高校校园网设计

网络技术课程设计报告高校校园网设计方案

系别:信息工程系

班级:计算机应用1001

姓名:卢明燃

指导老师:陈功平

二〇一一年十二月二十一日

摘要 (1)

第一章绪论 (2)

1.1本课题的研究背景及意义 (2)

第二章高校校园网系统需求分析 (4)

2.1高校校园网系统现状 (4)

2.2高校校园网系统存在问题 (4)

2.3高校校园网系统的需求分析 (5)

第三章高校校园网网络拓扑结构设计 (7)

第四章结束语 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

摘要

校园网是实现教学、实验实训、办公、图书馆、科研等校园所有功能的重要展示窗口，为学校的管理、科研、教学提供交流平台以供学校开展各种技术教学交流活动。六安职业技术学院随着办学规模的扩大及层次的提高，加上大流量媒体的广泛应用，校园网的改造建设成为当务之急。

本文以六安职业技术学院的校园网建设为背景，对现有校园网络现状、存在的问题进行了具体分析，在此基础提出了相应的升级改造需求分析。之后，重点介绍了校园网的组网设计与设备选型，根据校园网的建设原则、网络拓扑结构，对组网技术选择分析、网络设备的选择与配置做了详细论述。此外，本文还对综合布线系统作了详细研究，系统阐述了综合布线系统的设计与施工，并对无线网络进行了研究与设计。最后对校园网应用系统的设计与集成做了详细论述。

第一章绪论

1.1本课题的研究背景及意义

随着计算机软硬件技术的不断更新与发展，尤其是进入二十一世纪以来，计算机网络成为人们生活、学习不可或缺的一部分，同时也在慢慢改变人类的学习、生活和工作在信息时代，信息网络是重要的基础设施，是创办全国一流高等职业技术院校必不可少的条件。在互联网上，存在许多有用的教育、学习资源，如何更好的利用互联网过滤信息为广大师生服务，成为各高校的目标。

虽然，从上世纪末开始我国大多数高等院校已经建立了校园网，但是，随着计算机软硬件技术的发展，原有的计算机网络传输速度、建设水平等较低的不足开始显现，同时，近些年学校的教学、管理工作要求的提升，以及视频点播、视频会议、课件交流等对网络性能的要求不断增加，致使原来的校园网系统不能满足日益增长的用户需要，面临升级改造的问题

随着我国各高校办学规模的不断扩大，导致多校区办学、教学资源分散、信息传递慢、准确性差、用户种类多且使用性质不同、办公效率不高等问题也随之产生。校园网系统的设计和实施，为教学、科研、管理、信息交流提供了快捷方便的信息服务，通过开展网络课堂等多种应用系统，实现了教育时间和空间、教学模式、教学内容、方法、手段和形式、学生的学习方式的进一步改变，大大提高了学校的教学水平、办学能力、科研能力和管理水平。然而，校园网的设计与实现是一个繁杂、长期的系统工程，其建设过程是一个技术不断融合和更新、资源不断整合、管理不断完善的过程。

高职院校如何设计、开发并维护具有自身特点的校园网以便更好的为学生提供信息化的学习、交流服务，是高等职业技术院校所面临的问题。本设计方案以六安职业技术学院校园网的改造设计和建设为背景，对校园网的组网、布线、应用系统集成等进行了研究，分析了高职校园网网设计和实现案例，深入研究了校园网设计与实现过程中普遍存在的问题，并针对性地提出了解决方案。总体上来讲，本课题的研究意义在于：

（1）着眼于实际应用，对原有网络进行整合与改造。

通过本课题的研究，梳理并有效的解决了全校的教学、科研、管理等工作对网络的整体应用要求，鉴于技术更新与发展的需要，为未来应用的扩充和技术拓展打下了基础。

（2）为高校学生自主学习构建立体化学习资源的需要

学生的学习资料不再是简单的纸质资料。网络改变了人们的学习方式及学习资源，促进了音频、视频及其他学习资源的建设。通过功能完善的校园网建设，为学生提供了立体化的海量学习资源，并可提供实习辅导与答疑。

