苏州科技学院-计算机网络大作业-某高校校园网设计

苏州科技学院 计算机网络大作业

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2011年12月10日

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某高校校园网设计

一、需求分析

随着计算机、通信和多媒体技术的发展，使得网络上的应用更加丰富。同时在多媒体教育和管理等方面的需求，对校园网络也提出进一步的要求。因此需要一个高速的、具有先进性的、可扩展的校园计算机网络以适应当前网络技术发展的趋势并满足学校各方面应用的需要。信息技术的普及教育已经越来越受到人们关注。学校领导、广大师生们已经充分认识到这一点，学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来建设的具体内容。

2.1 带宽

某校的计算机网络的应用主要是多媒体教学和办公自动化，通过计算机网络这种先进的技术手段，实施多媒体、交互式、内容丰富、形象生动的教学，以培养出能适应社会需求的具有专业技能的人才。根据这一实际应用情况，我们分析在网络上传输的信息是音频、视频、数据相结合的信号，这样对网络的带宽需求就较高，因此，必须对网络带宽和网络的使用性能进行分析，以保证网络满足用户应用的需求。

音频信号所需的带宽。模拟的音频信号必须转换成二进制数据后才能被计算机存储和处理。对音频信号用等于信号最高频率两倍的速率进行采样，然后对采样值按一定的量化等级进行量化和编码，就可以将音频信号转化成数字数据，并且基本保留原来的信息。采样频率和编码位数的选取视使用场合而定。在电话系统中，一路电话所需的带宽只有56Kbps或64Kbps，而传送立体声唱片则需要1.411Mbps。

视频信号所需的带宽。在计算机中，一幅图像是由一个个的像素组成的，对每个比特进行编码。灰度图像中，每个像素编码成一个8比特的数，在彩色图像中，每个像素记录了它的颜色，因此每个像素用24比特来表示，而为了获得平稳的运动画面，每秒钟又必须显示25帧的图像，这样一幅分辨率为800×600的图像所需的带宽为24×800×600×25＝288Mbps，通过压缩，带宽可达8－10Mbps。

以上两种信号是网络中对带宽要求最严的数据信号，而且音频信号和视频信号突发性很大，在网络中要求实时的和高质量的传输。当网络规模比较大，网络用户比较多，网络中的多个用户同时发起音频、视频信号和其它各种数据信号的传输时，往往会对网络带宽带来压力，令网络带宽不堪负荷，造成网络拥塞，严重时会导致阻塞，使网络通信停顿。为了解决网络拥塞问题，必须对各种网络技术进行选择，以符合用户对网络实际应用所提出的各项要求，以最高的性价比，实现网络功能。

2.2 实现的信息服务

建成以后能实现除现在网络上的一般功能：如E-mail、FTP、网络论坛、网

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络图书馆、搜索引擎、网上聊天、管理数据的传输、处理与查询外，还应包括视频点播（VOD）、网络电话（IP电话）等功能，是一个高速多媒体互联网，实现整个校园系统的资源共享。在信息服务和应用方面应满足以下几个方面的需求：

用户需求决定了该网络系统的特殊性，按照用户的要求，网络系统须实现以下功能。

1）信息共享。有关学校的各种资料，各种信息，如图书资料，教学资料，

一些最新的学校公告等可通过网络进行查询。

2）信息交流。可通过连接Internet实现与外部资讯的交流和沟通，从而获取当今世界的最新信息。通过计算机网络实现多媒体教学。如电子幻灯片、多媒体交互教学、电子白板等、办公自动化。通过运用先进的计算机技术实现办公自动化，使学校的各种行政、财务、日常办公等计算机化，提高学校的办事效率。

3）网络必须具备较高的性能和高度的安全性、可靠性、容错性。而且网络系统能平滑地向未来新技术过渡，保护已有的投资。

2.3应用程序

局域网中的应用程序分为系统应用程序和用户应用程序。 (一) 系统程序

根据学校建网的目的，该局域网应配备如下系统应用程序：

1) FTP服务器； 2) Web服务器； 3) E-Mail服务器； 4) 数据库服务器； 5) DNS服务器；

6) 应用程序服务器； 7) 备份服务器；

(二) 用户程序

针对该局域网要实现信息交流、视频教学、办公自动化等功能，应配备如下用户程序：

1) 实时聊天工具

2) 多媒体教学及课件制作软件 3) 多媒体视频点播软件 4) Office软件

2.4 现有基本状况

学校内有如下设施以及具体状况： 建筑 机关部门 部门数 10 计算机数 每个部门不超过10台计算机 备注 所有部门之间的距离小于100米 3

每个院系不超院系 10 过240台计算机 一共6个机房，图书馆 2 所有办公室到设备间距离小于100米 每个机房50台计算机到设备间距离小机子，另外还有于100米 一个主控室，50台机 图书馆、院系部门到计算机网络部门之间的距离大于500米 总计3000台，三个设备间和一个网络中心

