【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖象全網(wǎng)自動(dòng)交換，信息共享，構(gòu)成學(xué)校高效率運(yùn)作 的基礎(chǔ)設(shè)施。 采用 IP 這一面向未來技術(shù)，可以兼容現(xiàn)有設(shè)備，保護(hù)現(xiàn)有投資，又可以保證網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)前及將來的技術(shù)先進(jìn)性。 校園網(wǎng)是現(xiàn)代社會(huì)高?；A(chǔ)設(shè)施的重要組成部分 ， 是提高高校教學(xué)科研水平和管理水平的不可缺少的現(xiàn)代化手段和支撐環(huán)境 .如何進(jìn)一步搞好校園網(wǎng)的建設(shè) ， 充分發(fā)揮校園網(wǎng)的作用 ， 是各個(gè)高等學(xué)校和教育主管部門正在探索和思考的問題 。 校園網(wǎng)是遼寧建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院分校的信息基礎(chǔ)設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)學(xué)?，F(xiàn)代化管理的強(qiáng)有力保證。學(xué)校一直以來非常重視校園網(wǎng)的建設(shè)。經(jīng)過三期的建設(shè)，基本可以滿足當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)需求。 其網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)鋱D如圖 12。 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 圖 12現(xiàn)有校園邏輯網(wǎng)拓?fù)鋱D 由于學(xué)校數(shù)據(jù)吞吐量大，又離本部較遠(yuǎn)，所以學(xué)校采用一般的校園雙端口接入方式，用一條 2M 光纖連接到南校區(qū)網(wǎng)絡(luò)，另一條用百兆光纖作為中國(guó)電信的局域網(wǎng)方式接入 inter，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速運(yùn)行。中心結(jié)構(gòu)主要以華為 ls3026 交換機(jī)為中心，單點(diǎn)以星形方式連接校園各個(gè)功能單位。各樓房交換機(jī)用 100M 光纖連接到中心機(jī)房的三臺(tái)普通企業(yè)級(jí)路由上，可以實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)高速互聯(lián)。樓房?jī)?nèi)部均用 5 類雙絞線連接樓房交換機(jī)與用戶計(jì)算機(jī)，帶寬均可達(dá)百兆。 足 目前，遼寧建筑分校區(qū)的網(wǎng)絡(luò)由低端的銳捷交換機(jī)構(gòu)成一個(gè)平面型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，沒有層次化設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其存在許多缺陷。 從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)看：網(wǎng)絡(luò)管理員很難對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體管理，一旦出現(xiàn)故障，將很難做出快速排查。其中最至命的是網(wǎng)絡(luò)存在單點(diǎn)故障，一旦中心的交換機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)立刻癱瘓（如圖 13）。在平面型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)中心交換機(jī)負(fù)載所有的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)傳輸。 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 圖 13中心結(jié)構(gòu)圖 從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面看：大部分的設(shè)備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在學(xué)校對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨螅缰行膿Q機(jī)只是一臺(tái)普通華為交換機(jī) ，轉(zhuǎn)發(fā)率不高，最大只為 100M，實(shí)際上不可能達(dá)到 ， 所以即使拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換也不會(huì)多快。而且連接這些交換機(jī)和路由器的通迅線路都是百兆雙絞線。在這樣的設(shè)備下，中心的網(wǎng)絡(luò)中心通迅帶寬僅為百兆。這將是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速吞吐的瓶頸。還有租用網(wǎng)絡(luò)的帶寬太低，如南校區(qū)校與北校區(qū)的通迅帶寬才 2M，而學(xué)校師生有 8000 多人，平時(shí)至少也有一百多人同時(shí)會(huì)使用，這也極大限制了我們學(xué)生與師大本部信息資源的共享。 從網(wǎng)絡(luò)設(shè)置管理方面看：學(xué)生可隨意修改 IP 地址，容易造成 IP 地址沖突現(xiàn)象；廣播風(fēng)暴比較嚴(yán)重，造成帶寬的浪費(fèi)，一旦 某臺(tái)學(xué)生電腦中毒將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；而且沒有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理軟件，網(wǎng)管也很難統(tǒng)一對(duì)網(wǎng)絡(luò)的整體管理。 從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面看：學(xué)校提供的校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容太少，如缺少校園郵件服務(wù)，文件服務(wù)等，而且還沒提供學(xué)生宿舍寬帶接入，學(xué)生只能用電信的電話撥號(hào)上網(wǎng)。