【文章內(nèi)容簡介】 息量的不斷增多，使各級各類學(xué)校、家庭和教育管理部門對教育信息計算機(jī)管理和教育信息服務(wù)的要求越來越強(qiáng)烈。另一方面，信息技術(shù)在作為青少年教育工具的同時也向青少年提供了前所未有的機(jī)會。 第三：我國各級教育研究部門、軟件開發(fā)單位、教學(xué)設(shè)備供應(yīng)商和各級學(xué)校不斷開發(fā)提供了各種在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的軟件及多媒體系統(tǒng)，并且越來越形象化、實(shí)用化，迫切需要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 第四：現(xiàn)代教育改革的需要。在校園網(wǎng)中將計算機(jī)引入教學(xué)各個環(huán)節(jié)，從而引起了教學(xué)方法，教學(xué)手段，教學(xué)工具的重大革新。對提高教學(xué)質(zhì)量，推動我國教育現(xiàn)代化的發(fā)展起著不 可估量的作用。 第五：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國各級學(xué)校對教育的投入不斷加大。同時人們的認(rèn)識水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提高，大量計算機(jī)進(jìn)入學(xué)校和家庭，使得計算機(jī)用于教育信息管理和信息服務(wù)是完全可行的。 學(xué)院各系部的應(yīng)用需求 網(wǎng)絡(luò)中心：管理校園網(wǎng)整個網(wǎng)絡(luò)，必須確保網(wǎng)絡(luò)中心的正常運(yùn)行。 教學(xué)樓：方便教師進(jìn)行多媒體教學(xué)和遠(yuǎn)程視頻教育。 圖書館：電子閱覽室，方便同學(xué)從校內(nèi)或者校外查閱各種網(wǎng)上的書籍和資料。允許校校之間的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)教育圖書的資源共享。 行政樓：辦公網(wǎng)絡(luò)、特別是行政辦公網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量不大，但非常注重安全性 。而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖谴罅繑?shù)據(jù)文件，視頻會議系統(tǒng)大多采用組播方式實(shí)現(xiàn)，因此，對帶寬的要求不高。 學(xué)生宿舍：節(jié)點(diǎn)密集，課余時間網(wǎng)絡(luò)流量較大，且多數(shù)為多媒體數(shù)據(jù)流，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求較大。 常幸飛 ： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院校園網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計 6 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能需求 接入速率需求：接入速率最基本的是由端口速率決定的。對于骨干層、核心層的端口速率需要支持雙絞線、光纖的千兆位，甚至萬兆位速率，接入層需要百兆位到桌面。 擴(kuò)展性需求：在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求所采用的技術(shù)必須是主流的，且具有一定的超前性，這里所說的超前是指適當(dāng)超出校園網(wǎng)當(dāng)前應(yīng)用的需求，以便日后在技術(shù)上平滑升 級。 吞吐速率：指單位時間（通常是指 1 秒內(nèi)）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量。在局域網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)的吞吐速率主要是由各級交換機(jī)的背板交換矩陣的帶寬、所采用的交換方式和交換機(jī)的硬件配置等因素決定的，特別是位于核心或骨干層的交換機(jī)。 響應(yīng)時間：指從用戶發(fā)出指令到網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)并開始執(zhí)行用戶指令所需的時間，響應(yīng)時間越短，性能就越好，效率越高。局域網(wǎng)的響應(yīng)時間通常為 1ms~2ms。 并發(fā)用戶數(shù)的支持：并發(fā)用戶數(shù)是指對相應(yīng)應(yīng)用服務(wù)器的性能要求，通常是由服務(wù)器的整體硬件配置決定的。 可用性：主要包括穩(wěn)定性、可靠性這兩個方面。穩(wěn)定性通常是指服務(wù)器和其他關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連續(xù)工作時間的長短。可靠性通常與穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)，穩(wěn)定性越好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可靠性也越好。 網(wǎng)絡(luò)安全需求 在鏈路層，通過對 “交換機(jī) ”這一互聯(lián)設(shè)備的監(jiān)視和控制作用，使我們可以建立一定程度的虛擬局域網(wǎng)，對物理和邏輯網(wǎng)段進(jìn)行有效的分割和隔離，消除不同安全級別邏輯網(wǎng)段間的竊聽可能。 