中学校园组网设计与实现毕业设计论文(编辑修改稿)

中学校园组网设计与实现毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

............................. 29 PC 机设置 ............................................................................................................................... 29 第八章 结束语 ...................................................................................................................................... 30 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 1 页 第一章 绪论 研究背景 随着当今社会的不断信息化，计算机网络特别是 Inter已经在社会的各行各业被普及，可以说网络已经成为了人们工作、学习、生活中不可或缺的一部分。 计算机网络技术连同数据库技术以及其他应用技术一起，改变着整个世界。 在以知识传授和人才培养为主要目的的学校也迫切的需要使用计算机网络让学校的教学、科研、管理更加信息化、现代化。 在利用网络设备和组网技术构建的校园网的基础上，学校能够实现学校各个部门的信息化管理。 全体师生也能够利用这个信息化平台进行更加有效便捷的交流，更加方便 的投入到日常的教学学习中来。 因特网 Inters 是指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而形成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET（计算机网络，谢）。 因特网从不同程度上促进了社会各个行业的发展，教育是其中之一。 Inter 上有无比丰富的教育资源。 校园网是一个局域网，把校园网接入到 Inter 后使得校园网成为了因特网的一小部分，从而可以利用因特网上数量巨大的教育资源。 学校不应该是闭门造车的一个点的，而应该是一个能与其他学校、机构进行有效 通信的 Inter 中的一部分。 这样的学校才能进行更加有效的教学、科研、管理和决策。 校园网的发展现状 随着我国在 1994 年开始建设 CERNET（ China Education and Research Network，中国教育科研网 ），校园网的研究工作被正式启动。 国内高校纷纷开始建设自己的校园网，并在校园网的基础上构建出用于日常管理教学的信息系统。 据统计，目前国内高校中已经建设校园网的已经超过 90%，剩下的高校中大部分校园网正在建设。 可见，校园网已经成为绝大多数学校所必须基础设施之一。 随着教育 信息化的的发展，校园网应用涌现出种类繁多的形式。 非传统的教学方式开始走进学校教育，如网络课程、远程教学、视频点播等。 而随着网络应用的不断丰富，特别是P2P 软件的使用对校园网的性能特别是带宽提出了更高的要求。 国内不少高校已经建设了千兆主干网，百兆到桌面的校园网，相比之下，中学对校园网的性能要求没有高校那么高，但是为 了保证网络在未来较长的时间内仍能满足需求应该建设处高标准的中学校园网。 不少中学也已经建设了自己的网络办公系统、教务系统等众多的网络应用系统。 论文的体系结构 本论文共分为 8 章。 第一章是绪 论，主要介绍了课题背景。 第二章是校园网组网技术，主要介绍了组网过程中要使用的二层、三层、安全以及 QoS 技术。 第三章是校园网的需求分 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 2 页 析，主要分析了校园网中的网络信息节点、功能需求、维护需求。 第四章是校园网的总体设计使用模块设计和分层设计的方法设计出校园网的整体拓扑，合理划分了 IP 地址和 VLAN，并给出了用户上网方案和 QoS 方案。 第五章是设备选型，介绍了本次组网中选择的各种设备的型号，并给出了选择它们的原因。 第六章是综合布线，给出了建筑群综合系统的要求和标准。 第七章是模拟工程实现，通过使用模拟工具给出了尽可能贴 近实际的模拟工程。 第八章是结束语，对论文所完成的内容进行了总结。 第二章 校园网组网技术 交换技术 VLAN（ Virtual Local Area Network） 传统交换机能够隔离冲突域，但是却不能隔离广播域。 