不方便學(xué)生上網(wǎng)，也不能規(guī)范和監(jiān)督學(xué)生上網(wǎng)，不能實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)養(yǎng)網(wǎng)的目標(biāo)，節(jié)約學(xué)校對(duì)網(wǎng)絡(luò)的投資成本。 從網(wǎng)絡(luò)安全方面看：沒有防火墻，網(wǎng)絡(luò)安全性非常脆弱，服務(wù)器防病毒能力差，非常容易遭受到攻擊，包括外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)對(duì)服務(wù)器的攻擊。沒有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（ QoS）的管理。 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 二、校園網(wǎng)絡(luò)需求分 析 校園網(wǎng)的建設(shè)可以分為兩部分。第一部分為硬件建設(shè)，如各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器的選購(gòu)及連接以及綜合布線等；第二部分為軟件建設(shè)，如各種應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)等的選擇；軟件應(yīng)用需求是選擇硬件設(shè)備的基礎(chǔ)和依據(jù)，只有將硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，才能充分發(fā)揮校園網(wǎng)的最佳性能。從某種程度而言，軟件建設(shè)的好壞決定了校園網(wǎng)建設(shè)的成敗。 功能需求分析 實(shí)現(xiàn)高速的 Inter 和 CERNET 出入； 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部千兆校園網(wǎng)主干，百兆交換到桌面； 提供校園 WWW、 FTP、 DNS、 EMail 等服 務(wù) 提供校園 BBS 等教師和學(xué)生交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)； 增加學(xué)生宿舍的接入； 增加校園無線局域網(wǎng)； IP 需求分析 根據(jù)上述總體要求，在技術(shù)上必須提供相應(yīng)的支持和保證。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上定位為基于 IP over Gigabit Ether 傳輸?shù)?IP 的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)，以光纖為主干傳輸介質(zhì)，以 Gigabit Ether + IP 為核心傳輸方式，可以充分的滿足網(wǎng)絡(luò)的需求。 在設(shè)計(jì)本網(wǎng)絡(luò)時(shí)，還要考慮的 IP 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。 IP 優(yōu)化至少包括如下幾個(gè)要素： 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以 Gigabit Ether 為設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層的多層次化體系結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)層次的優(yōu)化，使用華為或思科各自專有的 QoS（ Quality of Services） 來保證傳輸層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)圖形語(yǔ)音的正常傳輸。 良好的網(wǎng)絡(luò)拓展和兼容性?？梢?從上向下的無縫兼容 ，在合理的 QoS 控制下，根據(jù)不同的服務(wù)類型啟動(dòng)不同的控制協(xié)議，比如圖像傳輸方面，可以通過 IGMP 組播協(xié)議和RSVP 資源預(yù)保留協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化和控制，對(duì)于數(shù)據(jù)和聲音可以采用 PQ， CQ， WFQ 等排對(duì)稱技術(shù)最大限度的傳輸各種數(shù)據(jù)包充分利用光纖的帶寬。 穩(wěn)定性優(yōu)化。最大限度的利用光傳輸在故障 恢復(fù)方面快速切換的能力，快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接，避免路由表顫動(dòng)引起的整網(wǎng)震蕩，提供符合高速寬帶網(wǎng)絡(luò)要求的可靠性和穩(wěn)定性。 重新建設(shè)的必要性分析 基于當(dāng)前學(xué)校的發(fā)展，對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)需求起來趍，且當(dāng)前存在的諸多不足，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造顯行非常必要。這可以從前一階段校園網(wǎng)絡(luò)的通信狀況就可知道。 在新的網(wǎng)絡(luò)下必須能夠滿足教學(xué)、管理和通信三大基本功能。 教師可以在學(xué)校的任意的一臺(tái)計(jì)算機(jī)上方便地瀏覽和查詢網(wǎng)上資源，因?yàn)檫M(jìn)行教學(xué)遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 和科研工作必須可以調(diào)用網(wǎng)上資源，還可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。 學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、圖書 館、教室、電子閱覽室等地方方便地瀏覽和查詢網(wǎng)上資源，但不能在教師辦公室上網(wǎng)，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)并能和教師進(jìn)行網(wǎng)上討論。 