（3）迎接知识经济时代的需要

建设校园网络，创建丰富的校园网络文化转变了传统的教育思想和观念，促进教学内容、方法、手段、结构和教学模式的变革，对加快现代化教育手段和管理手段建设有决定性作用，尤其对于深化教育改革，提高教育质量和效益，对培养“面向现代化，面向世界，面向未来”的创新人才具有更深远的意义。

（4）提升学校管理水平的需要

本课题的研究，使学校的管理更加规范化，快速，通过便捷的调动与合理的分配学校的各种资源，减少了管理人员的工作，最终实现了学校人力、物力、财务资源的合理配置。同时校园网络文化，为现代化的管理教学工作增创了新优势。

第二章高校校园网系统需求分析

2.1高校校园网系统现状

六安职业技术学院直属于安徽省教育厅，学院设有经济贸易系、建筑工程系、信息工程系、机电工程系、人文系等5个教学系部。现有在校生10000多人，招生范围涉及三个省，已成为在省内外具有明显优势和特色的职业技术学院。学院形成了知行合一、厚德强能、追求卓越、彰显特色的办学理念。近年来学校规模不断扩大，学校办学条件、办学水平、教学质量等都有了较大提升。学校的教学设备投入正以较快速度增加。目前，学校拥有较为完备的实训楼、多媒体教室、学生机房等教学设施。2003年初，学院初步建成校园网，基本实现了WEB、FTP、EMIL、办公等网络功能，校园网网络中心采用ADSL线路，联接速率为1M。校园网采用的100M以太网技术作为学校的主干，10M交换到各办公室、学生机房的计算机。目前，原来的校园网已经不能满足需要，急需改造成支持千兆骨干到楼层，百兆到桌面，教育网、公网双出口的高性能园区全交换网络。校园网接入范围需覆盖到学校办公区、教学实训区、学生宿舍区、家属楼等所有楼宇，并可随时随地接入校园网。

2.2高校校园网系统存在问题

随着计算机多媒体技术的不断发展与普及，学院的建设速度的不断加快，现有的校园主干网络已经不能满足学院信息化建设的需要。现有的校园网系统在推行过程存在的问题主要表现为：

（1）稳定性差、网络速度慢

学院现用网络设备的品牌和厂家不统一，使网络设备不能实现最优协作功能，造成了校园网的稳定性差。网络速度与硬件设施有密切关系，但校园网中硬件设施的资金投入较大，由于没有充足资金建设硬件设施，保障不了通信线路的承载能力，造成了网络速度慢、不稳定。这将导致人们不想等待太多的时间而不得不放弃校园网转而由其他渠道来了解学校，这将严重制约社会对学校的关注度。目前校园网采用集线器组网，采用共享型的带有冲突检测的载波监听多路访问技术（CSMA/CD）。在CSMA/CD协议中，信道空闲时发送信息，当检测到冲突时停止发送，等待一随机时间后重新发送数据。使用集线器Hub的以太网逻辑上仍是一个总线网，各网络节5点共享逻辑上的总线，适用CSMA/CD协议。信息冲突

是这类网络最常见的问题，这大大影响了网络性能。

（2）安全性能差

计算机系统存在诸多安全隐患，系统漏洞、病毒泛滥、外部入侵、内部的误用和滥用、网络漏洞和“后门”以及各种自然灾害的发生等等。校园网需要防火墙阻止来自不可信网络的攻击，同时需要防病毒系统以查杀病毒、蠕虫等。

（3）不易管理

原有的IP分配方案混乱，允许用户随意接入，随着用户的增多，经常会出现IP地址冲突或盗用。同时，由于私有地址的应用缺少规划，造成了地址分配混乱，网络拓扑的不合理设置也容易造成网络风暴。此外，大信息量使部分设备（路由器或三层交换机）负担过重，时有跖机，运行维护工作量大。

