校园网组建与实施方案

校园网组建与实施方案内容摘要：

图象全网自动交换，信息共享，构成学校高效率运作 的基础设施。 采用 IP 这一面向未来技术，可以兼容现有设备，保护现有投资，又可以保证网络在当前及将来的技术先进性。 校园网是现代社会高校基础设施的重要组成部分 ， 是提高高校教学科研水平和管理水平的不可缺少的现代化手段和支撑环境 .如何进一步搞好校园网的建设 ， 充分发挥校园网的作用 ， 是各个高等学校和教育主管部门正在探索和思考的问题。 校园网是辽宁建筑职业技术学院分校的信息基础设施，是实现学校现代化管理的强有力保证。 学校一直以来非常重视校园网的建设。 经过三期的建设，基本可以满足当时的网络需求。 其网络逻辑拓扑图如图 12。 辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 4 图 12现有校园逻辑网拓扑图 由于学校数据吞吐量大，又离本部较远，所以学校采用一般的校园双端口接入方式，用一条 2M 光纤连接到南校区网络，另一条用百兆光纤作为中国电信的局域网方式接入 inter，实现网络高速运行。 中心结构主要以华为 ls3026 交换机为中心，单点以星形方式连接校园各个功能单位。 各楼房交换机用 100M 光纤连接到中心机房的三台普通企业级路由上，可以实现子网内高速互联。 楼房内部均用 5 类双绞线连接楼房交换机与用户计算机，带宽均可达百兆。 足 目前，辽宁建筑分校区的网络由低端的锐捷交换机构成一个平面型的网络结构，没有层次化设计的网络结构其存在许多缺陷。 从网络拓扑结构看：网络管理员很难对网络进行整体管理，一旦出现故障，将很难做出快速排查。 其中最至命的是网络存在单点故障，一旦中心的交换机出现故障，整个网络立刻瘫痪（如图 13）。 在平面型的网络结构下，网络中心交换机负载所有的数据处理任务，不能够实现对数据的高速转发传输。 辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 5 图 13中心结构图 从网络设备方面看：大部分的设备已经不能满足现在学校对网络传输的需求，如中心换机只是一台普通华为交换机 ，转发率不高，最大只为 100M，实际上不可能达到 ， 所以即使拓扑结构是树形结构，网络数据的交换也不会多快。 而且连接这些交换机和路由器的通迅线路都是百兆双绞线。 在这样的设备下，中心的网络中心通迅带宽仅为百兆。 这将是实现网络高速吞吐的瓶颈。 还有租用网络的带宽太低，如南校区校与北校区的通迅带宽才 2M，而学校师生有 8000 多人，平时至少也有一百多人同时会使用，这也极大限制了我们学生与师大本部信息资源的共享。 从网络设置管理方面看：学生可随意修改 IP 地址，容易造成 IP 地址冲突现象；广播风暴比较严重，造成带宽的浪费，一旦 某台学生电脑中毒将影响整个网络；而且没有统一的网络管理软件，网管也很难统一对网络的整体管理。 从网络应用方面看：学校提供的校园网络服务内容太少，如缺少校园邮件服务，文件服务等，而且还没提供学生宿舍宽带接入，学生只能用电信的电话拨号上网。 不方便学生上网，也不能规范和监督学生上网，不能实现以网养网的目标，节约学校对网络的投资成本。 从网络安全方面看：没有防火墙，网络安全性非常脆弱，服务器防病毒能力差，非常容易遭受到攻击，包括外网和内网对服务器的攻击。 没有网络服务质量（ QoS）的管理。 辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 6 二、校园网络需求分 析 校园网的建设可以分为两部分。 第一部分为硬件建设，如各种网络设备、服务器的选购及连接以及综合布线等；第二部分为软件建设，如各种应用软件、网络操作系统、教务管理系统等的选择；软件应用需求是选择硬件设备的基础和依据，只有将硬件系统和软件系统有机地结合在一起，才能充分发挥校园网的最佳性能。 从某种程度而言，软件建设的好坏决定了校园网建设的成败。 功能需求分析 实现高速的 Inter 和 CERNET 出入； 实现内部千兆校园网主干，百兆交换到桌面； 提供校园 WWW、 FTP、 DNS、 EMail 等服 务 提供校园 BBS 等教师和学生交流学习的平台； 增加学生宿舍的接入； 增加校园无线局域网； IP 需求分析 根据上述总体要求，在技术上必须提供相应的支持和保证。 