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校园网综合布线设计方案

摘 要

本文主要针对中国国防大学校园网络建设需求提供网络综合布线解决方案,主要分析中国国防大学校园网络综合布线需求,详细说明设计目标、系统设计原则、设计标准、系统产品选择和产品介绍、总体系统设计方案、槽、电缆布置要求和综合布线测试验收。通过中国国防科技大学校园网络的综合布线设计方案,可以将中国国防科技大学校园网络建设成为高性能的校园网络,提高学校教学科研的综合实力,为中国国防科技大学师生提供高质量的网络。

校园网络、综合布线设计、综合布线测试

目录

中国国防科大校园网... I

综合布线设计方案... I

摘 要... 2

绪 论... 5

需求分析... 6

一、学校概况... 6

1.1学校背景介绍... 6

二、校园网综合布线需求分析... 7

2.1用户需求分析... 7

2.2功能需求... 8

2.3设计目标... 14

2.4设计原则... 15

2.5设计标准... 15

逻辑结构设计方案... 16

一、园区应用、数据传输需求、流量分析边界... 16

二、网络逻辑区域... 19

三、网络拓扑图、交换策略... 19

四、物理网络设计... 24

五、IP编址策略... 25

六、路由协议... 27

七、网络边缘分发模块... 30

八、设备选型... 32

布线系统的设计和选择... 37

工作区系统设计... 37

水平布线子系统设计... 37

管理子系统设计... 37

垂直干线子系统设计... 38

设备间子系统设计... 38

九、防雷... 40

设计依据及原则... 40

接地保护... 41

线槽及电缆布置要求... 42

安装前注意事项... 42

符合规范化标准... 42

线槽线缆布设要点... 42

综合布线测试与验收... 43

综合布线测试标准... 43

双绞线验收测试标准... 43

光缆测试... 46

对测试仪表的性能和精度要求... 47

测试程序... 48

测试结果应报告的内容... 49

工程验收步骤及方法... 49

工程报价及设备初步预算:... 50

总  结... 53

参考文献... 53

 

绪  论

目前,计算机技术、通讯技术、网络技术正在以前所未有的速度发展。这些高速发展的新技术带动人类步入了计算机技术发展的新时代──网络时代,数据、话音、视频、多媒体等信息量急剧膨胀。信息传输的高速、安全可靠及各任意点之间的计算机网络通讯对信息传输介质及结构提出了更高的要求。如何适应当前及将来网络技术飞速发展对建筑物布线的挑战是我们在设计之初,就要认真考虑的课题。综合布线系统正是这样一个系统,它以其极大的灵活性、适用性、可靠性、完整性等优点代替了传统的布线系统概念,并在我国很快为各级主管和技术人员所认识。

随着信息技术的飞速发展,中国国防科大校园网的建设已经逐渐提到议事日程上来。当前由于网络、数据库及与之相关的应用技术不断发展,尤其国际互联网(Internet)和内部网(Internet)技术的广泛应用,世界正在迈入网络中心计算(NetworkCentricComputing)时代。人们传统的交互和工作模式正在改变。处在不同地理位置的人们可以共享数据,使用群件技术(GroupWare)进而能够协同工作;多媒体数据的存储、传输、应用技术的不断成熟;以上这些计算机技术的发展对学校传统的计算机业务系统产生影响,使用户能更方便、更直观的使用系统,也使系统的性能更完善、功能更强大。

Internet的发展带动了全世界的信息产业的发展,也为现代学校应用程序结构提供了一个新的计算模式,这种计算模式能真正适应学校发展的需要,使学校的计算机应用提高到一个新的水平。将Internet技术应用到学校内部,并建立基于这种开放技术的学校应用程序,使学校本身具有了Internet的特性,这种应用体系结构就是Intranet──学校内部网。

Internet和Intranet代表着全新的信息时代的到来。Intranet使实现学校内部的信息化成为可能。学校工作人员和在校学生面对的信息资源已不仅仅来自于一个部门、一个学校或者是一个行业,而是所有Internet世界上的资源,使得学校教学、科研、管理和决策更为有效。

 

需求分析

一、学校概况

1.1 学校背景介绍

截至2014年4月,学校占地总面积6200多亩,共分为四个校区(一号院、二号院、三号院、四号院),全部位于古城长沙。

 

一号院又叫本部、主校区,是研究生、博士生和学校科研工作所所在的院区,位于市区,硬件设施先进,历史悠久,地理位置适中,东、北环绕浏阳河,南临烈士公园,西隔湘江眺望岳麓山,校园环境优美;

