组网与网络设计

*碎大学计算机网络技术（网络管理）专科毕业论文组网与网络设计学 年 作 学级*计算机网络技术专科者*指导教师*论文摘要3一项目综述4（一）需求分析4（二）设计目标、设计原则4（三）设备选型、设计依据5二 综合布线系统案 5（一）系统设计概述5（二）水平子系统设计7（三）工作区子系统计7（四）垂直子系统设计8（五）垂直干线子系统8（六）管理子系统设计8（七）设备间子系统计9（八）楼宇子系统设计9（九）综合布线系统图9三网络系统设计案9（一）网络设计目标10四系统平台10（一）设计原理10（二）硬件系统13（三）软件系统13（四）网络管理工作站设计 13五鸣谢14参考文献14论文摘要本文着实用的原则，全面介绍了校园网组建所需要的基础知识、实战方法和操作技巧。 全套论文由4章构成，分别介绍了组建局域网必须了解的基础知识，特点，网络软、硬件 的选择方法。一个校园网络的组建并不是我们想象中的用几台交换机就能实现，它是一项庞大而又 复杂的工程，因此，组建一个网络对于一个合理的网络设计具有十分重要的意义。校园网是当今信息社会发展的必然趋势。它是以现代网络技术、多媒体技术及Internet 技术等为基础建立起来的计算机网络，一方面连接学校内部子网和分散于校园各处的计算 机，另一方面作为沟通校园内外部网络的桥梁。校园网为学校的教学、管理、办公、信息 交流和通信等提供综合的网络应用环境。要特别强调的是，不能把校园网简单的理解为一 个物理意义上的由一大堆设备组成的计算机硬件网络，而应该把校园网理解为学校信息 化、现代化的基础设施和教育生产力的劳动工具，是为学校的教学、管理、办公、信息交 流和通信等服务的。要实现这一点，校园网必须有大量先进实用的应用软件来支撑，软硬 件的充分结合是校园网发挥作用的前提。一个好的校园网，安全问题是至关重要的。随着互联网的飞速发展，网络安全逐渐成 为一个潜在的巨大问题。网络安全性是一个涉及面很广泛的问题，其中也会涉及到是否构 成犯罪行为的问题。在其最简单的形式中，它主要关心的是确保无关人员不能读取，更不 能修改传送给其他接收者的信息。此时，它关心的对象是那些无权使用，但却试图获得远 程服务的人。安全性也处理合法消息被截获和重播的问题，以及发送者是否曾发送过该条 消息的问题。关键词：网络、交换机、设计、方案、系统项目综述（一）需求分析当前，网络技术得到飞速的发展，计算机网络成为人们必不可少的信息传播和信息处 理的工具。我校校园网能为教职工和学生提供一个先进的计算机和网络环境，将计算机引 入教学、科研和管理各个领域，促进了教学质量和管理水平的提高，使教师、学生熟悉现 代化的分布网络环境，掌握先进的教学和研究手段。校园网总体设计目标是将全校各种PC机、工作站和终端，通过高性能网络连接到各 种服务器上，组成分布式网络系统。同时通过路由器与国内的Cernet和国际Internet相 连。在这个高速度、多功能的信息传输和处理媒介上共享各种软、硬件资源，使学校的教 学质量、科研和管理水平上一个新的台阶。随着网络技术的发展和不断普及，学校对基于网络应用的相关需求也日益增长。这些应用 体现在以下几个方面：1、提供学院综合管理、多媒体教学、文件、E-mail、WWW访问等 服务。内部人员之间的交流可以通过E-mail方式来实现，可以极大的提高办公效率。2、 通过网络中心可以对整个校园网络、电子信息的存储、互联网访问和计费等进行管理，并 提供防火墙功能以保护网络的安全。3、建立学校内部主页，学校的各种通知和发文可以 在内部主页上发布，以替代传统的发文方式。4、在互联网上注册学校自己的网址，对外 发布学校的信息，扩大学校的知名度。