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            高職校園網規劃與設計

             摘要

            在我們的認知中,計算機網絡是作為連接多個終端的一種網絡,這些具有獨立計算功能的終端(計算機)在地理上不一定要處于相近的狀態,只要處于這個網絡的覆蓋下,終端中的信息資源就可以進行共享。而我們日常在校園內所接觸到的網絡,大部分是校園網,校園網也是屬于計算機網絡的一種,更細分地說,校園網是歸類為局域網,因為局域網的額覆蓋范圍還是在一定的區域內,沒有廣義的計算機網絡那樣對于地理區域沒什么限制要求。在本次設計中,我會將設計方案分為幾個大的部分來進行討論,分別是從搭建到安全再到應用、管理以及布線這幾方面,關于XXX學院的相關的局域網的搭建,在接下來的文章中會進行一個詳細的闡述。

              關鍵詞:校園網;規劃設計;網絡應用

            1緒論

              1.1研究背景

            我國互聯網發展迅速,網絡技術成為現代信息技術中最重要的一環。隨著網絡應用的普及,網絡感知發生了根本性的變化?;ヂ摼W的快速發展和現代教育,以及校園的日益緊密的融合,為了方便學校教育的科研,校園網絡的發展是一項迫切的需要,它是當今學校的組成部分,是學生申請學校,外界評價學校實力的重要標志之一。

             1.2研究意義

            我們充分研究以及探討了現在的局域校園網的一些建設意見以及方案,以求結合實際,同時滿足校內用戶的需求為目的,進行一個相對合理的設計。同時我們了解到,搭建一個校園網對于一個高效而言是非常重要的,如果只是一味選擇依靠運營商去建設一個網絡體系,那么學校在一些事物的處理上會變得被動,因此這是具有舉足輕重的實用意義以及對于學校的發展有很大影響的一個措施。我們會提出一個較為合理的方案,做到符合XXX學院的發展需求。

             2校園網設計原則

            校園網是學校與外界交流的窗口,是學生與教師獲取外界教學資源的重要途徑,一個好的校園網必定做到以最少的代價獲取最大的效益,集可靠性、實用性、安全性、可拓展性高性能于一身。本文根據平壩一中內部局域網的實際情況,綜合需求提出以下設計原則:

            2.1實用性

            如今學院師生人數日益增多,校園內有大量的終端用戶需要接入網絡。因而選擇設備時不可一味追求價值最高性能最好的型號,要從實際出發,考慮校園用戶規模,量需而用,充分利用和保護現有的資源,發揮各網絡設備的最大價值,建設一個滿足廣大師生需求的實用性高的校園網。

            2.2可靠性

            傳統的校園網因結構復雜功能單一留下許多問題,用戶訪問網絡資源時有連接中斷或頁面丟失的現象發生,給用戶極差的體驗感,給網絡管理員的維護工作帶來一定挑戰性。在建設校園網時應該采用可靠性較高的星型結構,選用容錯能力較高的傳輸介質,網絡中適當設置冗余備份,提高局域網可靠性。

            2.3安全性

            學校是以教育教學為中心的場所,校園網雖然一直推陳出新,但是存在大量的安全漏洞,不法人員利用漏洞入侵校園網,植入病毒,損壞師生所使用的的辦公軟件盜取重要信息,特別的會導致網絡中斷,使得老師不能正常辦公,學生不能正常上網因此高性能的校園網必須具備良好的安全防范措施和保護技術,防范各種形式對網絡的非法入侵和內部攻擊,保證在校師生使用網絡查找信息利用資源的安全性。

             2.4可拓展性

            校園師生人數與日俱增,校園網規模也越來越大,在建設校園網時應選擇采購擴展性能力較強的設備,為后期發展對該網絡進行必要擴充時能夠有效保護現在所擁有的資源奠定基礎。保證今后技術、設備等更新時該網絡能夠成功的過渡到新的技術和網絡設備上,如此就會大大降低工作成本、難度也不會太大,校園網新用戶能夠無障礙的接入并使用網絡。

             2.5經濟性

            校園網的規劃設計應從生活實際出發,要充分考慮資金周轉問題,畢竟校園網的規模愈來愈大,用戶數量愈來愈多,用戶對網絡性能要求也愈來愈高,但是建設一個校園網的資金不允許任何一個網絡規劃設計師鋪張浪費,所以在設備的選取和方案的設計過程中,都要綜合考慮,設計出能夠滿足多方要求的方案,實現以最少的付出獲取最大的利益。建設校園網時應該選取性價比高的網絡技術和網絡設備,減少不必要開銷。

