【文章內容簡介】 的校園網。 西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 9 系統(tǒng)總體目標 對于一個校園網來說，系統(tǒng)的總體目標就是在一段時期內，當校園網完全建設好后所要達到的功能和具有的規(guī)模。一般來說，一個校園網系統(tǒng)總體目標往往是分布實施的，包括功能和規(guī)模的分布實施。根據高校校園網網絡建設的要求，為其設計了一 整套的網絡設計方案，采用 AVAYA 公司 (原朗訊企業(yè)網絡集團 )的網絡設備 [6]，為高校校園網絡系統(tǒng)構建優(yōu)質、可靠、穩(wěn)定的網絡平臺。提供方便、高效的網絡管理手段及良好的可擴展性和易維護性。 方案設計原則 本方案的設計將在追求性能優(yōu)越、經濟實用的前提下，本著嚴謹、慎重的態(tài)度，從系統(tǒng)結構、技術措施、設備選擇、系統(tǒng)應用、技術服務和實施過程等方面綜合進行系統(tǒng)的總體設計，力圖使該系統(tǒng)真正成為符合高校的網絡系統(tǒng)。從技術措施角度來講，在系統(tǒng)的設計和實現中，將嚴格遵守以下原則： 實用性和集成性 系統(tǒng)的軟硬件設計、還 是集成，均應以適用為第一宗旨，在系統(tǒng)充分適應教育信息化的需求的基礎上再來考慮其他的性能。該系統(tǒng)所包含的內容很多，將各種先進的軟硬件設備有效地集成在一起，使系統(tǒng)的各個組成部分能充分發(fā)揮作用，協(xié)調一致地進行高效工作。 標準性和開放性 只有支持標準性和開放性的系統(tǒng)，才能支持與其他開放型系統(tǒng)一起協(xié)同工作。在網絡中采用的硬件設備及軟件產品應支持國際工業(yè)標準或事實上的標準，以便能和不同廠家的開放型產品在同一網絡中同時共存；通信中應采用標準的通信協(xié)議以使不同的操作系統(tǒng)與不同的網絡系統(tǒng)及不同的網絡之間順利進行通訊。 先進性和安全性 系統(tǒng)所有的組成要素均應充分地考慮其先進性。不能一味地追求實用而忽略先進，只有將當今最先進的技術和實際應用要求緊密結合，才能獲得最大的系統(tǒng)性能和效益。網絡的安全是至關重要的，在某些情況下，寧可犧牲系統(tǒng)的部分功能也必須保證系統(tǒng)的安全。 成熟性和高可靠性 作為信息系統(tǒng)基礎的網絡結構和網絡設備的配置及帶寬應能充分地滿足網絡通信的需要。網絡硬件體系結構應在實際應用中能經過較長時間的考驗，在運行速度和性能上都應是穩(wěn)定可靠的、擁有完善的、實用的解決方案，并得到較多的第三方開發(fā)商和用戶在全西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 10 球范圍 的廣泛支持和使用。同時，應從長遠的技術發(fā)展來選擇具有很好前景的、較為先進的技術和產品，以適應系統(tǒng)未來的發(fā)展需要。 可靠性也是衡量一個計算機應用系統(tǒng)的重要標準之一。在確保系統(tǒng)網絡環(huán)境中單獨設備穩(wěn)定、可靠運行的前提下，還需要考慮網絡整體的容錯能力、安全性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)出現問題和故障時能迅速的修復。因此需要采取一定的預防措施，如對關鍵應用和主干設備考慮有適當的冗余。應急處理信息系統(tǒng)能夠全天候工作，達到每周 7*24 小時工作的要求。一個高可用性的系統(tǒng)才能使用戶的投資真正得到回報。 可維護性和可管理性 整個信息網 絡系統(tǒng)中的互連設備，應是使用方便、操作簡單易學，并便于維護。對復雜和龐大的網絡，要求有強有力的網絡管理手段，以便合理的管理網絡資源，監(jiān)視網絡狀態(tài)及控制網絡的運行。因此，網絡所選網絡設備應支持 SNMP、 RMON、 SMON 等協(xié)議，管理員通過網管工作站就能方便的進行網絡管理、維護甚至修復。 在設計和實現計算機應用系統(tǒng)時，必須充分考慮整個系統(tǒng)的便于維護性，以使系統(tǒng)在萬一發(fā)生故障時能提供有效手段及時進行恢復，盡量減少損失。 西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 11 第 4 章 系統(tǒng)總體設計 高校校園網計算機網絡系統(tǒng)的總體設計主要包括以下幾大部分 ： 設計思想； 分層次的設計； 高校網絡拓撲結構設計； 多協(xié)議處理及路由能力設計。 “自頂向下”的設計思想 在本方案中采用了 “自頂向下 ”的設計思想。自頂向下的設計方法適用于從 OSI 參考模型的高層開始再向較低的層次推進的網絡設計，它著重于在選擇運行于較低層次上的路由器、交換機和介質之前，將重點放在應用、會話、數據的傳輸上。另外，我認為 ： “好的網絡設計必需清楚客戶的需求蘊涵著許多商業(yè)和技術的目標，包括可用性、可伸縮性、可購買性、安全性和可管理性等。 ”所以在設計高校校園網絡系統(tǒng)的時候，盡量站在用戶的角度考慮問題，以滿足用戶的應用需求和技術需求。 分層次的設計 由于高校校園網絡的規(guī)模較大而且應用比較復雜，普通的平面網絡結構設計模型難以滿足園區(qū)網絡設計的需求。層次性網絡設計模型，由于其良好的伸縮能力、易于實現、易于排除故障、可預測性、協(xié)議支持、易于管理等特點，可充分滿足園區(qū)網絡的長期需求。因此，在設計高校校園網絡的時候，采用了經典的 “三層層次模型 ”和二層設計相結合的設計方法。 網絡層次結構 一個優(yōu)秀的網絡，不僅要有先進的設備，還要有先進的 網絡結構。在傳統(tǒng)的網絡設計中，是將基本網絡職能和服務放在網絡的中心，并將共享帶寬放在用戶級。但在過去幾年中，隨著網絡技術的迅速發(fā)展和網上應用量的增加，分布式的網絡服務和交換已經移至用戶級，由此形成了一個新的、更適應現代高速大型網絡的分層設計模型。這種分級方法被稱為 “多層設計 [7]” 。 多層設計是模塊化的，網絡容量可隨日后網絡節(jié)點的增裝不斷擴大。多層網絡結構有很大的確定性，因此在運行和擴展過程中進行故障查找和排除非常簡單。多層網絡結構最西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 12 有效地利用多種第三層業(yè)務，包括分段、負載分擔和故障恢復等。在分層網絡中運用 智能第三層業(yè)務可以大大減少因配置不當或故障設備引起的一般問題。 多層模式使網絡的移植更加簡單，因為它保留了基于路由器和集線器的網絡尋址方案，對以往的網絡有很好的兼容性。另外，分層結構也能夠對網絡的故障進行很好的隔離。分層化的模式可以支持所有常用的網絡協(xié)議。 網絡的三層結構 網絡的三層結構如圖 。 圖 網絡三層結構 接入層 網絡的接入層是最終用戶被許可接入網絡的點。該層能通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制，不過該層的主要功能是為最終用戶提供網絡接入。 在局域網環(huán) 境中，接入層主要功能如下 ： 提供交換的帶寬和第二層服務，如基于接口或 MAC 地址的 VLAN 成員資格和數據流過濾。當然，在這一層也可以提供安全特性。接入層主要關注通過低成本、高端口密度的設備提供的這些功能。 接入層為用戶提供了接入網絡的能力，接入層通過堆疊方式連接到分布層中，然后再通過分布層連接到網絡的主干。采用堆疊的方式將大大提高接入層交換機的性能同時在信息點較多的大樓能實現當地路由，從而減少網絡主干的負載。在高校校園網絡中，接入層交換機包括將本地的信息點連接至骨干網絡，同時因為采用了堆疊的技術，可以 使分布層和接入層合二為一，不僅簡化了網絡結構，同時也節(jié)省了網絡投資。 西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 13 分布層 網絡的分布層是網絡接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區(qū)分網絡核心層。該層提供了邊界定義，并在該處對潛在費力的數據包操作進行處理。在局域網環(huán)境中，分布層執(zhí)行最多的功能 ： （ 1） 、 VLAN 的聚合； （ 2） 、 部門級或工作組接入； （ 3） 、 廣播域或多點廣播域定義； （ 4） 、 VLAN 間路由； （ 5） 、 介質轉換及安全等。 分布層通常是指在樓宇網絡環(huán)境中將多個樓層交換機連接起來的部分，分布層一方面要求和核心層保持高速 可靠連接，另一方面是部署網絡策略的重要地方。分布交換機上行鏈路可以采用千兆捆綁技術實現高速骨干連接、下行為各接入層交換機提供百兆接口。同時，分布層交換機需能實現快速交換功能、 Qos功能等其它網絡策略。根據網絡的地理環(huán)境和網絡需求，可以在遠程區(qū)域分中心分別放置百兆端口密度較高的交換機 AVAYAP130系列可堆疊式交換機，并通過千兆光纖上連至主樓核心交換機。 