中國石油大學(xué)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計

中國石油大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院2011-2012-3學(xué)期《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計》大作業(yè)XXXX本課程設(shè)計以湖南工學(xué)院為背景，根據(jù)學(xué)院籌劃湖南建材高等?？茖W(xué)校、湖南大學(xué)衡陽分校和鄙湖校區(qū)統(tǒng)籌為湖南工學(xué)院。結(jié)合學(xué)院的的未來發(fā)展，需要重新設(shè)計校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢來加強學(xué)院的管理和各個校區(qū)資源共本課程設(shè)計以網(wǎng)絡(luò)的實用性，拓展性，可靠性，安全性為基本原則，合理利用現(xiàn)有的資源和環(huán)境，在保障各學(xué)院正常工作的前提下，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和拓展，極大的降低了設(shè)計失敗而產(chǎn)生風(fēng)險和損失。由于計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特殊性，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要考慮以下一些因素：系統(tǒng)的先進(jìn)性、體統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)的可維護(hù)性，應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配合度、與外界網(wǎng)絡(luò)的連通性、建設(shè)成本的可接受度等。(一)、選擇帶寬高的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計校四網(wǎng)應(yīng)用的具體要求決定了網(wǎng)絡(luò)必須采取高帶寬網(wǎng)絡(luò)。多媒體課件包含了大量的聲音、圖象和動畫等信息，需要高帶寬的網(wǎng)絡(luò)通信能力的支持。在構(gòu)建校園網(wǎng)時，不能由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的不足，而影響整個網(wǎng)絡(luò)的整體性能，使傳輸速率成為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i。所以校園網(wǎng)盡可能地采用最新的高帶寬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。(二)、選擇可擴(kuò)充的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)校園網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量或服務(wù)功能是逐步提高的，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是日新月異的，新技術(shù)新產(chǎn)品不斷地涌現(xiàn)。一般情況下，校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)資金用量非常大，對于學(xué)校來說，辦學(xué)資金是比較緊張的，所以在校園網(wǎng)構(gòu)建是，宜采用當(dāng)時最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合學(xué)校財力，實行分步實施，循序漸進(jìn)。這就要求在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件時要選擇具有良好可擴(kuò)展性能的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，有效地保護(hù)現(xiàn)有的投資。(三)、充分共享絡(luò)資源組建計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實現(xiàn)資源共享，這個資源包括硬件資源、軟件資源。網(wǎng)絡(luò)用戶通過網(wǎng)絡(luò)不僅可以實現(xiàn)文件共享、數(shù)據(jù)共享，還可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的共享，如打印機(jī)、存儲設(shè)備的共享等。(四)、網(wǎng)絡(luò)可管理性，降低網(wǎng)絡(luò)運行及維護(hù)成本降低網(wǎng)絡(luò)運營成本和維護(hù)成本是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中必須考慮的一個環(huán)節(jié)。只要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時選用支持網(wǎng)絡(luò)管理功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，才能為將來降低網(wǎng)絡(luò)運行及維護(hù)成本打下堅實的基礎(chǔ)。(五)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的整和校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了校園內(nèi)部通暢的數(shù)據(jù)流通路了，為應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用打下了基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與應(yīng)系統(tǒng)要能夠很好的融合，才能發(fā)揮校園網(wǎng)的效率和優(yōu)勢，構(gòu)建校園網(wǎng)的目的并不是只為了人們?yōu)g覽Internet的方便。校園網(wǎng)平臺要能夠為學(xué)校的圖書資料管理、網(wǎng)絡(luò)考試、課件制作、教師檔案管理、校長辦公系統(tǒng)、多媒體教學(xué)等提出技術(shù)的支持和幫助。