中学网络工程设计与实施毕业设计(编辑修改稿)

中学网络工程设计与实施毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

ynamic）路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。 路由器根据路由选择协议（ Routing Protocol）提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况 ，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 3 校园网络总体设计与分析 学校概况 飞来峡镇高田学校的前身是向阳中学，创办于 1920 年， 1977 年搬迁到现址，更名为高田中学。 20xx 年，高田、升平、江口三镇合并为飞来峡镇后，又更名为飞来峡镇第二初级中学。 20xx 年与高田片各小学合并成为九年一贯制学校，命名为飞来峡镇高田学校。 学校现有学生 1323 人，专任教师 121 人，内设 31 个教学班。 现有现代化建筑大楼共 8 幢，其中教学楼 2 幢，综合楼 1 幢，学生宿舍楼 2 幢，教师宿舍楼 1 幢。 教学设备和教学设施配置齐全，有 图书馆、 物理实验室、多媒体网络计算机室、 化学实验室 等 ，同时教学楼内部每个班里面都有多媒体功能的教学设备。 校园网的设计思想 将高田中学通信网络建设成为一个以计算机辅助教学、办公与管理自动化、信息一体化、管理集中化、业务多样化、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络；并且网络结构清晰，网络层次合理。 一个完备的校园网，应该在教师备课教学、学生学习、教务管理、行政管理、图书资料管理、资源信息等方面发挥辅助。 核心层、汇聚层采用千兆互联，百兆接入至单元交换机，消除速度瓶颈；多样性访问权限管理，针对不同类别用户采取不同 认证、计费策略等。 此外，在网络设计中，如何预留扩展空间和进行网络安全保护， 5 以满足新应用的需求以及信息量增长和变化需要，这也是本次网络建设过程中需要重点考虑的因素。 整体需求分析 校园网的建设一般应满足以下几方面的需要： 校园网内各个站点的每一台计算机都可以连接到校园网内，并且能够通过服务器实现资源共享。 建立学校办公自动化系统，该系统能够处理学校日常工作，实现办公自动化，并能对工作流程进行全程记录。 主要功能包括公文管理、公共信息管理、个人信息管理和会议管理等。 图书资料检索借阅自动化：通过改造原有 图书检索系统，建设电子图书馆，实现远程计算机图书检索和借阅，从而一方面能作到资料共享。 另一方面，能大大简化借阅手续，提高图书利用率和图书管理工作效率。 该系统能够实现图书馆业务的自动化管理，主要功能包括访问管理、编目与典藏管理、阅览室与管际互借管理、流通管理、期刊管理和公共查询等方面的内容。 能够连接到外网，实现网页浏览、收发邮件、和下载等功能。 建设校园一卡通系统 ,实现 CI 卡与教务系统、人事系统等系统紧密集成，实现校园内大量工作的电子化 ,提高工作效率。 用户分析 设计一个校园网络，无非就是为了给教 师提供一个良好的授课平台，使教师在授课过程中更加方便，更加顺利，使得任何一个办公室的计算机都能实现网上浏览、查询信息的功能，使教师能够拓宽视野，充分利用互联网上的资源辅助教学，提升教学理念，提高教师的教学能力、教学水平和科研能力， 可以充分利用互联网资源来宣传学校，展示学校的办学能力与办学水平，展示教师的教学能力与科研能力，有助于学生学习，提升学校的办学形象。 校内信息服务能为教育教学和管理决策提供各项信息服务，能为全校师生提供相互交流、相互学习的平台，同时也满足学生课后上网查找资料、聊天以及娱乐等应用。 性能要求 在建设校园网的过程中，性能的要求也是相当严谨的。 为了提高学校的办公效率以及教学效率，在建设过程中，对于应用系统的建设是不容忽视的，当然，应用系统所要 6 覆盖的范围也是非常广的，例如： （ 1）多媒体计算机辅助教学系统：直接用于教学过程中的应用系统，由于各个班的教室均配备了多媒体教学设备，教室内的网络信息点直接连入校园网，在日常的教学活动中可以大量、频繁地利用校园网甚至是 Inter 上的各种适用资源。 （ 2）多媒体机房：安装有几十甚至上百台多媒体计算机的教室，从校园网的整体来看，教室 内的计算机组成了一个相对独立的小局域网，这个小局域网再连接到校园网中，常用于信息技术课的学生上机或者其他学科的辅助教学等需要学生上机操作的教学活动。 （ 3）多媒体电子阅览室：将大量的图书资料以数字化的形式存储在光盘或磁盘上，可以极大地方便师生们对图书资料的查询、检索、和阅读，提高工作效率。 （ 4）学校网站：一般来说，学校网站有对内和对外两种类型，对内网站的内容主要向师生们提供校园信息，发布通知和通告，开设网上学习园地和留言系统，进行网上讨论和网上学习、测验与考试等。 对外的网站呢，主要是通过 Inter 向 公众发布自己的信息，让全社会共享自己的优秀教学资源，并通过网站的这个窗口，让外界了解自己。 （ 5）视频点播系统：建立学校的教学视频资料库，师生们可以通过校园网络系统随意点播自己所需要的视频节目，既满足了教育教学中对视频资料的需求，也丰富了课余生活。 （ 6）校园一卡通：为提高学校管理水平，利用先进的 IC 卡技术，建立校园内的一卡通环境，将学生的学生证、图书证、饭卡集于一身，在校内全面实现电子信息化管理。 校园网络工程总体设计方案 总体设计是校园网建设的总体思路和工程的蓝图，是做好校园网络建设的核心任务。 进 行校园网络的总体设计，应该遵循以下原则： （ 1） 整体规划安排原则。 从学校建设的全局和全面工作需要出发，考虑各个部门的地域分布和通信条件，整体规划网络建设方案，对网络系统的目标、总体结构、服务功能、经费预算、建设步骤等重大问题作出规定与决策。 （ 2） 先进性、开放性和标准化相结合的原则，应该尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术，兼顾网络技术的发展方向，选择结构化、可扩充、多用途的网络产品，保证网络整体在相对较长一段时期内部落后。 （ 3） 结构合理原则。 在通信网络、资源配置、系统服务和网络管理上有良好的分层设计，使得网络结构清 晰，便于使用、管理和维护。 7 （ 4） 高效实用原则。 应该着眼于教学、科研、管理的实际需要，用有限的资金优先解决工作急需的问题，如支持多媒体业务，便于教师教学、多媒体教师应用、视频点播等。 设备应该易于使用和维护。 （ 5） 提供快速的 Inter 访问，为方便学生上网浏览、查阅资料提供良好的网络环境。 校园网络拓扑图设计 图 高田中学校园网络拓扑结构 IP 地址的划分 IP 地址是 IP 协议用来标识网络中主机、路由器和网关等设备的不同接口。 IP 地址就相当于网络设备接口的身份证。 从网络的层次结构考虑，一个 IP 地址必须指明两点 :属于哪个网络，是这个网络中的哪台主机。 因此 IP 地址的结构为“网络号 +主机号“ ,其网络地址和主机地址的位数因网络的规模大小而不同。 IP 地址分配原则 IP 地址规划应该在网络施工前全部规划好，否则在实施过程中随意分配地址，将会产生一系列问题。 规划 IP 地址时应注意：在分配地址前设计结构化的地址模块，预留地址空间，以便今后的扩充， IP 地址规划应以表格方式记录下来，以便实施。 同时 IP 8 地址的分配，必须要与网络拓扑层次结构相适应。 既要有效地利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性和灵活性，同 时要能满足路由协议的要求，以便于网络中的路由聚类，减少路由器中路由表的长度，减少对路由器 CPU 内存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由变化的收敛速度 .同时还要考虑到网络地址的可管理性。 具体分配时要遵循以下原则： 唯一性：一个 IP 网络中不能有两个主机采用相同的 IP 地址。 简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性，简化路由表项。 连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路由表聚类，大大缩减路由表，提高路由算法的效率。 可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时，能保证地址聚合所需的 连续性。 