湘北职专网络规划与设计方案

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1项目背景....................................................................................................................1

2校园网需求分析........................................................................................................1

2.1校园网主要接入信息点分析..........................................................................1

2.1.1行政楼信息点分布...............................................................................1

2.1.2教学楼信息点分布...............................................................................2

2.1.3实验楼信息点分布...............................................................................2

2.1.4科技楼信息点分布...............................................................................2

2.1.5图书馆信息点分布...............................................................................3

2.1.6学生宿舍信息点分布...........................................................................3

2.2业务类型需求分析..........................................................................................4

2.3功能需求分析..................................................................................................4

2.4网络安全性需求分析......................................................................................5

3校园网络逻辑设计....................................................................................................5

3.1网络拓扑结构图..............................................................................................5

3.1.1校园网拓扑设计总图...........................................................................5

3.1.2行政办公楼网络设计图.......................................................................6

3.1.3教学楼群网络设计图...........................................................................6

3.1.4图书馆网络设计图...............................................................................7

3.1.5实验楼网络设计图...............................................................................7

3.1.6科技楼网络设计图...............................................................................8

3.2网络设备的选择..............................................................................................9

3.2.1核心层交换机.......................................................................................9

3.2.2汇聚层交换机.....................................................................................10

3.2.3接入层交换机.....................................................................................10

3.2.4路由器.................................................................................................11

3.2.5防火墙.................................................................................................11

3.3IP地址分配以及VLAN划分......................................................................12

I

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3.3.1IP地址的分配....................................................................................12

3.3.2VLAN的划分.....................................................................................13

4网络技术方案与部署..............................................................................................13

4.1VLAN技术的应用........................................................................................14

4.2校园网的DHCP搭建...................................................................................14

4.3配置OSPF协议...........................................................................................15

4.4NAT（IP地址转换技术）...........................................................................16

4.5访问控制列表的运用（ACL）...................................................................16

4.6防火墙安全区域技术....................................................................................17

5项目测试..................................................................................................................18

5.1内网联通性测试............................................................................................18

5.2外网联通性测试............................................................................................20

6设计小结..................................................................................................................20

参考文献......................................................................................................................22