2.3高校校园网系统的需求分析

由于历史原因，学院基础条件相对薄弱，校园网系统建设水平不高，最近几年，学院办学水平不断提升，实力不断增强，对校园网的需求也不断提高，对原有的校园网络进行升级改造迫在眉睫。目前急需建设一个安全、数字化、覆盖整个校园的校园网。校园网在使不同物理位置的校区相互连接通信组成一个统一的网络。同时，需要将学校的各种信息资源高效的组织起来，以满足学校的教学、科研、管理和信息交流等各方面的需求。使学校的教学、科研和管理达到一个更高的水平或层次。

校园网有线接入范围已经覆盖到学校办公区、教学实训区、学生宿舍区的所有楼宇。由于有线网络安装、维护困难，且有时会出现网络速度慢或不稳定。为此，需采用无线与有线结合的方式，使教学楼、实训楼、宿舍楼、办公区可以随时随地接入校园网。同时，为了适应发展应用的需要，进一步完善网络课堂系统，深化课程改革和教学改革，实现数字化教学与教学资源的共享，校园网平台需支持网络教学平台、精品课开发系统等网络教学环境。在确定了校园网改造工程的设备部分（交换机、路由器、服务器等）后，综合布线系统成为影响网络性能的最主要因素。一个高质量运行的校园网需要一套设计优良、选用产品适当、施工工艺精良的综合布线系统做支撑。针对校园网中存在的问题，校园网建设的需求主要如下：

（1）提高网络性能和网络带宽

多媒体交互教学、视频点播、课件点播、在线影视等大流量应用对网络性能的要求不断提升。只有提升网络带宽才能解决网络速度慢、性能差的问题。同时需要QoS技术，以保证对各种服务、应用提供优质的传输服务。本校园网中拟采用全交换型的千兆以太网，通过千兆光纤延伸到了教学楼、实验楼、行政办公区

和家属楼，百兆交换机接入到桌面，实现全校快速联网。

（2）提升网络安全

升级改造的校园网设计与实现中需要改进原有的IP分配方案，采用地址翻译（NAT）隐藏内部主机，使用DHCP动态分配IP地址，减少管理难度并增加安全性。设置网络接入限制，防止不明用户进入校园网破坏校园网网络平台及应用系统的正常运行。同时，还要考虑外网与内网设置不同的访问权限，使用硬件防火墙、防病毒系统等，协助实现网络的安全。改造的工程中拟采用防火墙保护校园网不受外界网络的入侵并布置瑞星防病毒系统抑制泛滥的计算机病毒。

（3）提升校园网可靠性和稳定性

高校的教育教学工作对校园网的依赖性越来越大，校园网运行不稳定可能影响学校的教育教学活动、学校形象及日常办公工作。在校园网的可靠性、稳定性设计中，要选用优质设备与先进的组网技术，选定合理的网络拓扑与可靠的线缆系统。保证平均无故障时间MTBF、平均修复时间MTTR达到应用要求。

（4）全覆盖的需求

为方便全校全体教职工及学生能随时随地接入校园网，需要覆盖全校的各楼宇、建筑物及其他公共场所等，共享学校的各种资源及信息服务。这需要结合现有的有线网络布暑无线校园局域网。

（5）改造升级线缆系统

随着大流量网络传输的应用，原有的线缆已经不能满足实际带宽的要求，需要对现有的线缆进行升级改造，使其满足高带宽高性能的应用需求，快速响应用户的请求服务。

第三章高校校园网网络拓扑结构设计

网络拓扑结构，指网络形状，用来描述网络设备在物理上的连通性。网络的拓扑结构主要有星形（Star）结构、总线（Bus）结构、环形（Ring）结构、树形（Tree）结构及网状结构等。拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及媒体访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时，应考虑的因素有可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量。设计网络拓扑结构，还需要考虑网络中信息点的数量。好的网络拓扑结构是网络稳定运行的基础。本校园网系统的总体网络拓扑结构如图3-1所示。