5、对在家中或外地的教师和学生提供远程访问服 务，使大家在校外就可以查找校园内部资料，实现电子办公。学校可建立INTERNET站点，通过光纤与省高院连接进入互联网；此外还可设立 INTERNET服务中心为远程用户和移动用户提供拨号上网服务，该中心位于中心机房内。连 接省高院的路由器和服务中心的拨号服务器可以用一台CISCO模块化路由器实现，选配一 块NM-8AM模块，可提供8 口拨号连接。（二）设计目标、设计原则（1）高性能全交换，千兆主干，满足大负荷网络运行需求；（2）可设置虚拟网络方便管理、提高网络安全与性能；（3）支持多媒体应用，包括多媒体教室、电子阅览室、多媒体教学；（4）卓越的IP/TV多媒体应用系统，满足用户点播、广播需求，实现多媒体教学、管 理；（5）管理简单，浏览器方式无需专门培训；（6）强大安全特性，专用防火墙产品支持大数据量访问；（三）设备选型、设计依据校园网是由性价比最高的快速以太网和性能最卓越的千兆以太网混合组成的，采用星型 拓扑，以千兆交换机作为校园网主干中心交换机，部门级（各建筑物）交换机采用 10/100/1000M交换机，通过1000BASE-SX 口与中心交换机连接，各楼层局域交换机采用10M 或10/100M交换机，局域交换机与部门交换机之间通过100BASE-TX连接。从中心机房主干 交换机到图书馆楼、公寓楼、综合楼和餐厅交换机是千兆以太网主干，到其他各楼交换机 是100M以太网主干。这种按需求建设带宽的构建方式既节省经费，又能充分发挥设备优势，取得最优的整 体性能价格比。二综合布线系统方案（一）系统设计概述我们知道，网络布线系统必须满足用户今天以及未来发展的需要，而在以前的网络系 统布线中所设计的布线系统往往只适用于特定的系统。比如，语音网络系统使用非屏蔽双 绞线作为传输介质；而在另一方面，数据网络系统例如像IBM 3270、IBM System 36/38、 IBM AS/ 400、以太网、令牌环等，则经常使用各种不同的传输介质如非屏蔽双绞线、同 轴电缆、光纤等。其结果是当系统和服务器要求改变时，这些布线系统也改变。这些不同 的需求使得用户的网络管理和建设变得复杂和昂贵。现今的结构化综合布线系统就可以解 决这个问题，它提供了一个基于非屏蔽双绞线和光纤布线技术的、完整和高性能的结构化 布线系统结构化综合布线子系统简介：综合布线关系到网络性能、投资效益、实际运行效果及日常维护扩充等诸方面问题， 结构化布线是整个计算机网络系统中不可分割的部分。综合布线系统采用组合压接方式，模块化结构、星型布线方法，具有开放性系统特征 的布线系统。当前国内校园网大多数采用FDDI方式FDDI规定采用双环连接，双环中一个作为主环, 通常用于数据传输，一个作为次环。双环上的数据传输是相反方向的，在相邻的站点之间 双环组成了两个或多个点对点的连接。FDDI是目前技术上最成熟的高速网络，采用光纤作 为介质，可获得标准的100Mbps网络速度。能满足大容量通信要求，有很好的抗干扰能力 和冗余链路，进一步提高了局域网的可靠性和安全性。ATM(异步传输模式)是一种面向连接的快速分组交换技术，建立在硬件交换的基础上。 网络一般采用星型拓扑结构，ATM交换机充当集线器(HUB)的角色。它可以为每个工作站分 配专用带宽，每个交换机的端口都特定于某一单个工作站，并且在ATM网络中不存在共享 的访问模式，每个分组都是定长的，称为“信元”。信元具有较小的头标，以及较小的定 长数据区。ATM数据传输速率可达155Mbps,能同时传输语音、视频和图像在内的所有数据。 ATM以其明显的技术优势已成为网络界无可争议的大潮流。