【文章內容簡介】 業(yè)務需求：校園網必須能覆蓋整個校園，包括教學樓、宿舍樓、圖書館、實驗樓、辦公樓等等，具備通訊、管理、教學等一個學校所需要的功能。 用戶需求：（１） 教師通過校園網不僅能及時的掌握學生的動態(tài)，與學生及時的交流，還可以方便快捷的瀏覽與教學相關的網頁，查詢網上的資源，能夠及時的了解現代教育發(fā)展的現狀和本學科的一些前言知識，更好的進行教學和科研工作； （２） 學生通過校園網不僅能夠及時的了解學校發(fā)布的信息、新推出的政策、學校最近一段時間的活動，還可以方便的與他人進行交流，從網上查詢一些學習資料，通過網絡進行網上學習，視頻學習等，及時的了解教育方面前沿的信息，擴充自己的知識面，開闊視野；（３） 學校的管理人員通過校園網可以方便地對教務、行政事務、學生學籍、財務、資產等進行綜合管理，同時可以實現各級管理層之間的信息數據交換，實現網上信息采集和處理的自動化，實現信息和設備資源的共享。 應用需求：（１） 校園網應實現虛擬局域網（VLAN）的功能，以保證全網的良好性能及網絡安全性。（２） 主干網交換機應具有很高的包交換速度，整個網絡應具有高速的三層交換功能。 計算平臺需求：具有先進性、成熟性和標準性的計算機，對操作系統(tǒng)沒有要求，支持IPV4即可。 網絡需求用戶規(guī)模及業(yè)務狀況需求：考慮到校園網的用戶數量，出口的速率必須在100Mbps以上，且應實現負載均衡和備份。負載均衡是指當一個出口過于擁擠時應將流量適當分流到另一個出口，備份是指當一個出口出現問題時應切換到另一個出口，只有這樣才能保證可靠性、穩(wěn)定性和高性能。 用戶的計算機及網絡應用水平需求：校園網內部擁有大量計算機和用戶，由于內部用戶對網絡的結構和應用模式都比較了解，特別是在校學生的好奇心和求知欲較強，所以加強內網安全也不容忽視。內網安全應主要防范內部對服務器和網絡設備的攻擊、病毒在內網的傳播以及內部網絡管理制度上的漏洞。 應用系統(tǒng)和網絡服務需求：（1）校園網需連接到Internet，而Internet作為一種開放的、標準的技術，面向所有用戶，所有資源均通過網絡共享，需使用的TCP/IP協(xié)議以及網頁、E_mail等方式。應用系統(tǒng)的建設主要包括：（２）公共數據存儲：提供校內用戶的公共存儲使用，利用FTP等，目前的許多大學，新生入校交納一定的費用就可以獲得一個上網賬戶。大大豐富了學生使用網絡的內容，也豐富了校園網上的資源； （３）網站系統(tǒng)：包括學校主頁，及各系部、科室的網站，對于其中的一些訪問量較大的網站還應啟用域名系統(tǒng)；（４） 一卡通系統(tǒng)：通過校園網實現食堂、超市、浴室、銀行等的連接； （５） 教務管理系統(tǒng)：實現學籍管理、課程管理、成績管理等功能；（６） 數字化教學資源系統(tǒng)：實現數字化課程和課件，在課堂上老師可通過點播技術 或組播技術播放課件，學生也可在課后點播相應的課程自我學習； （７） 數字化圖書館：實現圖書檢索、電子閱覽室、電子論文庫等功能； （８） 辦公自動化系統(tǒng)：實現網上公文流轉、信息公布等功能。在進行校園網設計時必須考慮到將來應用系統(tǒng)的建設以及應用系統(tǒng)的功能擴展。在安裝服務器的地點應留有接口和較寬的帶寬，同時還應允許在校外訪問部分服務器。 2 網絡設計網絡技術選擇（主要包括物理層傳輸介質的選擇，局域網技術選擇）、網絡分層設計、IP地址分配、廣域網接入設計、網絡服務設計、網絡安全設計、網絡冗余設計 （1）最基本的目標是：①建設校園網絡中心，并通過一定的網絡拓撲結構構建連接校園網絡中心、計算機教室、實驗室、教學樓、辦公樓、學生宿舍樓、圖書館等的校園網，使之能通過一定的應用軟件完成行政辦公管理、教師備課授課、學生學習交流、校內信息公告、遠程電子通訊等基本功能②構建普通學校校內Internet環(huán)境，并通過代理服務器接入Internet，實現與Internet 交流，實現廣泛的軟件、硬件資源共享，如網上沖浪、電子郵件、文件傳輸、遠程登錄、存儲數據及論壇討論等。（2）校園網系統(tǒng)高可靠性在考慮現有網絡的基礎上,整個業(yè)務網網絡結構的拓撲結構盡量采用穩(wěn)定可靠的結構形式,以保證整個網絡的高可靠性。網絡設備和整個網絡系統(tǒng)必須具備高可靠性特征。（3）校園網系統(tǒng)高穩(wěn)定性其中核心交換機采用高性能,為整個校園網提供真正的高速無阻塞的傳輸,保證全線速交換；不僅硬件實現三層路由和交換，關鍵功能均通過硬件實現,極大程度上提高了數據處理能力；而管理交換引擎、電源等關鍵部件的冗余,實現了系統(tǒng)高穩(wěn)定性和可靠性。