西南大学西农校区校园网设计与实现.doc
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1、重庆邮电大学本科毕业设计(论文) 摘 要随着计算机网络的普及与相应技术的发展,各种多媒体技术得以运用于教学领域。校园网的建设从根本上促进了教学科研等技术人员之间的资源共享、信息交流、科研合作,其已然成为学校的信息基础设施,并逐步成为体现学校教学环境和科研力量的重要组成部分。以西南大学(原西农校区)校园网的设计与实现为主要研究内容,通过对这一具体院校给出的具体设计方案,以及给出的具体拓扑图及相关图示,来说明高校在组建内部网时所应经历的步骤,使读者清晰的了解到网络建设的全过程;通过对具体案例的设计让读者对校园网络的建设有一个比较全面的认识,并对校园网的未来发展形成一定的认知。本文分为设计和实现两个
2、中心模块。其中设计内容着重讲述了常规网络分析、西农网络设计;实现内容主要强调了网络室外布线、系统仿真测试、稳定性配置。其后参考主流网络设备技术和相关工程规定文件,对围绕以上两个方面的内容组成的方案进行了工程概预算编制。组网方案设计过程中,以现阶段国内外校园网整体建设的认知与阐述为基础,通过部分新兴多媒体技术和网络技术在方案设计中的加入来讨论其在校园网的实用性,得出校园网未来较可能的发展方向及应用拓展。最后根据整个方案设计,给出目的结论和其他建议。【关键词】校园网 室外布线 系统设计 网络方案ABSTRACTWith the development of the network technolo
3、gy and the popularity of computer network, all kinds of multimedia technology application is used in the teaching. The construction of campus network fundamentally promoted the interactive information, the resource sharing, and the scientific research cooperation between teaching and scientific rese
4、arch personnel. It also has become the information infrastructure of campuses, and gradually become an important part of school teaching environment and scientific research strength.Make the Southwest (original Southwest Agricultural campus district) university network of design and achieved as main
5、 research content, through on a specific colleges to give the specific design programme and the specific topology figure and the related diagram, to description the experience steps of forming internal network should, and to makes readers clear of the full process of network construction; through on
6、 the design of specific case to show readers a comparison full of awareness on campus network of construction, and to shape them a cognitive on campus network of future development. This article is divided into two main parts of design and implement. Design highlights the content analysis of usual n
7、etwork, Southwest Agricultural campus network design; The part of implementation mainly covers outdoor wiring, system simulation and tests, the configuration of stability. Refer to the leading network equipment technology and associated engineering provides file, make the composed of engineering bud