目前一些校园网选用了 ATM方 案。近几年出现了高速以太网和交换以太网，高速以太网传输速率可达到100Mbps，大大 增加了可用带宽。高速以太网仍然使用以太网的CSMA / CD介质访问协议，因此对原有 10Mbps以太网有很好的兼容性。100BASE-T 网络标准为 IEEE802.3u, IEEE802.3u 与 IEEE802.3(10BASE-T)的协议和数 据帧结构基本相同，仅仅是速度的升级。这样，100BASE-T使客户从原来10Mbps网络向 100Mbps转换过程中无需转换协议，升级方便快速。100BASE-T采用星型拓扑结构，兼容 原有10Mbps布线系统，同时又与ATM保持一致。100BASE-T网络产品价格较其它高速网技 术(如100-VG、FDDI、ATM等)要便宜得多。100BASE-T采用CSMA / CD访问方式，在同一网 段的节点逐渐增多时，碰撞概率急剧增大，传输效率飞快下降。为避免这种情况，人们采 用分割网段的技术来保证网络通信的畅通。100BASE-T易于实现和管理，可以组成交换式 以太网以提供良好的服务质量(QoS)。并且可以在全双工模式操作而无冲突发生。考虑到FDDI产品及ATM产品目前还比较贵，从师专投资规模和学校的大小分析，主 干网采用交换型快速以太网，这样以后在发展中可以平滑地过渡到ATM。（二）水平子系统设计水平布线子系统的作用是将干线子系统缆路延伸到用户工作区，该系统从各个子配线 间出发到达每个工作区的信息插座。水平线缆（包含语音和数据系统线路）采用西蒙公司生 产的五类4对非屏蔽双绞线。它既可以在100m范围内保证155Mbps的传输速率，又可以做 到语音和数据线路随意互换。并且可以满足ISDN信息传输的要求，使系统具有很高的灵 活性。水平布线子系统提供管理子系统与工作区子系统之间的连接。它包括水平传输介质， 介质终端所连的相应互连设备。为使我们的计算机网络不但能够满足目前的各种需求，还 要为以后的发展打下基础，我们选用超五类非屏蔽双绞线作为水平布线子系统的传输介 质。它不仅能够满足您现在的需求（10Mbps或100Mbps）,而且使网络升级变得轻而易举（例 如，可以只是简单地更换网卡和集线器，就使网络的10M网络升级到100M，而不用重新布 线），从而使学校的投资发挥最大的效益。水平布线子系统的介质互连设备主要是指工作 区间的信息插座，用以连接您的网络设备如工作站和电话等。布线结构采用星型结构，从配线架起分别辐射到每个用户点的信息插座。走线方法 可以视现场具体情况而定。（三）工作区子系统设计工作区子系统是处在用户终端设备（包括电话机、计算机终端、监视器、数据终端等） 和水平子系统的信息插座（TO）之间，起着搭桥的作用。它是由用户工作区的信息插座以 外延伸到工作站终端设备处的连接线缆，适配器等组成。作用是将用户终端有效地与网络 连接。工作区子系统提供工作区办公室中的站点与信息插座之间的连接。它包括连接线、适配器 和其它传输设备。连接线是指相应的计算机、电话、电视及消防探关、监控探头等与信息座之间的连线； 适配器是指连线的接头，如用于计算机连线的RJ-45接头和用于电话的RJ-11接头。用户 在使用时，只要将电话或计算机网络连线接入相应信息座，即可使电话或计算机入网与外 界通讯。（四）垂直子系统设计垂直干线子系统的作用是把主配线架与各分配线架连接起来。干线子系统语音线路采用五 类25对非屏蔽双绞线，而计算机数据线路采用6芯室内多模光缆。其优点是传输损耗小、 抗干扰能力强、频带较宽，也是为了适应将来信息技术发展的要求。