计算机论文-网络安全与功能.docx
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1、吉林省高等教育自学考试毕 业 论 文论文题目:计算机网络安全与功能专 业:计算机软件准考证号:018308201711学生姓名:王继龙指导教师:2011年 03月11日摘 要 计算机网络:是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网罗管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络的功能主要表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换两个个方面。硬件资源共享。可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享,使用户节省投资,也便于集中管理和均衡分担负荷。软件资源共享。允许互联网上
2、的用户远程访问各类大弄数据库,可以得到网络文件传送服务、远地进程管理服务和远程文件访问服务,从而避免软件研制上的重复劳动以及数据资源的重复存贮,也便于集中管理。关键词 设计原则 技术选型 总体网络设计 应用系统设计原则AbstractComputer network: refers to the geographic location of different functions with independent multiple computers and peripheral equipment, connected via communication lines in the netwo
3、rk operating system, recruited management software and network communications protocol management and coordination, resource sharing and The transmission of information computer systems.The main function of the performance of the computer network resource sharing in hardware, software, resource shar
4、ing and information exchange between the three aspects of the user.hardware resource sharing. Can be provided within the whole network of processing resources, storage resources, input and output resources, the sharing of expensive equipment, allowing users to save investment, but also easy to centr
5、ally manage and share the load balancing. software resources sharing. Allows remote access to users on the Internet get all kinds of large databases, network file transfer services can be obtained, remote process management services and remote file access service, thus avoiding duplication of work o
6、n software development and data storage resources, duplication, but also easy to focus on Management.Keywords overall network design principles design applications technology selection system design principles吉林大学计算机科学与技术学院 本科生毕业论文目 录摘 要 1第一章 引 言3第二章 网络建设方案4一、现状分析4二、 设计原则41 技术先进性、实用性原则42 协议开放性原则43 规
7、模可扩充性原则44 可靠性及安全性原则45 可管理性原则5三、 技术选型51 以太网技术52 网络分层53 网络结构64 TCP/IP协议7四、 总体网络设计71 核心层设计72 核心层设备选型83 汇聚层设计94 汇聚层设备选型95 接入层设计106 接入层设备选型117 网管设备产品选型118 认证计费系统解决方案139 认证计费系统解决应用16五、 网络拓扑图20第三章 应用系统建设子方案21一、 架构的开放性21二、 架构的稳定可靠性21三、 架构的其他性能22结 论23参考文献24谢 辞25题目:计算机网络安全与功能 第1章 引 言随着计算机技术的迅速发展,在计算机上处理的业务也由基