8、get compiling surrounding these two aspects of the programme. In network design process, based on the campus network construction both in domestic and abroad at this stage of cognition and elaboration, with the joining of emerging multimedia and network technology in the design to discuss the practi
9、cability of its campus network, come out the future of the campus network direction of development and application expansion. In the end, according to the design of the programme , give out the conclusions and recommendations. 【Key words】Campus network Outside wiring System design Network solutions目
10、 录前 言 1第一章 校园网概述 2第一节 课题背景 2一 、 国内外发展历史 2二 、 国内外研究现状2三 、 校园网改善建议3第二节 课题来源及意义4第三节 本文主要完成内容及论文架构 5第四节 本章小结 5第二章 西农校区网络系统设计 .6第一节 常规校园网设计 6一 、 网络构成及工作原理 6二 、 网络层次 8三 、 设计原则9四 、 设计步骤10第二节 西农校区校园网拓扑设计10一 、 背景需求10二 、 网络拓扑结构11三 、 各网络层选型设计12第三节 西农校园Internet接入设计 14一 、 商业接入方案 14二 、 接入细节及选型15第四节 地址分配 16一 、 信息点
11、分析16二 、 VLAN号的分配规划17三 、 IP地址的分配规划17四 、 物理/链路层配置原则18第五节 本章小结 18第三章 网络工程实现19第一节 校园网主干线路设计19一 、 校园主干布线 19二 、 线缆敷设细则 21三 、 施工注意事项 23第二节 测试及仿真24一 、 布线测试24二 、 拓扑仿真24第三节 网络稳定性设计27一 、 网络安全 27二 、 网络管理28三 、 策略配置28四 、 线路防护29第四节 本章小结 30第四章 工程概预算31第一节 物理设备选型 32一 、 室内设备预算 32二 、 室外布线预算32第二节 系统软件选型 33第三节 方案总体预算 33第
12、五章 总结与展望 33结 论 34致 谢35参考文献 36附 录 37 一、英文原文38 二、英文翻译44 三、IP地址分配表50四、主干工程预算文件53- 60 -前 言科学技术的发展日新月异,九十年代初,以通信技术和计算机技术的结合为基础,网络技术得获得高速的发展。如今,不仅计算机已经和信息网络紧密依靠,整个社会都与网络息息相关,已然不能脱离其而存在。Internet,即互联网,是现在网络应用的主流,最早起源于20世纪八十年代的美国,源其至今已有三十多年。Internet最初产生于科研需要,借助于九十年代各种商业信息的进入,Internet获得极大地发展,使其拥有的主机数,连接的网络数和覆
13、盖面都一直呈指数形式上升。Internet既是一个资源的网络又是一个服务的网络,其中拥有的信息资源几乎覆盖所有的领域,为用户提供诸如WWW(World Wide Web全球信息网)服务、信息查询服务等,并向网络内的其他个体展示自己各方面的信息,同时帮助这些用户查找其所需的内容。局域网(Local Area Network,LAN),是指由多台计算机在某区域内互联而成的计算机组。局域网在功能上主要实现包括文件管理、打印机共享、应用软件共享、电子邮件和工作组内的日程安排等功能。其覆盖范围约方圆几千米。以信息时代为大背景,校园网作为一种以局域为基础依靠互联网实现扩展的应用型网络得以蓬勃发展。校园网是
14、作用在学校范围内的园区型网络,其沿承一贯的教育思想和指导理论,为教学、科研和管理等功能提供资源共享、协同工作和信息交流支持。其基本要求是一个高速宽带、具有交互功能和专业性很强的局域型园区网络,且承载着多媒体教学与演示、备课系统、电子图书馆以及教学、考试资料库等应用,具有行政、教务和总务管理功能。第一章 校园网概述第一节 课题背景一、 国内外发展历史在国外,高等学校校园网建设起步比我们早一些,一般是在上世记八十年代中期,九十年代初就已形成功能和结构比较完善的校园网络体系,校园信息资源的开发和利用比较充分,校园的教学、科研、办公、生活、服务、对外交流等,也都“搬”上了校园网。其中早在80年代初期,
15、美国就大力发展以互联网为依托的网络教育,兴建校园网。在国内,因为及时察觉网络与学校之间的互利发展关系,国家从1994年正式启动中国教育科研计算机网(CERNET)以来,至今已完成国内全高校互连。中国教育科研网二期工程于1998年10月正式启动,工程到2000年二期工程完成,除达到连接1000所大学的目标外,对有条件的中小学也提供接入上网服务。在2005年CERNET 的调查中,国内高校几乎全部都已建立校园网,其实现1000M主干带宽的已占调查总数的64.9%。至今,万兆主干校园网也已搬上日程。目前,在我国校园网是高等学校基础设施建设的重要组成部分,已成为提高高校管理水平、办学质量和人员素质的重
