计算机网络课程设计大学校园网组建.doc
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1、课 程 设 计 报 告课程名称 计算机网络 题 目 大学校园网组建 指导教师 姓 名 学 号 日 期 第一章 网络总体结构设计3一校园网建设指导思想和原则3二、校园网建设内容3第二章 设备选型10一 核心路由选择:10二 核心交换机选购原则:11三 汇聚层:12四 接入层:13五 Web,Ftp服务器选择:14六 DNS,E-mail,VPN服务器:16七 网管用电脑:18八 网络防火墙19九 其他设备20第三章 综合布线23一 综合布线概述23二 综合布线系统23三 综合布线系统的主要部件25四 附录26第四章 IP划分28一、问题定义28二、IP地址协议28三、IP地址类型28四、IP地址
2、分配方法29五、域名29六、NAT转换技术说明30七、CIDR介绍32八、IP地址的基础知识33九、IP地址划分情况附录34第五章 安全策略36一 校园网安全威胁36二 校园网络系统安全策略36三 应用环境分析36四 网络管理软件38五 网络安全软件39六 VLAN的实现与配置39七 校园网的IP地址分配与VLAN的规划40八 预算40第六章 总结40第一章 网络总体结构设计一校园网建设指导思想和原则(一)、实用性 应当从实际情况出发,使之达到使用方便且能发挥效益的目的。采用成熟的技术和产品来建设该系统。要能将新系统与已有的系统兼容,保持资源的连续性和可用性。系统是安全的,可靠的。使用相当方便
3、,不需要太多的培训即可容易的使用和维护。(二)、先进性 采用当前国际先进成熟的主流技术,采用业界相关国际标准。设备选型要是先进和系列化的,系统应是可扩充的。便于进行升级换代。建立Intranet/Internet模式的总体结构,符合当今信息化发展的趋势。通过Intranet/Internet的建立,加速国内外院校之间的信息交流。(三)、安全性 采用各种有效的安全措施,保证网络系统和应用系统安全运行。安全包括4个层面-网络安全,操作系统安全,数据库安全,应用系统安全。由于Internet的开放性,世界各地的Internet用户也可访问校园网,校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃
4、听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。(四)、可扩充性 采用符合国际和国内工业标准的协议和接口,从而使校园网具有良好的开放性,实现与其他网络和信息资源的容易互联互通。并可以在网络的不同层次上增加节点和子网。一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。在实用的基础上必须采用先进的成熟的技术,选购具有先进水平的计算机网络系统和设备,并保留向ATM过渡的自然性。由于计算机技术的飞速发展和计算机网络技术的日新月异,网络系统扩充能力的大小已变得非常重要,因此考虑网络系统的可扩充性是相当重要的。 (五)、可管理性 设计网络时充分考虑网络日后的管理和维
5、护工作,并选用易于操作和维护的网络操作系统,大大减轻网络运营时的管理和维护负担。采用智能化网络管理,最大程度地降低网络的运行成本和维护。(六)、高性能价格比 结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况,制定合乎经济效益的解决方案,在满足需求的基础上,充分保障学校的经济效益。坚持经济性原则,力争用最少的钱办更多的事,以获得最大的效益。 二、校园网建设内容1题目建筑物楼层信息点到中心距离(米)图书馆1层:学生阅览室20在同一栋楼内2层:电子阅览室1003层:网络中心404层:借书室205-8层:办公室每层20教学1楼1层:教室301002层:多媒体教室1003-5层:教室每层30教学2楼1-6层:教
6、室每层20150办公楼1-5层每层40200实验楼1层:办公室603002层:计算机实验室2003层:计算机实验室3004层:办公室30学生宿舍1#10层200300学生宿舍2#6层100350学生宿舍3#6层100400家属楼1#6层60450家属楼2#6层60500家属楼3#6层100550合计2010某高校信息点的分布情况(该大学申请到的地址块为202.194.88.0/26)教学1楼宿舍1#图书馆(计算中心)宿舍2#宿舍3#家属楼3#家属楼2#家属楼1#教学2楼办公楼实验楼202194880110010101100010101100000000000011111111111111111
7、111111110000002总体要求为上面的具体需求中提出的要求设计一个网络,网络要连接所有的信息点,并具有下述功能:1实现高速LAN互连;2实现与CERNET、CHINANET等进行高速互连,快速访问Internet;3网络中心提供的主要服务与应用有:E-MAIL服务、WWW服务、FTP服务、DNS服务等;4保证网络的安全(网络安全防火墙、入侵检测,冗余设计,VLAN的划分等);5提供无线接入和VPN的功能;6性能高、投资少。 3需求分析建筑物楼层信息点假设信息量100Mbps/点高峰期/理论最高图书馆1层:学生阅览室202(G)13.44G/28G2层:电子阅览室10010(G)3层:网