灵活性：地址分配应具有灵活性， 按照高田中学各教学区、活动区和教师宿舍楼的实际规划，选择 .C 类 IP 网段作为主要划分网段，在划分的时候， IP 网段的选择可以依据以下几个方面来进行选择考虑： 第一层：通过对网络核心交换机相连的部分来划分 根据网络相连的区域分布的地理区域来划分一大块连续的 IP 地址空间，每个区域都分配一个连续的地址，不仅可以方便对 IP 地址的管理和维护，也有利于路由协议的计算和路由地址汇聚。 在 IP 地址划分的时候需要参考网络的接入层的扩展；必须需要为网络的扩展预留地址空间。 第二层： 每一个接 入层，都是通过以网络功能来划分 可以按照不同的网络功能和应用来划分 IP 网段，例如：用户网络接入地址；服务器地址空间和网络中心管理操作。 校园网各部门的 VLAN 划分 IP 地址网段 VLAN 区域 表 VLAN 及 IP 地址划分 9 这次校园网的 VLAN 的划分主要是 按照各个区域的地理位置和功能来进行分配划分的，因为高田中学的教学区域相对集中在一起，则将教学区规划到一起，就是为了方便管理和维护。 而其他区域，如教师宿舍楼和综合楼相对比较分散，所以要为它们各自划分一个 VLAN。 在 分配 了 VLAN 的环境 情况下 ，各 个区域的 VLAN 成员之间不能直接访问，同时 不同 VLAN 之间的流量 一定 必须 要 经过路由， 划分 VLAN 可以减少广播数据包对网络主干的影响。 IP 网段采用 C 类 IP 地址，这样能够让使用的地址比较多，更好的考虑到了日后校园网的扩展，增加工作组起到备份作用。 校园网设备选购 搭建 跟构造校园网所需要用到的设备主要分为硬件设备和软件设备两种，其中硬件设备包括交换机，路由器，网络服务器等。 而软件设备就包括网络操作系统、数据库系统软件以及各类工具软件。 对于这些较小规模的校园网络来说，在设备选购的时候，我们应该遵循以下一些基本原则： 国际化标准原则：校园网络中所使用到的网络设备，需要符合 IEEE 标准。 因为只有符合这个标准的产品才可以与其他厂商的产品互连互通。 技术简单性原则：在选择设备的过程中，我们一定要清楚选择这种设备是要对网络需求必须十分明确。 相对于普通用户而说，在满足需求的前 提下，尽可能选择简单实用的技术和设备，同时要预算好费用。 适应环境原则：按照学校各个教学办公区域的环境的特点，从而来选择适当的网络设备。 不要轻易相信某些设备的评测报告和网络评论，因为这当中有可能存在商业因素。 核心交换机 核心交换机是搭建校园网非常重要的硬件设备，主要工作是数据包交换，策略，整个校园需要传输的数据必须通过核心交换机高速转发，所以此交换机必须有高带宽，从而保证整个校园网数据转发畅通。 这些小规模的校园网就只有单个核心交换机，因此必须选择购买稳定性较高、可靠性较强的交换机，同时必须具 备有可扩展性插槽和增强型应用监控等性能，如下图所示： 10 DCN CS16809 核心交换机外观 DCN CS16809 性能指标 DCN CS16809 交换机 应用层级 三层 传输速率 10/100/1000Mbps 交换方式 存储 转发 背板带宽 720Gbps 包转发率 13392mpbs MAC 地址表 64K 端口参数 端口结构 模块化 扩展模块 11 个模块化插槽 传输模式 支持全双工 功能特性 网络标准 IEEE ， IEEE ， IEEE ， IEEE ， IEEE 网络管理 IPv4/IPv6 的 syslog IPv4/IPv6 的 HTTP 和 SSL 的结合 IPv4/IPv6 的 SNMP 的用户 IP 安全检查 IPv4/IPv6 FTP/TFTP IPv4/IPv6 NTP IPv4/IPv6 的 tel 用户名和密码的 radius 认证 11 汇聚层交换机 汇聚层，是多台 接入层交换机 的汇聚点。 主要有以下两个作用：将大量从接入层设备过来的低速链路通过高速链路接入核心层，实现通信量的聚合，以提高网络中聚合点的效率；可以实现接入层网络 拓扑结构变化的隔离，减少核心层设备可选择的路由数量，增强网络的稳定性。 校园网络汇聚层的设计通常都是实现通信量的聚合，隔离拓扑结构的变化这样的一个设计，所以汇聚层必须要有足够的带宽、具有三层和多层交换特性、具有灵活多样的业务能力、具有冗余和负载均衡能力。 如下图所示： WSC375024TSS 汇聚 交换机 外观 WSC375024TSS 性能指标 WSC375024TSS 交换机 应用层级 三层 传输速率 10/100Mbps 交换方式 存储 转发 背板带宽 32Gbps 包转发率 MAC 地址表 12K 端口参数 端口结构 非。