整个网络在技术上定位为基于 IP over Gigabit Ether 传输的 IP 的光学网络，以光纤为主干传输介质，以 Gigabit Ether + IP 为核心传输方式，可以充分的满足网络的需求。 在设计本网络时，还要考虑的 IP 网络的优化。 IP 优化至少包括如下几个要素： 网络体系结构以 Gigabit Ether 为设 计基础，体现在网络层的多层次化体系结构。 网络层次的优化，使用华为或思科各自专有的 QoS（ Quality of Services） 来保证传输层网络的数据图形语音的正常传输。 良好的网络拓展和兼容性。 可以 从上向下的无缝兼容 ，在合理的 QoS 控制下，根据不同的服务类型启动不同的控制协议，比如图像传输方面，可以通过 IGMP 组播协议和RSVP 资源预保留协议进行优化和控制，对于数据和声音可以采用 PQ， CQ， WFQ 等排对称技术最大限度的传输各种数据包充分利用光纤的带宽。 稳定性优化。 最大限度的利用光传输在故障 恢复方面快速切换的能力，快速恢复网络连接，避免路由表颤动引起的整网震荡，提供符合高速宽带网络要求的可靠性和稳定性。 重新建设的必要性分析 基于当前学校的发展，对校园网络需求起来趍，且当前存在的诸多不足，学校网络升级改造显行非常必要。 这可以从前一阶段校园网络的通信状况就可知道。 在新的网络下必须能够满足教学、管理和通信三大基本功能。 教师可以在学校的任意的一台计算机上方便地浏览和查询网上资源，因为进行教学辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 7 和科研工作必须可以调用网上资源，还可以通过网络对学生的学习进行指导。 学生可以在计算机实验室、图书 馆、教室、电子阅览室等地方方便地浏览和查询网上资源，但不能在教师办公室上网，学生通过网络可以进行网上学习并能和教师进行网上讨论。 学校管理人员可以方便地对教务、行政事务等进行综合管理，同时各楼办公室的计算机可以进行数据信息交换，初步实现办公自动化。 总之，该校园网主要包括以下建设需求： （ 1）实现高速的 Inter 和 CERNET 出入； （ 2）实现稳定的快速的 DNS、 WWW、 FTP、 Email 等多项网络服务； （ 3）建设校园 BBS，促进校园文化的健康发展； （ 4）拥有透明出口措施，学生用学生证注册上网帐号 ，能够详细记录上网访问日志； （ 5）对外部资料实现管理，实现 VOD 服务； （ 6）整个校园网主干实现千兆传输，百兆光纤到楼宇 ， 百兆交换到桌面； （ 7）拥有高性能的网络设备，有足够的设备冗余； 除以上要求外，还要求建成后的校园网具有一定的技术前瞻性和系统冗余度，以适应未来的发展和应用需求。 校园网络需要的技术 ACL 技术 访问列表有三种类型的划分，包括 RACL(路由器的访问列表）， QoS 的访问列 表，和 VLAN 的访问列表。 路由器的访问列表可以被用于子网之间的数据包过滤，但是不能在一个子网内作过 滤 VLAN 的访问列表，用于在一个 VLAN 的子网内实现过滤。 PRIVATE VLAN 技术 在很多企业网络的应用中，出于安全和简化 IP 地址规划的考虑，会有这样的需求：希望同一物理网段上的主机之间的通信能够互相隔离，但是又希望这些主机都能够访问一个公共端口（网关或服务器端口），所有这些主机和服务器端口都位于同一个 IP 子网内，这样即实现了第二层的通信隔离，增加了安全保护，又不需要规划多个 IP 子网用于主机隔离。 利用思科交换机的 Private Vlan 功能，可以轻松实现以上需求。 AAA服务 和安全服务器协议 (radius/tacacs+)技术 AAA（验证、授权、记账）网络安全服务提供了一个实现身份认证以及访问控制的主框架。 AAA 使用 RADIUS、 TACACS+等协议来实现对网络的访问控制。 IPSec VPN 技术 虚拟专用网（ VPN）被定义为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 8 安全的连接，是一条穿过公用网络的安全、稳定的隧道。 虚拟专用网是对企业内部网的扩展。 虚拟专用网可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接，并保证 数据的安全传输。 虚拟专用网可以大幅度地减少用户花费在远程网络连接上的费用。 OSPF 技术 随着 Inter技术在全球范围的飞速发展， OSPF已成为目前企业网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。 