图3-1校园网系统的总体网络拓扑结构

校园网规模一般比较大，普通的平面网络结构设计模型难以满足校园网设计的需求；层次结构，由于其结构清晰、性能好、有良好的伸缩能力、易于实现、易于排除故障、冗余性好、易于管理等特点，可充分满足校园网的长期需求。因此，一般采用基于第三层交换的千兆以太网为校园网的主干网络技术，无线网络作为主要的辅助网络技术。千兆交换式以太网可为每个端口提供1G的带宽，可以满足校园主干网络的各种需要。它具有较高的性价比、良好的互操作性和向后兼容性；可从当前网络快速、方便的升级到千兆以太网。同时，无线网络的移动接入功能，进一步方便了人们的工作和学习，不用在特定地点才能交流，可实现

随时随地网络覆盖。

一个好的校园网设计应该是一个分层的设计，这样可简化交换网络设计和提高交换网络的可拓展性。校园网园区网数据交换设备可以划分为三个层次：核心层、汇聚层和接入层。核心层的交换机应具备高安全性、高处理性能、高端口密度。此层与外部网络连接的设备可以是路由器或者是防火墙，通过NAT技术完成地址翻译工作。现代交换技术除了具有传统意义上的数据交换（位于在OSI模型的第2层）外，还实现了3层交换和多层交换。高层交换技术不但提高了园区网的数据交换效率，还增强了数据交换的服务质量，能满足不同类型网络应用程序的需要。六安职业技术学院校园网根据实际情况，采用核心、汇聚、接入层划分的分层网络结构。

网络中心和近距离的楼宇之间通过千兆光纤连接，而相对较远的不在同一校区的租用电信的光纤连接。这样不仅保证了信息的高速传输，而且租用的电信光纤节省了自己维护的成本，同时可保证传输速度与传输质量。

核心层交换机和防火墙一起组成核心交换网络。在此，核心交换网络，是信息流量最集中的地方，是整个校园网系统的核心，直接关系到网络的整体性能。核心层交换机采用可模块化的锐捷RG-S6810E万兆核心路由交换机，其他主要设备以其为中心，以星型拓扑结构通过光纤连接在一起。选择核心层交换机主要考虑性能、功能和可扩展性，具备三层交换功能、支持VLAN的含千兆光纤接口、含多种接口以及网管功能和较强的适应能力。

引入防火墙的目的是为了在不可靠的互联网络中建立一个可靠的子网，通常是一个内联网（Intranet）。防火墙提供阻止和允许两个功能。阻止，即禁止不符合控制政策的报文穿过防火墙，不管是自内向外或自外向内穿过。允许的功能与此恰好相反。在本校园网系统中防火墙产品使用的是集防火墙、虚拟专用网(VPN)、流量管理、设备的安全性和可靠性、以及完备简易的管理等功能于一体的NetScreen-204。

此校园网选用的汇聚层交换机是部门级交换机H3C S3026，每个端口可拥有10/100M的带宽。同时，支持VLAN和具有良好的网管功能。选择接入层交换机时，应考虑网络对带宽的实际需求、网络应用的增加对带宽需求增长趋势等功能。接入层交换机采用的是H3C S3526和DES S3526，每个用户可拥有10/100M的独享带宽；当所拥有的节点交换机数量太多时，要有一定的网管能力。

第四章结束语

随着多媒体技术及网络的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛应用。原有的校园网已不能满足学校的教学、管理、科研和办公等各个方面的要求，急需升级改造校园网。

设计方案以六安职业技术学院校园网络升级改造为背景，提出了一种利用有线网络技术与无线网状网技术相结合的校园网络组网的方案。整个网络系统采用分层设计思想，具有采用核心层、汇聚层、接入层二三层结合的结构方法和星型网络拓扑结构。本文详细分析组网设计、综合布线、无线网络和应用系统等。通过六安职业技术学院校园网的设计与实施，对校园网络的规划、设计作了深入的探讨。其主要工作有以下几个方面：