二、网络系统设计

1：网络拓扑结构

目前该校园网正在计划组建阶段，按照目前该校的基本情况，经研究决定，对该校园网的组建可以以如下方案进行：

（1）该校园网将以千兆以太网的星型拓扑结构组建主干网络，各个主要建筑之间以千兆光纤连接，连接到行政部门3楼网络中心，传输速率1000Mbps。

（2）各个主要建筑内部组建子网，子网划分并编号，以便将来的管理，另外需要预留一些网络号，以便未来一段时间内的扩建网络并便于管理未来组建的网络。

（3）按照各个建筑内的设施来组建网络，以便达到组建网络的需求，并且能够节省成本。

（4）各个主要建筑内部的网络用快速以太网的标准建设，使网内达到100Mbps的传输速率。

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在校园网中，根据学校的具体情况，得出了这个设计图。

从图中可以看到，行政部门、图书馆、院系之间以1000Mbps的速率与中心交换机相连，组成主干网络，考虑到各主要建筑到网络中心的距离以及传输介质的实际功能，在主干网中，教学楼、办公楼和图书馆选用1000BASE-LX标准的单模光纤作为传输介质，并且该光纤对应于802.3z标准，既可以使用单模光纤也可以使用多模光纤。1000BASE-LX所使用的光纤主要有：62.5μm多模光纤、50μm多模光纤和9μm单模光纤。其中使用多模光纤的最大传输距离为550m，使用单模光纤的最大传输距离为3千米。1000BASE-LX采用8B/10B编码方式。选用该介质完全符合学校计算机中心与每个建筑物之间的距离超过500米的实际情况。另外，每个主要建筑内的设备间交换机需要支持光缆接口以及1000Mbps的传输要求。

在行政部门里，每个部门里的计算机台数不超过20台，因此为了节约成本，只需在设备间每层安装一个二层交换机，再将每个部门的20端口交换机连接到设备间交换机就可以啦，这样可以减少许多开销。传输介质选用100BASE-TX标准的5类非屏蔽双绞线（最大传输距离是100米）将部门交换机连接到设备间交换机。

在院系内，由于每个院系的计算机台数不超过240台，因此在每个院系放置一台交换机，将每层的计算机连接到该层的交换机后，再连到设备间交换机，计算机连接到层交换机和层交换机连接到设备间交换机都可以选用100BASE-TX标

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准的5类非屏蔽双绞线连接。

在图书馆内，由于每个机房50台机子，为了使布线更合理，可以每个机房一台交换机，再由交换机连接到设备间交换机，计算机连接到每个机房交换机，然后连接到设备间交换机都可以选用100BASE-TX标准的5类非屏蔽双绞线连接。还有图书馆主控室的50台机子，通过两台交换机连接到设备间交换机，传输介质还是选用100BASE-TX标准的5类非屏蔽双绞线。

2、子网规划

校园网中所有的主机数不超过3000台。计算机的基本地域分配是：行政部门200台、所有院系2400台、图书馆350台。而一个C类子网有254个可以让用户正常使用的IP地址，所以申请2个C类IP地址即可满足这个校园网需求，然后再将申请到得2个子网C类IP地址再分配成若干子网，满足各个网络的要求。

具体地址分配如下：

1）行政部门（200台），分配一个C类子网。对于下属的10个部门再进行子网分配，由于每个部门的计算机台数不超过20台，所以每个部门分配6个IP地址。

2）图书馆（350台），分配一个C类子网。然后将此子网再划分成8个小的子网，提供给电子阅览室6个，主控室1个，预留一个。

3）所有院系（2400台），分配一个完整C类IP地址。对于10个独立的院系，每个院系先分配10个子网，每个子网有14个IP地址供自己自由分配。还有多余的IP地址提供给服务器、交换机、防火墙等。 设学校申请的c类子网的IP地址为192.168.0.0和192.168.1.0

