仲恺农业工程学院白云新校区网络组建方案毕业论文

仲恺农业工程学院白云新校区网络组建方案毕业论文内容摘要：

传递该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信息处理方法，在互联设备之间可以 10100Mbit/s 的速带传送信息包，目前约 80%的局域网都是以大网。 由于技术的发展和用户要求的多样性，以太网又被细分成了一系列规范。 例 如， 10Base2 以大网规范定义了构建以细同轴电缆为通信介质，网络通信速率为10Mb/s，网络拓扑结构为总线型的局域网的技术指标。 10 Base T 以大网规范定义了构建以双绞线为通信介质，网络通信速率为 10Mb/s，网络拓扑结构为星型的局域网指标。 一般来说，每种局域网规范部规定 了如下几项指标 : 网络通信速率，例如， 10Mb/s, l00Mb/s 及 1000Mb/s 等。 局域网的结构，例如，采用总线型或是型。 所使用的通信介质，例如，同轴电缆、双绞线或光纤。 其中，每种介质中又包含了多个子类 ,例如，双绞线就包括了 3 类、 4 类、 5 类及超 5 共双绞线等。 所使用的网卡类型，其中包括数据传输速率与接口类型。 例如，要构建 10Base T星型以太网，网卡的数据传输速率必须为 10Mb/s,且必须带有 RJ45 接口。 网络中所能支持的最大用户数量。 例如，构建廉价的细同轴电缆总线型网络时，每个网 段中的用户数不能超过 30。 距离要求。 由于随着距离的增加，信号会逐渐衰减，因此，各种局域网规范都对各种距离 (如通信设备与计算机之间，各种通信设备之间等 )有明确的要求。 例如，在构建以集线器为核心的双绞线星型网络时，集线器与计算机之间的距离通常不超过100m。 局域网中的半双工和全双工 所谓半双工与全双工，是指通信双方信息交换的方式。 其中半双工是指在同一时间通信双方只能有一方发送或接收信息，另一方只能处于等待状态。 局域网中最早使用的就是这种方式。 就目前来说，由于共享式局域网中的计算机都 共享一条通信通道，在技术上无法实现同一时刻数据的双向通行，因此，常规的共享式网络只能工作在半双工模式。 所谓全双工是指在同一时间内，通信双方都可以同时发送与接收信息。 从理论上讲，全双工通信方式的数据传输速率要比半双工通信方式提高一倍。 就目前来说，很多交换机和网卡都采取了全双工模式，从而使网络速率得到大幅度提高。 局域网的结果类型 局域网的结果决定了局域网的管理方式，当我们创建一个局域网时，通常应该遵循如下步骤来进行： (1)明确自己的要求，即希望局域网具备哪些功能。 (2)在综合考虑局域网功能、现有软硬件的特点与价格、网络的可管理性与可扩充性等因素的基础上决定局域网的结构。 (3)根据选定的局域网结构决定局域网的拓扑结构，以及应选择的相关设备和软件。 (4)对局域网进行配置和维护 由此可以看出，决定局域网的结构是构建局域网时非常重要的一环。 组网中常见技术 双核心技术 通过双机热备份 VRRP 实现双核心热备份，不但可以让设备进行冗余备份，而且还可以使中心数据通信负载均衡，从而让中心设备减轻负荷，保证核心层的稳定性和可靠性。 在 VRRP 协议中，有两组重要的概念： VRRP 路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器， VRRP 路由器是指运行 VRRP 的路由器，是物理实体，虚拟路由器是指 VRRP 协议创建的，是逻辑概念。 一组 VRRP 路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器。 该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定 IP 地址和 MAC 地址的逻辑路由器。 处于同一个 VRRP 组中的路由器具有两组互斥的角色：主控路由器和备份路由器，一个 VRRP 组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。 VRRP 协议使用选择策略从路由器组中选出一台 作为主控，复杂 ARP相应的转发 IP 数据包，组中的其他路由器作为备份的角色处于待命状态。 当由于某种原因主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延升级为主路由器。 由于此切换非常迅速而且不用改变 IP 地址和 MAC 地址，故对终端使用者系统是透明的。 双核心技术目的是防止一个点的失效导致整个网络功能的丢失。 虽然冗余设计可能消除的单点失效问题，但也导致了交换回路的产生，它会带来如下问题： 暴 MAC 地址表。 