二号院是原炮兵学院;

三号院是原工程兵学院,是本科学员生活的地方,硬件设施良好;

四号院是原政治学院,是人文与社会科学学院学员大三大四生活学习的地方。

教学楼宽敞明亮,学校在读学生14000余人,其中本科生8400余人,研究生5600余人。各教学班都配备了多媒体教学设备,全部实行多媒体教学。

二、校园网综合布线需求分析

 

2.1 用户需求分析

     设计一个网络,首先要为用户分析目前面临的主要问题,确定用户对网络的真正需求,并在结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术,提供用户满意的高质服务。网络在国防科技大学日常教学办公环境中起着至关重要的作用,校园网的运作模式会带来大量动态的www应用数据传输,会有相当一部分应用的主服务器有高速接入 网  络  的  需  求  目  前  为100/1000Mbps,今后可会更高)。这  就  要  求  网   络 有  足  够  的 主 干 带  宽 和 扩 展  能  力。同  时,一些 新 的 应 用  类 型,如  网  络 教  学、视  频 直 播 /广播等,也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求。

     除上述考虑外,还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开,所以建成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离,并能做到灵活改变配置,以适应教学办公环境的调整和变化,及实现移动教学办公的要求。按目前通常的考虑,建议数据信息点的接入以交换10/100Mbps自适应以太网端口接入为主,以供带宽需求较高用户或应用使用。整个方案设计的目的是建设一个集数据传输和备份、多媒体应用、语音传输、OA应用和Internet访问等于一体的高可靠、高性能的宽带多媒体校园网。

    尤其值得注意的是,国防科大是一所军事院校,有着相当高度的保密需求,更有着众多的高精尖设备,综合布线时应着重考虑。

 

2.2 功能需求

 (1)满足计算机教学科研、行政办公需要,提供各种教学、办公工具和支撑

平台,并提供丰富的计算机软硬件系统资源。

 (2)具有完善的办公事务处理能力,包括电子公文传递、电子公文管理、电

子邮件、邮件收发等无纸办公自动化功能。

 (3)满足信息情报交流的需要,方便学校各级领导和教学科研人员对各种信

息资料、科技情报的检索和查阅。包括Web查询、电子公告、电子新闻等。

 (4)具有远程通信能力,借助电话网等通信手段,以最低的通信成本,方便

地实现远程互联,跨越地域限制,满足学校要求,加强各单位之间的业务联系和

信息资源共享。

 (5)具有收集、处理、查询、统计各类信息资源的能力,充分利用原有数据资源,为学校领导提供准确、快捷的数字信息,实现数据化管理和智能化决策。

 (6)学校信息网络系统要保证实用和技术先进,便于非计算机专业人员使用,并能不断满足学校未来业务发展的需要,具有很强的扩展能力。

(7)学校网络系统一定要确保整个计算机网络系统的高度可靠性、安全性,具有相当的冗余。容错能力强,确保重要及高敏信息处理的绝对安全保密。

用户需求

使用需求:

1.在校园内部实现资源高度共享,为教学、科研、管理提供服务,为计划、组织、管理与决策提供基础信息和科学手段;

2,支持教育教学改革,提高教育技术的现代水平和教育信息化程度、为学校教师的备课、课件制作、教学演示提供网络环境;

3.通过互联网、录像机、扫描仪、数码相机等各种渠道获得多媒体资料,实现素材收集、电子备课功能。培养创新人才,提高学生收集处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作和社会活动的能力,使学生能自主学习、

协商学习、发现探究式学习以及自我评价,为学生的全面发展创造相应的条件;

4.实现办公自动化,提供与上级教育部门、社会、家庭之间通讯的出入口,提供电子函件、公告牌和教育教学信息查询等服务,提高工作效率和管理水平;

5.及时、准备、可靠地收集、处理、存储、传输学校的教育教学信息完成与因特网的通讯和资源共享,实现社会教育、学校教育、家庭教育的有机整合。

6.实现课堂多媒体电化教学,具备适用于双向课堂语音教学及语音室功能学习。以代替手提录音机,实现音频数字化资源共享、集中管理。电教综合平台实现多媒体电教设备及室内电器设备电动一体化控制。总之,校园网的建设能促进教师和学生尽快提高应用信息技术的水平,为学生提供了一个实践的环境,为教师提供了一种先进的辅助教学工具、提供了丰富的资源库。校园网是学校进行教学改革、推行素质教育的一种必不可少的工具,是学校现代化信息管理的基础,也提供了学校与外界交流的窗口。然而,校园网络管理应用系统支持的是一个不断多元化的网络应用系统设备组合,用以支持其日常运作和实现其长远目标。系统设备、管理者及使用者之间的联系必须是亲密无间的,自觉而透明的,从而具备较强的扩展性。所以,这需要学校和我们共同设计建成一个先进的多媒体校园网络系统而努力。