核心層 核心層是局域網的主干，其主要目的是能盡快的交換數據。網絡的這個分層不應該被牽扯到費力的數據包操作或者任何減慢數據交換的處理。應該避免在 核心層使用像訪問控制列表和數據包過濾這類的功能。核心層主要負責以下的工作 ： （ 1） 、 提供交換區(qū)塊間的連接； （ 2） 、 提供到其他區(qū)塊 (如服務器區(qū)塊 )的訪問； （ 3） 、 盡可能快地交換數據幀或數據包； （ 4） 、 多層網絡設計最有效利用多種第三層業(yè)務，包括分段、負載分擔和故障恢復 [8]。 層次性網絡設計的指導原則 選擇最適合需求的分級模型，一般情況下二、三層層次模型就可以充分滿足用戶的需求。 不要使網絡的各層總是完全的網狀的，訪問層通常不必考慮為網狀；分布層可以考慮部分的冗余；核心層連接最好是網狀 ，其目的是考慮電路冗余和網絡收斂速度的原因。 不要把終端工作站安裝在主干網上，如果主干網上沒有工作站，可以提高主干網的可靠性，使通信量管理和增大帶寬的設計更為簡單。 西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 14 通過把 80%的通信流量控制本地工作組內部，從而使工作組 LAN 運行良好，這主要通過將服務器定位在工作組中適當的工作組行為來實現。 適當的層次級別使用具體的特征，這主要通過把不同的控制功能部署在不同的層次級別來實現 [9]。 局域網技術選型 決定局域網特性的主要技術有：用以傳輸數據的傳輸介質，用以連接各種設備的拓撲結構，用以共享資 源的介質訪問控制方法。 這三種技術在很大程度上決定了傳輸數據的類型、網絡的響應時間、吞吐率和利用率，以及網絡應用等各種特性，其中最重要的是介質訪問控制方法?；诮粨Q技術的局域網不同于傳統(tǒng)局域網采用的共享介質訪問控制技術。 以千兆網作校園網主干 千兆以太網構筑于以太網協(xié)議之上，但其速度比快速以太網增加 10 倍，達到 000Mbps或 1Gbps。由于千兆以太網明顯借助于以太網，因此用戶能夠利用現有的知識基礎來管理和維護千兆網絡。校園網主干采用千兆技術有利于現有技術及設備的無縫遷移，避免投資浪費，更有利于 將來升級、擴展。 交換式以太網 交換式以太網 [10]是人們解決通信瓶頸問題時誕生的，它不同于傳統(tǒng)的共享式網絡。交換式網絡是一種融合技術，而不是類似于 FDDI 專用網絡技術。它提供對現有網絡技術的更充分的支持。交換網絡技術是目前解決網絡通信瓶頸問題的切實可行的最佳方案之一，它避免了 ETHERNET、 FDDI 的通信爭用問題。 交換網絡具有倍增帶寬、靈活的劃分網段，實現 VLAN 的特點。使用此種技術構造網絡，網絡性能將主要集中在服務器一方，在以后的網絡升級中，增加服務器的處理能力即可。交換網絡可以平滑的過 渡到千兆網絡，且有強有力的工業(yè)支持，作為信息辦公網是一種合適的選擇。 將大型網絡劃分成小的網段，使每段擁有較少的用戶，這樣可解決網絡的擁擠，這是交換式以太網最基本的思想。目前數據和多媒體的應用對網絡帶寬的要求越來越高，而各種業(yè)務對實時性要求更高。 西安培華學院本科畢業(yè)論文（設計） 大學校園網網絡組建及 Inter 接入方案 15 局域網結構分析 局域網的主干網絡主要是指網絡的核心交換機和核心鏈路。骨干網絡負責各級交換機之間的數據傳送。由于每臺交換機上都與眾多的客戶直接相連，這樣每一條主干網絡鏈路都直接負擔著數十個或更多的客戶的網絡流量。所以每條主干網絡鏈路的帶寬容量直接關系到整 個網絡的傳輸能力。另外，主干網絡的穩(wěn)定性和安全性也直接影響到整個網絡的安全與穩(wěn)定。 局域網的接入部分直接與用戶相連，每一條接入鏈路只負責一個用戶的網絡數據。所以相對來說對帶寬的要求不是很高。但由于網絡內每個用戶都需要一條接入鏈路，所以接入部分的鏈路和端口數量相當巨大。另外由于接入終端種類的多樣性和接入端用戶對操作的簡單性要求，接入部分所采用的技術和設備應該有：使用廣泛、價格低廉、操作配置簡單、有很好的通用性和兼容性等特點。 三層結構在校園網中的應用 第三層交換概述 第三層交換技術因網絡 設備提供商而異。用于在子網之間交換分組的產品很多。但是，只有兩個概念性的技術被用在第三層交換機上 ： 專用方法 各個廠家的專用交換方法各有特點，但大致的原理基本是：絕大多數情況下，這些產品處理第一個分組，然后在一個分組序列中預測其余分組的目的地址。當分組序列的目的地址