中国石油大学(北京)远程教育学院
2014-2016-三学期
《计算机网络课程设计》大作业
题目：校园网规划设计
专业：计算机科学与技术
班级：
学生姓名：韩亮
学号：075131
2015年11月
目录
第一章综述 (3)
1.1网络设计背景分析 (3)
1.2网络设计采用的方法和原则 (3)
第二章用户需求分析 (4)
2.1网络功能性需求分析 (4)
2.2网络非功能性需求分析 (5)
2.2.1网络拓扑结构需求分析 (5)
2.2.2网络性能需求分析 (5)
2.2.3网络可靠性需求分析 (5)
2.2.4网络安全需求分析 (5)
第三章网络拓扑结构设计 (6)
3.1网络拓扑结构 (6)
3.2网络硬件结构 (6)
3.3网络地址规划 (7)
第四章网络性能设计 (9)
第五章网络可靠性设计 (11)
第六章网络安全设计 (13)
第七章网络物理设计 (16)
7.1网络传输介质的选择 (16)
7.2网络综合布线设计 (16)
第八章课程设计总结与体会参考文献 (18)
参考文献 (19)
第一章综述
1.1网络设计背景分析
21世纪是一个以网络为核心的信息时代，要实现信息化，就必须依靠完善的网络。通过本课程设计，使学生在对计算机网络技术与发展整体了解基础上，掌握网络的主要种类和常用协议的概念及原理，初步掌握以TCP/IP协议族为主的网络协议结构，培养学生在TCP/IP协议工程和LAN、WAN上的实际工作能力：学会网络构建、日常维护及管理的方法，使学生掌握在信息化社会建设过程中所必需的计算机网络组网和建设所需的基本知识与操作技能。
1.2网络设计采用的方法和原则
1、根据要求对园区建网进行需求分析，提交需求分析报告；
2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型，规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等，划分子网，设计子网地址、掩码和网关，为每个子网中的计算机指定IP地址；
3、根据条件进行设备选型，决定各类硬件和软件的配置；
4、构建工作型局域网，在指定计算机内安装网络接口卡，动手制作双绞线网线，把计算机与集线器（交换机）相连；在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统、TCP/IP协议，配置IP地址、掩码和网关等参数。
5、搭建相关服务器。
第二章用户需求分析
2.1网络功能性需求分析
随着信息时代的到来，校园网已经成为现代教育背景下的必要基础设施，成为学校提高水平的重要途径。校园网络的主干所承担的信息流量很大，校园网络的建设的目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播（VOD）等信息共享功能，能实现办公的自动化、无纸化。能通过与Internet的互联，为全校师生提供国际互联网上的各种服务。教师可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源，能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源，从而可以更好地进行学习，校园网能为学校的信息化建设打下基础。
根据本校园实际情况主要应用需求分析如下：
用户的应用需求：所有用户可以方便地浏览和查询局域网和互联网上的学习资源，通过WWW服务器、电子邮件服务器、文件服务器、远程登录等实现远程学习，此外为教务处提供教务管理、学籍管理、办公管理等。
通信需求：通过E-mail及网上BBS以及其它网络功能满足全院师生的通信与信息交换的要求，提供文件数据共享、电子邮箱服务等。
信息点和用户需求：按照要求本校园网内信息点总数为N个，
其中教学区为（XX个），生活区为（XX个），电子邮件服务器、文件服务服务器等为内部单位服务，WWW服务器、远程登录等实现远程学习，从外部网站获得资源。