8、络中心404(G)4层:借书室202(G)5-8层:办公室每层202*4=8(G)教学1楼1层:教室303G10.56G/22G16.32G2层:多媒体教室10010G3-5层:教室每层303*3=9G教学2楼1-6层:教室每层202*6=12G5.76G/12G办公楼1-5层每层404*5=20G9.6G/20G实验楼1层:办公室606G28.32G/59G2层:计算机实验室20020G3层:计算机实验室30030G4层:办公室303G学生宿舍1#10层20020G9.6G/20G19.2G学生宿舍2#6层10010G4.8G/10G学生宿舍3#6层10010G4.8G/10G家属楼1#6层
9、606G2.88G/6G10.56G家属楼2#6层606G2.88G/6G家属楼3#6层10010G4.8G/10G合计2010201G97G/201G网络的规划设计是一个系统建立和优化的过程,建设网络的根本目的是在Internet上进行资源共享与通信。要充分发挥投资网络的效益,需求分析成了网络规划设计中的重要内容,它提供了网络设计应到达的目标,并有助于设计者更好地理解网络应该具有的性能;结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要,确立一个性能较高的网络计算平台。因为题目中没有给出信息点的通信带宽。所以在此定义。每一个信息点的通信带宽为100Mbps,定义高峰时期最多有60%的信息点被
10、使用。高峰时期所使用信息点带宽使用率为80%,因为这些参数根据不同的情况,是有较大区别的(如投资)。在此声明,这只是凭借个人知识,所定下来的数据。还有一个问题。就是楼与楼之间的相对位置。现在定义楼与楼之间,想关联的楼与计算中心在一个直线上并在同一侧,顺次排列。比如家属楼1#与核心机距离450米(计算中心距离即为核心机距离),而2#为500米。根据上述定义两楼项对距离为500-450=50米以此类推计算楼与楼之间距离。初步计算了信息点的信息量,再看要求,以及假如了平时使用校园网碰到的问题,完成FTP服务和WWW服务是比较艰巨的任务。几乎100%的同学在使用校园网的时候喜欢从校园网FTP资源系在文
11、件。而过半的同学在Internet上使用下载工具下载自己喜欢的资源。而教师使用网络主要是查阅资料,总的访问量病没有学生下载的游戏,电影,图片等信息两大。还要考虑的是内部病毒。因为外部病毒可以通过增加防火墙,以及在核心机中就自带了防病毒功能。但是从接入端的。病毒无法避免。是同学老师使用U盘活这光存储设备感染以及传播。设计规划应当综合以上需求。4规划设计、网络系统设计4.1网络体系结构设计 IPv4的TCP/IP结构;IPv4:目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议,是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4,v是v
12、ersion版本),它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中,它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。但是IPv6,并没有在中国广泛使用,并且题目给出的IP就是IPv4版本所以使用的是IPv4体系。TCP/IP:每种网络协议都有自己的优点,但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接。TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的,即便遭到核攻击而破坏了大部分网络,TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANET就是由基于协议开发的,并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需
13、求。不幸的是牺牲了速度和效率(可是:TCP/IP的开发受到了政府的资助)。Internet公用化以后,人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下,用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈,从而使该网络协议在全球应用最广。TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现的标准是IPv6。4.2网络系统需求:4.2.1实现高速LAN互连;目前,可用于校园LAN的技术有以太网、快速以太网、千兆以太网、FDDI光纤分布式数据接口和ATM。从网络应用、维护、安全和扩展方面而言,快速
14、以太网和ATM在实际应用中得到了广泛的采用。同时,千兆位以太网技术已成为大型Fast Ethernet的升级目标。 快速以太网和千兆以太网因采用CSMA/CD的介质访问控制方式而广泛地存在着“广播风暴”的问题,但可以更好的传输介质和交换设备予于克服,其优点是兼容先前的设备投资,网络的可管理性和扩展性也很好。 我校网采用千兆以太网技术,主干网各节点之间的连接介质为光纤,可以提供1000Mbps(1Gbps)以至10Gbps的主干速率。此外,用户可以采用10/100Mbps、1000Mbps速率以双绞线方式接入网络,对于有特殊要求的用户可以提供光纤接入。值得注意的是:我们设计的信息接入点为100M
