校园网络设计

校园网设计说明书姓名李雨涵学号15031109班级计算机一班日期2016/06/18目录第1章校园网设计概述……………………………………………………………11．1背景分析………………………………………………………21．2网络现状分析…………………………………………………31．3校园网具体需求分析……………………………5第2章校园网设计方案……………………………………62．1网络设计原则……………………………………………………72．1．1网络拓扑结构图…………………………82．1．2核心层汇聚层接入层的设备选型和设计方案………………9第3章VLAN划分和IP地址规划……………………….113.1VLAN划分的意义和划分原则……………………………123.2VLAN划分方案………………………………………143.3IP地址分配…………………………………………15第4章服务器及客户端的选型、配置……………………16结论…………………………………………………………………19致谢…………………………………………………………………20参考文献……………………………………………………………21第一章校园网络概述1.1校园网络背景分析随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多，对通过Internet/Intranet网络进行信息交流的需求越来越迫切，为促进教学、方便管理和进一步发挥学生的创造力，校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。校园网大都属于中小型系统，以园区局域网为主，一个基本的校园网具有以下的特点：高速的局域网连接——校园网的核心为面向校园内部师生的网络，因此园区局域网是该系统的建设重点，由于参与网络应用的师生数量众多，而且信息中包含大量多媒体信息，故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求；信息结构多样化——校园网应用分为电子教学（多媒体教室、电子图书馆等）、办公管理和远程通讯（远程教学、互联网接入）三大部分内容：电子教学包含大量多媒体信息，办公管理以数据库为主，远程通讯则多为方式，因此数据成分复杂，不同类型数据对网络传输有不同的质量需求；安全可靠——校园网中同样有大量关于教学和档案管理的重要数据，不论是被损坏、丢失还是被窃取，都将带来极大的损失；操作方便，易于管理——校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公人员，应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太过专业化；经济实用——学校对网络建设的投入有限，因此要求建成的网络应经济实用，具备很高的性能价格比。校园内各建筑互连形成园区主干；各建筑物内再扩展面向用户的局域网。园区主干连接为100M/1000Mbps，建筑物内部的用户局域网提供到桌面的10/100Mbps网络带宽。1.2网络现状分析以太网络技术早期局域网技术的关键是如何解决连接在同一总路线上的多个网络节点有秩序也共享一个信道的问题，而以太网络正是利用载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）技术成功的提高了局域网共享信道的传输利用率，从而得以发展和流行的。特别是近几年来交换式以太网和100M快速以太网的广泛应用，使以太网络成为当今局域网应用较为广泛的主流技术之一。然而,以太网络在发展早期所提出的共享带宽、信道争用机制限制了网络后来的发展，即使是近几年发展交换式以太网技术和100M快速以太网技术也不能从根本上解决这一问题，具体表现在：i.不提供服务质量保证（QoS）以太网提供的是一种所谓“无连接”的网络服务，网络本身对所传输的信息包无法进行诸如交付时间、包间延迟、占用带宽等等关于服务质量的控制。这种传送方式就像邮局递送信件一样，信息包一旦交给传输介质，无论是发送端还是接收端都无法再对中间的传输过程进行任何有效的控制，这就是所谓没有服务质量保证。