應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺上，與硬件平臺很好的結(jié)合，發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。(六)、建設(shè)成本考慮校園網(wǎng)工程在建設(shè)方面都希望成本較低，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有較高的性價比，在設(shè)備選型等方面選用性價比高的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。(七)、高可靠性網(wǎng)絡(luò)要求具有高可靠性、高穩(wěn)定性和足夠設(shè)備冗余和備份，防止局部故障引起整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓，避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單點失效的情況。在網(wǎng)絡(luò)干線上要提供備份鏈路。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上要提供適當(dāng)?shù)娜哂嗯渲?。采用各種有效的安全措施，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)安全運行。安全包括4個層面-網(wǎng)絡(luò)安全，操作系統(tǒng)安全,數(shù)據(jù)庫安全，應(yīng)用系統(tǒng)安全。由于1nternet的開放性，世界各地的Internet用戶也可訪問校園網(wǎng)，校園網(wǎng)將采用防火墻、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)防止非法侵入、防止竊聽和算改數(shù)據(jù)、路由信息的安全保護(hù)來保證安全。同時要建立系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的磁帶備份系統(tǒng)。各主要樓節(jié)點的交換機(jī)分別用光纖與網(wǎng)絡(luò)中心的中心交換機(jī)相連接，構(gòu)成校園網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點交換機(jī)至桌面采用超5類雙絞線100Mbps交換。第二章用戶需求分析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)今的信息時代扮演著越來越重要的角色，高可靠性的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為企業(yè)的計算機(jī)管理提供了穩(wěn)定的平臺，極大的提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。工學(xué)院校園網(wǎng)的近期建設(shè)要達(dá)到以下的目標(biāo)：1.在學(xué)院建成一個適合于信息采集、共享的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上建立起供教學(xué)及人員培訓(xùn)使用的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)；2.將現(xiàn)有的計算機(jī)機(jī)房，多媒體教室能共享內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源；3.快速以太網(wǎng)接入各間教室，方便教師多媒體教學(xué)。4.實現(xiàn)到Internet的接入，實現(xiàn)信息在Internet的發(fā)布；校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建成以后，要實現(xiàn)以下這些功能：1.WWW服務(wù)，作為信息服務(wù)的平臺；2.Emil服務(wù)，作為信息傳遞和與外界交流的主要手段；3.FTP服務(wù)，作為教學(xué)資源的共享方式；4.學(xué)生宿舍接入校園網(wǎng)，為學(xué)生營造一個更好有學(xué)習(xí)環(huán)境。5.使用DHCP服務(wù)器為學(xué)生宿舍接入校園網(wǎng)動態(tài)分配1P地址；6.視頻電話會議，便于多個校區(qū)的統(tǒng)一管理；綜上所述，本網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須采用當(dāng)前最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工學(xué)院網(wǎng)絡(luò)主要組成部分，整個網(wǎng)絡(luò)主要分為四個部分；1,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心：計算機(jī)中心位于圖書館是整個網(wǎng)絡(luò)的核心。校園網(wǎng)核心交換機(jī)，服務(wù)器，接遠(yuǎn)程接入路由器，以及防火墻INTERNET接入均至于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心，便于統(tǒng)一管理。另圖書館內(nèi)還須接入現(xiàn)有的四個電子閱覽室，以及圖書查尋系統(tǒng)。2.教學(xué)樓：主要教學(xué)場所，其中包括所有的教室，老師辦公室，計算機(jī)機(jī)房，多媒體教室，學(xué)院行政辦公室等。3.順楓公寓學(xué)生宿舍樓4.百花公寓學(xué)生宿舍第三章網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計3.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)針對需求分析及網(wǎng)絡(luò)接入點數(shù)目流量分析對網(wǎng)絡(luò)性能提出了很高的要求，為此采用了吉比特以太網(wǎng)組網(wǎng)方案。根據(jù)層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則在鏈路方面，核心層與分布層之間鏈路帶寬達(dá)到1000M,部分鏈中如中心至主教學(xué)樓，中心至學(xué)生宿舍區(qū)一更是使用1000M*2的鏈中帶寬。