性能需求：此校园网络支持学校的日常办公和管理，包括：办公自动化、图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等。支持网络多媒体学习的信息传输要求。
安全与管理需求：学生基本信息档案和重要的工作文件要求对数据存储、传输的安全性的性能较高，如图书管理、档案管理、学生管理、教学管理、财务管理、物资管理等可以通过分布式、集中式相集合的方法进行管理。网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。由于校园网与外部网进行互联特别是和Internet 的互联，Internet是一个开放式网络系统，它的安全性是很差的。因此安全问题更加重要。应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。当前主要的网络安全技术有，用户身份验证，VLAN划分，防火墙等技术。网络系统还就具备高度的数据安全性和保密性。
实用与经济性：校园网的特点决定了网络系统必需要有实用与经济性。实用性使得网络便于管理、维护，以减少网络使用人员运用网络的难度，从而降低人为操作引起的网络故障，并使更多的人掌握网络的使用。应根据学校的实际情况，由于学校的建设
资金有限，所以一般都要求网络具有较高的性价比，所以在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备，以节约建设资金。
2.2网络非功能性需求分析
网络操作系统
采用Windows 2008SERVER作为网络操作系统，具有性能可靠、支持完善、升级稳定、维护方便、界面友好、配套软件最多、易于学习、伸缩性强等特点。Windows 2008SERVER可以实现文件共享、打印共享以及系统中的帐户管理。
数据库系统
根据对中型零售企业的业务调研，通过对其主要业务种类、业务流量的分析，我们推荐数据库系统选用MS SQL Server数据库。
客户端操作系统
客户端桌面操作系统采用美国微软公司的Windows 7。
2.2.1网络拓扑结构需求分析
根据××研发中心网络需求的特点，建议采用千兆技术，在整个网络设计上采用了分层的结构，分为核心层、接入层。整体网络
2.2.2网络性能需求分析
高性能：无论从骨干到接入都使用宽带设备、线路和技术，使网络的性能与目前新兴的高速网络相当，甚至更好。
2.2.3网络可靠性需求分析
高可靠性：由于人们对于网络的依赖性越来越强，作为网络的服务和运营商来讲，保障网络不间断的运行和使用是十分重要的。
2.2.4网络安全需求分析
安全性：随着网络安全问题的日益突出，这是目前网络建设当中不可缺少的部分。
第三章网络拓扑结构设计
3.1网络拓扑结构
校园网网络整体分为三个层次：核心层、汇聚层、接入层。为实现校区内的高速互联，核心层由1个核心节点组成，包括教学区区域、服务器群；汇聚层设在每栋楼上，每栋楼设置一个汇聚节点，汇聚层为高性能“小核心”型交换机，根据各个楼的配线间的数量不同，可以分别采用1台或是2台汇聚层交换机进行汇聚，为了保证数据传输和交换的效率，现在各个楼内设置三层楼内汇聚层，楼内汇聚层设备不但分担了核心设备的部分压力，同时提高了网络的安全性；接入层为每个楼的接入交换机，是直接与用户相连的设备。本实施方案从网络运行的稳定性、安全性及易于维护性出发进行设计，以满足客户需求。
3.2网络硬件结构
×××××××××（正文部分小4号宋体，20磅行距，每段开头左缩进两字）××××××××××××××××××…………
3.3网络地址规划
VLAN技术在在网络领域等到了广泛应用，尤其在网络管理和网络安全上方面起到了不可忽视的作用。采用VLAN技术对整个网络进行集中管理，能够更容易地实现网络的管理性。例如，在添加、删除和移动网络用户时，不用重新布线，也不用直接对成员进行配置。
VLAN提供的安全机制，可以限制用户对安全设备的访问，例如，限制普通用户对计费服务器，安全交换机等的访问。Vlan控制广播组的大小和位置，甚至锁定网络成员的MAC地址，这样，就限制了未经安全许可的用户和网络成员对网络的使用增强网络管理。