响应时间:

在保修期内,自收到用户书面的服务请求起48小时内,若以上两种服务形式仍不能解决问题,可派工程师赴现场进行免费的故障处理。

适应性:

由于逻辑上业务网和管理网必须分开,所以建成后的校园网应能提供多个网段的划分和隔离,并能做到灵活改变配置,以适应教学办公环境的调整和变化。

应用需求

应用地点及规模:

根据我方所了解的学校总体目标,利用先进实用的计算机技术和网络通信技术,把学校内所有的局域网、网段和单机用户都连接起来,组成—个分布式网络系统。同时通过校园网向上连通省、市教委信息中心及CERNET和Internet连接, 向下覆盖全校,分享国内外的计算机资源信息,并建立基于校园网的应用系统,这是总的需求。设计者从如下几个方面进行需求分析。

1、应用特点

1) 网络办公管理功能

2) 网络多媒体教学功能 

3) 电子图书馆功能

4) Internet/Intranet信息服务

5)系统管理和维护功能

2、应用规模等

 

服务质量:

近年来,随着高校校园网规模日益增大,网络应用和信息资源日益丰富,学校信息化水平不断提高,学校一卡通、办公自动化、财务、教务、学生管理、档案管理、图书、新闻和安保系统等应用,对校园网的运行管理和服务质量提出了更高的要求。然而,校园网管理部门的人员是有限的,面对开放的网络应用、纷杂的操作系统和应用软件、参差不齐的用户操作水平、还有恶意或者善意的冒险用户的网络攻击。如何保障校园网的高可用性和高稳定性、

提高服务水准和服务质量;如何解决好我校校园网管理人员不足和不断增长的校园网需求的供需矛盾,成为当前网络管理部门面临的重要挑战,更是我校建设高水平综合性大学的信息化建设方面的一大课题。另外,校园网络管理部门在做好信息化建设、管理好校园网为教学和科研服务的同时,还应利用现有资源,给学生搭建创业平台,提高学生的综合素质水平。

达到校园网运行管理人员、学生网管员、校园网用户三赢的局面。本文主要针对校园网服务中心建设、培养技术过硬的学生网络管理员、支持大学生创业等作以探讨,以期建立和培养一支管理服务规范化、制度化、人性化的学生网络管理队伍,使校园网络服务中心逐步发展成具有合理性、完整性、可持续性的培养体系。

安全性:

采用 CISCO专用防火墙PIX535。   

PIX防火墙的特点有:  

配置、安装简单执行速度快先进的安全技术,核心是基于自适应安全算法(ASA)的防护方案,可以非常有效的防止黑客攻击。 使用了增强性能的新特性-------直通代理简单性降低拥有成本 专用的全链路加密插件------使通过INTENET进行的安全通信更加可靠PIX防火墙改善了IP地址不足的问题,PIX防火墙提供了一个可扩充的特性。

可实现性:

    此校园网设计方案遵循网络标准,并且用于高校内,提高了教学质量,便利了师生交流,使整个校园内部与外部互联网络互联互通,方便了信息的获取和资源的共享,在政策上具有可行性。

此设计方案中所设计到的一切技术,比如VLAN、无线网络、DHCP等,在现今社会都可以实现,并且都已经被广泛使用。

按照此设计方案来建设校园网所需的费用均在学校的可承受范围之内,并且设计方案中所选的设备都是性价比比较高的产品。

计算机平台需求总结

需求整理与分析

通过需求分析及收集到的数据,再结合实际情况,校园网络需求主要为以下五方面:教学楼、网络信息中心、图书馆、宿舍、餐厅。

(1)教学楼:主要为多媒体教室、电脑机房、语音室,将计算机多媒体视听引入课堂教学,可大大提高教学效果。教学楼包括教学区、办公区、实验教学与实验中心区域,因此要对不同的区域作出不同的网络设置。