II

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湘北职专网络规划与设计方案

1项目背景

校园网是一种面向全校师生提供教学、科研及综合资讯的多媒体网路。在当

前的社会，随着社会的快速发展，网络也得到了快速的发展，作为当代现代教育

最主要的基础设施，校园网不但可以让学校提升教育教学水平、科研水平，而且

还可以让学校的各类管理更加的完善。运用已发展起来的先进的计算机技术，推

动学校各个单位和部门的计算机信息化，并将各个部门的计算机与学校的计算机

进行联结，从而达到各项信息的统一、共享；通过利用校园网络的便捷，实现了

各种资源的共享，各种信息的交流探讨，经验的分享，消息的发布，各部门的协

同工作等，可以让学校的现代化管理和教育的质量得到了极大的提升，还可以让

学生的学习积极性、主动性得到了极大的提升，为现代化教育、素质培养出了优

秀的人才。因此，建设湘北职业技术学院的校园网络就成了一件头等大事。

2校园网需求分析

2.1校园网主要接入信息点分析

湘北职业中等学校（以下简称为湘北职专）网络系统主要采用的是数据信息

点，以实现校园内部的各种资源共享，利用快速的网络为学校的日常教学、科研、

管理提供便捷的服务，为应对各种突发情况、计划、组织提供技术支持。湘北职

专是以有线网络的建设为主，因为学校的人员较多所以网络系统的接入点也相对

较多，所以学校应支持多点广播和高带宽接入这样才能满足大量的接入点的使用。

湘北职专校园网主要接入信息点分布如下所示：

2.1.1行政楼信息点分布

行政楼信息点分布，如表1所示。

表1行政楼接入点

楼层数据点

一层2

二层20

三层20

四层20

五层20

1

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楼层数据点

六层20

数据点总计102

2.1.2教学楼信息点分布

教学楼（多媒体教室）信息点分布，如表2所示。

表2教学楼接入点

楼层数据点

一层10

二层20

三层20

四层20

五层20

楼层数据点

六层20

数据点合计110

2.1.3实验楼信息点分布

实验楼信息点分布（实验楼是学校电脑机房所在地），如表3所示。

表3实验楼A、B区接入点

实验楼A区实验楼B区

楼层数据点楼层数据点

一层20一层20

二层36二层36

三层36三层36

四层216四层216

五层216五层216

六层112六层112

七层36七层36

八层36八层36

数据点合计708数据点合计708

2.1.4科技楼信息点分布

科技楼信息点分布（AB、CD区），如表4所示。

2

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表4科技楼AB、CD区接入点

科技楼AB区科技楼CD区

楼层数据点楼层数据点

一层20一层20

二层35二层35

三层35三层35

四层116四层58

五层116五层58

六层36六层36

数据点合计242数据点合计242

2.1.5图书馆信息点分布

图书馆信息点分布，如表5所示。

表5图书馆接入点

楼层数据点

一层10

二层33

三层18

四层10

五层386

六层13

数据点合计470

2.1.6学生宿舍信息点分布

学生宿舍信息点分布，如表6所示。

表6学生宿舍接入点

楼层数据点

一层120

二层120

三层120

四层120

五层120

六层120

数据点合计720

3

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2.2业务类型需求分析

校园网在湘北职专的日常办公中起着至关重要的作用，除了满足普通的上网

需求外还要支持高带宽的程序应用类型例如网络教学、实时视频等，这部分类型

的网络流量要求学校网络要有足够的主干带宽以及拓展能力。

除上述的要求之外，将行政办公网络、教学网络、学生网络和管理网络的分

开，因此在建立湘北职专的校园网时候必须具有多个网段的划分隔离，教学以及

办公环境的变化时相应配置能够做到灵活的改变。

湘北职专校园网属于大型的校园网外部网络采用双链路出口以及采用带宽

以太网技术进行设计。

2.3功能需求分析

利用互联网可以提高湘北职专的教育技术现代化水平，能够实现办公自动化、

提供邮件传输、教学信息查询、文件上传下载等服务，以此提高学校的办公效率

和管理水平。能够对学校的教育、教学信息进行快速的采集、处理和存储，并将

二者相结合，达到了资源共享的目的。在湘北职专的校园网络建设中，实现了如

下主要功能：

（1）（OA），一个以互联网为基础的综合管理信息系统，可以实现行政管

理，人事调动，学生学籍，后勤采购，财务管理，公文收发管理，师生档案管理，

重要档案管理等，从而实现了校园的无纸化，并提高了工作的效率。

（2）需要在校园网上与由网络运营商所提供的网络连接，以达到对台式机

的百兆传输。

（3）学校须设立一台自备的WWW伺服器，并于网路上提供本校网页的服

务：包括本校简介、本校各职能、本校新闻、本校招生资讯、本校内部联络等。

（4）为了实现资源的共享，校内网络可以设置FTP（FileTransferProtocol）

服务器来提供文件共享服务。FTP服务器是一种专门用于文件传输和共享的服务

器，它允许用户在网络上访问和传输文件，可以为校内用户提供一个方便的平台

来共享各种资源，如文档、图片、视频等等。

设置FTP服务器需要选择一个合适的FTP软件，例如FileZilla、VSFTPD

等等，然后安装和配置它们。在配置FTP服务器时，需要考虑安全性和权限管

理等问题，以确保资源的安全共享。

（5）多媒体教育与远程教育：校园网要求有数据、语音、图像等多媒体实

时通讯的能力，主干网要有充足的带宽，以满足广大教师与学生的带宽要求，并

且要为突发数据传送预留一些带宽，尽量减少网络时延。

4

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（6）图书馆是给师生们提供自主学习的场所，除了提供传统的图书还应提