在網(wǎng)絡(luò)層，可通過對不同子網(wǎng)的定義和對路由器的路由表控制來限制子網(wǎng)間的接點(diǎn)通信，通過對主機(jī)路由表的控制來控制與之直接通信的節(jié)點(diǎn)。同時，利用網(wǎng)關(guān)的安全控制能力，可以限制節(jié)點(diǎn)的通信、應(yīng)用服務(wù)，并加強(qiáng)外部用戶識別和驗(yàn)證能力。 中原工學(xué)院 信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計 （論文） 7 第 3章 系統(tǒng)設(shè)計原則和實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 設(shè)計原則 先進(jìn)性：校園網(wǎng)建設(shè)要具有超前意識，具有先進(jìn)的設(shè)計思想、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和開發(fā)工具，采用市場使用率高、標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)成熟的軟硬件產(chǎn)品。 實(shí)用性：建設(shè)校園網(wǎng)時應(yīng)充分考慮校園網(wǎng)現(xiàn)有資源的實(shí)用，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的效益，保證系統(tǒng)和應(yīng)用軟件功能完善，界面友好以及兼 容性強(qiáng)。 開放性：校園網(wǎng)設(shè)計應(yīng)采用開放技術(shù)、開放結(jié)構(gòu)、開放系統(tǒng)組件和開放用戶接口，能兼容各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性，要有良好的升級能力以適應(yīng)今后大容量帶寬的需求，利用網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、擴(kuò)展升級和與外界信息的溝通。 靈活性：采用模塊化組合和結(jié)構(gòu)化設(shè)計，使系統(tǒng)配置靈活，滿足學(xué)校校園網(wǎng)建設(shè)的需要，使網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的可增長性，方便管理和維護(hù)。 擴(kuò)展性：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計既要滿足校園網(wǎng)不斷發(fā)展的要求，還要滿足未來主流技術(shù)和升級的需求。 安全性：提供多層次安全手段，建立完善的安全管理體系，防止數(shù)據(jù)受到攻擊和破壞，有可靠 的防病毒措施。 可靠性：具有容錯能力，管理、維護(hù)方便，對網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、選型、安裝、調(diào)試等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和分析，確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠。 經(jīng)濟(jì)性：投資合理，有良好的性能價格比。 實(shí)現(xiàn)目標(biāo) （ 1）高速上網(wǎng)，查找信息； （ 2）計算機(jī)教學(xué)，包括多媒體教學(xué)和遠(yuǎn)程教學(xué)； （ 3）網(wǎng)絡(luò)下載、網(wǎng)絡(luò)聊天等； （ 4）電子郵件系統(tǒng)：主要進(jìn)行與同行交往、開展技術(shù)合作、學(xué)術(shù)交流等活動； （ 5）文件傳輸 FTP：主要利用 FTP 服務(wù)獲取重要的科技資料和技術(shù)文擋； （ 6） INTERNET 服務(wù)：學(xué)?？梢越⒆约旱闹黜?，利用外部網(wǎng)頁進(jìn)行學(xué)校宣傳，提供各類咨詢信息等，利用內(nèi)部網(wǎng)頁進(jìn)行管理，例如發(fā)布通知、收集學(xué)生意見等。 常幸飛 ： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院校園網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計 8 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)說明 子網(wǎng)劃分 子網(wǎng)劃分：可以把基于類的 IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步分成更小的網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)由路由器界定并分配一個新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)地址是借用基于類的網(wǎng)絡(luò)地址的主機(jī)部分創(chuàng)建的。劃分子網(wǎng)后，通過使用掩碼，把子網(wǎng)隱藏起來，使得從外部看網(wǎng)絡(luò)沒有變化，這就是子網(wǎng)掩碼。通過子網(wǎng)的劃分，來提高 IP 地址的利用率。 無線網(wǎng)絡(luò) 無線網(wǎng)絡(luò)： 所謂無線網(wǎng)絡(luò)，與有線網(wǎng) 絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。通過這個技術(shù)可以大大提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，使校園網(wǎng)得到更加有效的利用，為廣大師生提供更加便利的學(xué)習(xí)工作環(huán)境。 