(2)网络信息中心:网络信息中心是校园网的管理和控制中心,负责网络的运维和管理。

(3)图书馆:图书馆是提供给师生自主学习和借阅书籍的场所,师生可以根据需求自主借还图书,同时基于web的图书音像可以供学生随时阅读。Internet的连接,使图书馆信息化得到进一步的拓展,使师生能够得到近乎无限的网络学习资源。

(4)宿舍:学生宿舍分为10栋楼。宿舍区学生对网络尤其是对无线网络的需求比较大,因此要确保无线网络的覆盖率。

(5)餐厅:Internet的接入主要用于校园一卡通刷卡机的数据更新以及上传。

同时在教学楼、图书馆、宿舍、餐厅以及校园内其他区域均设置无线网络介入点,确保在华南师范大学校园内任何地方都能够访问得到校园网。

需求确立

通过需求收集与分析,最终确定学校网络的整体架构采用核心、汇聚、接入三层网络结构部署,主干区域采用路由方式。带宽满足千兆核心汇聚、白兆桌面要求。核心交换机放置在网络信息中心,分别在教学楼A区、教学楼B区、图书馆、宿舍楼、餐厅部署一台汇聚交换机,分别在教学楼、图书馆、宿舍、餐厅的每一层部署网络接入交换机通过光纤连接到汇聚。网络信息中心形成了主干网,是整个校园网的总节点,连接广域网,在主干网中采用以太网结构。同时在网络骨干上提供备份链路,提供冗余路由。

网络建设方式包括有线和无线两个部分,实现校园内无线网络无缝覆盖。网络地址使用私有IP地址,同时部署DHCP服务器,实现IP地址的动态分配。部署DNS服务器,负责用户访问校园网时域名的解析或转发。同时在网络设备上提供冗余配置,避免网络故障对用户造成麻烦或损失。

网络需求

相关技术,业务与应用:

校园网中的应用

 在我校不断发展和壮大正朝着多元化、社会化的方向发展,所以建立一些生活学习所需的设施也是在校园网的建设中必须考虑,也应该校园网应具备的基本功能。 

校园一卡通的使用 

所谓校园一卡通,就是利用IC卡作为电子身份的载体,在校园中,每一个成员都有一个固定的身份,如教师、管理人员、专科生、本科生、临时人员等,成员的身份都可以通过其校园一卡通得到确认。用户的身份决定了用户在校园空间所享有的权限,如教师可以在教师食堂就餐、学生可以在学生食堂就餐、教师可以在图书馆借更多的书等。通过采用校园一卡通的解决方案,可以全面实现校园的高度信息化、自动化管理。

 信息服务

信息服务是根据用户的需求,将信息按照用户的逻辑提取出来,以方便的接口提供给用户。 

(1)信息发布 

信息发布是校园网的基本功能:管理信息系统将信息收集、整理起来,主要是提供给特定的用户用于管理活动; 

(2)决策支持 

决策支持是信息服务的高级形式。为学校重大问题提供决策依据。如:教学评估、招生评估、毕业评估、学科评估等等。 

(3) 电子商务 

随着远程教育的开展和校内管理与服务的数字化进展,网上招生、在线注册、网上社区服务、

网上支付等具有校园特色的电子商务将蓬勃发展。电子商务平台的建设对于数字校园中和支付相关的各个应用系统的发展具有重要的推动作用。

(4)网上办公

办公自动化系统为学校领导以及各职能部门提供了基于校园网的协同办公环境,使学校办公逐步向电子化、无纸化方向迈进。同时由于校园网络连接了办公室、计算机实验室、学生宿舍乃至教师家庭,同样一件工作在不同的场所办理成为现实的可能情况。

功能与负载,性能需求:

核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。网络的控制功能最好尽量少在骨干层上实施。核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者,所以对核心层的设计以及网络设备的要求十分严格。核心层设备将占投资的主要部分。

同样的,校园网汇聚层网络建设按照中小型校园网两种规来分析设计。对于大型校园网络,汇聚层的设计十分类似于核心层的设计思想。那就是将汇聚层当作本地交换系统的核心来设计,每个汇聚层的设计应该符合本地交换系统的应用需求。比如,对于教学系统,可能存在大量的语音和视频传输。据此,应该考虑汇聚层对QOS有良好的支持并且能提供大的带宽。如果本地子网无特殊需求,可以考虑这里是降低网络投资成本的点,选用一般设备即可。 