（4）校園網系統(tǒng)可擴展性網絡系統(tǒng)應以開放性為基礎,具有廣泛的適應性和可擴充性, 作為一個骨干網的核心,下面的一些新的應用將不斷增加,系統(tǒng)的容量也將隨之擴展,因此方案應具有良好的可擴充性適應系統(tǒng)不斷增長的需求。（5）校園網系統(tǒng)可維護性整個業(yè)務網必須具備良好的可管理性,網管系統(tǒng)應具有監(jiān)測、故障診斷、故障隔離、過濾設置等功能,以便于系統(tǒng)的管理和維護。同時應盡可能選取集成度高、模塊化、可通用的產品,以便于管理和維護。 網絡技術選擇：三層交換技術：在計算機數量眾多的局域網絡中，為了提高網絡安全性和通信效率必須劃分VLAN,而不同VLAN間的通信只有通過路由設備才能實現。如果使用傳統(tǒng)路由器作為VLAN間的路由設備，將由于其吞吐量太小而很難適應大規(guī)模、高速率網絡傳輸的需要，這無疑將成為快速以太網或千兆以太網網絡傳輸的瓶頸。于是，專門用于解決VLAN間通信的、集第三層轉發(fā)與第二層交換于一身的第三層交換技術產生了。第三層交換技術實際上是使用了集成電路的路由器，但比傳統(tǒng)的路由器提供了更高的速度和更低的成本，也比傳統(tǒng)的路由器更易于管理。正因為第三層交換技術集成了路由器的功能，所以第三層交換機也被成為路由交換機。虛擬局域網（VLAN）技術：虛擬局域網（VLAN）技術用于在不更改網絡的拓撲結構的前提下對局域網進行重組。在以前的局域網應用中，當站與站之間的通信關系改變后，需要對網絡的的物理結構進行調整，而采用虛擬局域網技術后，網管人員只需在交換機上對網絡進行邏輯重構，即可使網絡結構適應新的通信要求，并維持通信的高效率。具體的講，虛擬局域網技術是通過路由和交換設備，在網絡物理拓撲的基礎上建立一個邏輯網絡。每個VLAN都構成一個獨立的廣播域，處于同一VLAN中的網絡用戶可以不受地理位置的限制而像處于同一個VLAN上那樣互相交換信息。VLAN必須在交換網絡中實現，每個交換設備均可根據網絡管理人員所定義的VLAN劃分方法對報文進行過濾和轉發(fā)，并能將這種劃分信息傳遞到網絡中其他交換設備和路由器中。LAN交換設備在VLAN的劃分及實現低延遲的報文轉發(fā)方面起著重要的作用。事實上，在網絡層對網絡進行互聯(lián)的路由器，能夠在網絡層對網絡進行隔離，并抑制廣播數據。而VLAN則是一種不采用路由器對廣播數據進行抑制的解決方案。在VLAN中，對廣播數據的抑制由交換機完成。 網絡分層設計：本校園網主要由以下三部分構成：交換模塊、廣域網接入模塊、服務器模塊。為了簡化交換網絡設計、提高交換網絡的可擴展性，我們采用分層的方法來設計校園網。校園網數據交換設備可以劃分為三個層次：接入層、匯聚層、核心層。不同層工作在OSI模型的不同層次上。通常將網絡中直接面向用戶連接或訪問網絡的部分稱為接入層，將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層。接入交換機一般用于直接連接電腦，匯聚交換機一般用于樓宇間。匯聚相當于一個局部或重要的中轉站，核心相當于一個出口或總匯總。原來定義的匯聚層的目的是為了減少核心的負擔,將本地數據交換機流量在本地的匯聚交換機上交換,減少核心層的工作負擔,使核心層只處理到本地區(qū)域外的數據交換。 核心層設計設計核心層是網絡建設的關鍵，功能是實現高性能的交換和傳輸。因此，核心層設備應該具有高性能的傳輸功能和高可靠性、可管理性以及高帶寬，以達到網絡的設計要求。服務器：將選用一臺小型機作為網絡管理服務器，同時提供Web、EMAIL、FTP服務。采用高性能的PC Server作為全校應用服務及信息存儲的中心，包括：學生信息管理子系統(tǒng)、教師信息管理子系統(tǒng)、財務管理子系統(tǒng)、IC卡子系統(tǒng)、圖書館管理子系統(tǒng)、多媒體網上教學系統(tǒng)、視頻點播子系統(tǒng)。中心交換機：中心交換機采用三層交換機作為校園網的主交換設備，提供劃分內部虛擬網等功能，連接校園網內部各子網。它的主要工作是：提供交換區(qū)塊的連接，提供到其他區(qū)塊的訪問，盡可能快的交換數據。核心交換機屬于高端交換機，全部采用模塊化的結構，可作為網絡骨干構建局域網。核心層交換機可以提供用戶化機制、優(yōu)先級隊列服務和網絡安全控制，并能很快適應數據增長和改變的需要，從而滿足用戶的需求。