             2.6先進性

            隨著高新技術的推陳出新以及當下校園網的高性能要求,在對校園網進行設計規劃時要注意結構、設備、工具的先進成熟性,要保證整個網絡的生命周期足夠長,能夠滿足當下需求的同時還要保證在未來一定時間內用戶需求增長的需要;簡而言之,校園網的建設不僅能反映時下技術的先進水平,又要具有一定的發展潛力,保證領先地位。

             3校園網需求分析

              3.1用戶需求分析

            經了解,用戶對該高校內部局域網的網絡設計提出如下要求:

            1.網絡拓撲中的服務器應該包括:DNS服務器、DHCP服務器及其他服務器集群。

            2.與外部網絡連接的地址池為:220.100.100.1-220.100.100.2,220.200.200.1-220.200.200.2。

            3.IP地址規劃和VLAN劃分一一對應合理規劃,便于管理員管理,考慮到將來學校規模變大,主機增多等原因設計的時候要預留足夠的地址。

            4.在兩臺防火墻上部署相應策略路由,實現分流效果,讓不同流量從不同的端口流出。

            5.在網絡骨干區域的交換機之間部署多生成樹協議、VRRP冗余技術,實現流量負載均衡和數據冗余備份。

            6.在服務器集群中部署DHCP服務,保證隨時為接入用戶分配IP地址,避免手動配置出現錯誤。

            7.在局域網內匯聚層部署AC,各部門接入AP,實現校園網無線覆蓋,老師和學生使用不同信道訪問網絡。

            8.財務管理部門部署標準訪問控制列表,限制用戶行為,只允許行政樓中校長、副校長以及管理員訪問。

            9.接入交換機劃分vlan,減少廣播域,控制廣播風暴,從而提高網絡穩定性。

            10.部署雙機熱備份,解決防火墻會話備份和負載分擔問題,避免單點故障風險,加強網絡的安全性。

             3.2網絡管理需求分析

            網絡管理是校園網建設中不能缺少的部分,網絡規模不斷擴大后網絡管理員的工作內容越來越復雜,難度也越來越大,為了減輕管理員的工作壓力也為了更好的管理校園網,可以讓網絡管理人員使用網絡設備和相關的設備管理軟件提供的服務管理網絡遠程控制管理。例如使用DHCP技術,讓DHCP服務器為接入網絡的所有終端用戶動態分配IP地址;引進AC控制器,將無線局域網接入控制設備,把來自不同AP的數據進行匯聚并接入網絡中,實現網絡管理員通過一個管理軟件對終端用戶的統籌管理,滿足校園網網絡管理簡單便捷的需求。

             3.3網絡安全需求分析

            校園網安全威脅表現方式多種多樣,但萬變不離其宗,歸根結底由兩個出處,其一源于內網,其二便來自外網。據相關統計,攻擊校園網安全的不良行為80%來自網絡內部,主要是病毒入侵與黑客攻擊,學生下載軟件的時候病毒乘機而入,植根于軟件中,當連接網絡時會時不時的彈出廣告,導致頁面跳轉,影響電腦的正常使用,因此防范來自內部攻擊成為了校園網網絡安全防護體系不可輕視的一部分。隨著校園網規模不斷地擴大,安全事件發生的頻率越來越大。當然,外部的非法訪問也不可以忽視,所以校園網安全的設計時要采用上網審計、劃分VLAN隔離廣播風暴、防火墻分割內外網等必要手段禁止特定病毒大傳播以及由于病毒造成的網絡不正?,F象發生,保證校園網網絡安全。

              3.4網絡高性能需求分析

            校園網的主要目的是為了方便師生教學、辦公、科研、網上資源查詢利用等,網絡高性能的需求得到滿足將對教師的教學質量、學生的學習熱情和學習效率有很大幫助。學校規模越來越大,師生人數越來越多,龐大的用戶要求我們在建設校園網時要使得校園網網絡帶寬足夠大,WEB網站等要有很快的響應速度,不至于多人訪問時出現網絡癱瘓現象。

            3.5學校建筑現狀分析

            對學校建筑的分析如圖3-1所示:

            圖3-1學校建筑圖

            e8375e194f81a4b4aef90caf01a5ba51  學校的建筑圖如上,其中實驗樓處于建筑群的中央,在周邊是建筑環繞,同時對于各個功能相近的建筑物在地理位置上也是設計相近的,比如學生公寓與老師公寓臨近,圖書館與教學區臨近。

            3.6信息點分布需求分析對學校信息點的分析

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            2c9a6e7f16447bc507d6c855b7905a34

            校園網布線工程分析

            因為以上的需求特點和信息點分布,結合學校的實際情況總結得到如圖3-2所示:

