網絡工程-朝陽學校校園網規(guī)劃與設計

朝陽學校校園網規(guī)劃與設計摘要：隨著現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，信息已經占有非常重要的作用，信息的表現(xiàn)形式也變得多樣化，信息的泄露和傳遞也比較方便快速。校園網絡有著非常廣泛的應用，那么為了提升學校的檔次，提高工作效率，符合中國現(xiàn)代化教育的要求，校園網絡的建設是學校必備的，一個好的校園網能夠提升學校各方面的效率，有利于增長自己眼界、有利于獲取信息、有利于培養(yǎng)人才。課題中主要就朝陽學校校園網規(guī)劃與設計的方案進行說明。針對課題做了準備：比較組網設備的性能優(yōu)缺點、研究各種有關實際例子的技術要求和部分校園網的設計方案。綜合各種實例要求，實現(xiàn)校園網的規(guī)劃與設計。簡單地說就是設計一個連接實驗樓、教師宿舍樓、學生宿舍樓、行政辦公樓、教學樓、機房等區(qū)域的校園網絡，校園網上做了子網劃分、ACL（訪問控制列表）、WLAN無線網絡的搭建、路由協(xié)議（OSPF）、DHCP服務器的搭建等設計，使得學校里的工作人員可以共享課件資料、減輕管理工作等。關鍵詞：網絡規(guī)劃，校園網，需求分析CampusNetworkPlanningandDesignofChaoyangSchoolAbstract：Withtherapiddevelopmentofmodernsociety,informationhasplayedaveryimportantrole,theformofinformationhasbecomediversified,informationleakageandtransmissionismoreconvenientandrapid.Thecampusnetworkhasaverywiderangeofapplications.Inordertoimprovethegradeoftheschool,improveworkefficiency,andmeettherequirementsofChina'smoderneducation,theconstructionofthecampusnetworkisnecessaryfortheschool,agoodcampusnetworkcanimprovetheefficiencyofallaspectsoftheschool,isconducivetothegrowthoftheirownvision,isconducivetoaccesstoinformation,isconducivetothecultivationoftalent.ThetopicmainlyonChaoyangSchoolCampusNetworkPlanninganddesignoftheprogram.Thispapermakespreparationforthesubject:comparingtheadvantagesanddisadvantagesofthenetworkingequipment,studyingthetechnicalrequirementsofvariouspracticalexamplesandthedesignschemeofpartofcampusnetwork.Synthesiseachkindofexamplerequest,realizesthecampusnettheplanandthedesign.Simplyput,itistodesignacampusnetworkconnectingtheareasofthelaboratorybuilding,theteachers'dormitorybuilding,thestudents'dormitorybuilding,theadministrativeofficebuilding,theteachingbuilding,thecomputerroom,etc.,thecampusnetworkisdividedintosubnet,ACL(AccessControlList),WLANwirelessnetwork,routingprotocol(OSPF),DHCPserverandsoon,makethestaffintheschooltobeabletosharethecoursewarematerial,reducethemanagementworkandsoon.Keywords:NetworkPlanning,campusnetwork,demandanalysis目錄第1章緒論 