典型网络系统集成实例

阳光校园计算机网络总体设计方案

一、概述

1.1 编写目的

编写本说明书，主要在于概要阐述阳光校园网络方案设计的内容，包括系统体系结构、网络建设方案、软硬件配置、投资概算及工程施工与验收等，为系统建设提供依据或参考。

1.2 主要参考资料

IEEE 802.3ab 1000BaseT，100BaseeFX

IEEE 802.3x 全双工标准

IEEE 802.3z 千兆以太网标准

IEEE 802.1q 以太网虚拟网标准

1.3 校园网建设目标

阳光校园计算机网络将是全国高校互联网CERNET的一部分，进而成为国际Internet网的一个组成部分，在校内形成一个多局域网互联、异种机互联的通信网络环境，并通过路由器与CERNET相连。在此基础上建立的软件和信息资源可使校内各个单位的计算机自由访问CERNET和Internet资源，实现学校管理自动化和办公自动化，实现情报资料检索和电子邮件通讯，形成无纸办公环境和校内电子公告栏。并可通过学校的WEB服务器向Internet网提供学校信息资源。另外，校园网还要挂接各种应用系统，如办公自动化系统、教育管理信息系统、图书馆管理系统等，必要时还要与校内的有线电视网以及多媒体视频听课系统连接，并提供多媒体技术支持和开展计算机辅助教学等。

1.4 方案设计原则

阳光校园网是一个基础建设，随着时间的推移，新的应用将在网上实现，所以在设计时应充分考虑到将来带宽的需要以及与CERNET、Internet的互联，在地址分配、广域网带宽有效利用、网络安全、系统维护、整个网络的稳定运行及扩展等方面都有要求，在设计阶段不详加考虑会给以后的网络运行留下隐患。因此在设计网络时我们严格考虑了以下原则：

〓先进性

采用当前国际先进成熟的主流技术，符合业界相关的国际标准，网络主干具有足够的带宽，能够无阻塞的处理多媒体流量，支持网络分段、虚拟网络和SNMP网管协议，整个网络具有较高的安全性、可靠性和可用性。

〓扩展性

在建立主干网基础设施中应有扩展能力，包括技术和性能的提升、网络覆盖面扩展以及与国内外连网的可能性。

〓实现性

网络建设根据实际应用需要和未来技术的发展进行全面规划，充分利用目前已有的设备条件以及可能的投资情况制定分阶段实施计划，每一阶段的投资都应得到保护。

〓安全性

采用各种有效的安全措施，如数据备份、加密、磁盘镜像、冗余阵列、防火墙等技术，防止数据丢失、非法用户入侵。

〓经济性

具有较高的性能价格比，投资少，见效快。

二、网络体系结构

根据网络环境、规模和网络建设的技术要求，以及网络技术的发展趋势和技术经济性观点，我们把整个计算机网络分为主干网和工作组网两个层次。

2.1 主干网络

主干网络设计是方案设计的重点之一，主干网的选择要考虑带宽、可靠性、先进性等特点，要以当前及未来网络技术的发展和业务量的增加为基础，同时兼顾资金的承受能力。主干网络设计的好坏直接影响到本校园网设计的成败。目前，应用于校园网主干的网络技术主要有以下三种：

〓 FDDI光纤分布数据接口

FDDI光纤分布数据接口采用反向双环通讯和各种故障恢复等技术，可以提供100Mbps 带宽的高可靠性主干。这是一种复杂的成熟技术，但价格高、网络延迟大、带宽难以扩展，技术上已显得较为落后。

〓 ATM异步传输模式

ATM采用信元（cell）交换技术，具有能够为用户提供独占带宽（可支持 1.5Mbps至2.4Gbps之间的传输速率）、带宽可调、网络延迟小等特点，但ATM技术尚在发展中，而且价格较高。

〓千兆位以太网

千兆位以太网将线路交换技术和千兆位以太网技术相结合，具有带宽高、网络延迟小、扩展简便等特点，能为用户提供10Mbps或100Mbps独占带宽。

网络主干技术的选择，除了要考虑该技术是否具有良好的可靠性和升级能力、足够的带宽、便于扩展和维护等性能参数外，还要考虑采用这种技术在建设、运行、维护和升级等方面的投入是否合理。

综上所述，本校园网主干采用千兆位以太网。

2.2 工作组网络

大量采用交换式高速以太网端口，一方面导致较高的建网成本，同时也会在服务器处形成速度瓶颈降低网络的整体性能。因此，拟在每栋建筑内设置一个网络主干节点，各采用一台智能型千兆位以太网交换机与主干千兆位交换机联接，这样也便于采用SNMP网管软件对整个网络进行监视和管理。

