武汉工程大学计算机科学与工程学院 综合设计报告
第二章 校园网络设计方案
2.1 校园网需求分析
1、提供Internet服务，通过与Internet的连接，可以培养教师和学生使用网络来搜寻、发掘、获取及应用信息的习惯，这对学生的培养更为重要。
2、资源共享：统一管理学校内的各科目多媒体教学课件等教学和管理资料，使这些资源得到更为广泛的应用。
3、校内电子公文和电子邮件系统：通过网络进行公文交换，随时随地地取得学校各教研室、各有关部门的资料，增进学校内教师、学生以及各部门之间的沟通联系。
4、通过校园网络，可以使学生能及时了解国内外科技发展动态，促进教学、教研和科普工作的提高。
5、以校园网络为依托，建立各种课程的计算机辅助教学、多媒体教学课件演示、VOD视频点播、计算机辅助考试和答疑批阅系统。
6、为学校的管理现代化、图书馆电子化以及通信现代化提供重要的支撑环境，包括硬件和软件两个方面。
2.2 设计方案
2.2.1结构设计
为了满足学校的各种需求，不同学校可以采用不同的方案。规模较大的学校可以采用以1000base-T为主干线路的设计方案，到桌面可达到100M的传输速率。而较小的学校可以采用100Base－TX快速以太网。它是10Base－T标准的发展，100Base－TX已经被IEEE 802.3以太网标准委员会标准化，它保留了CSMA/CD协议，使得局域网上的10Base－T和100Base－TX站点之间在数据通信时不需要协议转换，可与10Base－T网络进行无缝连接，并且可以非常容易地实现100Base－TX向1000Base－T的迁移。它技术成熟，造价低，人员培训比较简单。
网络拓扑结构： 计算机网络拓扑结构一般有总线结构、星型结构、环形结构和网状结构等。在以太网实际布线时，适宜选用树形结构，通过多级的HUB或交换机分级链接。这种结构有可靠性高、可扩展性好、易于管理等优点。
校园网结构描述：根据防火墙及Internet接入方式的不同，可以将整个校园网以防火墙为中心分为三个部分：内网区、外网区和服务区。
内网区主要是校园网内部用户的集合。具体为学校办公用户、移动用户、内网学生上机等；外网区主要是指整个校园网的Internet接入；服务区提供整个校园网的网络功能，它是整个校园网的中心。
校园网从物理位置和逻辑功能上可划分为教学网、办公网、内部网等，由于各网段内对具体资源及数据安全要求不尽相同，所以从内部网络的安全角度考虑，对于各部门之间应该划分VLAN（虚拟局域网），以便于采用基于策略的访问控制。VLAN技术将
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整个网络终端根据安全及流量均衡原则划分为多个子网，大大降低了广播包对整个网络带宽的消耗，提高了网络的运行效率。
2.2.2结构化布线
网络布线应该采用结构化布线系统。它不仅可以将语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，同时还能够连结楼宇自控、监控系统。校园网实际布线时用到的传输介质主要有同轴电缆、光纤和双绞线。从传输的速率、可靠性、成本等方面看，双绞线较为适合局域网使用。在较大规模的学校主干网一定要采用千兆的光纤铺设，这样可使整个网络运转的更加流畅，满足视频点播等大数据流量功能的应用。
2.2.3设备选择
网络设备的选择主要指网络服务器、中继器、网桥、交换机及路由器等。
中继器（Repeater）用于延伸同型局域网，在物理层连接两个网，在网络间传递信息，中继器在网络间传递信息起信号放大、整形和传输作用。当局域网物理距离超过了允许的范围时，可用中继器将该局域网的范围进行延伸。
交换机 (Switch) 是采用交换技术的网络设备，它的作用是对封装数据包进行转发，并减少冲突域、隔离广播风暴。交换机通常也允许端口以全双工或半双工模式工作，并且提供了基于每一个端口的 10 ／ 100Mbps 自动检测。交换机具有数据传输和数据处理功能，其他诸如全线速转发学习的性能、 VLAN 标记、流量分类和成熟的管理等特性也都包含在内，所有这些都主要由硬件来实现。
网桥（Bridge）则是指数据层连接两个局域网络段，网间通信从网桥传送，网内通信被网桥隔离。网络负载重而导致性能下降时，用网桥将其它分为两个网络段，可最大限度地缓解网络通信繁忙的程度，提高通信效率。
路由器(Router) 用于连接网络层、数据层、物理层，执行不同协议的网络协议转换，是内网区用户访问Internet不可缺少的设备，为了内网数据的安全及限制内网区用户对外部网络的访问权限，在校园网的网络中心可以设置一台具有防火墙功能的路由器，通过广域网接口经由DDN专线（或ADSL）接入中国教育科研网。路由器上的一个以太网接口作为内网连接端口，另一个可以用作校内网络中心服务器组等对外网络设备网段的端口。
服务器是整个校园网中最重要的设备，它的选择应该遵从高可靠性、高性能、高吞吐能力和具有友好的人机界面的特点。根据校园网的特点，可设置有www服务器、ftp服务器、邮件服务器、语音服务器、上网代理服务器等。有条件的还可以设置视频点播服务器，可以实现通过网络参与视频图像的点播和广播。
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第三章 设计实例