中小型校园网络汇聚层的设计原则和大型校园网络汇聚层的设计是相同的,

既要兼顾本地的需求又要兼顾对整个网络的配合。

对于中小型校园网络,可能汇聚层和接入层并为一层,也就是出现了2层的结构。2层结构也好3层结构也好都是逻辑的,网络设计层次只要对需求有利就可以了接入层设备是最终用户的最直接上联的设备,它应该具备即插即用特性以及易于维护的特点。另外,设备对恶劣环境的抵抗能力也应该考虑在内。至少性能方面应该考虑几个方面:

能提供好的性能价格比,不需要过高的性能;需求端口密度高的时候,最好使用堆叠方式;

建议重要部门的接入层设备提供网络管理功能;如果有多媒体应用,设备应该提供

IGMP Snooping功能,以充分利用带宽; 依据实际流量的情况选择上连带宽。

容灾与维护:

通过安装在主中心及容灾中心两边的数据复制及同步软件,通过解析源数据库在线日志或归档日志获得数据的增删改变化,再将这些变化应用到目标数据库,并利用现有的TCP/IP网络,对容灾备份中心的散据库及应用服务器以异步方式进行数据同步操作,以实现源数据库与目标数据库同步。

 优点:

(1)只传输日志文件,数据量很小,对现有带宽资源不会有太大的影响。

(2) 硬件资源的性能要求比较小,所以无形中降低了成本。 

(3)采用软件备份机制,对现有的网络架构改动不大,不必担心后端存储系统的兼容性问题。

(4)因为是软件备份,所以只要主中心与容灾中心的数据库软件本一致即可,对硬件没有什么额外要求。

缺点:

(1)服务器数量较多的环境,管理上的复杂程度就会增加,整体的投入成本也会增加。

(2)此方案的核心是借助软件手段来实现主中心与容灾中心的数据同步,因此业务系统的容灾备份的效果好坏与软件的稳定性有着直接的关联。  此容灾备份手段对于业务数据量巨大时,性能和效率都会比方案一有所减弱。

安全:

1.根据用户的特性和需求划分VLAN  校园局域网与其他企事业单位的局域网相比,联网计算机及网络用户的群体更为复杂。有教师备课机、学生机房、学生宿舍、图书馆、家属区以及人事、财务、后勤等行政办公计算机等。不同的用户对于网络有着不同的需求,对于自身

信息的安全性要求也不同,据此可以将校园网划分为多个VLAN。 

2.在校园网出口设置防火墙网关防火墙网关能有效隔离校园网和外部互联网,使校园网与互联网之间的访问连接得到有效控制,阻止黑客对校园网的非法访问和攻击。针对校园网中部分重要的网段(如院长办公室、教务、财务、人事、科研中心、重要实验室等)设置防火墙网关,将他们和学生机房、学生宿舍及家属区的网段隔离,提供最基本的网络层的访问控制,使之不会受到来自校内其他网段的攻击。 

3.合理运用入侵检测技术

入侵检测技术是主动保护自己免受攻击的一种网络安全技术。作为防火墙的合理补充,入侵检测技术能够帮助系统对付网络攻击,扩展了系统管理员的安全管理能力(包括安全审计、监视、攻击识别和响应),提高了信息安全基础结构的完整性。可以利用入侵检测技术构架校园网的主动防御体系,加强对校园网特别是行政、教研、服务器等重点网段的保护。

4.设置访问控制管理系统和智能信息过滤系统在学生上网比较集中的网段(如学生机房、学生宿舍、图书馆等),设置Internet访问控制管理系统和智能信息过滤系统,从技术上对学生的上网行为进行管理和监控,防止学生有意无意访问含有黄、赌、毒、暴力、邪教等内容的网站。另外,还要加强对学生的信息道德教育、法制教育及上网行为的管理,使他们不再主动上网浏览、下载、传播这类信息。

5.加强服务器安全设置服务器是校园网的核心设备,也是黑客们的主要攻击对象,所以它们要有最高的安全性。网络操作系统是校园网服务器系统中最重要的组成部分,用户通过使用网络操作系统来使用校园网络资源,所以服务器安全的前提是网络操作系统的安全。 

6.加强防范,防止病毒泛滥要建立一个有效合理的病毒预防和查杀机制。通过在网络中部署分布式、网络化的防病毒系统,不仅可以让单机有效地防止病毒侵害,还可以使管理员从中

央位置对整个网络进行实时状态下的病毒防护。

7.在防火墙内口上捆绑IP和MAC地址,在汇聚交换机上捆绑IP和MAC地址,在接入交换机上捆绑端口和MAC地址。通过MAC地址、IP地址、交换机端口的双重捆绑,解决校园网中IP地址盗用问题和IP冲突问题。