            圖3-2學校信息點的結構圖

            540fbdcdd354efcb71b6ffe6f94dfc9a  4校園網絡建設方案設計

              4.1搭建校園網絡系統

            此方案包括成熟的千兆以太網技術和分層解決方案。整個網絡設計包括以下內容:

            集線器交換機是確定整個網絡性能和可靠性的整個網絡的中心點。連接物理子網,管理網絡內的信息交換(包括多媒體信息),控制VLAN之間的訪問,并確保信息安全。因此,可選的集線器交換機提供了比僅高速網絡連接更多的信息管理控制。所有網絡設備都支持高效的多媒體和多播內部網技術,從而為多媒體和多播應用程序提供端到端的帶寬保證。

            網絡層次結構清晰且易于管理。更重要的是,大多數數據傳輸(尤其是單個部門或工作組內的數據傳輸)都直接在多級交換機上進行,無需使用集中設備來節省中繼帶寬和提高利用率。一定程度的主動行動不僅適用于當前的網絡應用程序,而且適用于未來的性能改進:網絡的可擴展性、升級和擴展主要集中在網絡的中心,添加新的接口模塊使您能夠擴展用戶和信息點,而升級模塊則借助具有兩個多層交換機的集中式配置,網絡結構可以作為高度可靠且真實的集中式備份和備份交換機進行連接。虛擬專用網絡可用于全球網際網路存取,讓成長中的行動使用者提供安全連線。虛擬專用線,可在企業網站之間提供安全通訊,以符合成本效益的方式連線,保護企業合作夥伴及使用者的外聯網VPN。

             4.2網絡拓撲結構

            XXX學院校園網的拓樸如圖4-1所示:

            ebbb80ec86488e67f8686817982ee11d

            圖4-1 XXX學院校園網的拓樸圖

             4.3學校子網需求劃分

            校園網核心網是校園網最重要的組成部分。它由連接到外圍設備(如交換機和路由器)組成,這些外圍設備連接到子網,可以訪問網絡資源。除了網絡工作站使用的常規設備,主機還必須選擇強大的專用服務器。對于校園網絡系統來說,在空間有限、密度高的環境中使用局域網中的各種電氣設備是一個重大問題。因此,無論是功能強大的思科產品還是3Com產品,最好在千兆雙槽路由器上停止您的選擇。由于教材、學習資料、教學視頻、學生檔案和學習資料包含所有領域的更多數據,您必須在上選擇一個可以存儲大量網絡數據的存儲設備。b例,在大容量硬盤、光學陣列等之外。通過三層網絡架構,網絡的整體穩定性至關重要。因此,校園網中的三個網絡層是共享的。

            核心層是校園網最重要的部分。交換機在三層網絡結構中充當中央設備,其安全性對于保證整個網絡連接的安全性至關重要。

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             4.4學校VLAN需求劃分

            虛擬局域網(VLAN)是一套符合邏輯的終端設備,具有共同需求,但未連接到物理站點,以便實現網絡在不影響整個網絡的情況下在一個區域崩潰。VLAN是一個單獨的封閉領域,使無線電場內的操作僅影響該地區,它不會對其他地區造成不當影響,防止空氣風暴,不會破壞整個網絡。如果你想在VLAN之間交流,你必須通過路由器或三層設備來實現。

            許多應用程序在連接時使用廣播方法來查找另一個應用程序的連接,這在客戶端很少的情況下非常簡單快捷。但是,如果有大量客戶,則此流量會影響整個網絡。如果所有設備與VLAN位于同一位置,并且特定網絡設備發送廣播消息,則交換機將轉發到除接口之外的所有接口。這些接口的額外廣播會浪費網絡帶寬,甚至可能導致網絡崩潰。為了避免這種情況,我們應該將不同的子系統劃分為不適當的VLAN,以達到干擾的目的,不將一個區域內的流量傳遞到其他區域,從而不會浪費網絡帶寬,改善網絡環境。避免回圈:MAC位址表格的有效性直接與正確傳輸資料至目標有關,如果沒有MAC位址的正確面,就無法在整個網路上正確傳輸。如果鏈中有一個圓形環,則學習MAC地址元素可能會失敗,地址表對象可能不會冒整個網絡的風險,并會對網絡通信產生負面影響。但是,即使VLAN被劃分,對VLAN的影響也在VLAN內。這只會導致VLAN內的傳輸錯誤,而且只會影響VLAN內的網路裝置。網絡規劃的一個重要組成部分是將不同的子系統劃分為不同的VLAN系統,并在內部插槽上創建樹協議,以避免回路路徑損壞。