3. Vlan号(ID)的分配规划
VLAN划分原则：便于管理。
VLAN划分理念：将几个
VLAN详细划分：
男生宿舍为Vlan10，女生宿舍为Vlan11
实验楼为Vlan 20, 1教为vlan 30，2教为vlan 31
行政楼为vlan 40，图书馆为vlan 50，web服务器为vlan 60
第四章网络性能设计
主干网技术的选择
主要选择千兆（适合于高校）或百兆以太网技术来构建校园网络，对两层结点和桌面微机的接入也采用快速以太网，建立一个基于多层、全交换的虚拟园区网。
校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。
2.1、高性能与技术先进性
校园网网络系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽；并在主干网上提供较强的可扩展性。为了及时、迅速地处理网络上传送的数据，网络应有较高的网络主干速度。
2.2、高可靠性
网络要求具有高可靠性，高稳定性和足够的冗余，提供拓扑结构及设备的冗余和备份，为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，要避免网络出现单点失效。在网络骨干上要提供备份链路，提供冗余路由。在网络设备上要提供冗余配置，设备在发生故障时能以热插拔的方式在最短时间内进行恢复，把故障对网络系统的影响减少到最小，避免由于网络故障造成用户损失；
2.3、安全性
校园网作为一个支持众多用户、同时和INTERNET/CERNET存在连接的网络，网络安全性在整个网络中是个很重要的问题，应该采用一定手段控制网络的安全性，以保证网络正常运行。网络中应采取多种技术从内部和外部同时控制用户对网络资源的访问。网络系统还应具备高度的数据安全性和保密性，能够防止非法侵入和信息泄漏。
2.4、可管理性
强有力的网管软件是有效地进行网络管理的助手，网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理；并且能够实现计费管理。
2.5、可扩充性
随着应用规模的不断扩大，要求网络可以方便地扩充容量，支持更多的用户及应用；随着网络技术的不断发展，网络必须能够平滑地过渡到新的技术和设备，保证现有的投资。
2.6、VLAN划分
根据校园网的实际需求，属于同一部门的工作人员可能在不同的建筑物中，但需要在一个逻辑子网内。网络站点的增减，人员的变动，无论从网络管理，还是用户的角度来讲，都需要虚拟网技术的支持。因此在网络主干中要支持三层交换及VLAN划分。在整个网络中使用虚拟网技术，以提高网络的安全性和灵活性。
2.7、多层交换技术
通过三层交换技术，特别是基于硬件的第三层交换，可以充分地利用交换机的包处理能力，实现真正的线速交换。
第五章网络可靠性设计
综合布线同传统的布线相比较，有着许多优越性，是传统布线所无法比及的。其特点主要表现为它的实用性、功能性、先进性、灵活性、方便性、可靠性、扩展性、开放性、标准化、经济性和生命周期。而且在设计、施工和维护方面也给人们带来了许多方便。（1）实用性
实施后的校园网控制系统，其所有的子系统，诸如综合布线系统，数据通讯，都满足国际标准，具有良好的用户使用界面。并且，网络管理功能完善且方便使用。
（2）功能性
为用户提供快捷、开放、易于管理的语音与数据信息基础传输平台。布线系统应能适应各种计算机网络体系结构的需要,并能支持语音或楼宇自控和保安监控等系统的应用。可为用户提供可视图文、电子信箱、中国公用分组交换数据网(CHINAPAC)接口,为用户提供电子数据交换(EDI)等各种服务的传输平台,为实现无纸办公创造条件。为用户及时传递可靠、准确的各类重要信息,最终实现办公自动化系统(OA)。
（3）先进性
