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河南理工大学
计算机科学与技术学院
课程设计报告
2010— 2011学年第二学期
课程名称 组网工程 设计题目 校园网组建 学生姓名 赵腾园 学 号 310809040229 专业班级 网络工程0802 指导教师 陈彦良
2011 年 7 月 1 日
前 言
在当今信息产业蓬勃发展的今天，信息已经成为一种关键性的战略资源，计算机技术在人们的生活中已经起到了越来越重要的作用。校园作为知识基地和人才基地，它理应成为代表信息产业应用最成功的典范。一所成功的学校不仅在学术上、教育上要力争上游，更应在管理上上一个台阶。利用各种成熟的技术带动学校各单位、各部门的电脑化管理，通过校园信息网，将各处的电脑联成一个数据网，实现各类数据的统一性和规范性；教职员工和学生可共享各种信息，极易进行各种信息的教流、经验的分享、讨论、消息的发布、工作流的自动实现和协同工作等，从而有效地提高学校的现代化管理水平和教学质量，增强学生学习的积极性、主动性，为信息时代培育出高素质的人才。在学校中建立计算机网络已经是十分迫切的需要：
计算机和网络已经成为各行各业在工作中的工具，是否掌握计算机的技术和应用，已经成为衡量一个从业者是否合格的重要标识。作为培养人才的基地，在校园中就让学生接触计算机、计算机网络，对于培养合格的人才无疑是十分重要的。
在现在这个知识爆炸的社会中，对于合格人才的要求越来越多，需要他们掌握大量的各类知识，在教育中需要提高教学效率。现在出现了许多新的教学方法，以各种方式提高学生对知识的掌握速度，在与前人同样的时间内，掌握比前人更多的知识，而这些教学方法，需要利用计算机网络才能实现。
高等院校除了作为人才培养基地外，也是重要的科研基地，每年有大量的课题在高校中进行，研究人员需要收集资料、与同行交流研究心得等，促使研究的进展，作为全球最大的信息源和交流方式，计算机网络正是最合适的选择。
学校、尤其是高等学校，作为一个实体都有比较大的规模，人员繁多，各类事务也非常多，但经费一般比较紧张，比其他行业更需要提高管理效率，在日常管理中节约经费。在校园内组建计算机网络，在服务教学、科研的同时，也可以大大提高管理水平和效率。虽然在组建时需要花费一些费用，但与节省的费用相比，依然可以接受。
随着计算机技术、网络技术的发展，网络设备的价格不断下降；同时国家各级政府对于教育的投入不断增加，大量计算机进入了校园，组建校园网不仅是十分迫切的工作，可行性也非常高。
目 录
第一章
校园网概述................................................................................................................1.1校园网的概念...............................................................................................................1.2校园网的功能架构.......................................................................................................1.3目前校园网系统的特点...............................................................................................1.4目前校园网普遍存在的问题.......................................................................................第二章 设计原则....................................................................................................................2.1 网络设计的基本原则..................................................................................................2.2 模块化、层次化的设计原则......................................................................................2.2.1模块化设计.......................................................................................................2.2.2层次化的设计...................................................................................................2.3 标准化、规范化原则..................................................................................................2.3.1标准化原则.......................................................................................................2.3.2规范化原则.......................................................................................................2.4校园网的设计原则.......................................................................................................