第1章緒論1.1建設校園網的背景現(xiàn)在社會已經進入互聯(lián)網時代，在家里就能夠知道全世界所發(fā)生的事情，所以信息技術已經成為經濟發(fā)展的核心要素，信息化潮流已經勢不可擋，已經快速延申到國家經濟、教育、國防等各個方面?，F(xiàn)代社會已經進入信息化社會，那么學校應當要迎頭趕上這股潮流，借助它增強學校的實力，增多老師的教育手段和方法，方便學生獲取時事。所以校園網擁有快速地傳遞和獲取信息等功能能夠全面提高教師教學質量和辦公效率，提升教師教學手段和科研水平，加快學校的信息化程度，為培養(yǎng)人才提供一個優(yōu)秀的教學環(huán)境。當今社會的計算機高速發(fā)展和普及，改變了人們的交流和工作方式，分別處于不同地理位置的人們可以交流共享信息，共同工作。學校建設校園網就可以給全校人員提供了一個全新的網絡通信環(huán)境，適應無紙教學、無紙辦公的發(fā)展形態(tài)，能夠推動學校的教學事業(yè)的發(fā)展。1.2校園網研究內容伴隨著信息技術的高速發(fā)展，手機、電腦等產品不斷普及，學校對校園網絡的依賴程度越來越高，所以校園網絡的升級改造已經刻不容緩。學校校園網絡的不足主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）學校校園網絡缺乏整體規(guī)劃，因為校園網最開始建設的時候由于各方面限制，導致網絡性能低。（2）由于校園對網絡需求增加，網絡設備已經滿足不了應用需求。（3）現(xiàn)有的無線網絡沒有在全校覆蓋，不能夠滿足學校實際需求。所以設計的方案要進行老化的設備更換、無線網絡全校覆蓋、網絡安全全面加強等各種功能。1.3論文結構安排論文一共4個章節(jié)組成，主要結構和內容如下：第1章．緒論，主要說明課題的研究背景、學校現(xiàn)有校園網的狀況、升級優(yōu)化后的校園網要達到的目標。第2章，需求分析，主要說明學校校園網方案設計與規(guī)劃原則、學校的業(yè)務需求分析、網絡信息點分布、安全性需求分析、章末小結。第3章，網絡系統(tǒng)概要設計，介紹網絡拓撲結構、學校子網劃分、IP地址規(guī)劃、交換機設計（包括核心層、匯聚層、接入層）、防火墻設計、章末小結。第4章，網絡技術方案，介紹方案實施使用的技術：VLAN技術、DHCP服務器的搭建、路由協(xié)議（OSPF）、ACL（訪問控制列表）。第5章，連通性測試，vlan配置測試，dhcp配置測試，路由協(xié)議配置驗證，訪問控制列表配置驗證。第2章需求分析2.1校園網方案設計與規(guī)劃原則學校目標建設一個以技術先進、發(fā)達，擴展性強為先的信息網絡，主要負責管理網絡上的信息為主，連接實驗樓、教師宿舍樓、學生宿舍樓、行政辦公樓、教學樓、機房等區(qū)域的校園網絡。學校負責這一方面的工作人員較少，所以要求網絡容易操作，減輕工作人員負擔，并且要擁有應對復雜網絡的解決計劃，能夠快速地、安全地實現(xiàn)學校校園師生訪問網絡和進行信息共享，并且降低成本，那么提高產品的性價比就比較重要。設計的方案應遵循下列設計原則：（1）實用性與經濟性那么如何讓學校的低投資得到高回報，是學校校園網絡建設方案主要考慮的問題。由于學校投資校園網絡設計的金額有限，那么根據(jù)現(xiàn)狀，學校方面不追求層次、檔次，要好用，要使得網絡方便、快速，便于人員維護、管理，減輕學校工作人員的負擔和使用網絡的難度。所以要在滿足學校網絡需求的條件下，盡量節(jié)省投資的資金，同時要提高網絡的易維護性和穩(wěn)定性。（2）可擴充性學校設計的校園網絡必須具有優(yōu)秀的升級擴展空間。