布线系统应适应综合布线技术发展的潮流,能为数据及高清晰图像信息提供高速及宽带的传输能力,适应异步传输模式(ATM)。各性能指标满足支持高带宽的100 M、1000 M 以太网和异步传输(ATM)应用,满足宽带综合业务数字网(B-ISDN)的要求，支持复杂的多任务的ISDN、DDN、xDSL、X.25 等分组交换接入应用,能实现大厦与Internet等全球信息高速公路接轨的需求。布线系统要既能满足现阶段技术水平应用的需要，也能满足未来多媒体大量的声音、图像、数据传输的需要。
（4）灵活性
系统中的任一部分的联接都应是灵活的，即从物理接线到数据通讯，自动控制设备的联接都不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制。
（5）方便性
设备变迁时要有高度的灵活性、管理的方便性,能在设备布局和需要发生变化时实施灵活的线路管理,能够保证系统很容易扩充和升级而不必变动整体配线系统,能够提供有效的工具和手段，以简单、方便地进行线路的分析、检测和故障隔离，当故障发生时，
可迅速找到故障点并加以排除。
（6）可靠性
具有对环境的良好适应能力(如防尘、防火、防水)，对温度、湿度、电磁场以及建筑物的振动等的适应能力。系统可方便地设置雷电、异常电流和电压保护装置，使设备免受破坏。
（7）扩展性
适应未来网络发展的需要，系统的扩充升级容易。系统不仅能支持现有常规的计算机网络、电脑终端、电话、传真、摄像机、控制设备等通信需要，而且能支持未来的语音、视频、数据多网融合的局域网技术和接入网技术，具有适应未来需求，平稳过度到增强型分布技术的智能型布线系统。由于所有基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可以很方便地将这些设备联到系统中去。
（8）开放性
结构化布线系统能满足任何特定建筑物及通信网络的布线要求,完全开放化,既支持集中式网络系统,又支持分布式网络系统,支持不同厂家、不同类别的网络产品；为用户提供统一的局域网和广域网接口,满足目前要求和未来发展的需要。
（9）标准化
综合布线工程所有网络通道、信息端口系统应遵循统一的标准和规范,性能指标应保证达到《建筑与建筑群综合布线工程设计、施工与验收规范标准》(CECS-2000)的要求,并高于ISO/IEC11801的CLASS D和OPTICAL CLASS的应用标准。
（10）经济性
经济性即系统经济、使用简单、维护方便、管理成本低，布线出口方式美观、耐用、防尘。
第六章网络安全设计
随着网络的快速发展，网络也成为计算机病毒传播的一个重要途经，采取有效的方法，防止网络病毒的传播是现在网络安全的一个重要方面。
内部办公系统网络是一个较大规模的系统。整个网络和外部隔离，其网络中心有多台服务器。网络上连接的PC机有800台左右。对于这样大的一个用户群，非常需要一个整体的防病毒方案来保护整个网络的安全和稳定运行。
通过对网络系统的风险分析及需要解决的安全问题，我们需要制定合理的安全策略及安全方案来确保网络系统的机密性、完整性、可用性、可控性与可审查性。即，可用性：授权实体有权访问数据
机密性：信息不暴露给未授权实体或进程完整性：保证数据不被未授权修改
可控性：控制授权范围内的信息流向及操作方式可审查性：对出现的安全问题提供依据与手段
访问控制：需要由防火墙将内部网络与外部不可信任的网络隔离，对与外部网络交换数据的内部网络及其主机、所交换的数据进行严格的访问控制。同样，对内部网络，由于不同的应用业务以及不同的安全级别，也需要使用防火墙将不同的LAN或网段进行隔离，并实现相互的访问控制。
数据加密：数据加密是在数据传输、存储过程中防止非法窃取、篡改信息的有效手段。
安全审计：是识别与防止网络攻击行为、追查网络泄密行为的重要措施之一。具体包括两方面的内容，一是采用网络监控与入侵防范系统，识别网络各种违规操作与攻击行为，即时响应（如报警）并进行阻断；二是对信息内容的审计，可以防止内部机密或敏感信息的非法泄漏针对企业现阶段网络系统的网络结构和业务流程，结合企业今后进行的网络化应用范围的拓展考虑，企业网主要的安全威胁和安全漏洞包括以下几方面：（1）内部窃密和破坏