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校办 地理位置 子网编号 IP地址范围 192.168.0.1 192.168.0.6 预留IP地址 划分之处的子网掩码为 备注 192.168.0.81~126 255.255.255.248/29 行政楼4楼 192.168.0.0 团委 公会 行政楼4楼 192.168.0.8 192.168.0.9 192.168.0.14 192.168.0.22 192.168.0.30 192.168.0.38 192.168.0.46 192.168.0.54 192.168.0.62 192.168.0.70 192.168.0.78 192.168.0.6 行政楼3楼 192.168.0.16 192.168.0.17 行政楼3楼 192.168.0.24 192.168.0.25 行政楼2楼 192.168.0.32 行政楼2楼 192.168.0.40 行政楼2楼 192.168.0.48 行政楼1楼 192.168.0.56 行政楼1楼 192.168.0.64 行政楼1楼 192.168.0.72 192.168.0.33 192.168.0.41 192.168.0.49 192.168.0.57 192.168.0.65 192.168.0.73 行政部门 教务处 学生处 科技处 设备处 财务处 人事处 审计 图书馆主控室 192.168.0.128 192.168.0.129 预留IP地址 划分之处的子网掩码为 192.168.0.241~254 255.255.255.240/28 192.168.0.144 192.168.0.145 192.168.0.160 192.168.0.161 192.168.0.176 192.168.0.177 192.168.0.192 192.168.0.193 192.168.0.208 192.168.0.209 192.168.0.224 192.168.0.225 192.168.1.0 192.168.1.16 192.168.1.32 192.168.1.48 192.168.1.64 192.168.1.80 192.168.1.96 192.168.1.1 192.168.1.17 192.168.1.33 192.168.1.49 192.168.1.65 192.168.1.81 192.168.1.97 192.168.0.158 192.168.0.174 192.168.0.190 192.168.0.206 192.168.0.222 192.168.0.238 192.168.1.14 192.168.1.30 192.168.1.46 192.168.1.62 192.168.1.78 192.168.1.94 192.168.1.110 192.168.1.126 192.168.1.142 192.168.1.158 图书馆 图书馆阅览室 院系1 院系2 院系3 划分之处的子网掩码为 255.255.255.240/28 下属院系 网络中心 其他设备 院系4 院系5 院系6 院系7 院系8 院系9 院系10 192.168.1.112 192.168.1.113 192.168.1.128 192.168.1.129 192.168.1.144 192.168.1.145 行政楼3楼 192.168.1.161~206 服务器、交换机、防火墙等 192.168.1.209~254 网络设备

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3、网络设备

通过对学校现状的具体情况本方案所作出的设备选取方案如下：

1、位于行政楼中心的计算机中心与各职能部门和每个院系设备间选取支持1000Mbps光缆传输的交换机各一台；

2、院系部门使用一台三层交换机；图书馆使用一台三层交换机； 3、图书馆6个阅览室，每个阅览室2台25口以上的交换机；控制室2台25口以上的交换机；

4、下属院系中，每个每个院系10台26口交换机；

5、行政楼3楼放置一台二层的企业级交换机连接各行政楼的交换机，将各个行政楼的网线接到该交换机上，且该交换机支持1000Mbps传输；

6、一台具至少三层的高性能的企业级中心交换机； 7、一台专业防火墙；

8、6台服务器分别负责不同的服务。 类型 服务器 防火墙 品牌 IBM Juniper 型号 功能及其他 数量 6 1 单价总价（元） （元） 45200 81378 271200 81378 BladeCenter 刀片式 、Intel Xeon 5500 2.93GHz HS22 SRX240H 支持UTM:IPS、反病毒、反垃圾邮件、网页过滤 24口，传输速率中心交换机 华为 S5700-24TP-SI(DC) 10Mbps/100Mbps/1000Mbps背板带宽 256 Gbps 地址表大小 16K 24口、10/100BASE-TX端口,10/100Base-T端口,10/100/1000BASE-T端口,RJ45 26口，10/100BASE-TX端口,10/100/1000BASE-T端口,RJ45,1个Console端口(RS232),24个10/100M自适应RJ45端口,2个1000Mbit/s Combo口 1 27300 27300 三层交换机 思科 WS-C3560-24TS-S 3 8350 25050 二层交换机 H3C S1526 124 1050 130200 网线等 合计

20000 555128 4、主要传输介质介绍

5类非屏蔽双绞线

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该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。

1000BASE-LX所使用的光纤主要有：62.5nm多模光纤、50nm多模光纤和9nm单模光纤。其中使用多模光纤的最大传输距离为550m，使用单模光纤的最大传输距离为3千米。1000BASE-LX采用8B/10B编码方式。1000BASE-LX使用长波激光信号源，波长为1270nm-1355nm。

100BaseT4 的定义区分了物理拓扑结构和逻辑拓扑结构。使用所有四对电缆，可以实现 100 MBit/s 的通信速度，同时仍然保持 25 MHz 的第 3 类带宽。使用 100BaseT4，每个数据方向始终同时使用 3 对电缆。

5、核心交换机介绍

华为S5700-24TP-SI(DC) 基本参数 产品类型 传输速率（Mbps） 适用范围 交换方式 背板带宽（Gbps） 地址表大小

企业级交换机 10Mbps/100Mbps/1000Mbps 中型企业 存储-转发 256 16K 9

产品亮点 支持USB口 支持堆叠，支持MFF，支持虚拟电缆检测(Virtual Cable Test)，支持端口镜像和RSPAN(远程端口镜网管支持 像)，支持Telnet远程配置、维护，支持SNMPv1/v2/v3，支持RMON，支持网管系统、支持WEB网管特性，支持集群管理HGMP，支持系统日志、分级告警，支持GVRP协议，支持MUX VLAN功能 端口数 24 端口类型 非模块化 电压(V) 100-240V AC，50/60Hz 长度（mm） 442 宽度（mm） 420 高度（mm） 43.6 工作温度（℃） 0-50℃ 工作湿度 10%-90%（无凝露） 10

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