垂直干线电缆（包括双绞线和光缆）沿弱电竖井中架设的金属线槽内（规格为200mmX100mm）敷设，电缆与金属线槽每米设一固定点（五）垂直干线子系统垂直干线子系统是连接管理子系统到设备子系统的系统。一般采用光纤和大对数的无 屏蔽双绞线。双绞线用于连接电话、计算机终端或低速计算机网络；光纤用于连接高速计 算机网络，多采用62.5/125微米多模光纤或单模光纤。（六）管理子系统设计管理是指线路的交连，直连控制。靠管理点来安排或重新安排（即改变路由），使信 息传送到所需的新工作区，以实现通信线路的管理。它是由楼群，大楼主配线架、楼层配 线架、跳接线、转换插座等组成。为实现多媒体教学，可选装了思科公司的IP/TV软件， 为各大楼的学生提供视频广播和点播服务。考虑到网络设备较多，结构较为复杂，为网络管理需要，可加装相应的网管系统，例如CISCO WORKS WINDOWS来对所有网络设备实施管理管理子系统就是配线架系统，它把水平子系统和垂直子系统连在一起或把垂直主干和设备 子系统连在一起。通过它可以改变布线系统各子系统之间的连接关系，从而管理网络通信 线路。它包括提供回路识别的标签和在交叉连接中组成回路的插线和路线。为满足用户未 来的各种需求，如搬迁、扩展及更新设备，甚至改变网络拓扑结构及电话位置等而设置的 管理控制中心。配件主要包括配线架、过线槽、跳接线等。当用户需求变化时，只须在此 子系统中简单地改变跳线即可达到要求，故大大降低了系统的运行维护费用，缩短系统的 停机时间，提高了设备的利用率。建议对网络布线工程涉及的楼层配线间均配备标准19 信息配线柜，网络电缆及电话电缆皆汇总至配柜内的跳线架上。（七）设备间子系统设计设备间子系统把垂直主干和网络设备连接起来。它由设备间中的电缆、连接器和相关 支撑设备组成。所有的设备引线，网络干线，各探头的连线等都在设备间子系统中汇集， 与各类设备如网络交换机、集线器和电话程控交换机等相连接。一般设备间子系统包含智 能网络管理设备和网络管理员，用以监控整个网络的运行状况。（八）楼宇子系统设计楼群子系统将一个园区的各建筑物内的设备子系统连接在一起，以实现各建筑物间的 通信。它一般包括光缆、电缆和电气保 楼群/大楼主交接间应是电信公用网的入、出口位置，CD应设于此，当仅有一个大楼时， 楼群主交接间即为大楼主交接间，BD应安放于此；设备间则用来安放交换机、计算机主机、 接入网设备、监控设备以及除强电设备以外的设备。（九）综合布线系统图建筑物结构化综合布线系统以其极大的灵活性、适用性、可靠性、完整性等特点代替 了传统布线的概念，结构化综合布线系统以其开放式的结构成为当今最完美的布线方式。从Token Rin9到108ase-T、从IS洲到的DI、从快速以太网到ATM和干兆以太网， 结构化综合布线系统都能为用户提供最满意的支持。这种开放式的、面向未来的布线方式 不仅可以方便的进行布线系统管理，而且使终端设备型号或地点的改变、增加新的系统均 成为可行。而且，这一切都可以在不破坏建筑装饰和原有布线系统的条件下完成，从而使 用户在布线系统上的投资得到保护，使大楼的运行和管理具备现代化的水平。由于学院现有网络环境没有全互联，且没有什么安全设备，现采用如下设备给予基本的配备，可以完成基本的需求：（如表3）（Table 3 List of Equipment）序号设备型号基本参数单位数量备注1Cisco 3700台12Cisco PIX 515E台23Cisco2950Switch台44Cisco IDS 4215台15Cisco3550Switch台26服务器、主机台若干（一）网络设计目标（1）全校各种服务器、工作站、PC机和终端组成一个分布式的网络系统，任何PC机工 作站均可连接到任何服务器上。