分布層與接入層之間采用100M鏈路帶寬接入方式，部分流量集中接入點采用了1000M鏈路帶寬。設(shè)備方面，為了保證網(wǎng)絡(luò)的高性能，高可靠心，核心層采用世界第一大網(wǎng)絡(luò)廠商CiscoCatalyst6500系列高檔多層交換機(jī)6504-E。分布層仍是大量數(shù)據(jù)集中點，所以采用CiscoCatalyst4500系列中檔三層交換機(jī)WS-C4506,接入層因數(shù)據(jù)相對較少則采用性價比較好的WS·C2960·48TC·L交換機(jī)。湖南工學(xué)院校園網(wǎng)拓?fù)鋱D圖書館(網(wǎng)絡(luò)中心)圖網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)，2臺CISCO的6500系列6504-E交換機(jī)作為局域網(wǎng)的主干交換機(jī)，6504-E采用千兆級以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。雙引擎，雙電源，多個擴(kuò)充插槽，這種體系結(jié)構(gòu)交換容量達(dá)到96Gps,吞吐量高達(dá)數(shù)72MPPS,因而可提供建立大型交換式內(nèi)部網(wǎng)所需的擴(kuò)展性、靈活性和冗余性。6504-E可作為功能豐富的可升縮吉比特太網(wǎng)交換機(jī)用于骨干網(wǎng)應(yīng)用中。湖南工學(xué)院校園網(wǎng)拓?fù)鋱D圖書館(網(wǎng)絡(luò)中心)圖書館(網(wǎng)絡(luò)中心)防火增順機(jī)公惠教學(xué)樓3.2網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)本設(shè)計使用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如下：CISCO2603各校區(qū)之間專線撥號設(shè)備CISCO6504-E高性能交換機(jī)CISCOWS-4507高性能交換機(jī)CISCOWS-C2960-48TT-L高性能交換機(jī)3.3網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃校園網(wǎng)總接入點數(shù)為超過10個，學(xué)生宿舍與教師宿舍共120個接入點采用DIKP服務(wù)器動態(tài)分配IP地址的方式，所以須靜態(tài)分配1P地址接點數(shù)為900ψ個，使用一組私有B類地址172.16,0.0-55,3.3.11P地址劃分結(jié)構(gòu)化1P地址分配是具有可讀性、可管理性。在結(jié)構(gòu)化地址劃分的基礎(chǔ)上應(yīng)該為經(jīng)后網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展提供預(yù)留地址空間。具體IP地址劃分如下：3,3.2全局IP地址劃分地點所需地址數(shù)范圍掩碼百花公寓C2-C6棟順楓公寓C區(qū)老師宿舍C1棟教學(xué)樓辦公室學(xué)院財務(wù)室計算機(jī)機(jī)房其他教室圖書館骨干管理地址3.3.3VIan的劃分學(xué)生宿舍C區(qū)教室宿舍教學(xué)樓辦公室財務(wù)室計算機(jī)機(jī)房教室圖書館第四章網(wǎng)絡(luò)性能設(shè)計圖書館主教學(xué)樓學(xué)院的教學(xué)中心，內(nèi)包括計算機(jī)機(jī)房；多媒體教室；除藝術(shù)系以外的各系教室，系部辦公室集中處。據(jù)上述情況特采用1臺CISCOWS-4507三層高性能交換機(jī)通過雙1000M口上連中心CISCOCISCO6504-E交換機(jī)。對于學(xué)院校園網(wǎng)成本的考慮將接入層采用多臺性價比較好的CISCOWS-C2960-48TT-L交換機(jī)做為接入。為接入多個計算機(jī)機(jī)房在機(jī)房交換機(jī)與分布層交換機(jī)與接入層交換機(jī)之間用連接特使用捆綁技術(shù)將三根百兆捆綁并在相應(yīng)的接口開啟全雙工模式使其帶寬達(dá)到600M,而接入層交換機(jī)與分布層交換機(jī)用1000M線上連。每層樓一到樓層交換機(jī)為各系部辦公室，教室提供校園網(wǎng)接入。順楓公寓每個樓層都超過了24個宿舍，所以放置一臺48口的CISCOWS-C2960-48TT-L作為接人層設(shè)備，然后上聯(lián)以千兆上連口接到各自的匯聚層交換機(jī)ClSCOWS-4507,WS-4507的背板容量能達(dá)到100Gbps,完全能夠支持1000人的數(shù)據(jù)交換。公寓共分兩個區(qū)(A區(qū)、B區(qū)),每個區(qū)六棟樓，一棟樓六層，則整個公寓共需72臺交換機(jī)。教學(xué)樓每個樓層都超過了24個宿舍，所以放置一臺48口的CISCOWS-C2960-48TT-L作為接人層設(shè)備，然后上聯(lián)以干兆上連口接到各自的匯聚層交換機(jī)CISCOWS-4507,W5-4507的背板容量能達(dá)到100Gbps,完全能夠支持1000人的數(shù)據(jù)交換。百花公寓每個樓層都超過了24個宿舍，所以放置一臺48口的CISCOWS-C2960-48TT-L作為接入層設(shè)備，然后上聯(lián)以千兆上連口接到各自的匯聚層交換機(jī)CISCOWS-4507,WS-4507的背板容量能達(dá)到100Gbps,完全能夠支持1000人的數(shù)據(jù)交換。公寓共有六棟樓，一棟樓六層，則整個公寓共需36臺交換機(jī)。廣域網(wǎng)連接方案本網(wǎng)絡(luò)和Internet經(jīng)過Cisco高性能防火墻FIX515E以太網(wǎng)方式接入電信網(wǎng)絡(luò)，一臺Cisco2603路由器通過2M專線與其它校區(qū)連接。第五章網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計網(wǎng)絡(luò)要求具有高可靠性、高穩(wěn)定性和足夠設(shè)備冗余和備份，防止局部故障引起整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓，避免網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)單點失效的情況。