2.3 网络设计方案

根据校园网建设的基本要求和学校的具体情况,本校园网的拓扑结构见附图（此略），下面对此方案简要说明。

〓网络主干

网络主干由主干交换机和分布在各建筑中的主干节点以及光纤组成。选择千兆以太网作为校园网主干，需要选择适当的千兆以太网交换机作为网络的主干核心，这关系到网络的整体性能和系统的灵活性。在本方案中，我们选择一台Bay Networks Accelar 1200路由交换机来构造网络高速主干，通过多模室外铠装光缆与分布在各栋建筑中的千兆以太网

交换机进行1000Mbps交换式连接，通过超五类UTP与用户计算机连接,实现100M交换到桌面,并构成工作组网络。

网络骨干设备推荐采用Bay Networks公司的产品。Bay Networks公司可提供从以太网、快速以太网到千兆位以太网等全系列网络产品，提供给用户完整的解决方案。

〓工作组网络

办公楼、教学楼等分别用了节点交换机S5700-24TP-SI-AC 24构成工作组网，各栋建筑采用的网络设备和端口数量见表1。

表1 网络设备及端口数量

〓干线光纤

在校园网中，近期共需敷设4条主干光缆（电教楼—办公楼、教学楼、实验楼、图书馆），最多可敷设6根光缆，可扩展到艺术楼及学生宿舍。为保证校园网具有良好的扩充能力和可靠性，在敷设光缆时，建议选择6芯和4芯室外铠装多模光缆，这是基于以下考虑：☆多芯光缆的芯数对价格的影响不大；

☆选择多芯光缆，使干线留有备份线路，提高可靠性；

☆冗余线路为将来的扩充留有余地；

☆节省扩充费用，减少将来扩充时的投资和工作量；

☆剩余光缆还可用于其它系统，如有线电视系统。

2.4 应用子网及网络互连

本校园网除网络主干外，还有教育管理子网、图书馆管理子网、电子阅览室子网、多媒体教学子网、后勤管理子网以及多媒体视频听课系统等。

〓教育管理网络

教育管理子网连接校长、校办、党办、教务处、学工处、总务处等学校领导及各职能部门，这是一个逻辑网络，物理上可能连接多个网络主干节点，如办公楼、教学楼等。教育管理子网提供管理自动化和办公自动化平台，可以实现对教师信息、教务信息、学生信息、考试成绩信息等的实时浏览、查询、统计和分析预测，提高学校管理的科学性和准确性，提高管理效率。以此为基础，可以实现无纸办公。

〓多媒体教学网络

多媒体教学网络主要用于提供一种现代化教学手段，连接若干台学生工作机。

〓多媒体视频听课系统

为方便对教学过程进行管理，建立多媒体视频听课系统。

〓广域网互联

广域互联也是本设计的重点，本方案采用一台CISCO 2511路由器，将局域网通过数字数据网DDN专线接入中国教育科研网CERNET，进而进入国际互联网Internet。

2.5 网络管理及虚拟网络

〓网络管理

由于方案采用了智能网络设备（交换机、路由器等），它们可以收集信息，并通过网络管理协议传送给管理设备。这些设备将网络管理简化到非专业人员可以简单地确定和管理网络错误的水平，本设计方案采用Bay Networks公司基于SNMP的网管系统Optivity，通过网络管理工作站可以对整个网络的智能设备进行有效的图形管理，包括：网络错误监测、网络端口访问控制、冗余线路连接支持、网络负载平衡、网络故障恢复、结构动态配置、网络活动状态报告等。

〓虚拟网络

虚拟网是一种建立在交换基础上的技术，通过虚拟网可将不在同一网段上的工作站构造到同一逻辑网段上，以达到拓展带宽、共享服务器的功能。

S5700-24TP-SI-AC 24可将每一个端口都定义为一个网段，不同网段间的通讯由路由器实现。

〓网络互联协议

网络互联协议采用TCP/IP协议。

〓校园网其它服务

在网络上除了以上服务外还可提供其它面向全校的服务，如全校的图书信息查询、通过高速计算机提供高速运算服务等。这些服务的计算机互联通过TCP/IP协议实现。

2.6 网络服务器

网络服务器包括文件服务器、Internet服务器、网管工作站、以及面向全校使用的小型机等。

在校园网上有多种类型的服务器（这里仅指软件概念上的服务器，而非一台物理的服务器），仅Internet服务就其提供的类型，可以分为文件服务器、邮件服务器、信息检索服务器、新闻服务器、专题论坛服务器等。每一类服务都是一个或多个进程，这些进程可以分布在多台物理服务器上；当然，一台物理服务器也可以同时提供多种类型的服务。

〓网络文件服务器

网络文件服务器是为全校计算机提供文件服务的共享设备，要求具有较大的外存，较强的I/O能力，提供1000Mbps网络接口，以减轻服务器端的网络瓶颈。

网络文件服务器可以采用Netware或Windows NT作为操作系统，也可以选用UNIX主机，通过NFS来实现文件服务功能。

〓 Internet服务器

INTERNET服务内容包括WWW、FTP、Gopher、News、E-mail等。针对不同的服务，其服务器的配置也有所不同。INTERNET服务可以由多台服务器组成，采用这种结构一方面是为了能够适应日益增长的需求，另一方面是为了将多种服务分散在不同的服务器上，使服务器之间可以备份，以保证系统具有足够的稳定性和坚固性。