而且以太网的包长度本身是不确定的，这就导致网络设备对每一个帧的处理和转发延迟处于随机、不可控制状态。这两个因素的存在，使得以太网的帧在传输时的延迟和延迟的突发变化方面显得非常严重。以太网对传输过程的不可控性和对帧处理延时的过多抖动都不适于现在大量涌现出的具有较强定时性要求的多媒体信息的传输。ii.带宽利用率较低对信道的共享及争用机制导致信道的实际利用带宽远低于物理提供的带宽，虽然基于CSMA/CD机制的以太网可以使网络节点对带宽的争用以一种“秩序”进行，但其带宽有效利用率仍低于10%。以太网的交换技术可以降低争用的几率，但为了与原有网卡及应用软件相兼容，CSMA/CD仍必须存在，且交换中对转发端口的定位是在动态学习、动态刷新中进行的，这就使在统计上仍存在大量的包是以共享争用的方式传递的。引入交换技术可使利用率提高至20%-50%。除以上两点以外，以太网传输机制所固有的对网络半径、冗余拓扑和负载平衡能力的限制以及网络的附加服务能力薄弱等等，也都是以太网络的不足之处。但以太网成熟的技术、广泛的用户基础和较高的性价比，使其仍成为传统数据传输的网络应用中较为优秀的解决方案。现在，传统10M以太网的应用越来越少。在网络应用中，比较流行的以太网技术是：100M快速以太网和千兆以太网。(2)千兆以太网络技术千兆位以太网应用于大中型网络，能把现有的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接起来。千兆位以太网采用同样的CSMA/CD协议、同样的帧格式，是现有以太网最自然的升级途径，使用户对以太网原有设备管理工具的投资得到保护。千兆位以太网是超高速主干网的一种选择方案。在数据、话音、视频等实时业务方面，它虽然不能提供真正意义上的服务质量保证（QoS），但千兆位以太网频宽较高，能克服原以太网的一些弱点，提供服务保证等特性。IEEE802。3Z工作组已确定了以下一组规范，统称为1000Base-X。1.1000Base-LX:多模光纤传输距离为550米，单模光纤传输距离为3000米。2.1000Base-SX：62.5微米多模光纤传输距离为300米，50微米多模光纤传输距离为550米。3.1000Base-CX:用于短距离设备的连接，使用高速率双绞线铜缆，最大传输距离为25米。4.1000Base-T：5类铜缆传输最大距离为100米。千兆位以太网支持交换机之间、交换机与终端之间的全双工连接，支持共享网络的半双工连接方式，使用中继器和CSMA/CD冲突检测机制。对于大多数用户而言，花费很少的投资就可将现有的网络升级至千兆以太网，并且不需在通信协议上进行额外的投资。千兆位以太网联盟为千兆位以太网的应用提出以下几种方案：a)更新快速以太网主干网：更换核心交换机，全面提高原有网络性能。b)用于交换机到服务器链路：服务器使用千兆位以太网卡，直接与千兆位以太网交换机相接，福建师范大学福清分校校园网升级改造方案第10页提供每秒百万个包的处理能力。c)千兆位以太网到桌面台式机：高性能工作站安装千兆位以太网卡，直接与千兆位以太网相连。d)用于交换机之间的链路：千兆位以太网交换机用光纤相接，提供一条高性能主干线路。e)更新FDDI主干：留现有光缆，提高带宽10倍。上面两种网络技术的分析摘自书籍《计算机网络工程典型安全分析》还有一种是ATM技术，ATM在现有技术水平上已获得成熟的发展。不过，ATM有一个不足之处就是，采用ATM技术来构建网络主干，需要较高的成本，其经济可行性较差。这对所建的中等规模仿小的网络就更是如此。基于我们学校目前的发展情况，ATM虽好，但并不合适，成本太高也还没有那多的需求。且学校原有的网络也都是基于以太网和快速以太网而建的，因此，我们使用千兆以太网为校园网主干，百兆到桌面，来平滑升级现有网络。即可以保护原有投资也达到升级的目的。这是我们升级中不二的选择。升级的设计依据：1)根据学校现有的业务量与业务类型，估算出网络大约需要的交换能力和功能。学校的业务主要有：校园网的Internet接入包括使用ChinaNet和CERNET,从学校现有计算机数量看，最大并行访问Internet的计算机数量大概在500台，以百兆光纤出入Chinanet是有些拥挤，不过大多数时间内不会有那么多台同时访问，而且还可以通过交换机带宽配置，来分配各个单位的上网需求，因此目前的带宽还是可以满足用户的上网需求。