第三章 校园网总体设计思想及需求分析............................................................................3.1校园网总体设计思想...................................................................................................3.2需求分析.......................................................................................................................3.2.1网络主干的需求分析.......................................................................................3.2.2网络系统的需求分析.....................................................................................3.2.3服务器的需求分析.........................................................................................第四章 校园网基本网络结构设计........................................................................................4.1网络物理设计.............................................................................................................4.2 网络逻辑设计..........................................................................................................4.2.1 子网划分和IP地址分配............................................................................4.2.2 VLAN（虚拟局域网）的设置......................................................................第五章 校园网设计心得体会..................................................................................................参考文献....................................................................................................................................第一章
校园网概述
1.1校园网的概念
1、校园网的四方面典型应用：
▲ 校园网是为学生学习活动服务的。校园网是一种学习工具，它不但是学生与他人之间的交流工具，同时也是学习资源的提供者，有利于学生进行探索学习和协作学习。
▲ 校园网是为教师的教学和科研活动服务的。如提供教学资源、辅助教师备课、参与课堂教学活动和支持教师再学习活动等。
▲ 校园网是为学校教育教学管理服务的。如辅助学校的学生学籍管理、人事管理、财务管理、成绩管理等。
▲ 校园网是沟通学校与外界的窗口。利用它既可以从校外获取各种信息，也可以向外发布各种信息。
2、校园网的定义：校园网是一种为学校学习活动、教学活动、科研活动和管理活动服务的校园内部局域网络环境，而且它是建构在多媒体技术和现代网络技术之上并与因特网连接的。
3、校园网的四要素： ▲ 以应用为目的； ▲ 以网络环境为基础； ▲ 以网络教学资源为核心； ▲ 以人员培训与网络维护为保障。
1.2校园网的功能架构
校园网从功能架构上来分，大致分为对内部分、对外部分和信息中心。
对内部分主要是指导校园Internet，主要包括多媒体电脑室、备课室、电子图书馆和多媒体教室的建设，服务于学校的教学与管理。
对外部分包括与Internet的连接、卫星宽带数字网的连接、与其它兄弟校以及上级主管的连接，提供家庭和移动用户的接入服务等。
信息中心则是以上两部分的桥梁和核心，担负着整个网络系统的管理和安全工作。
第二章 设计原则
2.1 网络设计的基本原则
校园网建设是一项大型网络工程，各个学校需要根据自身的实际情况来制定网络设计原则。该学校网络需要完成包括图书信息、学校行政办公等综合业务信息管理系统，为广大教职工、科研人员和学生提供一个在网络环境下进行教学和科研工作的先进平台。校园网覆盖整个学校校园，网络设计一般应遵循下列几个基本原则： 可靠性和高性能