VLAN 劃分 VLAN： VLAN（ Virtual Local Area Network）即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個個網(wǎng)段從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù)。 VLAN 的劃分具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 限制廣播域。廣播域被限制在一個 VLAN 內(nèi)，節(jié)省了帶寬，提高了網(wǎng)絡(luò)處理能力。 2. 增強(qiáng)局域網(wǎng)的安全性。不同 VLAN 內(nèi)的報文在傳輸時是相互隔離的，即一個 VLAN 內(nèi)的用戶不能和其它 VLAN 內(nèi)的用戶直接通信，如果不同 VLAN 要進(jìn)行通信，則需要通過路由器或三層交換機(jī)等三層設(shè)備。 3. 靈活構(gòu)建虛擬工作組。用 VLAN 可以劃分不同的用戶到不同的工作組，同一工作組的用戶也不必局限于某一固定的物理范圍，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護(hù)更方便靈活。這個技術(shù)有助于大型網(wǎng)絡(luò)的管理及增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。 VPN VPN（ Virtual Private Network）：即虛擬 專用網(wǎng)，它通過一個公用網(wǎng)絡(luò)（通常是因特網(wǎng)）建立一個臨時的、安全的連接，是一條穿過混亂的公用網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定隧道。 VPN 主要采用隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)。這個技術(shù)可以使校園網(wǎng)外的授權(quán)用戶方便的使用學(xué)校的教學(xué)資源。 中原工學(xué)院 信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計 （論文） 9 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換 (NAT， Network Address Translation)屬接入廣域網(wǎng) (WAN)技術(shù)，是一種將私有 (保留 )地址轉(zhuǎn)化為合法 IP 地址的轉(zhuǎn)換技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于各種類型 Inter 接入方式和各種類型的網(wǎng)絡(luò)中。原因很簡單， NAT 不僅完美地解決了IP 地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，隱藏并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計算機(jī)。 NAT 的實(shí)現(xiàn)方式有三種，即 靜態(tài)轉(zhuǎn)換 Static Nat、 動態(tài)轉(zhuǎn)換 Dynamic Nat和 端口多路復(fù)用 Overload。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 OSPF 路由協(xié)議：它是一種典型的鏈路狀態(tài)（ Linkstate）的路由協(xié)議，一般用于同一個路由域內(nèi)。 互聯(lián)網(wǎng)接入方案類型 目前校園網(wǎng)接入 Inter 的方式主要有：光纖、 DDN、 ISDN、 ADSL 等。 1. 光纖 光纖是速度最快的 Inter 接入方式，適用于對帶寬要求較高的大型校園網(wǎng)Inter 接入，當(dāng)然它的技術(shù)要求和成本也是最高的。 2. DDN DDN（ Digital Data Network，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)，即平時所說的專線上網(wǎng)方式）它是將數(shù)萬、數(shù)十萬條以光纜為主體的數(shù)字電路，通過數(shù)字電路管理設(shè)備，構(gòu)成一個傳輸速率高、質(zhì)量好，網(wǎng)絡(luò)延時小，全透明、高流量的數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。 DDN 是目前校園網(wǎng)接入 Inter 的主要方式，速度最高可達(dá) 2Mbit/s。它性能穩(wěn)定，成本適中，比較適合中型校園網(wǎng)。 3. ISDN 對于終端較少的小型校園網(wǎng)，可選用 ISDN 接入 Inter。 ISDN 接入 Inter的標(biāo)準(zhǔn)速度是 64Kbit/s（ 1B+D）。 4. ADSL ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)是 Inter 接入方式的后起之秀，中文意思是非對稱數(shù)字用戶線路，下行和上行最快速度分別是 8Mbit/s 和 1Mbit/s。ADSL 上網(wǎng)也通過電話線路，但不需要撥號。 ADSL 的使用費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 DDN，而速度卻高于 DDN，是校園網(wǎng)接入 Inter 的理想選擇。 常幸飛 ： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院校園網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計 10 第 4章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計 改進(jìn)后的校園網(wǎng)拓?fù)淙?