OSPF 路由协议是一种典型的链路状态（ Linkstate）的路由协议，一般用于同一个路由域内。 在这里，路由域是指一个自治系统（ Autonomous System），即 AS。 在这个 AS中，所有的 OSPF 路由器都维护一个相同的描述这个 AS 结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息 ， OSPF 路由器正是通过这个数据库计算出其 OSPF 路由表的。 SPAN 技术 SPAN，交换端口分析器，是一种流量镜像的技术。 实现该技术的目的是监控网络的性能，用于优化企业网络。 常见的抓包工具，比如 sniffer 等只能捕捉到一个碰撞域内的流量，如果公司的网络都是用交换机互联的，就不能进行监控。 通过 SPAN 技术，可以把流量镜像到流量分析器。 网络组建技术 早期局域网技术的关键是如何解决连接在同一总路线上的多个网络节点有秩序也共享一个信道的问题，而以太网络正是利用载波侦 听多路访问 /冲突检测（ CSMA/CD） 技术成功的提高了局域网共享信道的传输利用率，从而得以发展和流行的。 特别是近几年来交换式以太网和 100M 快速以太网的广泛应用，使以太网络成为当今局域网应用较为广泛的主流技术之一。 然而 ， 以太网络在发展早期所提出的共享带宽、信道争用机制限制了网络后来的发展，即使是近几年发展交换式以太网技术和 100M 快速以太网技术也不能从根本上解决这一问题，具体表现在： 不提供服务质量保证（ QoS） 以太网提供的是一种所谓“无连接”的网络服务，网络本身对所传输的信息包无法进行诸如交付时间、 包间延迟、占用带宽等等关于服务质量的控制。 这种传送方式就像邮局递送信件一样，信息包一旦交给传输介质，无论是发送端还是接收端都无法再对中间的传输过程进行任何有效的控制，这就是所谓没有服务质量保证。 而且以太网的包长度本身是不确定的，这就导致网络设备对每一个帧的处理和转发延迟处于随机、不可控辽宁建筑职业学院信息工程系 2020届毕业论文（设计） 9 制状态。 这两个因素的存在，使得以太网的帧在传输时的延迟和延迟的突发变化方面显得非常严重。 以太网对传输过程的不可控性和对帧处理延时的过多抖动都不适于现在大量涌现出的具有较强定时性要求的多媒体信息的传输。 带宽利用率较低 对信 道的共享及争用机制导致信道的实际利用带宽远低于物理提供的带宽，虽然基于 CSMA/CD 机制的以太网可以使网络节点对带宽的争用以一种“秩序”进行，但其带宽有效利用率仍低于 10%。 以太网的交换技术可以降低争用的几率，但为了与原有网卡及应用软件相兼容， CSMA/CD 仍必须存在，且交换中对转发端口的定位是在动态学习、动态刷新中进行的，这就使在统计上仍存在大量的包是以共享争用的方式传递的。 引入交换技术可使利用率提高至 20%50%。 除以上两点以外，以太网传输机制所固有的对网络半径、冗余拓扑和负载平衡能力的限制以及网络 的附加服务能力薄弱等等，也都是以太网络的不足之处。 但以太网成熟的技术、广泛的用户基础和较高的性价比，使其仍成为传统数据传输的网络应用中较为优秀的解决方案。 现在，传统 10M 以太网的应用越来越少。 在网络应用中，比较流行的以太网技术是： 100M 快速以太网和千兆以太网。 千兆位以太网应用于大中型网络，能把现有的 10Mbps 以太网和 100Mbps 快速以太网连接起来。 千兆位以太网采用同样的 CSMA/CD 协议、同样的帧格式，是现有以太网最自然的升级途径，使用户对以太网原有设备管理工具的投资得到 保护。 千兆位以太网是超高速主干网的一种选择方案。 在数据、话音、视频等实时业务方面，它虽然不能提供真正意义上的服务质量保证（ QoS），但千兆位以太网频宽较高，能克服原以太网的一些弱点，提供服务保证等特性。 工作组已确定了以下一组规范，统称为 1000BaseX。 1000BaseLX:多模光纤传输距离为 550 米，单模光纤传输距离为 3000 米。 1000BaseSX： 微米多模光纤传输距离为 300 米， 50 微米多模光纤传输距离为 550米。 1000BaseCX:用于短 距离设备的连接，使用高速率双绞线铜缆，最大传输距离为 25米。 1000BaseT： 5 类铜缆传输最大距离为 100 米。 千兆位以太网支持交换机之间、交换机与终端之间的全双工连接，支持共享网络的半双工连接方式，使用中继器和 CSMA/。