隨著信息技術不斷發(fā)展和更新、學校規(guī)模的不斷增大，未來肯定會不斷增加新的需求和功能，舊的網絡設備會慢慢降低它的作用，肯定也要進行更換，支持未來校園網絡增加更多的網絡用戶和網絡應用，所以選擇使用的網絡設備不但要滿足當前需要，還要盡可能滿足將來擴建的需求，盡可能在學校校園網原有的基礎上進行升級優(yōu)化。所以對選擇的網絡設備各方面進行調查、選擇，確保網絡設備的高質量，并且選擇的網絡設備應該要可以提供多種類的接口、技術，方便學校未來還要升級擴展網絡。（3）高可靠性和高安全性網絡必須具有較高的可靠性、安全性。設計的時候必須要兼顧網絡的安全和穩(wěn)定，能夠擁有很好的防范措施，使網絡具備強大的安全性，保障用戶的權益。可以進行設置在網絡設備上的包過濾控制作用，用以保證網絡正常運行，防止黑客侵入和信息泄露。在設計上還要使用冗余、容錯技術，為了防止局部網絡故障影響整個網絡系統(tǒng)的使用，提高網絡系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。（4）可管理性整個設計出來的網絡必須具備優(yōu)秀的可管理性。所以網絡中的任何一種設備都可以通過網絡管理系統(tǒng)進行控制，可以通過網絡管理系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控網絡的故障隔離、故障報警、故障診斷、過濾設置、設備狀態(tài)等各種情況并發(fā)出警報進行提醒。并且能夠通過網絡管理系統(tǒng)簡單化學校管理工作，提高工作效率，最好能夠不需要工作人員的管理，實現(xiàn)自動化管理。2.2學校業(yè)務需求分析朝陽學校創(chuàng)辦于2005年，學校校園占地面積大，綠化優(yōu)美，空氣清新，交通方便，各個教師對非常優(yōu)秀?，F(xiàn)有50個教學班，學校學生宿舍樓住宿學生大約200人，擁有一支約100多人的優(yōu)秀教師隊伍。學校教學設備先進，生活和體育設備齊全，學校按標準化的建設配備各功能場室，如電腦室、化學實驗室、生物實驗室、物理實驗室等。學校對校園網方面的業(yè)務需求大概有：（1）Web服務器：用戶可以合法地在上面下載和瀏覽來獲取學校的信息。（2）FTP服務器：學校管理人員可以通過FTP服務器上傳資料，F(xiàn)TP服務器還可以被學校教師用來下載資料和上傳課件資料。（3）DNS服務器：能夠讓學校的人更好地訪問互聯(lián)網。2.3學校網絡信息點分布本校園網信息點約為650個，是通過命名不同的建筑樓來進行分布，分布的數(shù)量是按照不同樓的需求來決定，里面有一小部分屬于備用的。信息點主要分布在實驗樓、教師宿舍樓、學生宿舍樓、行政辦公樓、教學樓、機房等區(qū)域。通過這個表格分析，可以清楚地分析整個學校的信息點還有各棟樓距離網絡中心的距離計算金額。以下是對學校信息點的分析，如下表所示：表2-1信息點分析部門功能分布信息點信息點合計距核心網絡的距離實驗樓A區(qū)5015050mB區(qū)50C區(qū)50教師宿舍樓A區(qū)100150200mB區(qū)50學生宿舍樓男生宿舍樓110220500m女生宿舍樓110行政辦公樓A區(qū)2040250mB區(qū)20教學樓A區(qū)2050150mB區(qū)30機房A區(qū)5010050B區(qū)50合計6102.4安全性需求在設計中網絡的安全性對網絡設計是非常重要的，所以網絡方案不僅要在追求實用和節(jié)省資金方面費心同時還要兼顧穩(wěn)定性和安全性，不能忽略了穩(wěn)定性和安全，因為只有兩者相結合，學校才能夠獲得最大的性能和效益。所以關鍵的一點就是網絡安全，在特殊情況下即使一些功能不能夠實現(xiàn)也應該必須要保證網絡的安全性?，F(xiàn)在傳統(tǒng)網絡主要是一些簡單的的安全措施來防御對外界攻擊的，但事實說明這些措施已經不能夠解決問題了。所以在學校校園網的設計方面必須要有安全控制手段，保證學校網絡能夠有效地穩(wěn)定運行。所以為了能夠有效控制網絡上的訪問和信息資源的保護，必須靈活地設置安全控制策略。