學(xué)校管理人員可以方便地對(duì)教務(wù)、行政事務(wù)等進(jìn)行綜合管理，同時(shí)各樓辦公室的計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，初步實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。總之，該校園網(wǎng)主要包括以下建設(shè)需求： （ 1）實(shí)現(xiàn)高速的 Inter 和 CERNET 出入； （ 2）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的快速的 DNS、 WWW、 FTP、 Email 等多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； （ 3）建設(shè)校園 BBS，促進(jìn)校園文化的健康發(fā)展； （ 4）擁有透明出口措施，學(xué)生用學(xué)生證注冊(cè)上網(wǎng)帳號(hào) ，能夠詳細(xì)記錄上網(wǎng)訪問日志； （ 5）對(duì)外部資料實(shí)現(xiàn)管理，實(shí)現(xiàn) VOD 服務(wù)； （ 6）整個(gè)校園網(wǎng)主干實(shí)現(xiàn)千兆傳輸，百兆光纖到樓宇 ， 百兆交換到桌面； （ 7）擁有高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，有足夠的設(shè)備冗余； 除以上要求外，還要求建成后的校園網(wǎng)具有一定的技術(shù)前瞻性和系統(tǒng)冗余度，以適應(yīng)未來的發(fā)展和應(yīng)用需求。 校園網(wǎng)絡(luò)需要的技術(shù) ACL 技術(shù) 訪問列表有三種類型的劃分，包括 RACL(路由器的訪問列表）， QoS 的訪問列 表，和 VLAN 的訪問列表。路由器的訪問列表可以被用于子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)包過濾，但是不能在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)作過 濾 VLAN 的訪問列表，用于在一個(gè) VLAN 的子網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)過濾。 PRIVATE VLAN 技術(shù) 在很多企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，出于安全和簡(jiǎn)化 IP 地址規(guī)劃的考慮，會(huì)有這樣的需求：希望同一物理網(wǎng)段上的主機(jī)之間的通信能夠互相隔離，但是又希望這些主機(jī)都能夠訪問一個(gè)公共端口（網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器端口），所有這些主機(jī)和服務(wù)器端口都位于同一個(gè) IP 子網(wǎng)內(nèi)，這樣即實(shí)現(xiàn)了第二層的通信隔離，增加了安全保護(hù)，又不需要規(guī)劃多個(gè) IP 子網(wǎng)用于主機(jī)隔離。利用思科交換機(jī)的 Private Vlan 功能，可以輕松實(shí)現(xiàn)以上需求。 AAA服務(wù) 和安全服務(wù)器協(xié)議 (radius/tacacs+)技術(shù) AAA（驗(yàn)證、授權(quán)、記賬）網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)提供了一個(gè)實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證以及訪問控制的主框架。 AAA 使用 RADIUS、 TACACS+等協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問控制。 IPSec VPN 技術(shù) 虛擬專用網(wǎng)（ VPN）被定義為通過一個(gè)公用網(wǎng)絡(luò)（通常是因特網(wǎng)）建立一個(gè)臨時(shí)的、遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 安全的連接，是一條穿過公用網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定的隧道。虛擬專用網(wǎng)是對(duì)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的擴(kuò)展。 虛擬專用網(wǎng)可以幫助遠(yuǎn)程用戶、公司分支機(jī)構(gòu)、商業(yè)伙伴及供應(yīng)商同公司的內(nèi)部網(wǎng)建立可信的安全連接，并保證 數(shù)據(jù)的安全傳輸。虛擬專用網(wǎng)可以大幅度地減少用戶花費(fèi)在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)連接上的費(fèi)用。 OSPF 技術(shù) 隨著 Inter技術(shù)在全球范圍的飛速發(fā)展， OSPF已成為目前企業(yè)網(wǎng)采用最多、應(yīng)用最廣泛的路由協(xié)議之一。 OSPF 路由協(xié)議是一種典型的鏈路狀態(tài)（ Linkstate）的路由協(xié)議，一般用于同一個(gè)路由域內(nèi)。在這里，路由域是指一個(gè)自治系統(tǒng)（ Autonomous System），即 AS。在這個(gè) AS中，所有的 OSPF 路由器都維護(hù)一個(gè)相同的描述這個(gè) AS 結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是路由域中相應(yīng)鏈路的狀態(tài)信息 ， OSPF 路由器正是通過這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算出其 OSPF 路由表的。 SPAN 技術(shù) SPAN，交換端口分析器，是一種流量鏡像的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的目的是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的性能，用于優(yōu)化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 常見的抓包工具，比如 sniffer 等只能捕捉到一個(gè)碰撞域內(nèi)的流量，如果公司的網(wǎng)絡(luò)都是用交換機(jī)互聯(lián)的，就不能進(jìn)行監(jiān)控。