由于企业网络上同时接入了其它部门的网络系统，因此容易出现其它部门不怀好意的人员(或外部非法人员利用其它部门的计算机)通过网络进入内部网络，并进一步窃取和破坏其中的重要信息(如领导的网络帐号和口令、重要文件等)，因此这种风险是
必须采取措施进行防范的。
（2）搭线(网络窃听)
这种威胁是网络最容易发生的。攻击者可以采用如Sniffer等网络协议分析工具，在INTERNET网络安全的薄弱处进入INTERNET，并非常容易地在信息传输过程中获取所有信息(尤其是敏感信息)的内容。对企业网络系统来讲，由于存在跨越INTERNET的内部通信(与上级、下级)这种威胁等级是相当高的，因此也是本方案考虑的重点。
（3）假冒
这种威胁既可能来自企业网内部用户，也可能来自INTERNET内的其它用户。如系统内部攻击者伪装成系统内部的其他正确用户。攻击者可能通过冒充合法系统用户，诱骗其他用户或系统管理员，从而获得用户名/口令等敏感信息，进一步窃取用户网络内的重要信息。或者内部用户通过假冒的方式获取其不能阅读的秘密信息。
（4）完整性破坏
这种威胁主要指信息在传输过程中或者存储期间被篡改或修改，使得信息/3 数据失去了原有的真实性，从而变得不可用或造成广泛的负面影响。由于XXX企业网内有许多重要信息，因此那些不怀好意的用户和非法用户就会通过网络对没有采取安全措施的服务器上的重要文件进行修改或传达一些虚假信息，从而影响工作的正常进行。
（5）其它网络的攻击
企业网络系统是接入到INTERNET上的，这样就有可能会遭到INTERNET上黑客、恶意用户等的网络攻击，如试图进入网络系统、窃取敏感信息、破坏系统数据、设置恶意代码、使系统服务严重降低或瘫痪等。因此这也是需要采取相应的安全措施进行防范。
（6）管理及操作人员缺乏安全知识
由于信息和网络技术发展迅猛，信息的应用和安全技术相对滞后，用户在引入和采用安全设备和系统时，缺乏全面和深入的培训和学习，对信息安全的重要性与技术认识不足，很容易使安全设备/系统成为摆设，不能使其发挥正确的作用。如本来对某些通信和操作需要限制，为了方便，设置成全开放状态等等，从而出现网络漏洞。由于网络安全产品的技术含量大，因此，对操作管理人员的培训显得尤为重要。这样，使安全设备能够尽量发挥其作用，避免使用上的漏洞。
（7）雷击
由于网络系统中涉及很多的网络设备、终端、线路等，而这些都是通过通信电缆进行传输，因此极易受到雷击，造成连锁反应，使整个网络瘫痪，设备损坏，造成严重
后果。因此，为避免遭受感应雷击的危害和静电干扰、电磁辐射干扰等引起的瞬间电压浪涌电压的损坏，有必要对整个网络系统采取相应的防雷措施。
第七章网络物理设计
7.1网络传输介质的选择
无屏蔽双绞线UTP ( Unshield Twisted Pair )可用于所有配线子系统，可传输70V 以下几乎所有的弱电信号，包括数据、语音、控制和图像信号等，是结构化布线的基础介质。UTP 采用先进的平衡式传输方式，利用差值传送，减少了外界的干扰，与以往的同轴电缆和屏蔽双绞线相比大大提高了抗干扰能力。UTP 分3类和5类两种。3类UTP 支持10M bps数据传输和语音、低频控制信号，5类UTP 支持155M bps ATM 数据传输，目前最高支持622M bps ATM 数据传输。
光缆( Optical Fiber )主要用于建筑群间和主干子系统。与UTP相比，光缆传输信号的特点是：
高带宽（最高可达Multi-Gigabit 几十亿位每秒）；
适用范围广（支持各种网络包括10Base-F、令牌网、FDDI、100Base-FX、100VG-AnyLan、ATM、1000Base-FX）；
超长传输距离；
高可靠性、保密性、抗干扰能力强； 易于安装、维护、管理；
使用周期长，可通过更换光纤复用设备可不断提高光纤的使用周期。
电缆配线架∶分多种系列和型号，设计完善，使用颜色编码，容易追踪和跳线，体积小，比传统配线箱节省50％空间；快接式跳线易于管理、维修。配线板系列使用模块化接口，可直接端接各种网络设备。
光缆配线箱∶模块式结构，易于扩充插接耦合装置，接续容易。