供更多的服务，例如：连接互联网建立电子图书馆为全校师生提供查询与检索服

务，增强校图书馆图书管理信息的自动化。

（7）管理，通过校园网实现校园日常办公的管理、教务管理、校园一卡通

应用管理、学生上网计费管理等。

（8）采用NAT动态IP地址转换，将实现湘北职专通过私有IP地址对互联

网的访问。

2.4网络安全性需求分析

高校校园网是高校的重要基础设施，对高校的教学、科研和管理等重大活动

起到了重要的作用。校园网的安全情况对学校的每一项工作都有很大的影响，因

为网络技术比较复杂，所以很难做到一蹴而就，然而，如果在网络的设计中考虑

到了安全问题，那么它就能够最大程度地提高安全性。

校园网络的安全主要从硬件和软件两个方面入手，当前主流的网络安全技术

主要包括在网络设计时候安装防火墙设备、在操作系统上安装杀毒软件以及配置

安全协议等。在网络规划阶段对湘北职专校园网影响比较大的安全问题进行安全

设计。在湘北职专的网络设计中将采取安装防火墙设备、划分虚拟局域网（VLAN）

技术、安装病毒检测软件、ACL（访问控制列表）、网站过滤等技术来保证网络

安全。

3校园网络逻辑设计

为了提高湘北职专校园网络性能的可靠性和稳定性，校园网总体将采用三层

网络架构即接入层、汇聚层、核心层，其中接入层需要支持千兆上传到汇聚层以

及实现百兆到接入端。采用安全智能化交换机实现校园网的接入管理和提供网络

服务。

3.1网络拓扑结构图

3.1.1校园网拓扑设计总图

依据湘北职专校园网的需求分析，以及本着将网络成本降到最低的原则，将

校园网设计为三层结构，设计接入层，汇聚层和核心层三层交换型的网络架构和

双链路出口的总体设计。学校的网络拓扑设计总图如图1所示。

5

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图1校园网拓扑图

3.1.2行政办公楼网络设计图

行政办公楼的网络布局按照各楼层部门的职能按图2所示进行布置。

图2行政楼网络图

3.1.3教学楼群网络设计图

教学区在校园网络的设计中是较好设计部分，每栋教学楼接入点较少所以每

栋教学楼出接口交换机汇聚到汇聚层交换机即可，设计图如图3所示。

6

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图3教学楼群网络图

3.1.4图书馆网络设计图

学校的图书馆除了提供纸质的资料外，还提供电子图书、电子期刊、电子资

源数据等，除了具备普通联网的功能外还应具备管理和数据库录入的服务，因此

图书馆网络设计如图4所示。

图4图书馆网络图

3.1.5实验楼网络设计图

实验楼是学校机房的所在地接入点较多，因此分成两块区域采用链路聚合的

方式实现负载均衡，为机房上课的师生提供高速稳定的网络环境，设计图如图5

所示。

7

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图5实验楼网络图

3.1.6科技楼网络设计图

科技楼是网络中心所在地，是校园网的核心部位。对于该楼群的网络设计一

定要采用双链路冗余备份的设计，才能保证学校网络的稳定的运行，设计如图6

所示。

图6科技楼网络图

8

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3.2网络设备的选择

3.2.1核心层交换机

核心层交换机是湘北职专校园网的中心部分，整个校园的网络流量都必须经

过核心层交换机进行转发处理，本着易管理和保障网络性能的原则湘北职专校园

网的核心层交换机选用的型号是华为S7706企业级核心交换机，如图7所示。

图7核心交换机图

华为S7706交换机能够满足超大型园区（5000人以上）用户的接入，湘北

职专有一万多个接入点这也是选用它做核心层交换机重要原因之一，而且该交换

机能够保证数据高速转发、网络高质量稳定的运行以及数据的冗余备份，主要参

数如表7所示。

表7核心交换机参数表

包转发率1080Mpps

传输方式存储转发方式

硬件参数

传输速率10M/100M/1000Mbps

端口结构模块化

扩展插槽6个业务槽位纠错

网络与钦件

支持基于Layer2协议头、Layer3协议、Layer4协议、

802.1p优先级等的组合流分类

支持ACL、CAR、Remark、Schedule等动作

QoS支持

支持PQ、WRR、DRR、PQ+WRR、PQ+DRR等队列调度

方式

支持WRED、尾丢弃等拥塞避免机制支持流量磬形

9