☆ WWW、FTP、Gopher、News

这四种服务可以安排在同一台服务器上，通过同一个http主页来实现。要求服务器具有较强的处理能力和较大的外存。

☆ E-mail

由于http服务器上进程较多，所以E-mail服务器由独立的一台服务器来承担。E-mail

服务器可以选用一般的UNIX工作站，UNIX直接支持E-mail。

☆查询服务和查询服务器

查询服务需要由查询服务器和查询数据库组成。查询服务器的性能要比较强，还要有较高的内外存配置。

2.7 结构化布线

所有建筑实施结构化综合布线，每个办公室布置2-4个信息点。某建筑物的布线平面图此略。

2.8 系统软件和应用软件

〓系统软件

网络平台：红帽linux6，工作站端用win7；

办公自动化软件：Microsoft Office、Exchange，或在此基础上进行二次开发；

多媒体教学及课件制作软件：Powerpoint、Toolbook、Authwell等；

浏览器及主页制作软件。

〓应用软件

本校信息系统分为教学管理、行政管理、科研管理、成教管理、学生管理、政务管理、后勤管理、图书馆管理、校刊校报管理、校产管理、通用服务、互联网络等12个分系统，约60个子系统。学校可根据情况选购或自主开发。

三、网络建设方案

该工程的主要内容是建立网络中心，建设校园网主干和建立与CERNET连接的基本环境，进行校园网的安装调试。具体有：

☆在电教楼的网络中心安装主干交换机S5700-24TP-SI-AC 24口；

☆配置一台网络文件服务器和一台INTERNET服务器；

☆敷设4条6芯光缆，建筑物进行结构化综合布线，配置节点交换机Bay Stack 450-24T，建立办公楼、教学楼、实验楼和图书馆主干节点；

☆建设办公网和管理自动化网络，配置办公自动化和管理自动化软件，开通INTERNET 服务；

☆连接图书馆管理子网和网络阅览室，将多媒体教学网络接入校园网；

☆通过校园网的运行对网络进行监测和统计，合理调整网络资源的分配，使网络具有良好的运行状态；

☆完善网络上的各种服务，开发完成应用软件，为教学和科研提供计算等方面的服务。

四、总体设计方案特点

本方案是在充分了解用户对带宽和容量的要求，对多家产品和国内多家院校校园网的结构和运行情况进行了考察分析和对比，听取了许多专家的意见和建议，分析了校园网的现状和发展方向，并结合本校的实际情况进行设计的。本方案具有以下特点：☆采用先进成熟的千兆位以太网技术；

☆网络主干采用星形拓扑结构，具有良好的可靠性；

☆网络具有足够的带宽容量和良好的扩充能力；

☆网络管理的功能全面，操作简单易行，维护成本低；

☆可分期建设网络，能够及时掌握网络需求的增长情况，建设投资小；

☆网络升级容易，费用低；

☆将校园网和有线电视网及视频听课系统有机结合，技术先进、性能价格比高；

☆充分考虑了校园网建设的复杂性，为异型机互联留有充分准备，互联成本低；

该方案为本校校园网建设提供了切实可行的方法。这将对改善教学和科研环境、提高学校学术和管理水平提供良好的条件，为在二十一世纪创建名牌学校起到积极的促进作用。

五、网络工程的施工与验收

校园网络建设是一个复杂的系统工程，从工程立项到竣工验收，供需双方大致应经过下列几个阶段：

以下主要为需方要做的工作。

1）需求分析，根据目前的实际应用和将来的长远规划，制定出需求分析报告和资金预算。

2）市场调研，根据需要，到相关的单位进行调研。一方面调研相关使用单位对需求分析的实用性、准确性、科学性的意见；另一方面调研市场行情，得出初步的投资概算。

3）制定完整的招标文件，报有关部门批准。

4）公开招标，与中标方签定合同。

以下主要为供方要做的工作。

1）调研分析，根据招标文件的要求结合本单位的具体理解情况，提出整个系统的详细设计方案及定货清单。

2）设计方案经工程管理部门批准后，参与投标，中标后签定合同。

3）开始设备定货，安排管理人员、技术监督及具体施工人员，制定施工计划。

4）施工图纸经供需签字双方认可，进行布线施工。同时对需方人员进行技术培训，具体内容及时间地点根据培训计划进行。

5）布线工程结束，进行网络布线测试；计算机及网络设备进场，完成整个系统的安装调试。

6）经供需双方质量管理人员确定系统已符合既定要求，提交工程验收。附表3为某校园网络的验收报告。

附表2 某校园网络主要设备及价格清单

单位：RMB元