對于有更多需求的網絡，核心交換機不僅能夠傳送海量數據和控制信息，更具有硬件冗余和軟件可伸縮性特點，保證網絡的可靠運行。校園網的核心層是一個數據交換樞紐，提供高速、有效地數據交換。鑒于其重要性和必要性，核心層的可用性也在設計中得到了充分的體現。核心層是一個路由域。通過在核心層配置動態(tài)路由協(xié)議，提供數據的路由和路由的迂回。網絡核心層是網絡的中心，其功能是實現高性能的交換和傳輸。因此核心層設備應該是高性能的交換機，可實現高速度的交換傳輸，以連接服務器等核心設備；并且非?？煽?，實現不間斷工作。 匯聚層設計匯聚層主要負責匯集分散的接入點進行數據交換，提供流量控制和用戶管理功能，作為校園網的業(yè)務提供層面，它是使校園網可運營、可管理的最重要組成部分。匯聚層設備是用戶管理的基本設備，也是保證校園網承載和業(yè)務安全的基本屏障，更是保障校園網安全性能的關鍵。匯聚層交換機（也稱匯接層或分布層交換機）提供了邊界定義，并在該處對潛在的費力的數據幀操作進行處理，匯聚層交換機是多臺接入層交換機的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路，因此匯聚層交換機與接入層交換機比較，需要更高的性能，更少的接口和更高的交換速率。它有如下功能：VLAN聚合、部門級或工作組接入、廣播域的定義、VLAN間路由、介質轉換等，匯聚層交換機被歸納為能夠提供基于策略的連通性交換機。匯聚層交換連接核心層和接入層，應當采用帶VLAN和網管功能的中檔交換機。匯聚層交換機具有快速的級聯(lián)核心的以太端口以及高速堆疊模塊；帶VLAN子網劃分功能，能很好的管理接入層用戶。 接入層設計接入層，其主要功能就是實現每個合法用戶的安全接入。因此，對接入層而言其關鍵安全要素就是用戶的安全認證，管理和快速介入功能。接入層網絡是純二層交換網絡，提供用戶的網絡接入。由于接入層設備需要部署在樓層，因此要求這些設備容易管理并且投資成本少。在接入層根據用戶類型的不同劃分為不同的VLAN；在公共場合，例如：教學樓、實驗室、圖書館、辦公室等，部署具有接入控制功能的以太網交換機，通過對用戶的身份認證及該用戶在RADIUS服務器上定義的VLAN屬性，劃分相應的VLAN。接入層交換機是最終用戶被允許接入網絡節(jié)點的交換機，該層的交換機能夠通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制，因此接入層交換機具有低成本和高端口密度特性。接入交換機是最常見的交換機，它直接與外網聯(lián)系，使用最廣泛，尤其是在一般辦公室、小型機房和業(yè)務受理較為集中的業(yè)務部門、多媒體制作中心、網站管理中心等部門。該層交換機的主要功能是為最終用戶提供網絡接入，提供共享帶寬，交換帶寬及第二層功能。它主要使用能夠通過低成本、高端口，密度的設備來提供這些功能。 IP地址分配對校園網IP 地址分配采用如下規(guī)劃原則：（1）網絡系統(tǒng)的編址方案利用CIDR （無類型域間選路）和可變長子網掩碼技術,并支持Ipv6；（2）在整個網絡環(huán)境中必須保持IP 地址的唯一性；（3）為提高路由處理效率,實現理想的路由匯總，縮減路由表項數，盡量為同一網絡分配連續(xù)地址；（4）地址分配具有層次性,便于管理,局部的變動不影響網絡的其他部分；（5）為了滿足不斷增長的 IP 地址需求，并實現與其他網絡互聯(lián)和內部子網互聯(lián)的有效控制和管理，建議校園網采用內部保留地址,給將來的網絡發(fā)展留下充分的余地；經過一段時間的規(guī)劃與分析，建立的校園網需要包括教學樓、辦公樓、實驗樓和圖書館四個區(qū)域內的所有計算機。我們給每個區(qū)域劃分一個VLAN，教學樓是VLAN 2：，辦公樓屬于VLAN 3：，宿舍樓是VLAN 4：，圖書館是VLAN 5： ；， ， ， ， ， ， 廣域網接入設計采用高性能的PC Server作為全校應用服務及信息存儲的中心，在拓撲圖中用PC 7體現出來，PC ，通過路由器Router 0()接入核心交換機，廣域網接入是VLAN 1：。 網絡服務設計WEB服務器()是VLAN 6：，163郵箱()是VLAN 7：，FTP服務器()是VLAN 8： 網絡安全設計作為整個校園網絡系統(tǒng)的硬件基礎，網絡設備必須是具備安全性、穩(wěn)定性和可靠性的特點。這是網絡系統(tǒng)穩(wěn)定運行的最基本條件。最好