15、bps。所以汇聚到接入层就已经需要1000Mbps了。本应该在汇聚层进行10G传送率的传输,但被取消。这是出于技术上和投资上的考虑。取而代之的是1000M 多模光纤。可能会遇到瓶颈问题,但是在我们的知识量看来,解决这个问题不是件容易的事情。4.2.2实现与CERNET、CHINANET等进行高速互连,快速访问Internet;选择ISP对不同类型的校园网络至关重要。经过近十年的发展,目前在我国形成了以CSTNET(中科院的科学技术网)、CERNET(国家教育部的教育与科研网)、ChinaNet(中国电信网)和ChinaGBN(中国金桥网)为主的四大网络体系,伴随着IT与通信技术的不断发展和社会
16、的广泛需求,近年来ChinaUNICOM(中国联通)、CRC(铁通)、CNC(中国网通)、JiTong(吉通)的接入服务也快速地增长。由于中国的互联网服务商以各自网络体系的发展为主,不同种类的大网之间缺乏协调机制,故它们之间的网络带宽问题没能较好地解决。对用户而言,在线某类网络时再链接另一类网络,“瓶颈”问题就突现出来。相信ChinaNet的用户在调用CERNet的网上资源或CERNet用户在调用ChinaNet的网上资源时,就出现过这样的问题。作为校园网络,无论师生有哪些需求,都离不开以教学、科研为主的信息资源,90%的教育资源都集中在CERNet上,故校园网络在选择ISP时,就要重点考虑C
17、ERNet。所以CERNet教育网肯定是我们重点申请的对象。但是考虑到北京和北方大部分网络ISP是中国网通CNC,所以从此接入商访问Internet可能更快一些(因为没法考察),所以在总拓扑图中加入了CNC。4.2.3网络中心提供的主要服务与应用有:E-MAIL服务、WWW服务、FTP服务、DNS服务等;我们要提供不同级别的服务器来完成不同的任务。E-mail和DNS服务,我们只需要入门级服务器就可应付,另外如果需要大容量E-mail,可以增添Raid功能的服务器(现在大多数服务器都有Raid功能)FTP服务,应该是仅次于internet资源的校园内资源。因为他的特点。我们需要给他配备比较高级
18、的如部门级服务器,来为我们的学生老师提供服务。WWW服务是学校的门面,我们要给全世界的人浏览我们的网页。虽然页面资源有限。但是客户连接点击却有可能很集中,所以也选择部门级服务器。4.2.4保证网络的安全(网络安全防火墙、入侵检测,冗余设计,VLAN的划分等);网络安全不仅关系到校园资源无法被被有效利用。并且关系到机密文件的泄漏。在国际间的黑客攻击包括,dos,僵尸网络ddos攻击等类似比较高水平的攻击猖獗之时,我们怎么样才能保护好我们的服务器,核心机,以及我们同学的电脑。这时候配备一台高性能的防火墙就能帮我们,避免上述灾难。我们的防火墙不仅要有一般防火墙的功能,还要有基本入侵检测的功能。Vla
19、n划分,在正常交换机上都可实现,当然我们还是要注意选择一台具有Vlan功能的交换机。具体如何划分,在最后一部分讲述。冗余设置包括:1冗余链路与网络拓扑结构的选择:链路这一部分是软件方面的。拓扑结构可以增加一些冗余线路。2 冗余电源系统:主要是主服务器,和核心机的电源,这个没法详细在这里写出来。做到电池和电源要好吧。3工作站道路由器的冗余4服务器的冗余:对于Web服务这样重要的服务需要有一台备份系统。5 路由的冗余6 备份硬件4.2.5提供无线接入和VPN的功能;无线接入好办。只要在相对应的交换机上接入无线收发器即可。应当选择一台能在大教室内正常接发信号的无线收发器。虚拟专用网(VPN)被定义为
20、通过一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接,是一条穿过混乱的公用网络的安全、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。虚拟专用网可用于不断增长的移动用户的全球因特网接入,以实现安全连接;可用于实现企业网站之间安全通信的虚拟专用线路,用于经济有效地连接到商业伙伴和用户的安全外联网虚拟专用网。我暂时,对这个技术并不是很了解。只是把它分出来了一台服务器,入门级的,来进行VPN划分验证用。4.2.6性能高、投资少。基本原则是性能/价格比高、统一建网模式、统一网络协议、保证
21、可靠性和稳定性、保证先进性和适用性。我们从拓扑设计,到计算流量,选材,连线。都要考考录到性能高投资少这一重要因素。所以有些时候,可能需要人工操作的地方多一些,但是只要满足上述要求还是值得的。4.3网络拓扑结构设计 上图1为最初拓扑设计图上图2为分层拓扑图上图3为放大了汇聚层核心层的拓扑结构请注意图3为了冗余设置,主学校网站放在了核心交换机之上,这样最优化了外网对校园网的访问。还有除了家属楼之外其它所有汇聚都向服务器汇聚连接。这意味着如FTP,E-mail服务不用通过核心交换也能完成服务。减少了核心交换机压力。4.4网络操作系统的选择 网络操作系统的选择关系到网络的应用、安全和管理。目前常用的网
22、络操作系统有:Unix、Linux、Netware、Windows 2000 Server/Advanced Server /Datacenter Server。4.5其它要考虑得问题 4.5.1要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。 每个汇聚接口都有很多空口,可以提供更多的互联。4.5.2 要能为特定的用户或用户组提供访问路径。 为了方便宿舍楼访问FTP特意用了一根专线连接服务器汇聚。当然其它服务也提供给其它楼。4.5.3 要保证网络能不间断地运行。 关键的会交换机都是昂贵的Cisco(名牌)交换机,保证网络在这些关键节点畅通无阻。4.5.4当网络扩大和应用增加时,变化的网络结构要能应付相应
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