在網(wǎng)絡(luò)干線上要提供備份鏈路。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上要提供適當(dāng)?shù)娜哂嗯渲谩２捎酶鞣N有效的安全措施，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)安全運行。安全包括4個層面-網(wǎng)絡(luò)安全，操作系統(tǒng)安全，數(shù)據(jù)庫安全，應(yīng)用系統(tǒng)安全。由于Internet的開放性，世界各地的Internet用戶也可訪問校園網(wǎng)，校園網(wǎng)將采用防火墻、數(shù)據(jù)加密等技術(shù)防止非法侵入、防止竊聽和篡改數(shù)據(jù)、路由信息的安全保護(hù)來保證安全。同時要建立系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的磁帶備份系統(tǒng)。各主要樓節(jié)點的交換機(jī)分別用光纖與網(wǎng)絡(luò)中心的中心交換機(jī)相連接，構(gòu)成校園網(wǎng)千兆位以太網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點交換機(jī)至桌面采用超5類雙絞線100Mbps交換。第六章網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計網(wǎng)絡(luò)安全是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運行，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不中斷。網(wǎng)絡(luò)安全從其本質(zhì)上來講就是網(wǎng)絡(luò)上的信息安全。從廣義來說,凡是涉及到網(wǎng)絡(luò)上信息的保密性、完整性、可用性、真實性和可控性的相關(guān)技術(shù)和理論都是網(wǎng)絡(luò)安全的研究領(lǐng)域。物理措施：例如，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備(如交換機(jī)、大型計算機(jī)等),制定嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)章制度，采取防輻射、防火以及安裝不間斷電源(UPS)等措施。訪問控制：對用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源的權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格的認(rèn)證和控制。例如，進(jìn)行用戶身份認(rèn)證，對口令加密、更新和鑒別，設(shè)置用戶訪問目錄和文件的權(quán)限，控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的權(quán)限，等等。數(shù)據(jù)加密：加密是保護(hù)數(shù)據(jù)安全的重要手段。加密的作用是保障信息被人截獲后不能讀懂其含義。防止計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒，安裝網(wǎng)絡(luò)防病毒系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)隔離：網(wǎng)絡(luò)隔離有兩種方式，一種是采用隔離卡來實現(xiàn)的，一種是采用網(wǎng)絡(luò)安全隔離網(wǎng)閘實現(xiàn)的。隔離卡主要用于對單臺機(jī)器的隔離，網(wǎng)閘主要用于對于整個網(wǎng)絡(luò)的隔離。這兩者的區(qū)別可參見參考資料。其他措施：其他措施包括信息過濾、容錯、數(shù)據(jù)鏡像、數(shù)據(jù)備份和審計等。近年來，圍繞網(wǎng)絡(luò)安全問題提出了許多解決辦法，例如數(shù)據(jù)加密技術(shù)和防火墻技術(shù)等。數(shù)據(jù)加密是對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，到達(dá)目的地后再解密還原為原始數(shù)據(jù)，目的是防止非法用戶截獲后盜用信息。防火墻技術(shù)是通過對網(wǎng)絡(luò)的隔離和限制訪問等方法來控制網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)限。第七章網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)計網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。1.有線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間實現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环剑芯€傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。2.無線傳輸介質(zhì)指我們周圍的自由空間。我們利用無線電波在自由空間的傳播可以實現(xiàn)多種無線通信。在自由空間傳輸?shù)碾姶挪ǜ鶕?jù)頻譜可將其分為無線電波、微波、紅外線、激光等，信息被加載在電磁波上進(jìn)行傳輸。不同的傳輸介質(zhì)，其特性也各不相同。他們不同的特性對網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和通信速度有較大影響!傳輸介質(zhì)特性任何信息傳輸和共亨都需要有傳輸介質(zhì)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也不例外。對于一般計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶來說，可能沒有必要了解過多的細(xì)節(jié)，例如計算機(jī)之間依靠何種介質(zhì)、以怎樣的編碼來傳輸信息等。但是，對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員或網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者來說，了解網(wǎng)絡(luò)底層的結(jié)構(gòu)和工作