            提高網絡的公共安全:VLAN是網絡利用率增加的單個邏輯廣播區域。VLAN規劃是一項重要措施,可確保網絡安全。個別用戶將機密信息發送到網絡,而不希望第三方查看這些信息。這需要訪問控制來設置限制VLAN中用戶數量或阻止特定成員訪問的權限。通常,對于按不同數據類別分類的VLAN或按更高安全級別分類的VLAN,存在許多限制。網絡管理非常簡單:與同一域中的所有用戶一樣,邏輯分組也可以物理分發到網絡站點,當用戶在VLAN上移動到新的物理位置時,無需重新配置這些站點。如表4-2所示,該學校校園網絡Vlan的劃分及IP的分配。

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             5網絡管理系統設計

              5.1網絡管理性能

            網絡管理性能是確定單個網絡系統性能水平的重要因素。網絡管理系統執行安裝網絡設備、監控網絡運行、確保網絡安全、排除網絡故障、記錄網絡中的多個事件以及斷開虛擬網絡連接等功能。簡而言之,跨所有網絡的統一信息管理。

             5.2網絡管理系統

            網絡管理是一種用于有效監測、控制、診斷和測試網絡通信設備和傳輸系統的技術和方法。網絡管理系統的概念模型主要由管理人員、控制代理人和受管理對象等機構及其相互作用組成。IETF提出的基于snmp(簡單網絡管理協議)的SNMP網絡管理系統(SNMP)主要是為基于TCP/IP的網絡而開發的,現在由其他協議(如IPX/SPX、decnet和APPLETALK)實施。建議在此使用Cisco軟件,因為它基于易于使用、功能強大的網站管理,并基于標準的多供應商管理軟件。

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            6校園網設備選型

              6.1網絡設備選型

            對于設備的性能而言,其決定性因素是相關的網絡設備,其中主干設備的系統結構對其影響又是最大的,還有相應的功能,都離不開這個結構。如果我們需要設計出符合學院建設需求的網絡系統,那么設備的選擇是非常重要的一環,同時,我們不能只通過參數進行判斷,更應該結合具體的例子進行分析,用數據以及實例進行驗證。最終我們綜合多方面的需求以及數據分析,決定采用思科系列的產品。

            6.2產品特性

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            接入層采用3COM(H3C)思科S1526作為交換機,其具體參數如下:

            302a1766dfc2a94ad1ac4ae8ff7637f7

            該校園網服務器選擇聯想萬全R525S5405,其性能參數如下:

            df9abef8da51bef55e90848c1d03b8d0

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            結束語

            隨著網絡的飛速發展,網絡管理技術也取得了很大的進步。在如今社會的快速發展之中,各方面的行業都得到的相關的發展,其中網絡技術的高速發展使網絡的管理技術相比于以往得到了較大的進步趨勢。在這個進步過程的同時,也同時對辦學水平和辦學高度都有著更高的要求,而在進行網絡的相關規劃設計中,網絡的規劃設計者在進行工作的時候,重點放在對網絡的安全和設備的選擇上,只有優化設計好相關的網絡,才能夠將學校的整體辦學水平進行提高,提升學校的知名度和競爭力。在充分的知識準備之下來進行校園網的規劃設計,策略管理、綜合管理中心、服務質量管理以及新的應用服務等都對網絡管理提出了越來越高的要求。這是一個具有從網絡工程到設計技術和知識等多種技術的大型系統項目,網絡技術的發展永遠不會結束,從設計網絡方案出來,還要綜合分析有關的網絡設備,保證網絡技術的穩定性能,提高網絡的安全性,而且肯定還有更多的知識我們需要在真正的計算機技術中學習、研究和應用。該項目的建立使我理解了很多沒有學習過的知識,也讓我對學到的技術有了深的一層理解,明白到一個實際項目是需要多方面的考慮的,讓我明白到自身還有很多的不足,還要加強學習。這次對于局域網的設計,使我收益良多。

             致謝

            這次局域網規劃畢業設計中,首先要感謝我的指導老師,在我設計論文中出現很多問題的時候一直給我好的建議,好的批改。其次,衷心感謝我的課任指導老師給我學習上的及論文上面的無私幫助,感謝同學的資料幫助及論文寫作中遇到問題幫忙解決。是你們對我的學習、論文撰寫給予了精神上的鼓勵與支持。你們是我生活中的朋友,也是人生旅途中的良師益友。

            在此,我還要感謝在一起愉快的度過的各位同學,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個一個的困難和疑惑,直至本文的順利完成。

            在論文即將完成之際,我的心情無法平靜,從開始進入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯的謝意!感謝一路陪我走過來的同學和老師們,是你們幫助我完成了我的求學歷程,謝謝你們!

            參考文獻

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