(1)针对研究课题的实际需要，在分析校园网现状及存在问题的基础上，进行了校园网需求分析，明确了校园网建设目标及原则。从而帮助用户准确认识到校园网改造的必要性，并对改造后的校园网形成了合理的功能预期。

(2)在分析校园网络的应用需求的基础上，讨论了园区应用较广泛的网络技术，提出了六安职业技术学院校园网的总体设计方案。使该校园网逻辑拓扑更趋合理，网络技术采用更具先进性。

(3)根据本课题的实际应用需求和当前网络技术的发展，对网络设备的选型进行了研究，完成了校园网网络设备选型和相应设备的网络配置。使重要网络设备的选用既充分考虑了实用性也照顾到先进性，网络配置高效、合理。

(4)根据实际校园网的需求，对综合布线系统进行了详细设计，明确了综合布线系统的设计原则与依据，选定了综合布线产品，并对综合布线系统的各个部分进行了详细设计。使校园层次更清晰，线缆结构更合理，更易于管理与维护。

(5)校园网系统中的应用系统在原有基础上增加了功能，尤其是教务系统、办公系统，界面更加人性化，使用更加快捷方便。

(6)完成校园网络设计中的无线传输和无线接入设计，使无线网络与有线网有机配合，实现了校园网络信号的全覆盖。

本人在课题研究和方案设计过程中，通过查阅大量相关文献和实际设计与实施，对校园网的应用、设计与实施有了较深刻的理解，但由于实验条件限制且本人水平有限，设计方案还存在许多缺陷与不足，本人会在以后的工作与学习中进一步完善。

参考文献

[1]张海荣.校园建网方案研究.软件导刊，2007,6(03):34～36

[2]危光辉.校园网建设方案的研究.2008年计算机应用技术交流会设计方案集，2008,23～25

[3]梁晓庆.高校信息化建设的误区分析.高等函授学报(哲学社会科学版)，2008,21(09):77～78

[4]陈寒墅.数字化校园建设与提高高校管理工作效率.北京教育学院学报，2005,26(04):18～20

[8]寸江涛.VLAN技术在校园网中的应用——以保山师专为例.保山师专学报2009,28(02):35～37

[9]宋开旭.三层交换技术原理及应用分析.电脑知识与技术，2009,15(09):18～20

[10]吴燕.基于VLAN和三层交换的企业网络安全策略实现.科技资讯，2008,5(07)：37～39

[11]朱晔.基于端口的VLAN技术及其配置.软件导刊，2008,7(12):36～38

[12]杜化美,张更路,高仕军.高校校园网建设的新思考.高师理科学刊，2008,10(03)：24～26

[13]李小志.高校校园网络安全分析及解决方案.现代教育技2008,7(03):21～23

[14]王丽雯,龚尚福,马旭.基于三层交换技术的虚拟局域网规划.科技信息(科学教研)，2008,19(02):41～43

[15]王栋校.校园网综合布线系统的设计及其重要性.中国科技信息.2009，

20(11)：17～1853

致谢

在本设计方案完成之际，我首先要衷心感谢我的老师陈功平，在工作学习生活中，陈功平老师对我的很大帮助。尤其在学习研究上，陈功平老师严格要求、耐心指导，在设计方案写作过程中陈功平老师更是悉心指导，多次给我提出针对性很强的指导意见。老师的为师做人为学方式使我收益匪浅，令我终生难忘，同时激励我在今后的工作学习中不断进取、严谨教学、认真做学问。在此向陈老师表示最衷心的感谢和崇高的敬意！此外，我要对六安职业技术学院网络中心、教务处、实验实训中心、办公室等相关单位给予的大力支持与帮助表示衷心的感谢。没有这些热情的帮助，项目及其设计方案是不可能完成的。谨向所有帮助过我的老师、同学表示深深的谢意。