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3.2.2汇聚层交换机

汇聚层的主要功能是汇聚网络流量，屏蔽接入层的变化对核心层的影响

Error!Referencesourcenotfound.，因此湘北职专校园网所选用的汇聚层交换机

的型号是华为S5720-28X-SI-AC，如图8所示。

图8汇聚层交换机图

华为S5720-28X-SI-AC是华为公司为大中型企业网络服务的汇聚层交换机，

可以快速的实现校园网络流量的汇聚，提高传输效率，主要参数如表8所示。

表8汇聚层交换机参数表

产品类型千兆以太网交换机堆叠功能可堆叠

应用层级三层VLAN支持4K个VLAN

支持对端口接收和发

传输速率10/100/1000MbpsQOs送报文的速率进行限

制

支持PIMDM、PIM

背板带宽336Gbps/3.024Tbps组播管理

SM、PIMSSM

包转发率108Mbps/126Mbps网络管理支持智能iStack堆叠

用户分级管理和令保

MAC地址表16K安全管理

护

可插拔双电源，支持

端口数量32个电源电压交流或直流供电，

默...

24个

端口描述10/100/1000Base-T以电源功率22.3W

太网端口

3.2.3接入层交换机

在接入层中接入的设备比较多所以在选用接入层的交换机要充分的考虑其

拓展性和管理性。因此在湘北职专校园网中选取的接入层交换机为华为公司生产

的S5700-52X-LI-AC，如图9所示。

10

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图9接入层交换机

华为S5700-52X-LI-AC提供的接入端口较多，能够满足湘北职专校园网接

入层的需求，主要参数如表9所示。

表9层交换机参数图

产品类型快速以太网交换机端口数量52个

48个

应用层级二层端口描述10/100/1000Base-T以

太网端口，4...

传输速率10/100/1000Mbps堆叠功能可堆叠

交换方式存储-转发VLAN支持4K个VLAN

支持对端口入方向、

背板带宽256GbpsQos

出方向进行速率限制

支持IGMPv1/v2/v3

包转发率132Mpps组播管理

Snooping和快速离...

支持智能堆叠iStack

MAC地址表16K网络管理

(S5700-10P-LI-AC..

用户分级管理和口令

端口结构非模块化安全管理

保护

3.2.4路由器

在湘北职专校园网中所使用的路由器主要是连接互联网的作用，因此需要支

持高速的带宽接入更要的是能对网络数据加密，在本次设计中所选用的路由器型

号是华为AR2220，如下图10所示。

图10路由器

3.2.5防火墙

在网络设计中最重要的是要保证用户网络的上网安全，在现代化的网络建设

中防火墙是扮演着安全卫士的角色在很大的程度上能够保护内部网络的安全，因

11

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此湘北职专校园网选用的防火墙型号是华为USG6120，如图11所示。

图11防火墙图

3.3IP地址分配以及VLAN划分

3.3.1IP地址的分配

湘北职专从中国电信运营商申请了IPv4地址池0-0/24

由于互联网发展的非常迅猛导致了现在世界上IPv4地址的逐渐枯竭，因此

湘北职专本着节约IPv4地址的思想，在分配本校的IPv4地址是遵循以下原则：

1.对接互联网的设备（防火墙）其IP地址均使用公网的IPv4地址；

2.内网全部采用私有IP地址；

3.学校师生的私有IP地址上网统一由出口的边缘设备（防火墙）进行NAT

地址转换；

4.为了避免学校的服务器集群受到恶意的攻击，给所有的服务器分配私有

IPv4地址。

这样的设计解决了湘北职专校园网对IP地址的实际需求，利用地址翻译

（NAT）技术实现内网用户访问外网的需求，也提高了网络的安全性能。

表10IP地址分配

区域IP子网掩码

行政办公楼-54

学生宿舍、食堂-54

教学楼-54

实验楼-54

科技楼-54

图书馆-54

网络中心-54

教师公寓-54

各楼层再按功能划分子网。

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3.3.2VLAN的划分

Vlan划分如表11所示。

表11VLAN划分情况

区域建筑名称VLAN备注

东区教学楼1栋Vlan10

教学楼2栋Vlan11

教学楼3栋Vlan12

............