 

 

 

管理需求:

在综合布线系统中对管理子系统的理解定义上各标准、厂商有所差异,单单从布线的角度上看,称之为楼层配线间或电信间是合理的,而且也形象化;但从综合布线系统最终应用--

数据、语音网络的角度去理解,称之为管理子系统更合理。它是综合布线系统区别与传统布线系统的一个重要方面,更是综合布线系统灵活性、可管理性的集中体现。因此在综合布线系统中称之为管理子系统。

管理子系统设置在楼层配线房间、是水平系统电缆端接的场所,也是主干系统电缆端接的场所;由大楼主配线架、楼层分配线架、跳线、转换插座等组成。用户可以在管理子系统中更改、增加、交接、扩展线缆。用于改变线缆路由。建议采用合适的线缆路由和调整件组成管理子系统。

 管理子系统提供了与其他子系统连接的手段,使整个布线系统与其连接的设备和器件构成一个有机的整体。调整管理子系统的交接则可安排或重新安排线路路由、因而传输线路能够延伸到建筑物内部各个工作区。是综合布线系统灵活性的集中体现。管理子系统三种应用:水平/干线连接;主干线系统互相连接;入楼设备的连接。线路的色标标记管理可在管理子系统中实现。

 

 

2.3 设计目标

 国防科大建设校园网一期工程建设,将达到以下目标:

 (1)构架千兆校园网主干,实现教学办公综合楼、教学楼、图书馆、教工宿

舍楼、男生宿舍、女生宿舍群的互联。

 (2)每个教室、实验室、办公室、教工宿舍学生宿舍均可实现100M的校园网接入,实现信息资源的充分共享。学校领导、老师、学生可以随时随地进入校园网获取校园网信息。

(3)校园网将采用10M光纤接入中国电信网络。

(4)校园网将设置WWW服务、FTP服务、E-MAIL服务、VOD服务。

(5)校园网必须安装内容过滤器,以过滤网站不良信息。

(6)校园网将建立一个OA系统,以便于学校无纸化办公。

 (7)校园网将构建一个完整的网络防毒系统,以有效地杜绝病毒的传播。

 (8)校园网必须能进行全网的智能化管理,使系统管理员能够方便、高效地

实现网络管理。

 (9)校园网的一期建设必须为以后网络建设预留发展和扩容的空间。

(10)要求全网的交换机设备必须采用同一厂家的产品,服务器也统一品牌,

全网综合布线产品尽量全部统一。

 

2.4 设计原则

 (1)经济性

 在一定的资金资源下,建立一个高水平、完善的计算机网络。为了适应系统变化的要求,必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资,实现系统的扩展和维护。把当前先进性、未来可扩展性和经济可行性结合起来,保护以往投资,实现较高的总体性能价格比。通常情况下,综合布线系统的使用寿命为10~15年。

 (2)灵活性

 综合布线系统采用AMP所生产的超五类UTP双绞线作为传输介质,物理上采用星型拓朴结构,因此所有的信息通道全部可以通用。所有设备的接入、改动或者移除均不改变布线系统,只需增减相应的网络设备以及必要的跳线来连接即可。另外,一个标准的插座,既可接入电话,又可用来接计算机终端,实现语音/数据相互转换。

 (3)可靠性 

综合布线采用高品质的材料和组合压接的方式构成一套高标准的信息通道,每条通道都采用专用的仪器校核线路衰减、串音、信噪比,以保证电气的能力,因而不会造成信息的交叉干扰。另外物理拓扑星形结构的特点,使得任何一条线路故障均不影响其他线路的运行,同时为线路的运行维护及故障检测及维修提供了方便,从而保障了系统长时间的可靠运行。

 (4)冗余性

 在整个校园网的设备选择及综合布线中,为了方便今后的扩展,网络的核心交换机、汇聚层交换机和接入层交换机都至少留了三个以上的备用端口,冗余的端口为今后教学大楼进行办公室扩展都十分的方便,在综合布线的垂直主干道布线中,为了防止线路故障会导致整个网络瘫痪,布线中采用了两条主干道,都充分的考虑到网络冗余,为日后网络的管理与维护都提供了便利。

 

 

2.5 设计标准

 * IEEE802.3 10-BASE-T

 * IEEE802.3u Ethernet(100BASE-T) 