8、于单机的数学运算、文件处理,基于简单连接的内部网络的内部业务处理、办公自动化等发展到基于复杂的内部网(Intranet)、企业外部网(Extranet)、全球互联网(Internet)的企业级计算机处理系统和世界范围内的信息共享和业务处理。在系统处理能力提高的同时,系统的连接能力也在不断的提高。但在连接能力信息、流通能力提高的同时,基于网络连接的安全问题也日益突出,整体的网络安全主要表现在以下几个方面:网络的物理安全、网络拓扑结构安全、网络系统安全、应用系统安全和网络管理的安全等。因此计算机安全问题,应该象每家每户的防火防盗问题一样,做到防范于未然。甚至不会想到你自己也会成为目标的时候,威胁就
9、已经出现了,一旦发生,常常措手不及,造成极大的损失。国外方面:1996年初,据美国旧金山的计算机安全协会与联邦调查局的一次联合调查统计,有53的企业受到过计算机病毒的侵害,42的企业的计算机系统在过去的12个月被非法使用过。而五角大楼的一个研究小组称美国一年中遭受的攻击就达25万次之多。1994年末,俄罗斯黑客弗拉基米尔利文与其伙伴从圣彼得堡的一家小软件公司的联网计算机上,向美国CITYBANK银行发动了一连串攻击,通过电子转帐方式,从CITYBANK银行在纽约的计算机主机里窃取1100万美元。1996年8月17日,美国司法部的网络服务器遭到黑客入侵,并将“ 美国司法部”的主页改为“美国不公正
10、部”,将司法部部长的照片换成了阿道夫?希特勒,将司法部徽章换成了纳粹党徽,并加上一幅色情女郎的图片作为所谓司法部部长的助手。此外还留下了很多攻击美国司法政策的文字。1996年9月18日,黑客又光顾美国中央情报局的网络服务器,将其主页由“中央情报局”改为“中央愚蠢局”。1996年12月29日,黑客侵入美国空军的全球网网址并将其主页肆意改动,其中有关空军介绍、新闻发布等内容被替换成一段简短的黄色录象,且声称美国政府所说的一切都是谎言。迫使美国国防部一度关闭了其他80多个军方网址。国内方面:1997年初,北京某ISP被黑客成功侵入,并在清华大学“水木清华”BBS站的“黑客与解密”讨论区张贴有关如何免
11、费通过该ISP进入Internet的文章。1997年4月23日,美国德克萨斯州内查德逊地区西南贝尔互联网络公司的某个PPP用户侵入中国互联网络信息中心的服务器,破译该系统的shutdown帐户,把中国互联网信息中心的主页换成了一个笑嘻嘻的骷髅头。2010年,Google发布公告称讲考虑退出中国市场,而公告中称:造成此决定的重要原因是因为Google被黑客攻击。因此,构建一个安全的网络是非常必要的。第二章 网络建设方案一、现状分析从2000年至今,哈尔滨学院的校园网络架构已经建成,并且经过了三次的改造扩建,在网络应用、网络安全等方面已经趋于成熟。本次项目为哈尔滨学院校园网第四次改造,主要面向学生
12、宿舍楼的综合布线及学生上网认证及行为管理,监理日志系统及单独的管理学生宿舍的系统,为学生学习、生活、娱乐等方面创造良好的环境。二、设计原则(一)、技术先进性、实用性原则对哈尔滨学院网络集成及布线项目,不仅仅是建立学生宿舍系统,该网络不仅要求能满足现有的TCP/IP应用,并满足未来发展的需要。这就要求网络的规划设计必须考虑到技术的可行性和先进性,同时要考虑到前瞻性。在网络设备、线路、带宽、传输协议选择,以及重要网络节点的内部结构设计时,都需要权衡现有需求和未来发展需要之间、现有技术的可获得性和未来技术发展方向之间的矛盾。网络系统结构设计在满足以上要求的同时还必须做到经济实用,以节约投资,必须以有
13、限的投资获得较高的性能,即系统应该具有较高的性能价格比。综上所述,必须将对哈尔滨学院网络集成及布线项目建成为一个高性能计算机网络平台,在技术水平上有一定的前瞻性、先进性,而又经济实用的网络。(二)、协议开放性原则开放性是进行系统互连、数据交互的必然要求,也是提高系统易维护性的重要前提。在网络协议上应该采用广为使用、开放的TCP/IP协议。采用符合国际和国内工业标准的协议和接口,实现与其他网络和信息资源的互连互通。(三)、规模可扩充性原则易扩展性是业务发展的需要。随着网络用户的不断增加,业务的不断扩展,网络规模也迅速膨胀。为了保护现有投资,也为了满足用户的需要,提供优质服务,必须保证组建的系统很
14、容易扩展。在客户数量剧增的情况下依然能够提供优质服务,这就要求我们的系统具有良好的可扩展性。网络可扩展性主要考虑网络容量的扩展、网络带宽的扩展、网络用户的扩展、网络数据库的扩展等。提高扩展性有两种途径,一种是采用的设备很容易通过增加模块扩展系统,另一种是设计的系统必须很容易通过增加设备来进行扩展。(四)、可靠性及安全性原则对哈尔滨学院网络集成及布线项目是对哈尔滨学院办公、管理信息化、对外业务信息化和内部信息服务的网络。这就要求在网络规划、设计时,必须充分考虑系统的高可靠性、高可用性等问题。解决好系统的性能冗余问题,网络平台结构应力求消除单点故障;建设一个“具有自愈能力”的强壮的网络平台。安全性
15、对整个系统的正常运作起着至关重要的作用,提高系统的安全性不仅要从技术上考虑,通过防火墙、加密、认证等技术保证系统的安全性,而且要从管理上着手,堵住管理上的安全漏洞,这样才能使系统真正做到安全可靠。(五)、可管理性原则网络系统的管理维护是一项繁重的工作,代价也极高。可以说,一个系统的易维护性决定了该系统的寿命,也决定了该系统的实际运行成本,同时,如果一个系统容易维护,则发生错误的概率就会大大降低。系统的管理易维护性体现在软硬件两个方面。硬件易维护性主要指安装、升级简单方便,后备配件充足。软件易维护性主要指体系结构清楚,易理解,同时,管理界面友好,易操作。3、 技术选型(一)、以太网技术交换以太网