教学楼12栋Vlan21

西区Vlan34

学生宿舍1栋

Vlan35

Vlan36

学生宿舍2栋

Vlan37

............

Vlan64

学生宿舍16栋

Vlan65

区域建筑名称VLAN备注

行政办公楼Vlan22

Vlan23

实验楼A区

Vlan24

Vlan25

实验楼B区

Vlan26

科技楼AB区Vlan27

科技楼AB区学校网络中心在科技

中区Vlan28

网络中心楼AB区

科技楼CD区Vlan29

图书馆1-4楼、6楼Vlan30

图书馆5楼

Vlan31

电子阅览室

教师公寓Vlan32

食堂Vlan33

4网络技术方案与部署

一个完整的校园网络的建设主要包括两个内容：硬件方案设计和技术方案的

设计。在本设计中主要讲述的是技术方面的内容。湘北职专的校园网所涉及到的

技术主要有：VLAN技术、DHCP服务、OSPF动态路由以及访问外网时使用缺

省路由、配置服务器集群、STP实现负载均衡、NAT地址转换以及通过ACL技

术和防火墙技术保障学校师生上网安全。

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4.1VLAN技术的应用

VLAN技术使网络管理人员可以在逻辑上把一个实体LAN分成多个广播域，

湘北职业技术学院根据每个专业的工作特点，把每个专业都分成了几个VLAN，

在同一个VLAN中，使用了一种端口隔离技术。这不仅可以避免广播风暴，还

可以确保学校的网络安全。在二级交换器内，不同VLAN无法直接通讯，必须

通过三级交换器内的三级交换器进行确认，方可彼此通讯。

具体划分VLAN技术的代码，以接入层交换机sw1为例：

1.划分VLAN

sysnamesw1

vlan22

vlanbatch30to31

2.在二层交换机（SW1）中将接口接入VLAN

配置accsss端口（Access类型的接口主要用来接入终端设备），以及Trunk

端口

interfaceEthernet0/0/1

portlink-typeaccess

portdefaultvlan22

interfaceEthernet0/0/2

portlink-typeaccess

portdefaultvlan28

interfaceEthernet0/0/3

portlink-typetrunk

porttrunkallow-passvlan2230to31

4.2校园网的DHCP搭建

DHCP是TCP/IP的一种标准协议，它可以简化对主机IP地址的指派管理。

其主要功能是对IP地址进行集中的管理和分配，使得网络中的主机可以动态的

获得IP地址、网关地址、DNS地址等信息，可以保证在网络中的地址不会出现

冲突，有利于对IP地址的利用。湘北职专校园网是属于大型网络接入点较多，

要网络管理员手动分配静态IP地址的话，工作量会非常的巨大也不方便网络的

管理与维护，因此在本设计中利用三层交换机的功能搭建DHCP服务。

在校园网中给每个用户VLAN分别搭建DHCP服务（中间有省略一些

VLAN），如表12所示

14

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表12DHCP分布情况表

VLANIP地址池网关DNS

VLAN10（教学楼1栋）-54

VLAN22（行政办公楼）-54

VLAN23（实验楼A区）-54

VLAN27（科技楼AB区）-54

VLAN30（图书馆1,4,6

-54

楼）

VLAN34（学生宿舍1栋）-54

以行政楼的vlan22为例，在三层核心交换机中定全局地址池vlan22相关命

令如下：

[HXSW6]ippoolxzbgl

[HXSW6-ip-pool-xzbgl]networkmask24

[HXSW6-ip-pool-xzbgl]gateway-list

[HXSW6-ip-pool-xzbgl]dns-list

[HXSW6-ip-pool-xzbgl]leaseday8

在虚拟接口应用全局

interfaceVlanif22

[HXSW6-Vlanif22]ipaddress

[HXSW6-Vlanif22]dhcpselectglobal

4.3配置OSPF协议

OSPF使用链路状态路由选择算法，具有速度快、支持的服务类型多,适应于

规模庞大、环境复杂的网络使用Error!Referencesourcenotfound.。湘北职专校

网络采用OSPF动态路由协议，能保证学校的路由表信息即时更新，配置OSPF

动态路由协议具体的实施过程如下：

在校园网的核心层交换机和防火墙上分别配置OSPF协议，保证学校内部网

络的通信，配置命令如下。

