以获得更多信息资源。2.软、硬件选择:软硬件不是独立的个体，只有相辅相成才能为校园网建设打好基础。3.适用性：要根据校园实际需求构建校，具有适用性的校园网才有意义、有价值。4.先进性：计算机网络技术不断更新，校园网技术也要保证一定的先进性，不能短时间被淘汰，才能长远为师生利用服务[5]。5.安全稳定性：校园网中有大量校园机密资源信息，要具有安全、稳定和可靠的环境，才能使老师、学生安全使用校园网。6.高扩展性：校园网发展建设不可能一成不变，伴随信息化的发展，校园网基础建设、配置要具有扩展性，才能在未来一段时间依然适用[6]。7.管理与维护：加强日常设备的管理和维护，是保障网络设备正常运行的必要条件。以下是校园网建设的流程图：

图2-1Visio制作校园网建设的流程图关于长治市鹿家庄小学校园网建设，根据实际需求和总体规划，设备采购、布线施工、设备安装调试、系统测试共需要41天完成。

3系统需求分析3.1用户需求分析设计合理高效校园网，首要分析校园当前存在的问题，可以确定用户实际需求，更好联系未来的发展选择、设计规划高效的网络技术，为用户提供满意的高质服务。长治市鹿家庄小学校园网建设，在教学、办公、日常管理等方面至关重要，校园网建设带来大量网络数据传输，需要网络拥有高效的主干带宽与扩展能力；同时还拥有视频教学、广播、信息网络公布等方面。需注意校园的业务网与管理网必须分开，校园网方可有多个网段隔离与划分[7]。按通考虑，数据信息点接入用适应以太网的端口，方便利用需求高的用户使用。整个方案设计规划集数据备份与传输、多媒体和办公自动化等功能，为校园建设一个完整、可靠、高效便捷的校园网。3.2功能需求分析1.提高计算机的教学、办公管理办公管理的平台，建立丰富信息资源共享。2.完善办公处理环节，让办公管理自动化，包括视频会议、实现无纸办公等方面[6]。3.满足信息高效交流，方便师生和家长对各种信息资源、检索和查阅利用。4.具有远程能力，通过视频通讯、网络会议等降低成本，打破原先信息传递的局限，实现信息跨地域传播[8]。5.收集、查询、处理资源为师生家长提供信息共享，可以让学校准确决策并及时处理问题。6.提高校园网运行环节的安全性和保密性。7.学校信息系统保证实用和使用便利，方便非专业人员的学习使用。3.3网络需求长治市鹿家庄小学校园网建设需实现以下的功能：校园网设计要成为一个集办公自动化、无纸化办公、高效完整的校园网，使资源共享、办公效率增加，校园网系统的稳定运行。学校园网建设应包含：大信息量传输要求，优质的可管理性，减轻工作人员的工作量，增加运行效率和质量，还应该具有良好可扩展性以满足校园的发展需求。整个项目规划设计中，系统设计要精心构建、加强管理、注重售后。项目设计实施完毕后，要进行校园师生和相关使用人员培训，并且移交项目工程资料，确保校园网正常运行管理和维护。网络设备要保持先进性便于管理，满足计算机高速接入和使用，未来可以更好升级满足需求。网络设备需具有良好满足功能和性能价格比最大化[9]。设备选择不仅要考虑到选择产品的质量和功能，并且厂商还有优质的市场形象与完善的售后服务。3.4网络设计需求校园网建设，要包括教学、办公等管理，为师生和家长学校领导提供网络教学和管理的平台。校园网要覆盖长治鹿家庄小学，在满足用户需求下规划校园网，应满足以下要求：1.统一规划需求与未来结合，因为学校资金有限，另外学校基础设施较差，应该在经济最大化下满足学校需求，建立一个完善的校园网。2.注重应用系统建设：网络和应用软件密切相连、互相存在才有价值。3.满足未来需求：计算机网络技术和应用不断发展，通过可靠的设计方案，还要实现软件、硬件兼容，满足未来需求和利用。4.设计实用性:要满足学校师生需求利用，并提供完整的服务。5.网络高效性能:由于网络运行处理效率提高，校园网建设可以提高办公高质量并高速度运行。6.网络安全需求:防止非法访问信息，建立安全防护。