网络必须是可靠的，包括网元级的可靠性，如引擎、风扇、单板、总计等；以及网络级的可靠性，如路由、交换的汇聚，链路冗余，负载均衡等。网络必须具有足够高的性能，满足业务的需要。实用性和经济性
由于学校资金并不是很充足，不可能一步到位。另一方面，学校的应用水平较参差不齐，某些系统即使安装了也利用不起来，因此，在校园网的建设过程中，系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。可扩展性和可升级性
系统要有可扩展性和可升级性，随着业务的增长和应用水平的提高，网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。设备应选用符合国际标准的系统和产品，以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。易管理、易维护
由于校园骨干网络系统规模庞大，应用丰富而复杂，需要网络系统具有良好的可管理性，网管系统具有监测、故障诊断、故障隔离、过滤设置等功能，以便于系统的管理和维护。同时应尽可能选取集成度高、模块可通用的产品，以便于管理和维护。先进性、成熟性
当前计算机网络技术发展很快，设备更新淘汰也很快。这就要求校园网建设在系统设计时既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。只有采用当前符合国际标准的成熟先进的技术和设备，才能确保校园网络能够适应将来网络技术发展的需要，保证在未来若干年内占主导地位。
2.3.2规范化原则
按照安全模型的指导，从健康检查阶段、评估分析阶段、规划设计阶段、安全实施、运维管理、安全培训整个安全周期角度进行安全方案的设计和实施。
2.4校园网的设计原则
校园网是为学校师生提供教学、管理、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络；是学校信息化教学环境的基础设施和实现各项管理的物质基础；是建立远程教育体系的基本保证；是提高全民素质的重要手段。采用成熟、先进的技术和设计思想，运用现有的系统集成的技术路线，强调系统先进、实用、开放、安全、使用方便和易于扩充等特点，突出系统功能的完善，实现办公现代化、信息资源化、传输网络化和决策科学化。其设计方案应注意以下原则：
实用性：校园网设计应能满足学校目前对网络应用的要求，充分实现学校内部管理、教学和科研的网络化、信息化的要求，使网络的整体性能尽快得到充分的发挥，并且便于掌握。满足管理职能的需求，为提高管理决策的及时性和准确性提供高质量的信息服务，增强对运行的协调和监控能力。
先进性：在系统的开发过程中，既能满足当前院校对网络的应用需求，又可以在将来需要扩展的时候，能方便地扩展，保护目前的所有投资；设计的配置可以灵活变通，以便适应客户的其他要求。符合计算机技术发展趋势，采用先进成熟的技术，坚持技术的开放性，易于技术更新。
可扩充性：方便系统和支撑平台的升级，满足用户对信息需求不断变化的需要，以及系统投资建设的长期性效益。
灵活性：通过采用结构化、模块化的设计形式，满足系统及用户各种不同的需求，适应不断变革中的要求。
安全性：应能在可靠性的前提下，抵挡来自内部和外部的攻击；采用的安全措施有效、可信，能够在多层次上、以多种方式实现安全的控制。
可靠性：校园网的系统及网络结构较为复杂，同时在部分子系统中存在较高的技术性，因此必须保证系统的稳定、可靠和安全运行，具有很高的MTBF(平均无故障工作时间)和极低的MTTR(平均无故障率)，提高容错设计，支持故障检测和恢复，可管理性强。统一性：在系统的设计过程中，坚持“三统一”，即统一规划、统一标准、统一出口。经济性：在充分满足以上要求的前提下，应充分考虑到学校的经济承受能力，尽可能地节约
第三章 校园网总体设计思想及需求分析
3.1校园网总体设计思想
校园网不只是涉及技术方面，而是包括网络设施、应用平台、信息资源、专业应用、人员素质等众多成份的综合化以及信息化教学环境系统。因此，在总体上如何筹划、组织网络建设和开发应用的设计思想是校园网建设中的最重要的问题。
总体设计是校园网建设的总体思路和工程蓝图，是搞好校园网建设的核心任务。进行校园网总体设计，首先是进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在应用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等方面的目标；第三是确定网络拓朴结构和功能，根据应用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。
网络系统是校园网的基础设施，主要包括结构化综合布线、服务器和终端机、内外连接设备以及软件平台的选择和建设。近年来，多媒体技术的应用，对网络的传输能力提出了更高的要求，联网技术由此取得了长足的发展。其中影响技术选择的主要因素包括：网络规模、网络服务类型、速度、可靠性、使用与维护管理的方便性、价格、国际标准、未来前景等。设计校园网络时，应综合考虑和权衡上述各种因素，在若干成熟的技术中进行选择和集成，以便能以最快的速度、最优的价格建成一个技术先进、功能丰富、运作可靠、使用维护及升级方便的校园网。
3.2需求分析
3.2.1网络主干的需求分析
校园网的多媒体应用目前已成为大家的共识，特别是在校园网内实现VOD点播，大量的视频数据流对带宽要求很高，而且农校教学楼、煤校教学楼、职大综合实验楼、教师家属楼
信息点都相对密集，相互之间的距离都比较远，所以主干需采用千兆光缆技术，在未来一段时间内满足最多500用户对校园网主干的流量要求。
3.2.2网络系统的需求分析
1、在保证技术成熟的前提下，尽可能采用先进的技术。
2、必须符合相应的国际、国内标准。