不过接入CERNET的带宽就显得过小了，虽然访问的人没有访问Chianet的多。校园内部的BBS、、FTP、E-Mail等，这些网络服务均可对内外开放，而且是学生群体比较活跃的区域，网络的通迅量较大，需要较大的带宽；学校内部日常的管理系统，如教务管理系统，学生学籍管理系统等，这些也是师生访问较多的网络服务；校园网内的文件传输等内部通信也需要很大的带宽。将学生宿舍的宽带接入也是校园网重要的功能模块，它所需要的带宽也是很庞大的.随着社会发展，移动办公也越来越普遍，增设校园无线局域网也是势在必行的。而且校园无线局域网也可以方便那些早期没有安装网络通迅线路的建筑接入校园网。经过以上分析，将校园内部主干网升级为千兆是十分必要的。2)根据业务量与业务类型的发展，估算出五年内网络大约需要的交换能力和功能在此次升级中，我们都将使用一些能够充分满足当前网络通迅及应用服务的网络设备，又能够在相当长一段时间内保持技术的先进性，能够满足今后学校对网络的扩展需要。3)依据网络分级原则，确定核心、会聚、接入各层设备所在位置与策略。该次升级方案中，彻底改变了校园网络的主干拓扑结构，摒弃了以前那平面型的拓扑结构，采用当今主流的三层网络结构，即核心层、汇聚层、接入层结构。网络中心还是设在昌檀楼，所以核心层设备也自然设在该楼内.汇聚层接入层设备根据新的网络拓扑及子网划分，具体安放在后面的章节中说明。4)根据以上三点，以及充分利用现有的网络设备的前提下，确定对所需网络设备的要求和投资估算，以此来确定设备的供应商，并在满足现有业务的同时，确保网络可以以较少投资平滑升级。5)根据前面的对网络现状的分析，需要对不足的地方加以改进。这里主要对核心冗余、无线接入、网络安全加以说明。a)核心冗余，学校所有出入Chinanet和CERNET的数据都必须通过ls-3026交换机，一旦该设备出现故障，整个网络将瘫痪。为应对该问题，我们采用核心冗余技术，通过设置HSRP协议，即使核心交换机有一台出现故障，网络会自动切换到另一台核心交换机上，保证网络通畅。我们使用的冗余交换机都可以工作在三层，支持该协议。1.3校园网具体分需求分析校园网应以宽带ＩＰ网为目标，具有数据、语音、图形、图像等多种信息媒体传递功能，具备性能优越的资源共享功能。校园网主干传输带宽应达到1000Mbps要求，楼宇之间千兆连接。校园网子网包括教学子网和功能教室子网，子网采用交换式百兆以太网方案，教室、办公室（科室）、功能教室等单元场所应有充足的信息节点并具有快速交换功能。建设校园网的同时必须考虑到与城域网的连接，要按统一规划接入教育城域网，接入带宽不小于100Mbps。不得游离于教育信息网之外，以保证网络安全、资源共享和带宽的要求。校园网内用户能访问教育城域网上资源，城域网内用户至少能访问该校的服务器、资源服务器。第2章校园网设计方案2.1网络设计原则（1）先进性原则以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音和视频图像等多媒体应用，采用基于交换的技术代替传统的基于路由的技术，并且能确保网络技术和网络产品在几年内基本满足需求。（2）开放性原则校园网的建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口，从而为异种机、异种操作系统的互连提供便利和可能。（3）可管理性原则网络建设的一项重要内容是网络管理，网络的建设必须保证网络运行的可管理性。在优秀的网络管理之下，将大大提高网络的运行速率，并可迅速简便地进行网络故障的诊断。（4）安全性原则信息系统安全问题的中心任务是保证信息网络的畅通，确保授权实体经过该网络安全地获取信息，并保证该信息的完整和可靠。网络系统的每一个环节都可能造成安全与可靠性问题。（5）灵活性和可扩充性选择网络拓扑结构的同时还需要考虑将来的发展，由于网络中的设备不是一成不变的，如需要添加或删除一个工作站，对一些设备进行更新换代，或变动设备的位置，因此所选