4校园网详细设计方案4.1总体设计校园网建设要实现信息化，应具有一下几点：校园网能为老师提供办公方便，上课教学可以更加方便，建立与外校信息共享；校园网与互联网联接，为师生提供更多更加宽广的信息平台，方便师生信息资源共享。长治鹿家庄小学的校园网。将学校的计算机、局域网和广域网连接，建立办公自动化、无纸化等。建立满足教学、办公管理各种信息库、系统，为学校师生家长提供信息服务，并拥有开放性。校园网依托的网络资源，为学校师生提供了计算机教学、多媒体应用、资源共享等全方位的服务。校园网络的建设需围绕教教学各个环节设计，学校工作木器是培育有为的社会人才，社会需要运用信息人才，把教学课程和方法建立在现代教育技术平台上。1.利用先进网络设备与多媒体技术，形象的在网上进行教学讲解，不断增加学生接受知识能力和提高理解水平，以提高教学质量、教学水平提高。2.提供全面准确资源服务，让师生获取的信息资源不再局限于书本，实现资源利用最大化。3.构建学校和学生家庭紧密联系，促进学生全面健康发展。4.2校园网布局结构校园网建设布局应该具有适用性和先进性，同时要建设有完善的功能，可以让校园网高效完善运行。因此做出以下设计：1.核心层(1)核心层是校园网的中心，对整个网络的性能，核心层由Cisco交换机分别为教学楼、图书馆、办公楼和学生宿舍区核心设备。(2)核心交换机拥有光模块设备，是核心层和楼层交换机之间的重要桥梁。2.汇聚及接入层(1)汇聚层运用思科的三层交换机。(2)信息点需求多的楼宇采用24口和48口交换机。3.利用路由器和防火墙作为屏障建设合理适用的校园网，要对校园的实际情况进行分析了解，分析校园的信息点不可或缺的组成部分。长治市鹿家庄小学由五部分组成：办公楼、图书馆、教学楼、老师和学生宿舍。办公楼包括：政教处、学生管理处、教务处，档案管理处共十个信息点；图书馆包含：阅览大厅、电子阅览室、办公室、库房，共88个信息点；教学楼需要22个信息点；老师宿舍楼和学生宿舍楼共需要120个信息点。综上所述，学校信息点合计240个信息点。长治市鹿家庄小学信息点约为270个，办公楼、图书馆、教学楼、老师和学生宿舍分别距核心网络的距离为250m、250m、250m、500m、1000m、200m、共计2400m。通过校园网络的核心层、汇聚层、接入层的物理分析，和信息点分析，并结合校园的实际情况，建立以下的网络拓扑结构图：图4-1网络拓扑结构图4.3IP子网的划分为了更好地划分校园，网络可以分为老师宿舍子网、图书馆子网、办公楼子网等。为了使IP地址合理高效分配，促使整个校园网高效运行。在实用、经济原则下，分配IP地址需要遵循6个原则：1.便捷性：IP配置为了方便日后管理，应该简单分配。2.连贯性：尽量分配连续的IP，可以加强路由器的使用性能。3.可拓展性：日后会根据实际需求，可能会增加设备，尽可能预留充分的IP地址。4.灵活性：为了日后的使用便利，应该灵活分配IP地址。5.安全性：不能只划分网段，还要注重网络的安全性。遵从原则并结合实际情况分析，可以将校园网划分16个Vlan。如图所示：图4-2校园网VLAN划分楼宇结构组成VLAN学生宿舍楼学生宿舍楼1老师宿舍楼老师宿舍楼2办公楼教务处2学生管理处4政教处5档案管理处6图书馆阅览大厅7电子阅览室8办公室9库房10教学楼一年级11二年级12三年级13四年级14五年级15六年级16表4-3IP地址划分名称IPVlan学生宿舍楼/241老师宿舍楼/242办公室/246图书馆/2410教学楼/24164.2校区总体规划方案科学性整体部署：通过分析用户的实际需求，对校园网功能、预算、售后做出完善仔细的部署安排。设备选择：校园网实际选型配置中，要选择合适的产品进行配置，在未来一定时间依然可以使用具有可拓展性能。结构合理：校园网设计构建中，各部分结构要合理明确、功能完整齐全。充分提高校园网高校完整使用。高效实用：建立先进的科研平台，在有限经济承受范围实现功能，把信息资源和功能应用利用最大化。运行环境：互联网访问实现信息共享，防火墙和安全软件建立实时保护，信息资源可以安全合理利用。