1.汇聚层交换机配置OSPF

[HXSW6]ospf1

[HXSW6-ospf-1]area0

[HXSW6-ospf-1-area-]network55

[HXSW6-ospf-1-area-]network55

15

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2.防火墙配置OSPF

[FW]ospf1

[FW-ospf-1]area0

[FW-ospf-1-area-]network55

4.4NAT（IP地址转换技术）

NAT技术是将私有IP地址映射到可以在因特网使用的公网IP地址。湘北职

专校园网的接入终端比较多，为每个接入终端都分配公网IP地址是不现实的，

因此在设计中采用NAT技术将学校的私有IP地址转化为公网IP地址，实现内

部用户访问外网的功能。由于校园网设计的较为复杂，湘北职专采用NAPT（网

络地址和端口）转换技术这样既能保证上网也可以保证师生上网的安全。有关

NAT地址转换如表13所示。

表13校园网络地址转换

地址：IP

内部地址：/24-/24

公用地址池：0-0/24

防火墙出口网关/24

外网地址/24

配置安全策略

[FW]policy-interzonetrustuntrustoutbound

[FW-policy-interzonetrustuntrustoutbound]policy1

[FW-policy-interzonetrustuntrustoutbound-1]policysource

55

4.5访问控制列表的运用（ACL）

访问控制列表ACL根据源地址、目标地址、源端口或目标端口等协议信息

对数据包进行过滤，从而达到访问控制的目的Error!Referencesourcenot

found.。定义一些ACL策略来限制湘北职专校园网的一些上网行为，为全校师

生以及工作人员提供一个安全、稳定的网络环境。

湘北职专校园网ACL定义策略如下：

1.定义校园网的全校师生在周一到周五到06：00到23:30可以访问互联网

2.定义校园网学生宿舍禁止访问行政办公楼。

在核心层交换机SW配置acl命令如下：

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[HJSW]time-rangefwenww06:00to23:30working-day//配置全校师生上网时

间为周一到周五的06:00to23:30

[HJSW]aclnumber2001//在acl中应用策略

[HJSW-acl-basic-2001]rule10permitsource55time-range

fwenww

[HJSW-GigabitEthernet0/0/5]traffic-filteroutboundacl2001//把acl应用到接口

HJSW]aclnumber2003//设置acl禁止学生宿舍访问行政办公楼。

[HJSW-acl-basic-2003]ruledenysource55

[HJSW-GigabitEthernet0/0/1]traffic-filteroutboundacl2003

4.6防火墙安全区域技术

创建安全区域：

firewallzoneaddname=<zone_name>network=<network_address>

[masquerade=<yes|no>][forward=<yes|no>]

删除安全区域：

firewallzoneremovename=<zone_name>

添加接口到安全区域：

firewallzoneaddinterface=<interface_name>zone=<zone_name>

从安全区域中移除接口：

firewallzoneremoveinterface=<interface_name>zone=<zone_name>

允许某个安全区域到达另一个安全区域的流量：

firewallforwardingallowzone=<from_zone_name>to_zone=<to_zone_name>

阻止某个安全区域到达另一个安全区域的流量：

firewallforwardingrejectzone=<from_zone_name>to_zone=<to_zone_name>

禁止某个安全区域的所有入站流量：

firewallzonesetname=<zone_name>input=DROP

禁止某个安全区域的所有出站流量：

firewallzonesetname=<zone_name>output=DROP

防火墙它通过在网络边界上建立相应的网络通信监控系统来隔离内部和外

部网络。湘北职专校园网络作为学校重要的基础设施，也为保障