校园网基本功能：校园网内部通过电缆或光缆连接服务器、工作站及各种通信设备，对外通过DDN专线或其他通信线路（如ADSL）连通Internet。学校可以通过校园网查询、统计包括学生学籍情况及学习成绩、教师人事档案及业务资料、学校财务数据报表等在内的各类资料；通过学校主页进行各类信息发布；通过电子邮件系统收发教育行政部门的文件、通知以及各类教育教学资料等。教师可以通过电子备课系统、计算机辅助教学系统等开展高质量、高效率的教学工作；可通过国际互联网查询资料，随时了解教科研的最新动态。学生可以通过校园网学习、巩固知识，还可根据自己的兴趣、爱好，在网上进行科学探索。
3.1校园网设备
3.1.1 硬件环境
一.校园网硬件
1 校园网主干网络在：千兆校园网采用基于第三层交换的千兆以太网作为校园网主干。它属于第三层千兆以太网路由交换机，内部集成路由功能，具备高容量、无阻塞、优质的管理能力和可靠的多媒体支持等特点。节点交换机和主干交换机之间通过千兆光纤连接。
2 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。
3 结构化综合布线：依据结构化布线原则，本着达到布局美观的效果，楼宇间的布线采用光纤，并在结构化布线系统中的信息插座留有一定的冗余度，以确保日后终端设备位置调整和网络扩展的需要。
4 广域网互联和网络安全：为保证网络安全，防止黑客非法侵入网络，网络必须提供IP防火墙，内置防火墙，可有效地保证网络的安全。
5 应用子网及网络互连：学校园网除网络主干外，还拥有教育管理子网、图书馆管理子网、电子阅览室子网、计算中心子网等。
6 网络管理及系统软件：基于Windows NT平台，通过网络管理工作站，对整个网络的智能设备进行有效的图形管理。
二.网络集成环境的组建
1 校园网络控制中心。它是整个校园网的心脏，配置WWW服务器、FTP服务器、邮件服务器、文件服务器、INTERNET服务器、交换机、配线机柜、UPS电源等。
2 教师办公中心。教师可通过校园网查询资料，了解教科研的最新动态，交流教学内容和方法，实现资源共享。
3 多媒体网络教室。通过交换机，将学生用机、教师用机接入校园网，使其都能访问网络控制中心文件服务器的内容，并增加适当的多媒体外部设备，开展多媒体教学，提高教学质量。
4 学生机房。通过星型网络拓扑结构将所有微机连接到可堆叠交换机上，再通过交
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换机连接校园主干网。为便于教学，在学生机房安装了多媒体教学平台，使之成为一个既能完成信息技术学科教学，又能进行多媒体辅助教学，还能开展基于Internet的网络活动的多媒体网络活动室。
3.1.2 软件环境
1 服务器操作系统采用Windows 2008 Server。代理服务软件采用Windows XP。Web服务系统选用Windows 2008 Server下的IIS信息服务系统。
2 教师机工作站选用Windows XP作为操作系统，安装多媒体课件制作软件、数据库管理系统、办公软件和一些工具软件等。
3 管理人员计算机选用Windows XP操作系统，除安装办公软件外，还可安装一些相关的管理软件（如教师评价系统、校园监视系统等）。
4 网络机房学生机选用Windows XP作为操作系统，并安装适当的教学软件。如：安装Internet仿真教学系统，可以进行仿真的Internet学习，将机房转变为可以进行Internet教学的\教室\；在适当的时候可直接连入Internet。安装网络考试系统，可以通过网络考试系统进行网络考试，实时得到考试分数和讲评，使电脑机房在多学科的教学中发挥作用。
5 多媒体网络教室选用Windows XP作为操作系统，并安装NewClass多媒体教学系统，实现管理、控制、共享和通讯等功能、进行广播、监看/监听、电子举手、学生示范、远端遥控等多媒体教室的教学
3.1.3 设备和介质
1 交换机:工作组交换机采用可网管交换机，实现对每台接入计算机的控制，实现VLAN（虚拟网）、的划分，确保最大限度的网络访问安全。
2 路由器：路由器增加了三层路由选择的时间数据传输效率低，增加移动和改变节点的复杂性有增无减。
3 传输介质：干线光纤，双绞线，同轴电缆
双绞线：目前局域网最常用的一种布线材料。从图中我们可以看出双绞线中的每一对都是由两根绝缘铜导线相互缠绕而成的，可以降低信号的干扰程度。
双绞线一般用于星型网络的布线连接，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器。
同轴电缆：是由一层层的绝缘线包裹着中央铜导体的电缆线，它的最大特点就是抗干扰能力好，传输数据稳定，而且价格也便宜。
光纤光缆：是新一代的传输介质，无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。除此之外，光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且其支持的最大连接距离达两公里以上，是组建较大规模网络的必然选择。由于光纤光缆具有抗电磁干扰性好、保密性强、速度快、传输容量大等优点。
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