5综合布线系统设计5.1综合布线概述综合布线是校园网建设不可或缺的一部分，在布线时应注意以下5个原则：1.经济实用性：学校资金有限，校园网设计前期合理安排，可以保障后期资金运作，实现功能利用最大化。2.快捷性性：结构模块化使综合布线系统能高效运作。3.便于安装：软、硬件要方便安装，具有兼容性和可拓展性。4.运行时间、开销降低：综合布线合理设置将运行花费大大降低。5.资源合理应用：合理综合布线，可以将信息资源最大化应用。5.2综合布线系统的组成综合布线系统分别由：工作区子系统、设备间子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统和建筑群子系统共同组成。表5—1布线各系统

6网络安全设计方案6.1防火墙等技术在安全方面的作用如今路由设备具有包过滤的功能，合理配置ACL在其上的特定接口的地方，可以完整实现包过滤。包过滤软件在办公学习中使用范围很广，这种软件价格较高。这种技术使用范围上有一定的局限性，不能对上层协议解读。路由器内部信息资源比较有限，在信息处理中，发现非法经营数据直接删除。在防火墙技术应用中，代理服务器建立在专业硬件上才能实现其功能服务利用。通过在路由器上，把内部网络和外部网络将其隔断，实现对校园网功能安全的保护。6.2机房需求概述机房作为校园网的核心组成部分，建立完善的设备运行体制，保证整个校园网高效、完整运行；同时不能忽略美观原则，机房要美观大方、整洁朴素。机房的设计规划中，依然要遵从经济原则，在有限的资金下，把库房布置合理、安全、适用。机房建设将包括一下几个子系统：机房空调、建筑装饰系统、机房防水系统、消防系统机房其他配套设备系统等。服务器和交换机根据不同类型的分类，在房间内的不同的机柜布局；所有的布线要走暗线，这样机房简洁大方；两种照明：正常照明和应急照明和UPS系统。在电脑室配置一个独立的配电柜，并且要对配置箱进行编号，以工作人员日后方便管理利用。要对机房隔热是对屋顶、墙体、门窗采取相对应的隔热、遮阳措施；库房维护结构的防水，架空地面防潮效果理想，机房地面也可以做适当防潮处理；机房同时要配备大量的消防设备，预防火灾发生；为了发挥机房的作用，因而在机房设计时应充分考虑其功能需求，按照师生需求设计；还要注重机房的售后和管理，方便管理人员的操作和管理；机房设计还要注重物理安全、数据安全、保密管理以达到更高层次的管理利用。7设备选型7.1设备选型概述如今，网络运用已经融入人们学习、工作、日常生活中，对校园网设计合理选型十分必要，通过对用户需求分析、学校经济实际情况、需要仔细调查设备的具体功能、参数，设备选型应该在经济最小化、利益最大化原则下，选择校园网需要的配置，对路由器、服务器、布线等进行选型，合理安排部署。7.2交换机选型交换机，顾名思义用于数据交换的机器。一般应用于一条宽带进线，而有很多出口，有很多台电脑需要通过这条线上网时，普通路由器无法满足时使用。交换机可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。每台电脑通过网线连接到交换机，就组成了一个局域网，各台电脑之间就可以共享文件、共享打印机以及共享宽带上网等。本次交换机选型包含：三层交换机、二层交换机机器。1.三层交换机选择三层交换机在网络三层中：物理层、数据链路层、网络层；三层交换机支持路由功能、支持网络层的很多协议等，支持多VLAN的设置与IP地址配置。品牌：思科型号：CISCOWS-C4506-E传输速率：10/100/1000Mpps交换方式：存储—转发背板带宽：64Gbps包转发率：75Mpps端口结构：模块化产品尺寸：440*317*440mm2.二层交换机选择二层交换机最基本的作用就是连接电脑和其它网络设备。此外，二层交换机可以实施VLAN，DHCP中继、QoS和端口安全、端口镜像等功能。本次选择CISCOWS-C2960-48TC-L主要参数产品类型：智能交换机传输速率：10/100Mbps应用层次：二层交换方式：存储—转发背板带宽：8.8GbpsMAC地址表：8K端口结构：非模块化7.3路由器选型路由器可以让一根网线，同时满足多人上网的功能，简单的说，各个用户如“用电设备”，那么这个插板就可以相当于路由器，让更多人可以便捷高效的使用网络。思科1900可部署高速广域网环境中，为用户提供支持和服务。产品型号：思科1921/K9路由器类型：多业务路由器防火墙：内置防火墙运行速率：10/100/1000MbpsFlash卡：缺省256MB尺寸：1.75*13.5*11.5英寸7.4服务器选型服务器是高性能计算机，作为网络重要节点，存储、处理网络上大多数的数据、信息，是网络建设利用的灵魂。它可以用来开网站、游戏、资料存储、传输节点、通信等，它的作用就是提供给上网的网民一个连接的接点并存储特定资料。主要参数型号：CiscoUCSC22M3服务器产品类别：机架式CPU类型：Intel至强E5-2600主板芯片组：IntelC600内存类型：DDR3内存插槽数量：167.5防火墙选型防火墙是保护信息安全的一个重要屏障，可以使校园网高速稳定、只能安全，提供快速流畅的网络空间。主要参数：型号：CiscoASA5505-K8电源：100～240VAC,50/60Hz尺寸：174.5*200.4*44.5mm网络络端口：8