因此，在交换网络中必须有一个机制来阻止回路，而生成树协议 (Spanning Tree Protocol)的作用正是在于此。 链路聚合技术 链路聚合技术亦称为主干技术活捆绑技术，其实质是将两台设备间的数条物理链路“组合”成逻辑上的一条数据通路，称为一条聚合链路，如图 11 示意图。 交换机之间物理链路 Link Link2 和 Link3 组成一条聚合链路。 该链路在逻辑上是一个整体，内部的组成和传输数据的细节对上层服务时透明的。 图 22 聚合链路示意图 聚合内部的物理链路共同完成数据收发任务并相互备份。 只要还存在能正常工作的成员，整个传输链路就不会失效。 仍以上 图的链路聚合为例，如果 Link1 和 Link2先后故障，它们的数据任务会迅速转移到 Link3 上，因而两台交换机间的连接不会中断。 图 22 备份链路启用 链路聚合的优点： 从上面可以看出，链路聚合具有如下一些显著地优点： 链路聚合中，成员互相动态备份。 当某一链路中断时，其他成员能够迅速接替其工作。 与生成树协议不同，链路聚合启用备份的过程对聚合之处是不可见得，而且启用备份过程只在聚合链路内，与其他链路无关，切换可在数毫秒内完成。 聚合技术的另一个明显的优点是为用户提供一种经济的提高链路传输率的方法。 通过捆绑多条物理链路，用户不必升级现有设备就能获得更大带宽的数据链路，其容量等于各物理链路容量之和。 聚合模块按照一定算法将业务流量分配给不同的成员，实现链路级的负载分担功能。 校园网需求分析 项目背景 仲恺农业工程学院是一所以农、工学科为优势，农、工、理、经、管、文协调发展的多科性省属本科大学。 学校坐落在历史文化名城 —— 广州，校园集云山之神秀，汇珠水之灵气，是读书治学的理想园地。 学校前身为仲恺农工学校，是第一次 国共合作时期，近代民主革命著名的政治活动家何香凝先生等提议、国民党中央为纪念廖仲恺先生爱护农工的意愿而决定创办的。 学校于 1927 年招生，何香凝先生首任校长 15年。 1984 年，经教育部、农牧渔业部批准学校升格为本科院校，定名为“仲恺农业技术学院”，国家副主席王震同志题写校名。 2020 年 3 月，经教育部批准，学校更名为“仲恺农业工程学院”。 目前仲恺农业工程学院正向着现代化、国际化方向发展，仲恺农业工程学院白云新校区正处于 紧锣密鼓进行当中。 现仲恺农业工程学院白云新校区需要进行网络规划，根据新校区一期工程建筑情况及 需求，画出以下整体拓扑图。 用户需求 一个良好的 校园网组建 方案除体现出网络的优越性能之外，还体现在应用的实用性、网络的安全性、易于管理性和未来的可扩展性。 因此，设计时要考虑以下问题。 ① 要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。 ② 要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。 ③ 要保证网络能不间断地运行。 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的带宽要求。 ⑤ 使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。 ⑥ 能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。 ⑦ 能支持较多的 网络协议，扩大网络的应用范围。 ⑧ 支持 IP 的单点传送和多点广播数据流。 另外，采用双核心技术，不但可以起到让设备进行冗余备份，而且还可以进行中心数据通信负载均衡，有效减轻中心设备负荷，保证核心层的稳定性和可靠性。 汇聚层到核心层采用链路全冗余，汇聚层之间单独再加一条链路，使得各个汇聚层之间的访问在汇聚层终结。 网络核心、楼宇汇聚和接入产品都具有病毒防范、拒绝 DDOS攻击和防扫描等安全功能，不但在不同的网络环境下都能做到快速有效的控制，而且也可以应对突发的安全事件，确保网络的稳定运行。 网络规划原则 校园网实用的投资保护 对于投资的保护，是每个用户都关心的问题。 每个设备都进行严格的选型，满足设计原则的功能前提下，提供最具性价比的设备配置方案。 对不同技术和设备的兼容在很大程度上保护了用户的投资。 “用最少的投入获得最高的网络性能，同时保证投入最长的生命期”是投资保护的最重要的原则。 使用的产品智能万兆平台设备，即使新校区将来后续扩容，也是可以平滑升级到线速万兆接口的，合理并且有效地保护了高校的投资。 校园网的先进性 当今世界，通信和计算机技术发展日新月异。 我们的方案要适应新技 术发展的潮流。 既要保证校园网的先进性，同时也要兼顾技术的成熟性。 