16、是新近发展起来的先进网络技术。它在保证与以太网协议兼容的前提下,提高网络利用率,减少网络资源争夺造成的冲突,使网络性能大幅度提高,以满足各类数据信息传输的要求。因此此次网络主干仍将采用交换以太网技术以保证网络整体的优越性能。以太网还具有价格低、可靠性高、可扩展性好、易于管理等优点,当前使用的主要有10M位共享式以太网、100M快速以太网及千兆位以太网等三个版本。根据应用的实际情况,建议选择带有三层路由功能的高速10000M核心交换机,100兆交换到用户桌面的接入交换机,确保整个网络交换速率及吞吐量。(二)、网络分层我们建议从逻辑上采用分层的建网思路,这样可使网络结构明晰,各层功能实体之间的作用
17、定位清楚,接口开放,标准。根据网络不同的规模,可分为核心层(骨干层)、汇聚层和接入层。如图2-1所示网络分层结构。我们根据不同的区域有各不想同的特点,有针对性的选择使用三层结构或者二层结构。图2-1 网络分层结构核心层:主要完成的功能是给各业务汇接节点提供高带宽的IP业务承载交换通道;一般采用背板交换带宽比较高的网络设备,提供高交换能力。汇聚层:主要完成的功能是给各业务接入节点提供业务的汇聚、管理和分发处理。一般采用带有三层功能的交换机,提供路由功能。接入层:主要利用多种接入技术,迅速覆盖用户,进行带宽和业务分配,实现用户的接入,接入节点设备完成多业务的复用和传输,并且利用光纤,双绞线、同轴电
18、缆等连接到用户。一般采用二层的接入交换机。(三)、网络结构网络拓扑结构是抛开网络电缆的物理连接来讨论网络系统的连接形式,是指网络电缆构成的几何形状,它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。一般包括总线型、星型、树型和网型。总线型由于具有无法应用交换技术;网络无法采用分层结构;网络易瘫痪这些致命的缺点,因此本方案中不予考虑。网型拓扑由于造价较高,性价比低,因此在电子政务信息系统工程中也不予考虑。故我们主要针对星状拓扑结构和树状拓扑结构进行分析选择:图2-2 星状网络特点:使用点到点的链路接到中心节点,有唯一的转发节点。优点:结构简单,利用中心节点可以方便的提供服务和配置网络、单点
19、故障不影响整个网络、易于检测和隔离故障,便于维护;缺点:每个站点直接与中心节点相连,需要大量的电缆,线路费用高、中心节点压力大,中心节点一旦故障,所有的三层机制均瘫痪,譬如Vlan之间无法通信,全网将无法工作。适用范围:星状结构网络适合中小型网络的普遍拓扑形式。树状结构网络。如图2-3所示树状网络。图2-3 树状网络特点:星状结构网络层次化扩展就形成了树型网络结构。优点:可靠性好,二级中心节点的故障不会导致整个网络的瘫痪、分级接入网络,线路费用低。缺点:大区节点单点故障压力、中心节点也有压力。适用范围:大型网络的骨干网。因此我们建议哈尔滨学院学生宿舍系统采用树型拓扑结构,同时利用核心交换机本身
20、的能力来达到提高稳定性,弥补拓扑结构上的不足。(四)、TCP/IP协议在TCP/IP协议簇里,TCP提供可靠的面向连接的全双工数据流,IP提供无连接的报文分组服务。因此,使用TCP/IP可方便地进行网络互联,是目前计算机通信行业开放系统互联的事实标准,提供最高程度的可互操作性,拥有最广泛的厂商系列产品和覆盖面。TCP/IP是目前实现异种机、异种操作系统及异种网互连、互通比较切实可行的途径,具有强大的联网能力和适应多种应用环境的能力。因此我们选择TCP/IP协议作为哈尔滨学院网络集成及布线项目的主要网络协议。4、 总体网络设计哈尔滨学院网络方案总体设计以高性能、高可靠性、高安全性、良好的可扩展性
21、、可管理性和统一的网管系统为原则,以及考虑到技术的先进性、成熟性,并采用模块化的设计方法,构建三层交换技术的园区IP主干网络。整个校区园区网拟分为如下几个层次:核心层、汇聚层、接入层。(一)、核心层设计核心层总体设计以高性能、高可靠性、高安全性、良好的可扩展性、可管理性和统一的网管系统及可靠组播为原则,以及考虑到技术的先进性、成熟性,并采用模块化的设计方法。核心交换机,从网络设备的可靠性上我们选择可靠性可以达到99.999%的电信级产品,其关键部件可支持冗余配置,比如电源、风扇、管理引擎。从方案的角度设计,由于核心交换机双机热备方式,接入层交换机双线路接入到核心交换机,整个网络拓扑具有极强的稳
22、定性。核心交换机建议采用先进的Crossbar接口板内Crossbar共享内存包处理器组成的三级分布式交换结构。这种分布式的业务处理和交换架构不但提高了系统交换容量的可扩展性、业务可扩展性,同时也避免了业务过分集中和依赖于某种单板,消除了业务处理的瓶颈,有效地隔离网络故障,极大提高了系统的可靠性。核心交换机建议采用双电源冗余。当配置两个电源模块时,两个模块工作在均流模式(负荷分担),当其中一个电源模块故障,会自动隔离,正常的电源模块负责给整个系统供电。电源模块支持双路电源供电。核心交换机建议采用多个风扇框,单个风扇的损坏不影响整个系统的散热性能,同时系统进行报警信号,以便及时更换。系统实时监测
23、各单板温度,自动控制风扇转速,风扇转速分为100、75、50三档。当设备温度较低时,系统自动把风扇转速降低,这样不仅延长了风扇寿命、提高系统的可靠性,也显著降低了设备噪声。核心交换机建议的背板主要由PCB、信号连接器和电源连接器组成,为100无源设计,避免单点故障,大大提高系统可靠性。所有单板、电源模块、风扇框均支持热插拔(Hot swapping)核心交换机应该支持IEEE 802.3ad 链路聚合(Link Aggregation),不但支持板内链路聚合,也支持跨板链路聚合。对于可靠性要求高的链路,可以配置成跨板链路聚合,这样同时实现了链路冗余保护和单板冗余保护,消除了单点故障。核心交换机
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