通過 SPAN 技術(shù)，可以把流量鏡像到流量分析器。 網(wǎng)絡(luò)組建技術(shù) 早期局域網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵是如何解決連接在同一總路線上的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有秩序也共享一個(gè)信道的問題，而以太網(wǎng)絡(luò)正是利用載波偵 聽多路訪問 /沖突檢測(cè)（ CSMA/CD） 技術(shù)成功的提高了局域網(wǎng)共享信道的傳輸利用率，從而得以發(fā)展和流行的。特別是近幾年來交換式以太網(wǎng)和 100M 快速以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，使以太網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)今局域網(wǎng)應(yīng)用較為廣泛的主流技術(shù)之一。然而 ， 以太網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展早期所提出的共享帶寬、信道爭(zhēng)用機(jī)制限制了網(wǎng)絡(luò)后來的發(fā)展，即使是近幾年發(fā)展交換式以太網(wǎng)技術(shù)和 100M 快速以太網(wǎng)技術(shù)也不能從根本上解決這一問題，具體表現(xiàn)在： 不提供服務(wù)質(zhì)量保證（ QoS） 以太網(wǎng)提供的是一種所謂“無連接”的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)所傳輸?shù)男畔鼰o法進(jìn)行諸如交付時(shí)間、 包間延遲、占用帶寬等等關(guān)于服務(wù)質(zhì)量的控制。這種傳送方式就像郵局遞送信件一樣，信息包一旦交給傳輸介質(zhì)，無論是發(fā)送端還是接收端都無法再對(duì)中間的傳輸過程進(jìn)行任何有效的控制，這就是所謂沒有服務(wù)質(zhì)量保證。而且以太網(wǎng)的包長(zhǎng)度本身是不確定的，這就導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)每一個(gè)幀的處理和轉(zhuǎn)發(fā)延遲處于隨機(jī)、不可控遼寧建筑職業(yè)學(xué)院信息工程系 2020屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 制狀態(tài)。這兩個(gè)因素的存在，使得以太網(wǎng)的幀在傳輸時(shí)的延遲和延遲的突發(fā)變化方面顯得非常嚴(yán)重。以太網(wǎng)對(duì)傳輸過程的不可控性和對(duì)幀處理延時(shí)的過多抖動(dòng)都不適于現(xiàn)在大量涌現(xiàn)出的具有較強(qiáng)定時(shí)性要求的多媒體信息的傳輸。 帶寬利用率較低 對(duì)信 道的共享及爭(zhēng)用機(jī)制導(dǎo)致信道的實(shí)際利用帶寬遠(yuǎn)低于物理提供的帶寬，雖然基于 CSMA/CD 機(jī)制的以太網(wǎng)可以使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)帶寬的爭(zhēng)用以一種“秩序”進(jìn)行，但其帶寬有效利用率仍低于 10%。以太網(wǎng)的交換技術(shù)可以降低爭(zhēng)用的幾率，但為了與原有網(wǎng)卡及應(yīng)用軟件相兼容， CSMA/CD 仍必須存在，且交換中對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)端口的定位是在動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)刷新中進(jìn)行的，這就使在統(tǒng)計(jì)上仍存在大量的包是以共享爭(zhēng)用的方式傳遞的。引入交換技術(shù)可使利用率提高至 20%50%。 除以上兩點(diǎn)以外，以太網(wǎng)傳輸機(jī)制所固有的對(duì)網(wǎng)絡(luò)半徑、冗余拓?fù)浜拓?fù)載平衡能力的限制以及網(wǎng)絡(luò) 的附加服務(wù)能力薄弱等等，也都是以太網(wǎng)絡(luò)的不足之處。但以太網(wǎng)成熟的技術(shù)、廣泛的用戶基礎(chǔ)和較高的性價(jià)比，使其仍成為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中較為優(yōu)秀的解決方案?，F(xiàn)在，傳統(tǒng) 10M 以太網(wǎng)的應(yīng)用越來越少。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，比較流行的以太網(wǎng)技術(shù)是： 100M 快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)。 千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用于大中型網(wǎng)絡(luò)，能把現(xiàn)有的 10Mbps 以太網(wǎng)和 100Mbps 快速以太網(wǎng)連接起來。千兆位以太網(wǎng)采用同樣的 CSMA/CD 協(xié)議、同樣的幀格式，是現(xiàn)有以太網(wǎng)最自然的升級(jí)途徑，使用戶對(duì)以太網(wǎng)原有設(shè)備管理工具的投資得到 保護(hù)。 千兆位以太網(wǎng)是超高速主干網(wǎng)的一種選擇方案。在數(shù)據(jù)、話音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)方面，它雖然不能提供真正意義上的服務(wù)質(zhì)量保證（ QoS），但千兆位以太網(wǎng)頻寬較高，能克服原以太網(wǎng)的一些弱點(diǎn)，提供服務(wù)保證等特性。 工作組已確定了以下一組規(guī)范，統(tǒng)稱為 1000BaseX。 1000BaseLX:多模光纖傳輸距離為 550 米，單模光纖傳輸距離為 3000 米。 1000BaseSX： 微米多模光纖傳輸距離為 300 米， 50 微米多模光纖傳輸距離為 550米。 1000BaseCX:用于短 距離設(shè)備的連接，使用高速率雙絞線銅纜，最大傳輸距離為 25米。 1000BaseT： 5 類銅纜傳輸最大距離為 100 米。 千兆位以太網(wǎng)支持交換機(jī)之間、交換機(jī)與終端之間的全雙工連接，支持共享網(wǎng)絡(luò)的半雙工連接方式，使用中繼器和 CSMA/