（2）能透明地实现网络资源共享（包括硬件、软件和信息资源的共享）。（3）通过路由器与国内外其它网络相连。主要建成与国内Cernet和国际Internet相 连。（4）能兼容各种局域网，主要的协议互连性和开放性要好。（5）友好的用户界面。确定网络结构（说明其先进行，安全行,可靠行，可扩展行，经济行）性能分析（服务器到交换机，路由器到交换机，路由器进行综合论述）设备介绍网络的主要设备配置（说明其在整个网络中的作用，地位及其具体配置参数及具体接 线方式等）（一）设计原理当前，基于集线器、网桥和路由器组成的共享式网络正受到了以第三层交换机为核心 的交换型网络的强大冲击。计算机主干网将转移到以第三层交换技术的基础上，而不再是 建在路由器的基础上。特别是小型网络，交换型快速以太网成为首选方案。根据结构化综合布线设计规范并结合贵校的建筑布局，我们把布线系统分为建筑群布线系 统和楼内布线系统，楼内布线系统又划分成设备间（配线间）、垂直和水平子系统和工作区 三个模块进行设计。校园干兆网络的主干电缆采用6芯多模光缆，楼内水平电缆采用IBDN Plus超五类双绞线。 光缆敷设全部采用架空敷设方式。（1）建筑群子系统依据贵校的校园布局及校方的要求，建筑群子系统包括行政楼、教学校楼，网管中心 之间的光纤连接。由于责校的网络中心设在行政楼三楼的机房内，从网管中心到教学楼用 IBDN6芯纤多模光纤连接做校园网主干。配线间（设备间）依据贵校的情况，综合布线设主配线间（主设备间）和分配线问（分设备间），主配线间 /主设备间（即网络中心）设在计算中心机房内。主配线间安装l台1. 8米标准网络机柜， 机柜内部装有交换机、光纤配线架和超五类配线架等，可起到屏蔽和保护的作用。分配线 间设在行教学楼的适当位置，分配线间安装一个1.1米网络机柜。主配线间（主设备间）的管理：主配线间是贵校整个综合布线及网络工程通讯和资料交流的 核心，它不仅包括主配线柜，而且包括网络设备、计算机主机和工作站等。网络设备与主 配线柜的连接通过光纤跳线来实现；主配线间与分配线间的连接通过6芯光纤来实现。对主配线问（主设备间）的要求：为了在主配线间内建立一个经过仔细调节的、安全而 又得到保护的环境，使其中的线缆和设备处于一个良好的工作状态，建议要作到以下几点:1、室温保持在18。C至27。C之间，相对湿度保持在30%至55%（需要采用非冷凝型交 调），而且每周7天，每天24小时均是如此要求。2、保持室内无尘，通风良好，亮度至少达到30英尺烛光。3、安装合适的符合法规要求的消防系统。（如果采用湿型消防系统，不要把喷洒头直 接对准电子装置。4、使用防火门、至少能耐火l小时的防火墙（从地板到天花板）和阻燃漆。5、提供合适的门锁，门应向外开；至少有一扇窗留作安全出口。6、提供离地板至少2. 55米高度的无障碍的空间，门的大小至少为高2. 1mX宽90cm，应安装静电地板。7、要有足够数量的专用电源插座，为设备提供220伏15安培的交流电。此路电源要与 空调或照明的供电线路分开。8、机柜和网络设备进行接地保护。9、提供延时达2小时UPS电源。对分配线间（分设备间）的要求：为了使分配线间内的线缆和设备处于一个良好的工作 状态，建议要作到以下几点：1、室温保持在18。C至27。C之间，相对湿度保持在30%至55%，而且每周7天，每天 24小时均是如此要求。2、保持室内无尘，通风良好，亮度至少达到30英尺烛光。3、应安装静电地板，并有防火装置。4、提供距地板至少2.55米高度的无障碍的空间，门的大小至少为高2. 1mX宽90cm，地 板的载重能力至少为500Kg / M2。