圖 所示 ： 防 火 墻路 由 器教 學(xué) 樓 3教 學(xué) 樓 4教 學(xué) 樓 1教 學(xué) 樓 2圖 書 館宿 舍 樓 1宿 舍 樓 2宿 舍 樓 3宿 舍 樓 4宿 舍 樓 5宿 舍 樓 6宿 舍 樓 7宿 舍 樓 8宿 舍 樓 9宿 舍 樓 1 0宿 舍 樓 1 1宿 舍 樓 1 2宿 舍 樓 1 3宿 舍 樓 1 4宿 舍 樓 1 5 圖 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 對我校校園網(wǎng)的設(shè)計，采用 “分層設(shè)計 ”的思想。分層的好處在于增加網(wǎng)絡(luò)可用帶寬、隔離廣播、容易設(shè)計和理解、元素更改較容易和充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。具有三層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由核心層、分布層和接入層組成。 核心層的設(shè)計 核心層是互聯(lián)網(wǎng)的高速主干，具有高可靠性、提供冗余、提供容錯、能夠迅速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化、低延時、可管理性良好等特點(diǎn)。 我校的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用三級星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主干選用目前最先進(jìn)成熟的千兆以太網(wǎng)技術(shù)，通過在核心層配置動態(tài)路由協(xié)議，提供數(shù)據(jù)的路由和路由的迂回。高性能的校園網(wǎng)要求高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？紤]到整個網(wǎng)絡(luò)的信息流量及高安全可靠性，網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房選用高性能的華為 8512 路由交換機(jī)，用于主干連接，以保證整個網(wǎng)絡(luò)的安全、高性能。 匯聚層的設(shè)計 校園網(wǎng)的匯聚層網(wǎng)絡(luò)主要提供了用戶的匯聚功能和服務(wù)質(zhì)量保 證的功能。在中原工學(xué)院 信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計 （論文） 11 匯聚層能夠真正做到通過識別用戶及應(yīng)用提供不同的服務(wù)質(zhì)量保證。匯聚層作為大型網(wǎng)絡(luò)中的承上啟下的一層設(shè)備，其主要作用在于將較大數(shù)量的接入設(shè)備通過高密度的百兆或千兆端口匯聚，然后與核心交換機(jī)級聯(lián)。匯聚層與核心層的互聯(lián)鏈路采用鏈路捆綁技術(shù)實(shí)現(xiàn)帶寬的擴(kuò)展，滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來的業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。 接入層的設(shè)計 接入層網(wǎng)絡(luò)是純二層交換網(wǎng)絡(luò)，提供用戶的網(wǎng)絡(luò)接入。由于接入層設(shè)備需要部署在樓層，因此要求這些設(shè)備容易管理并且投資成本少。樓層交換機(jī)組均通過千兆光纖上聯(lián)到核心層的中心主交換機(jī)，同時所有接入層交換 機(jī)組以百兆雙絞線交換到桌面，保證了巨大的帶寬應(yīng)用。 VLAN 和 IP 地址的劃分 VLAN 及私有地址的分配， 如表 所示： 表 VLAN 和 IP 地址劃分 Vlan Id 系部 未認(rèn)證 IP 地址，子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)關(guān) IP 1 網(wǎng)絡(luò)中心 ~ 5 圖書館管理 ~ 6 電子閱覽室 1 ~ 7 電子閱覽室 2 ~ 8 電子閱覽室 3 ~ 10 教工公寓 ~ 11 學(xué)生機(jī)房 1 ~ 12 學(xué)生機(jī)房 2 ~ 13 學(xué)生機(jī)房 3 ~ 14 學(xué)生機(jī)房 4 ~ 15 學(xué)生機(jī)房 5 ~ 16 計專業(yè)機(jī)房 1 ~ 17 計專業(yè)機(jī)房 2 ~ 21 計科系 ~ 23 機(jī)械系 ~ 常幸飛 ： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院校園網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計 12 22 經(jīng)管系 ~ 24 藝術(shù)設(shè)計系 ~ 25 政法傳媒系 ~ 26 基礎(chǔ)學(xué)科部 ~ 27 信息工程系 ~ 28 外語系 ~ 31 學(xué)院辦公室 ~ 32 教務(wù)科技處 ~ 33 學(xué)生工作處 ~ 34 組織人事處 ~ 35 后勤保障處 ~ 36 財務(wù)資產(chǎn)處 ~ 41 學(xué)生 1公寓 ~ 42 學(xué)生 2公寓 ~ 43 學(xué)生 3公寓 ~ 44 學(xué)生 4公寓 ~ 45 學(xué)生 5公寓 ~ 46 學(xué)生 6公寓 ~ 47 學(xué)生 7公寓 ~ 48 學(xué)生 8公寓 ~ 49 學(xué)生 9公寓 ~ 50 學(xué) 10公寓 ~ 51 學(xué) 11公寓 ~ 52 學(xué) 12公寓 ~