8预算8.1软件及培训费用为了方便日后的管理服务，还要注重选择软件和管理人员操作培训。本次校园网设计使用，客户端均使用Windows7系统，免费赠送获取。校园网使用的培训均免费，由工作人员培训老师学生对校园网的合理使用，为师生提供一个安全方便快捷的使用环境。8.2预算合计长治鹿家庄小学的校园网设计预算，主要包括服务器、交换机、路由器、布线、软件售后、机房装修费用，如下表：图8-1校园网预算设备名称型号数量单价总价服务器思科CISCOUCSC22M32台860017200交换机思科CISCOWS-C4506-E2台1100039600思科CISCOWS-C2960-48TC-L2台4400路由器思科CISCO1921/K96个600034000布线材料光纤800米2016500水晶头600米0.5双绞线500个0.5防火墙思科CISCOASA5505-K81台28002800软件Windows7150个00培训000小计10010税费10010*6%6006合计16016

9系统实现及测试9.1路由器配置出口路由器的合理配置是在校园网安全方面不可或缺的部分，包括设置时钟频率、配置地址池、访问控制列表等。图9-1出口路由器的配置9.2服务器配置1.文件服务器：ftp服务器的配置对校园文件安全起着必不可少的作用。将ftp服务器设置用户名为cisco；密码也为cisco。用户通过密码访问增加了信息的安全性，同时保护了校园的信息资源。图9-2设置ftp用户及密码2.Web服务器:存放校园大量信息资源，对其配置也十分必要，师生可以借助web访问自己想要的信息资源。图9-3创建web网站3.DNS服务器:将域名转换成IP地址，将转换成地址为0的DNS服务器的配置。图9-4DNS服务器的配置9.3网络测试记录1.网络连通器图9-5网络连通器测试结果2.外网图9-6外网测试结果3.访问控制列表图9-7访问控制列表测试图9-8访问控制列表测试4.web服务器图9-9web服务器5.ftp验证图9-10访问ftp验证6.DNS解析把域名指向网站空间IP，让人们通过注册的域名可以方便地访问到网站的一种服务。图9-11测试DNS的解析以上就是对网络连通器、外网、访问控制列表、web服务器、ftp验证、DNS解析测试结果。

总结长治市鹿家庄小学校园网设计，通过实地调查师生需求，结合校园实际情况，在经济原则、效益最大化的原则下，对校园进行合理设计建设。通过用户需求、校园网详细设计方案、综合布线系统设计、网络安全设计方案、设备选型、预算等系统完整设计符合校园实际的校园网，使校园网更加优化更加完美的为全校师生服务利用，是一项可以参考实践的设计方案。本次校园网设计建设仍存在不足，校园网详细设计方案、机房设计还需要改进，设备选择兼容性和扩展性上应该不断提高，可以让校园网建设更加完善，为在校老师和学生提供一个更加优质更加完美的网络空间。

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王竹林.校园网设计与管理