* EIA/TIA568 EIA/TIA569EIA/TIA

 * TSB36/40工业标准及国际商务建筑布线标准

 * ISO/IEC IS 11801

 * ISO/IECJTC1/SC25/WG3

 * ANSI FDDI/TPDDI 100Mbps 

* EIA、TIA568A/568B标准和ISO/IEC11801标准

 * 邮电部《大楼通信综合布线系统设计规范》YD/T 926.1-1997 

* 邮电部《综合布线用电缆、光纤技术要求》YDT/T926.2-1997 

* 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS 72 

* 中国民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92) 

 

 

 

 

 

 

 

逻辑结构设计方案

一、园区应用、数据传输需求、流量分析边界

这方面的需求不同学校有着明显不同,大体都可以分为,教学、办公、服务这四方面应用。如对教学、科研方面的网络设计应考虑稳定、扩展、安全等问题;办公、服务等带宽是要着重考虑的方面,所以学校应该根据自己的实际情况来考虑网络的结构,及安全问题。

 

校园网在信息服务与应用方面应满足以下几个方面的需求:

 

 1. 学校主页。学校应建立独立的WWW服务器,在网上提高学校主页等服务,包括校情简  介、招生信息以及校内电话号码和电子邮件地址查询等。

 

 2. 文件传输服务。考虑到师生之间共享软件,校园网应提供文件传输服务(ftp)。文件传输服务器上存放各种各样自由软件和驱动程序,师生可以根据自己需要随时下载并把它们安装在本机上。

 

 3. 校园网站建设(WWW、FTP、E-mail、DNS、PROXY代理、拨入访问、流量计费等);

 

4. 多媒体辅助点播教学兼远程教学:校园网要求具有数据、图像、语音等多媒体实时通讯能力;并在主干网上提供足够的带宽和可保证的服务质量,满足大量用户对带宽的基本需要,并保留一定的余量供突发的数据传输使用,最大可能地降低网络传输的延迟。

 

5. 校园办公管理;

 

6. 学校教务管理;

 

7. 校园通卡应用;

 

8. 网络安全FIREWALL;

 

9.图书管理、电子阅览室;

 

10. 系统应提供基本的Web   开发和信息制作的平台。

 

流量分析边界

 

流量监测技术的应用主要包括以下几个方面:

a)为网络出口互联链路的设置提供决策支持

  通过对网络出口流量和流向的分析,可以详细了解网络内部用户对其他外部网络的访问情况,从而有效地选择与其他网络的互联方式和互联地点,节约互联链路费用。

b)掌握用户对其他运营商的访问情况

  通过对与其他网络互联流量的监控,分析网络内部用户访问其他外部网络的业务特点和主要流量的去向,准确掌握内部用户对外网的兴趣点,找到最多应用的热点信息内容。根据分析结果进行相应网络内容的建设,将用户感兴趣的热点信息内容放到内部网络,减轻互联链路的压力。

c)评估分支网络的成本和价值

  通过对各个分支网络出入流量的监控,分析流量的大小、去向及内容组成,了解各分支网络占用带宽的情况,从而反映其占用的网络成本,也可以了解其业务开展情况,并作出价值评估。

d)提供重要应用和大客户统计分析

  通过对重要应用和大客户的流量进行统计分析,掌握重要应用和大客户的流量状况,进行网络带宽的成本分析,有助于在网络服务质量和网络成本之间取得最佳平衡。

e)基于IP的计费应用和服务等级协议(SLA)的校验服务

  通过对大客户接入电路上的流量进行监控分析,可以统计出业务类型、服务等级、通信时间和时长、通信数据量等参数,为基于IP的计费应用和SLA的校验服务提供数据依据。

f)掌握网络状况

  通过对网络中一些特定流量的长期监控,有助于网管人员了解网络的流量模型,所形成的基准数据可供网管人员正确分析网络使用状况,并可及时发布异常警讯,在故障事件爆发或扩大前实施防范措施,进而提升网络的整体质量及效能。

g)实现对网络异常通信的检测,重点防范分布式拒绝服务(DDoS)的攻击和大范围的蠕虫病毒发作

  通过对网络内流量的实时分析,有助于及时发现网络中出现的异常流量,迅速分析出异常流量的具体属性。通过与网络通信正常基线的比对,管理员对出现的异常通信可以快速定性是否为网络安全攻击,确定安全攻击的类型,评估本次攻击的危险程度及可能造成的影响范围,并采用相应技术手段实施事故应急处理。

h)为网络优化提供数据依据

  通过流量分析,可以为多出口的流量负载均衡、重要链路的带宽设置、路由选择和设定QoS等网络优化措施提供数据依据。

 