分埋入型、表面型、双孔、单孔等多种型号，适应于墙面、家具表面或地面安装。标准RJ45的8芯接线符合ISDN标准。
7.2网络综合布线设计
八十年代以来，有线电视、消防报警、安保监控、计算机网络、X.25、DDN 、
无线通讯等技术在大型建筑工程中被广泛使用，现代建筑早已超出了传统“挡风遮雨”的范畴，成为人们日常生活、工作的中心。弱电系统象神经网络一样遍布每个角落，在带来便利的同时，也产生了诸多问题：
一、线路繁多，检修困难。电话系统使用传统音频线，闭路电视使用同轴电缆，不同的电脑系统使用不同的网络电缆，这些线路标准不一，施工动作重复，建筑物内线路繁杂，检修、维护十分不便。
二、互不兼容，缺乏灵活性。电脑和电话的线路互不相关，网络电缆各不相同，如果办公室改变用途，只能重新拉线，这对已完成装修的大楼是无法接受的，不但消耗人力物力，更加剧了线路混乱，造成故障隐患。
三、设计封闭，缺乏扩展性和统一标准。由于各类系统独立设计，无法统筹，应用新技术只有另起炉灶。当代科技日新月异，新技术不断涌现，百年大计和保持领先不可兼得实在是建筑艺术重大的遗憾。
四、故障繁多，缺乏可靠性。各系统无统一标准，导致互相干扰。据统计，大型楼宇70％的日常故障因线路而起，“三日一小修，半月一大修”，给工作和生活带来很大的困扰，何况损失惊人。
北方电讯IBDN 改变以往不同系统线缆的不一致性，统一采用62.5 / 125 多模光缆、8.3 / 125 单模光缆以及专门设计的无屏蔽双绞线（UTP ）作为传输介质，仅UTP 在传输带宽及抗干扰性能方面就比传统的双绞线和细缆有了极大的提高，它可以支持高达100M bps 的数据传输，五类线缆更全面支持155M bps ATM 与622M bps ATM 数据传输。由于IBDN 将不同系统的传输介质统一起来，从而提供了真正面向未来、技术先进的模块化、灵活及完整的布线系统。
第八章课程设计总结与体会
本次课程设计完成了以淮阴工学院主校区为背景。方案中确定了校园网的拓扑方案，完成了对设备的选型，基本确定了各类硬件和软件的配置。
在具体设计过程中，构建了工作型局域网，通过计算机与集线器（交换机）相连，在工作组中指定的基于计算机上分别安装操作系统Windows Server 2000、TCP/IP协议，配置IP地址、掩码和网关等参数，创建一个简单的WEB服务器，并制作一些网页，放入WEB服务器内以及一个FTP服务器，实现文件的上、下传；并在局域网内创建DNS 服务器，配置了相关文件，进行对局域网内的主机作域名解析。
本次设计查阅了很多案例，学习到了很多知识，原先很多不懂的东西、都有了初步的了解。设计一个校园网，不仅要求结构要合理，还要根据实际需要，对性能和价格作出合理的搭配，达到性能价格比达到最优。
这次课程设计我觉得收获挺大的。之前的学习仅限于书本，网络的很多东西都只知道其然而不知道其所以然。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力同时也加深了我对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解，掌握了组建计算机网络的基本技术提高了我的应用能力和动手实践能力。
本次设计是一次自我学习的过程。开始的时候就遇到了困难。因为需求分析是整个设计的纲领，只有搞好了这个纲领下面才有思路往下继续。
课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，网络已经成为当今计算机发展中空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在，因此作为二十一世纪的计算机专业的大学生来说掌握网络组网技术是十分重要的。
第九章参考文献
[1]《计算机操作系统》汤子瀛西安电子科技大学出版社2001
[2]《计算机组成原理》罗克露电子工业出版社2004
[3]《计算机网络教程（第2版）》谢希仁人民邮电出版社2007
[4]《校园网组建与管理（第1版）》清华大学出版社王竹林2002.7