2.5本章小結本章主要說明學校對校園網方案設計與規(guī)劃的原則：實用性與經濟性、可擴充性、高可靠性和高安全性等；校園網業(yè)務需求：WEB服務、FTP服務、DNS服務等；網絡信息點分布情況、安全性需求等各方面。第3章網絡系統(tǒng)概要設計3.1網絡拓撲結構介紹在此次學校校園網的設計中，網絡拓撲結構圖是使用層次化模型來設計。什么叫“層次化”模型呢？就是將網絡設計分成三個層次，即核心層、匯聚層和接入層，每個層次負責一部分的功能，每個層次自己做自己的事情。局域網的設計和廣域網的設計都可以使用層次化模型。層次化模型的好處：在校園網設計中，使用層次化模型有許多好處。例如：（1）節(jié)省資金。設計在使用層次模型之后，各個層次負責做自己的事情，簡單方便，所以整個網絡就不要這么復雜了，復雜性就這樣降低了，并且層次化模型網絡中的每一個層次都能夠很好地利用起來，這樣就減少了對系統(tǒng)資源的浪費。（2）便于工作人員理解和管理。層次化模型設計的網絡結構能夠降低學校的管理成本，就是在三個層次實施不同的管理，這樣故障隔離就得到提高，并且讓路由器的配置變得簡單許多，確保網絡的穩(wěn)定性。（3）方便排出錯誤。層次化模型設計能夠加快了排錯過程和節(jié)省了工作人員時間，層次化模型是網絡拓撲結構分為每個不同的子網，所以學校管理人員能夠快速地確定出現(xiàn)故障的范圍，從而進行故障隔離，并且可以防止各種潛在問題的發(fā)生，例如廣播風暴，路由器環(huán)路等。（4）容易擴展。在網絡此次設計中，網絡中的改變能夠限制在很小的一個范圍內，這樣對網絡的影響小，改變比較容易，以后升級的成本也比較低。網絡拓撲結構圖如下所示：圖3-1網絡拓撲結構圖3.2學校子網劃分那么根據(jù)學校不同的應用樓層，解決IP地址的問題，網絡設計中劃分了實驗樓、教師宿舍樓、學生宿舍樓、行政辦公樓、教學樓、機房等多個子網。如下圖所示，學校校園網絡子網的劃分。表3-2子網劃分序號子網名稱包含的信息點1實驗樓子網實驗樓所有的計算機2教師宿舍樓子網教師宿舍樓所有的計算機3學生宿舍樓子網學生宿舍樓所有的計算機4行政辦公樓子網行政辦公樓所有的計算機5教學樓子網教學樓所有的計算機6機房子網機房所有的計算機7無線網絡子網該學校所有的計算機8服務器子網該學校所有的計算機3.3IP地址規(guī)劃IP地址劃分是根據(jù)學校各方面的需求來進行設計的，如學校IP地址的現(xiàn)有需求、以后的擴張需求、開展業(yè)務需求等。下圖所示，學校的內部網絡IP的分配表3-3IP地址分配序號子網名稱IP地址網關IP1實驗樓子網/242教師宿舍樓子網/243學生宿舍樓子網/244行政辦公樓子網/245教學樓子網/246機房子網/243.4交換機設計3.4.1核心層設計在網絡拓撲中核心層交換機是網絡中的中心區(qū)域，它的選擇非常重要，還要兼顧以后網絡新的信息點出現(xiàn)、網絡的管理，擴展等問題。因為學校的網絡信息點約為650個，所以在校園網的設計中我們核心層交換機類型所采用的是CISCOWS-C6503-E交換機，因為WS-C6503-E交換機能夠讓學校對網絡的投資得到高額的回報，并且WS-C6503-E交換機能夠加強網絡控制，提供保護，還有提供多種服務和擁有可擴展的性能和端口密度。同時WS-C6503-E交換機還具備其它多種優(yōu)點：（1）能夠為接口提供大緩沖器.（2）擁有優(yōu)秀的流量管理。（3）能夠提供多模光纖或者單模光纖。WS-C6503-E交換機參數(shù)細節(jié)：表3-4核心層交換機參數(shù)產品類型以太網交換機傳輸速率(Mbps)10/100/1000Mbps支持全雙工是端口數(shù)483.4.2匯聚層設計匯聚層的作用主要是把接入層和核心層連接起來，承上啟下。為了滿足學校的多媒體教學，那么在校園網的設計中我們采用的匯聚層交換機類型是CiscoWS-C3560G-24PS-S交換機。WS-C3560G-24PS-S交換機能夠為學校未來擴展的網絡和應用需求，提供安全性、可用性等功能，并且它能夠支持IP電話，無線和視頻等多種全新應用，提高學校工作人員的工作效率。同時WS-C3560G-24PS-S交換機還具備各種符合學校需求的特性：（1）能夠保持簡便性，用戶可以設置訪問控制列表、IP路由。