3、提供足够的带宽，保障用户通畅的网上信息交流。
4、网络具有良好的扩展性，考虑到未来一段时间内用户数量的增加。
5、要考虑网络系统的可管理性及安全性。
6、支持VLAN。
7、遵循教育系统的定位，注重性能价格比。
3.2.3服务器的需求分析
校园网服务器承担着整个校园内各种网络服务、用户账号管理、共享资料的存储、服务器端教学管理软件的运行、安全管理、代理服务等应用，因而服务器应满足以下要求：
1、高可靠性，能够适应我校平均每周不少于5天的不间断工作。
2、高性能，能够提供最大用户量的常用服务请求。
3、高冗余性，服务器出现故障时，仍能保证系统的安全性和数据的安全性。
4、容易升级，提供更好的性能。
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4.2 网络逻辑设计
网络的逻辑设计主要考虑校园网IP子网网段的划分，透过实际的网络物理连接，依据实际需求实现VLAN的设置。
4.2.1 子网划分和IP地址分配
从整个网络的安全性和IP地址的可管理性的角度考虑，将整个校园网络划分成若干个子网并对其IP地址资源进行有效的管理都是十分必要的。学校IP网络将分成内网和外网，内部安全子网可自由指定因特网上的私有地址。
子网网段划分一般依据以下几条原则进行：
1、将需要对校外开放的服务器划分到同网段，并分配给合法的IP地址。
2、将各网络设备划分到专有的网段，其地址对外隐蔽。
3、将不对外开放的服务器划分到专有的网段，其地址对外隐蔽。
4、尽将分属于不同部门的机器划分到不同网段中。
5、子网的划分应使IP地址管理较为简单。使用可变长子网掩码，合理分配IP地址。合理的网段划分结合灵活的VLAN规划，可以有效地降低网络风暴的产生，保证整个网络的稳定，同时也起到一定的网络安全功能。
IP地址规划原则：
简单性：地址的分配应该简单，避免在主干上采用复杂的掩码方式；
连续性：为同一个网络区域分配连续的网络地址，便于采用路由收敛(Summarization)及CIDR(Clale Inter-Domain Routing)技术缩减路由表的表项，提高路由器的处理效率；
可扩充性：为一个网络区域分配的网络地址应该具有一定的容量，便于主机数量增加时仍然能够保持地址的连续性；
灵活性：地址分配不应该基于某个网络路由策略的优化方案，应该便于多数路由策略在该地址分配方案上实现优化；
可管理性：地址的分配应该有层次，某个局部的变动不要影响上层、全局； 安全性：网络内应按工作内容划分成不同网段即子网以便进行管理。
4.2.2 VLAN（虚拟局域网）的设置
由于TCP/IP协议中有大量的服务是通过发送网络广播包来提供的，这些局域网中广播包的存在，会大大降低交换机的效率，这时可以利用划分VLAN来微分网段，把广播包限制在一定范围内，从而减轻网络主干的通信压力。全校网络可按网段划分为若干个VLAN，在2
第五章 校园网设计心得体会
1、把握设计原则
校园网主要为服务于教育、教学，实现学校的信息化教育。所以在校园网设计的初期就要充分考虑到教育教学的需要与实际经济承受能力的紧密结合，本着高效、适用、实用的原则，有计划、有重点，分层次，积极稳妥地推进校园网信息化建设。严格规范校园网信息化建设及相应的软件平台的开发标准，以确保校园网的整体建设规划和管理要求的一致性，才能真正为学校的教育、教学添砖加瓦。
在建设校园网的时候还要应做到培训在先、建网建库同行、重在应用三个关键点。切实做好学校教师、技术、管理与行政人员的不同层次的培训，形成一支能使校园网充分发挥使用效益的应用队伍、教学软件开发队伍和能保证校园网正常持续运行的软、硬件管理队伍。只有这样，才可以使老师积极开发、推广、使用教育教学软件，自愿自主的建设校园网信息资源库，充分发挥校园网在当今教育普及中的重要作用，是我们的教育信息化建设真正落到实处。
如果是在原有资源下进行的升级改造，要充分利用现有的设备，并充分考虑到原有设备和新建网络的融合和互通，使资源可以得到充分的利用，实现资源的优化配置和合理应用，这也是对于资金比较困难的学校在建设校园网一种解决途径。
2、功能目标清晰
对于一个比较完善的校园网，应在教师备课教学、学生学习、教务管理、行政管理、图书资料管理、资源信息、对外交流等方面发挥辅助、支持功能，并可以通过与广域网的互联，实现校际间的信息共享及与因特网(INTERNET)的连接，通过与宽带数字卫星相联，实现远程教育，为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持。
3、技术特点鲜明：
这一点比较关键，所构建的校园网络一定要具备如下技术特点：
先进性－先进的设计思想、设计结构和开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；
实用性－建网时应充分考虑利用和保护现有资源，充分发挥设备效益，保证系统和应用软件全中文界面，且功能完善、界面友好、兼容性强，使用户最方便地实现各种功能；
开放性－系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以利于
参考文献
【1】《计算机网络基础与实训》刘纲主编高等教育出版社，2005年2月 【2】《校园网系统集成技术与应用》刘正勇编著清华大学出版社，2002年6月 【3】吴功宜、吴英：《计算机网络应用技术教程》清华大学出版社，2007年 【4】超级容易学电脑编委会.《局域网组建与应用》北京：机械工业出版社，2006.4 【5】王达：《管理员必读——网络组建》北京：电子工业出版社，2006.1 【6】张德庆 Internet网络安全管理研究[J] 计算机应用 2005 21（8）【7】王竹林等 校园网组建与管理[M] 北京：清华大学出版社 2005