16、要手段,被国家定为高等学校通过“211”工程和一流大学创立的必要条件。校园网作为教育信息化的主体部分,已贯穿高等学校职能业务与管理决策的各层面,乃至师生员工学习、工作、生活的每个角落,是对传统教学方法、理念及管理模式的变革和挑战。二、国内外研究现状在国内校园网的研究建设中,近五年的发展尤为迅速。从高校的类型来看,综合类、理工类、文体艺术类建设情况比较好;在应用水平状况上,我国高校在校园网建设过程中,因早已意识到信息资源及应用软件的重要性,“重硬轻软”的现象已有很大转变,高校在远程教育系统、多媒体网络、数字图书馆系统和学校网站系统建设方面的投资已大大提高;从国内校园网的基础建设上看,几乎所有高校
17、都建立了校园网,只有极少高职学校和部分民办学校还未建立;而有关用户量的发展,高校用于学生使用计算机的数量,已经超过行政、教学、科研使用的计算机数量,而近年来随着高校扩招,学生数量持续增加,计算机的需求量继续攀升,加上经济水平的提高和计算机生产成本的下降,教育用计算机的比例已与办公的比例持平。而国外起步比我们早,许多经验值得借鉴,国外的高校早已实现园区组网,其近年的发展强调资源利用与应用技术的开发,以尽量节省主干网设备投资为原则,调整计算机和终端数量,增多人均入网计算机台数,使校园网延伸至个体工作、学习、生活等地方。在2013年末CERNET的一篇会议报道中,美国斯坦福大学的学生人数、教职员数、
18、网络用户数和入网的计算机台数分别是14500、1900、35000、15000,而该校网络早在2010年就实现主干网络万兆提速,同期完成光纤到大楼全面换更;南美巴西的里约热内卢大学同比数据为38000、7000、11000、3000;而在建网初期,数据中心就被列为全国首批网络研究中心,其研究与发展现状已至全球先进水平。由此可见,国外的校园网基础性能高,网络的软硬件资源利用更加充分,应用更普及。相较国外校园网的建设和使用情况,我国目前的大多数校园网在结构、规模和应用的开发上略有欠缺,网络设备、计算机设备的功能没有得到充分地挖掘和发挥。而其中较突出的问题包括规模小而零散多样,资源网络互联较弱,人才
19、力量不足,建网较封闭等。三、校园网改善建议主要缺陷根据校园网的现状分析,结合网络技术发展情况,不难发现国内校园网建设仍有大量扩展缺陷和急需改善的需求。目前高校校园网的问题主要表现在以下几个方面: 规模小型多样。受高校规模限制,加上其本身半封闭的特性,大部分中等规模的高校校园网规模偏小,呈现出小型多样的情况。设备性能利用率低,信息点较少,技术力量不足; 外部互联乏力。校园网络之间的互联早已实现,校际资源可共享互通。通过外部Internet互联,可以更大范围地共享资源,然而教育资源的互联与共享程度还有待提高; 人才力量单一。高校网络发展与日俱进,其相应的人才需求逐渐提高,而现阶段校园网方面的人才素
20、质提高却相对缓慢,且多以校内人才为主。这导致绝大多数非工科院校甚至部分工科院校人才不足,很大程度上限制了高校网络发展; 缺少创新应用。在这个信息爆炸时期,网络技术高速发展,各种新技术不断脱颖而出成为主流网络产品。而相应在校园网的建设上,也应不断吸纳网络技术,从而提高校园网整体性能。相应建议根据以上几点,本文对国内校园网发展提出相应组网建议:由CERNET出台相应校园网络组网规定,统一网络管理和接口,规范网络形态;加速国内教育网与校区网的融合,实现高度的校际网络互联;大力培养网络组建及维护人才,包括商业组网团队的规范化和校内自主人才的培养;深化网络技术在校园网络中的应用。其中本方案,针对目前新兴
21、网络技术热点查阅相关资料,并对其在校园网的适应性上进行详细讨论、思考后,最终参考以下新技术:基于IPv4与IPv6融合的校园网建设。IPv4被世人称为令人难以置信的成功的协议,但其就像被过度使用的桥或高速公路一样,IPv4已经走到了尽头并且必须马上升级。于是IPv6协议规范诞生,以其更大的地址容量,所能提供的更高网络吞吐量,改善的服务质量(QoS),更好的安全及移动性深得人们青睐。根据这一网络的必然趋势,校园网的建设也应该将其纳入建网的设计范畴。参考重庆大学博士,邱全杰,在2012年发表的基于IPv6的校园网技术升级及性能测量研究一文,并对该技术进行可行性研究应用;虚拟运营商引入。虚拟运营商如
22、同代理商,以从移动、联通、电信三大基础运营商“包干”的部分通讯网络为基础。中国虚拟运营商产业联盟秘书长邹学勇认为,这最终会带来通讯行业的新一轮变革,也意味着电信行业的免费时代到来。这有利于改变校园网络“半封闭”的通信现状,促进校际互联和网络融合,扩大网络覆盖。第二节 课题来源及意义本课题由我的导师胡庆老师结合我的实际情况指定题目重庆校园网组网方案的设计与实现。出于对组网有较强的兴趣,本身培训获得CCNA认证,未来从业更是网络方案设计类,所以本次课题无论在我的专业素养或未来发展上都意义重大。经详细调查研究,最终课题拟定为参考西南大学原西农校区的自动化应用、管理平台以及网络承载的需求,针对性地设计
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