（2）所有的端口都提供了15.4WPoE（3）不需要為每臺能夠使用PoE的設備提供額外的電源，節(jié)省了成本。WS-C3560G-24PS-S交換機參數(shù)：表3-5匯聚層交換機參數(shù)產品類型企業(yè)級交換機傳輸速率(Mbps)10/100/1000Mbps支持全雙工是端口數(shù)243.4.3接入層設計接入層是最常用的交換機，它的作用是允許終端用戶對網絡的訪問，在校園網的設計中我們采用的接入層交換機型號是CiscoCatalyst2960-24LT-L。CiscoCatalyst2960-24LT-L交換機能夠保證對網絡中的數(shù)據(jù)流進行分類和優(yōu)先級排序，避免網絡堵塞。同時CiscoCatalyst2960-24LT-L交換機具備各種優(yōu)秀的功能：（1）容易使用，可以通過瀏覽器簡單化最開始的配置過。（2）人性化的管理，能夠加快故障排除過程、降低成本、簡化電話安裝等。（3）可用性和可擴展性，能夠加強網絡的穩(wěn)定性和可靠性，增強容錯性能并延長網絡正常運行時間，而且還能夠避免生成樹環(huán)路等問題。CiscoCatalyst2960-24LT-L交換機參數(shù)表3-6接入層交換機參數(shù)產品類型快速以太網交換機傳輸速率(Mbps)10/100Mbps交換方式存儲-轉發(fā)端口數(shù)243.5防火墻設計防火墻的存在就是保護學校網絡上的內部信息被外部未授權用戶獲取和防止受到非法用戶的攻擊，它是第一道安全防線。在此校園網設計中選擇使用的防火墻型號是CISCOPIX-525-R-BUN?，F(xiàn)在信息技術快速發(fā)展給人們帶來了方便，同時也帶來了安全風險，我們的信息更容易泄露，而CISCOPIX-525-R-BUN防火墻具有很好的安全保護性，比其它類型防火墻的性能更高、更好，更有擴展性，這點是最重要的。CISCOPIX-525-R-BUN防火墻同時還擁有多種優(yōu)秀的性能：（1）能夠提供VPN服務，遠程用戶能夠節(jié)約成本安全地訪問學校網。（2）高可靠性和靈活性，設計了在故障情況下可以運行第二個防火墻的綁定程序和可以自由選擇電源選件。表3-7防火墻設備參數(shù)網絡吞吐量（Mpps）370VPN支持支持用戶數(shù)限制無用戶數(shù)限制控制端口RS-2323.6本章小結本章主要展示網絡拓撲結構圖、學校子網劃分、IP地址規(guī)劃、交換機三層設計和選擇型號、防火墻設計和選擇型號。第4章網絡技術方案4.1VLAN技術的應用校園網使用VLAN技術能夠降低校園網絡的建設成本，提高工作效率，使網絡便于管理，增強網絡的靈活性等特點。在此次校園網的設計中，依照學校的需求規(guī)劃了6個子網，并且為每個子網的命名。在接入層和核心層設備上劃分了不同的VLAN,并為每個VLAN分配了端口，并且使用端口隔離技術。以下是vlan13的配置，其它vlan配置相似。vlanbatch13interfaceEthernet0/0/1portlink-typetrunkporttrunkallow-passvlan2to4094#interfaceEthernet0/0/2portlink-typeaccessportdefaultvlan13//校園網絡VLAN的劃分如下圖所示：表4-1VLAN劃分 序號子網名稱備注1實驗樓子網VLAN102教師宿舍樓子網VLAN113學生宿舍樓子網VALN124行政辦公樓子網VLAN135教學樓子網VLAN146機房子網VLAN154.2DHCP服務器的搭建