5、要有足够数量的专用电源插座，为设备提供220伏15安培的交流电。此路电源要与 变调或照明的供电线路分开。6、机柜和网络设备进行接地保护。7、提供延时达2小时UPS电源。（3）垂直和水平布线子系统水平布线子系统采用IBDNPlus超五类双绞线，可提供100M网络带宽，满足校园局域 网的数据传输要求。水平布线通过IBDN QPBIX24AB超五类配线架和网络设备连接。 楼内布线的原则是：垂直布线、水平布线采用PVC阻燃线槽（根据楼内情况而定线槽的规格），双绞线布线 线路全程封闭。双绞线布线的路径为：线缆从配线间出发，经PVC线槽敷设到每一个工作区信息插座 所在的连接盒处。工作区工作区即用户最终的办公区域。工作区是由信息插座到工作终端设备之间的连接电缆 及适配器组成，即从标准的RJ45型信息插座延伸到工作终端设备接口之间的布线组成。各个工作区的信息出口均采用明装方式，安装高度距地面300毫米或与电源插座齐。由于每个I/O 口均为计算机终端接口，所以在各I/O附近宜留220v的电源插座，电源插 座和信息出口间最小距离为120毫米。(二)硬件系统(1) 网络服务器：一台SUN Ultral with Ta pe服务器，两台LX-WQ服务器。(2) 交换机：选用 SISCO Catalyst 3200B 和 CISCO Catalyst 1900，为10Mbps/100Mbps 快速以太交换机。将整个网络分成若干网段，达到增加总带宽，从而提高网络的吞吐能力 和速度。(3) 网络主干线：采用多模光纤。100m以内的主干线采用5类非屏蔽双绞线(UTP),其 传输速度可达100Mbps。(4) 路由器：采用CISCO2511。(5) 电缆：主要采用五类非屏蔽双绞线(UTP)，布线采用综合布线。现在网络产品可供选用的厂家有3C0M、BAY、NETWORKS、SISCO、IBM等，各厂家的产 品各有所长，使用时根据具体情况选择。软件系统(1) 系统软件：SUN Solaris 2.5、Windows NT(2) 数据库：MS SQL6.5 for NT(3) 应用系统：应根据各种需求，制订全面的开发策略，开发出不同的应用系统。 协议标准采用事实上的工业标准TCP/IP作为主要网络协议，同时积极采用OSI标准，允许使 用SPX/IPX，其它非主流协议只能在局部使用。(四) 网络管理工作站设计目前进入Internet的方式主要有以下三种：拨号连接、SLIPPPP连接、专线连接。 拨号连接和SLIP PPP连接虽然通信速度较低(拨号连接为14.4Kbps, SLIP PPP连接为 28.8Kbps),但需要的条件低，费用也低，因此适合于个人或较小规模的单位。专线连接 的通信速度较高(64Kbps-2.048Mbps)，享用服务范围也较广，但费用较高。一般考虑DDN 专线的方式进入Internet。广域网协议为X.25和PPP协议，其中X.25网采用X.25协议；DDN和PSTN网采用PPP协议；帧中继FR采用简化的分组交换协议。在X.25及PPP协议之 上，使用TCP/IP协议进行数据交换。（如图4）图4.网络管理模型示意图北京节点节点节点节点五鸣谢为期两年的网络课程设计即将结束了，再此特别感谢刘文丽老师以及所有同学和各位 老师对我们计算机网络课程的指导，最后感谢电大各位领导为我们提供了这个锻炼自己的 平台。谢谢！参考文献：1Tamara Dean著、陶华敏、韩存兵、宋德伟译.计算机网络实用教程、机械工业出版社、2 汪刚、校园网组建、清华大学出版社3 苗凤君主编、局域网技术与组网工程4 谢希仁、计算机网络（第4版）电子工业出版社