这时连接在同一台交换机上的终 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 3 页 端都在同一个广播域之中，如果其中一个计算机发送广播包那么在同这一个广播域之中的其他计算机都会收到这个广播包。 如果广播域中的计算机数量众多，那么大量的广播包会占用大量的带宽，同时大量的广播包也加重 了 CPU 的负担。 而 VLAN 技术的出现解决了这个问题。 VLAN 可以隔离广播域，同一个 VLAN 内的计算机在同一个广播域之中，不同 VLAN 的计算机要想通信必须经过三层设备。 使用 VLAN 有很多好处。 第一，使用 VLAN 之后一个广播域之中的计算机数量将大大降低，一般，一个 VLAN 包含一个独立的子网。 第二，使用 VLAN 提高了网络的安全程度。 如果一台主机感染了病毒那么广播域内的其它主机就很容易受到感染。 另外， VLAN 把含有重要数据的部门和其他部门隔离开来，增加了信息的安全性。 第三，使用 VLAN 使得网络的管理更加方便，管 理员在不改变网络物理拓扑的情况下能够很容易的改变 VLAN 的设置。 例如，一个员工原先属于公司的技术部，现在他被调派到了市场部，那么他的办公地点不许改变，只需通过交换机上的几条配置命令就能把他的计算机从技术部的 VLAN 划分到市场部的 VLAN。 Trunk 简介 在不增加交换机之前的连接线的前提下，通常连接在同一台交换机上的同一 VLAN 可以相互通信，但是连接在不同交换机上的同一 VLAN 却不能通信，这在实际网络中明显是不可取的。 所以有必要实用 Trunk 技术。 “ Trunk”一词在英文中意为“干道”。 可以这样 来理解“ Trunk”：就像条马路原先只允许一种交通工具通过，如果想使用其他交通工具必须修建另外一条马路，现在使用一种技术使得这条马路允许不同交通工具都能通过。 这种技术在网络工程中就是“ Trunk”技术。 Trunk 技术在实现上使用的是“打标签”的方法。 来自不同 VLAN的数据在进入 TRUNK 链路前会被打上“标签”，然后在 TRUNK 链路中传输，传输到 TRUNK链路的另一端时标签会被去掉，然后被转发到不同的 VLAN 之中去。 有两种主流的帧标记技术： ISL 和 (IEEE)，其中 ISL 是思科私有， 是 国际标准，一般 使用的比较多。 在本案例中我们使用的也是。 在配置 TRUNK 链路的时候还要注意 Native VLAN的问题，在网络管理和排错的时候 Native VLAN 都是检查和注意的重点。 VTP（ Virtual Trunk Protocol） 在一个校园网里面会有大量的二层和三层交换机，而在这些交换机上管理员会配置大量的 VLAN，配置这些 VLAN 要花费大量时间，而且要做大量的重复性工作，这对每一个网络工程师来说都是十分枯燥的。 而 VTP 的出现就解决了这一问题。 在一个网络中，管 理员只需要把其中一台或者几台交换机设置为 VTP Server 其他交换机设置为 VTP Client 那么在 VTP Server 交换机上建立、删除、修改 VLAN 后， VTP Server 上的 VLAN 会通过 VTP 协议和 VTP Server 同步，这样就大大简化了 VLAN 配置的工作量。 需要注意的是， VTP 是思科私有的协议，只能在思科交换机之间运行。 由于本案例中采用的都是思科交换机所以 VTP 将发挥它的作用。 STP 协议 如果不做冗余设计，那么在网络中如果个别网络设备或者链路出现故障，那么一大部分 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 4 页 甚至整个网络就有 可能瘫痪。 为了避免这种情况的发生，我们往往会在某些网络设备之间添加多条链路或者添加一些备用网络设备。 但是这样做在增加网络的稳定性的同时也为网络带来了环路。 环路会导致三个问题：广播风暴、交换机的 CAM 表不稳定、同一个帧的多次复制。 这时我们就引入了 STP（ Spanning Tree Protocol 生成树协议）。 在数据结构中我们知道，“树”是没有环路的拓扑结构。 人们正是利用了“树”的这个特性开发出了 STP 协议，来避免环路的产生。 STP 的基本思路是通过阻断交换机的某些接口来使一个图变成一个“树”。 早期人们开发出 的 这一 STP 协议。 这一协议虽然能避免网络的环路但是收敛时间（交换机从检测到网络拓扑发生变化开始到所有交换机重新生成一棵“树”的时间）通常需要 3050 秒。 这明显不能满足现代网络的需要。 