現(xiàn)在網絡系統(tǒng)的接入點太多，如果手動分配IP地址，那么工作人員的工作量太大，如果出錯需要修改會給學校工作人員帶來麻煩。而DHCP服務器則是主動把IP地址分配給電腦，大大地減輕工作人員的工作量，提高地址的使用率，并且動態(tài)分配能夠保證局域網的穩(wěn)定性。DHCP配置在核心層設備上，這是行政辦公子網dhcp配置的代碼，其它相似。ippooljszw//gateway-listnetworkmaskleaseday8hour0minute0interfaceVlanif13ipaddressdhcpselectglobal//表4-2DHCP地址池序號VLANIP地址池網關IP1VALN10~542VLAN11~543VALN12~544VALN13~545VALN14~546VALN15~544.3路由協(xié)議（OSPF） 現(xiàn)在的廣泛應用的路由協(xié)議有很多，動態(tài)路由協(xié)議就是其中之一。現(xiàn)在多數(shù)都是現(xiàn)在應用動態(tài)路由協(xié)議，因為使用靜態(tài)路由的話，容易出錯，而且太麻煩，需要一個一個配置。所以校園網絡采用OSPF動態(tài)路由協(xié)議，能保證學校的路由表信息及時更新，而且OSPF路由協(xié)議在現(xiàn)在的應用具有重要的地位。OSPF同時還具有的優(yōu)點為占用網絡資源少、收斂速度快等多個優(yōu)點。以下是出口路由的OSPF配置，其它配置相似。ospf1areanetwork55network55//4.4ACL（訪問控制列表）為了防止非法訪問的問題，那么對網絡訪問進行管理是必須的，訪問控制列表就是一種方法。FTP作為學校的內部信息的主要獲取通道，為了保證學校的信息安全，學校本身不希望內部信息輕易被外界所獲取，所以學校內的可以進行訪問但部分建筑物也要進行限制，如教學樓就不可以訪問行政樓，并且學校外的不可以訪問，而WEB服務器全都可以訪問。在核心層設備上配置ACL，如禁止教學樓的主機訪問行政辦公樓的主機的配置，代碼如下。[Huawei]aclnumber3000[Huawei-acl-adv-3000]rule5denyipsource55destination55Huawei-GigabitEthernet0/0/3]traffic-filteroutboundacl3000//在出口路由上使用靜態(tài)路由訪問外網，代碼如下。iproute-static第5章連通性測試5.1VLAN間測試以行政辦公樓子網ping機房子網來作為各個Vlan間測試的例子，如圖5-1所示，而圖5-1說明了vlan之間的測試是成功的，證明配置是正確的，它們之間可以實現(xiàn)通信。圖5-1vlan測試5.2DHCP的配置驗證以行政辦公樓來作為DHCP驗證的例子，如圖5-2所示，說明可以使用DHCP方式自動的分配IP地址。圖5-2DHCP驗證5.3路由協(xié)議（OSPF）配置驗證以行政辦公樓的主機ping出口路由來作為OSPF驗證的例子，如圖5-3所示，說明行政辦公樓能夠跟出口路由建立連接。圖5-3OSPF配置驗證5.4訪問控制列表配置驗證以行政辦公樓、教學樓和機房來作為訪問控制列表驗證的例子。沒有設置之前教學樓的主機可以訪問行政辦公樓的主機，如圖5-4所示。設置禁止教學樓的主機訪問行政辦公樓的主機。圖5-4DHCP驗證1圖設置了命令以后教學樓的主機就不可以訪問行政辦公樓的主機，如圖5-5所示。機房的主機沒有變化，可以訪問行政辦公樓的主機，如圖5-6所示。圖5-5DHCP驗證2圖圖5-6DHCP驗證3圖使用行政辦公樓的主機連接外網，圖5-7說明配置是成功的，內網主機可以訪問外網。圖5-7DHCP驗證4圖總結：通過這次畢業(yè)設計，使我對我自己的專業(yè)知識有了一次鞏固的機會。那么網絡工程從校園網的建設思想、建設需求、從實際設計到設備選型、選擇應用的網絡技術以及網絡設備、從有線網到無線網等方面的敘述，使我了解到網絡工程所用到的技術是多方面的、多層次的。漸漸的變化使我了解了更多的知識，鞏固了學到的知識，加強了自己的能力，讓我成長了許多。由于自己的知識和能力有限，這次設計方案過程中各個方面出現(xiàn)了各種問題，自己考慮問題不是很全面，曾經在迷茫中徘徊，但經過不斷借鑒和分析實例，才慢慢地走出困境，使我明白了一個道理：就是一個好的校園網絡方案就形成了一個好的網絡。參考文獻：[1]張曉宇.淺談現(xiàn)代校園計算機網絡的規(guī)劃與設計[J].經濟技術協(xié)作信息,2014(35):2-2.

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