一个大型网络光是能用还不够，必须优化设计才能使其真正发挥网络的功能。 打造网络的高可用性和可靠性 我们的方案对于网络的重要应用完全采用支持冗余的设计，整网具备良好的健壮性，支持对于重要交换机之间的连接支持采用多条物理链路交换机之间做捆绑，进行逻辑 Trunk 的链接，既能充分利用网络端口实现成倍的带宽，同时也达到了一个负载均衡和链路备份的目的。 对于服务器的可用性实现，基本思想是服务器群链接到核心设备，通过双链路分别链接到两台千兆核心，保 证了高可用性。 构建高安全性网络 对于安全性我们将通过对用户的区域划分，和对应层的划分来逐级实现网络的安全性。 对内的安全实施包括用交换机进行 VLAN 的划分，在路由器中创建访问控制列表，如此可对一些网络用户实行可控的安全级别。 对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实行用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。 对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。 支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。 搭建多业务支持平台 业务可以说是网络的灵魂，宽带 绝对不仅仅是上网的宽带化而应该是一个多业务的承载网，每个人对宽带的理解和应用都不一样，如何满足各种各样的业务需求。 信息的数字化已然成为不可逆转的趋势，成为了教师和学生工作、学习、生活、娱乐不可或缺的一部分，比如视频点播，组播，远程网络会议等等，这些业务对网络设备和带宽的要求非常苛刻。 具备后续可扩展性 由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。 因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，保证用户今后网络扩充升级的能力。 数据网络的速度从 10M 到 100M，到 10000M，用户数据传输需求从 1K 到现在的整个硬盘；网络速度在以指数的级的发展，而网络需求也以指数级增长。 网络需求分析 网络业务分析 本次方案要求在铜缆、光纤的物理线路之上，用一套设备实现三套逻辑网络交换平台，实现三层路由交换机制，作为校园业务应用承载体系。 网络流量分析 (1)网络数据流特点 大学校园网具有网络互联的广泛性和使用多样性等特点，广播包将对数据流产生较大的影响，校园网的数据并发性，一般是呈现波峰波谷，绝大多数情况下，存在高并发性访问的因素，除了周末或 者夜间学生晚自修之后的时间，某些特殊的应用也有可能对负荷有突发要求，如使用空间数据，大范围数据搜索，视频方面的应用等，这些突发的符合有相当一部分转移到应用设备上。 这些流量的转移对于网络设备提出了较高的要求，必须要求核心 (汇聚 )设备均支持万兆技术。 (2)网络流量情况 根据所使用的业务，每位学生主要需求占用的带宽为：视频流，数据，语音，图形图像，空间数据，管理支持等。 考虑应用上某些并发的排斥热点，以及网络应用环境对通畅性的要求，在满足网络在有收敛比的情况下的带宽要求；这就是要求汇聚、核心设备均具备万兆智能能 力。 (3)校园网主干需要的数据流量 网络主干流量的是基于业务工作在网上展开的情况分析，实际上对网络流量的需求是逐步提升的，特别是要协同体系出现后，干道的流量会大量的增加。 考虑到信息点同时在线收敛比，本网络已经具备极高的伸缩能力，以满足其很强的扩展性要求。 网络层次分析 核心层需求分析 在校园网中骨干设备担负着连接各个汇聚设备的工作，同时通过设备的互联，将分布在各物理位置的区域网络连接在一起形成一套完整的网络。 由于骨干层设备担负着整个网络的流量。 骨干设备和链路的稳定性将直接影响整个网络的 可靠运行。 由于骨干设备在网络中核心的位置需要高性能，所有的功能部件 (电源、系统总线、处理器模块、网络接口模块等 )均可以支持热插拔和冗余热备份等特性。 完成网络骨干层高速数据交换、转发以及稳定性的要求。 骨干网络性能是整个网络良好运行的基础，设计中必须保障网络及设备的高吞吐能力，保证各种业务的高质量传输，才能使网络不成为业务开展的瓶颈。 大学网络也是学生的业务专网，实现内部高速互联。 要具有构建校园各部门的虚拟业务专网的能力，可以实现部门及部门间的协同工作。 汇聚层需求分析 高速运送区域流量，主 要工作室交换区域数据包。 高可靠性及冗余性 提供故障隔离 较少的时延和好的可管理性 良好的路由交换能力 良好的区域汇聚能力 良好的 万 兆能力 要求分布设备必须是纯千兆的。