因此人们做了一些改进措施如： Portfast、Uplinkfast、 Backbonefast 技术。 这些措施可以使收敛时间减少一些，但是仍不能满足人们的需求。 因此，又开发出了一些新的 STP 协议如： PVST+(思科私有 )、 RSTP（ IEEE ）、MSTP。 在实际应用中上述技术一般两个或多个同时使用，这样网络 的收敛时间大大的减少了。 例如使用 RSTP 的网络收敛时间甚至能达到几百毫秒。 HSRP（ Hot Standby Router Protocol）技术 HSRP 属于思科私有，是一种网关冗余技术，和它类似的另外一种协议是 VRRP 协议（国际标准）。 在本案例中我们使用的是 HSRP 协议，在这里作重点介绍。 在理解 HSRP 协议的时候我们可以把它同其他的冗余技术作比较。 在增加网络设备或者增加网络设备间链路时我们是为了增加网络设备（路由器和交换机）之间的冗余，主要使网络设备之间的通信更稳定；而 HSRP 的设计是为了增 加计算机和网关之间的冗余，主要使计算机和网络设备之间的通信更稳定。 在实际工程中，我们可以把几个网关放到一个热备份组之中（可以创建不同的组），在这个组中，只有一个网关是处于 Active（活动）状态的。 如果处于 Active 状态的路由器出现了故障，那么 HSRP 会在剩下的备份路由器中选举出一个路由器置为 Active 状态。 配置 HSRP时会为所有的网关地址配置一个虚拟 IP 地址，这时只需把计算机的网关设置为这个虚拟 IP地址就可以了。 在本案例之中，配置 HSRP 是基于 VLAN 的。 在每个汇聚层交换机为每个VLAN 创建一个 SVI（ Switch Virtual Interface），然后把相同 VLAN 的 SVI 接口放到同一热备份组，为这个热备份组创建一个虚拟 IP 地址，把同一 VLAN 的所有计算机的网关设置为这个虚拟 IP 地址。 三层路由技术 静态路由 路由选择表获取信息的方式有两种，以静态路由表项的方式手工输入信息，或者通过几种自动信息发现和共享系统（动态路由选择系统）之一自动地获取信息。 （ TCP/IP 路由技术）通俗的说，静态路由就是人工告诉路由器每条路应该怎么走，而动态路由则是让路由器自己学习每条路应该怎么走。 从上 面的叙述中我们不难发现配置静态路由要比配置动态路由要花费更多的时间。 因为通常较大规模的网络中的路由器都有成百上千条路由，静态路由要求我们手工的把数量巨大的路由条目一条一条的配置到路由表中。 另外只要网络拓扑发生变化， 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 5 页 管理员就得重新更改静态路由的配置，这在管理上又是一个巨大的难题。 而动态路由就没有这些问题，只需较少的配置，较少的维护。 既然这样我们为什么还要使用静态路由呢。 这是因为静态路由在某些需要精确控制路由选择的场合能发挥巨大作用，而动态路由此时就显得力不从心了。 所以到底是选择静态路由还是选择动态路由要根据具 体情况具体具体分析，不能一概而论。 另外，静态路由中的默认路由在局域网出口路由器连接 Inter 时非常有用。 举一个简单的例子，网络的拓扑、接口设置、接口 IP 地址如下图所示。 我们可以这样告诉路由器 ： R1(config)ip route （ 24 位） 下一跳地址 动态路由选择协议 OSPF 同 RIP 协议相同， OSPF 也属于内部网关协议（ IGP）。 但是，与 RIP 不同的是，ＯＳＰＦ是另外一种全新类型的协议 —— 链路状态协议（ＲＩＰ属于距离矢量协议）。 距离向量的意思是， R I P 发送的报文包含一个距离向量（跳数）。 每个路由器都根据它所接收到邻站的这些距离向量来更新自己的路由表。 在一个链路状态协议中，路由器并不与其邻站交换距离信息。 它采用的是每个路由器主动地测试与其邻站相连链路的状态，将这些信息发送给它的其他邻站，而邻站将这些信息在自治系统中传播出去。 每个路由器接收这些链路状态信息，并建立起完整的路由表。 （ＴＣＰ／ＩＰ详解）。 运行ＲＩＰ协议的路由器就 好像一个人，他知道某地应该怎么走，但是他都是从别人口中“打听”得到的，每个人都是从其他人那里“打听”，如果其中某个环节出错，就会产生错误。 而ＯＳＰＦ则不同，运行ＯＳＰＦ的路由器就好像一个拥有整个区域地图的人，他对整个区域有一个完整的了解。 如果想去另外一个地方，那么他查看地图就可以了，不易出错。 另外，ＯＳＰＦ还有许多其他优点。 这些优点使得ＯＳＰＦ比ＲＩＰ更先进，更适合现代的大中型网络。 网络安全技术 VPN(Virtua。