二、网络逻辑区域

三、网络拓扑图、交换策略

 

 

二、三层交换策略

基于第三层交换技术的校园网设计;内容摘要:以太网以其低成本、高速率和功能强大的优;论文中简要介绍了第三层交换技术和VLAN技术的特;关键词:第三层交换技术;虚拟局域网技术;校园网;一、引言:随着网络规模的不断扩大,采用网络互连设;二、第三层交换技术;所谓的第三层交换技术是相对于传统的交换概念而提出;第三层交换具有以下突出特点:有机的硬件组合使得数;

 

基于第三层交换技术的校园网设计

内容摘要:以太网以其低成本、高速率和功能强大的优势成为未来带宽接入的主流,而交换机对于构建高性能网络起着至关重要的作用,它使网络各站点之间可独享带宽,从而提高了传输速率。但是传统以太网不能有效的解决广播风暴和安全性控制等问题。

论文中简要介绍了第三层交换技术和VLAN技术的特点和关键技术,及其在校园网的管理、维护和安全方面的作用。重点讨论交换技术的选择,并以本学校的虚拟局域网应用实践为例阐述了该技术在校园网中的应用。

关键词: 第三层交换技术;虚拟局域网技术;校园网

一、引 言:随着网络规模的不断扩大 ,采用网络互连设备 HUB,网桥和路由器来扩大网络的方案已不能完全适应网络规模发展的需要 .传统的基于共享介质的以太网逐步被交换网络所取代 ,交换网络可让每台主机都有机会独享整个网络带宽 ,没有竞争和冲突 ,各端口间的数据流量都能很快的传输。因此,在现在的校园网组建中应用了第三层交换技术。第三层交换技术它是将网络层的功能融入交换机 ,将第二层交换机与第三层路由器两者的优势集成在一起 ,在各个层次提高网络速度性能的一种网络技术 .用三层交换机可取代传统路由器充当局域网路由器的作用 ,采用三层交换技术还可有效地防止 IP盗用 ,提高网络的安全性 ,并使网络管理员对网络管理更加灵活方便 .所以第三层交换技术成为中小型校园网建设的有效解决方案。

二、 第三层交换技术

所谓的第三层交换技术是相对于传统的交换概念而提出的。众所周知,传统的交换技术是在OSI/RM (Open System Interconnect/ReferenceModel,开放系统互联参考模型)的第二层—数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在OSI/RM的第三层——网络层上实现了数据包的基于硬件的高速转发。简单地说,三层交换技术就是:“二层交换技术+三层转发技术”。

第三层交换具有以下突出特点:有机的硬件组合使得数据交换加速;优化的路由软件使得路由效率提高;除了必要的路由决定过程以外,大部分数据转发过程由第二层交换处理;多个子网互连时,只是与第三层交换模块的逻辑连接,不像传统路由器那样需要增加端口。第三层交换技术的出现,解决了局域网中网段划分之后,网段中的子网必须依赖路由器进行管理的局面,解决了传统路由器低速,复杂所造成的网络瓶颈问题。当然,第三层交换技术并不是网络交换机和路由器的简单堆叠,而是将路由和交换功能集成在一起,充分利用了新型高速交换硬件、软件、协议的优势及智能网络处理能力,使得网络结构更加合理,网络传输延迟更低。

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三、虚拟局域网技术(VLAN )

在局域网(LAN)的交换技术中,VLAN是一种迅速发展的技术,其核心是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上建立一个逻辑网络,使网络中任意几个LAN段或(和)单站能够组合成一个逻辑上的LAN,即VLAN。 VLAN在逻辑上等于OSI/RM的第二层广播域,它与具体的物理网及地理位置无关。不仅如此,VLAN还可以跨越多个交换机。引入VLAN技术后,LAN的网段划分,不再受其物理连接限制,可按部门、用户职能、工程组或应用需要进行划分。对于那些并不处于同一个物理网络上的站点,因某种需要频繁通信,一种高效、经济又简单的方法是将它们划分到一个VLAN中,使它们可以不受地理位置的限制而像处于同一个LAN上那样进行通信和信息交换。因此,VLAN技术的引人给网络设计管理和维护带来了某些根本性的改变,充分发挥了交换式网络的优势,体现了其高速、灵活、易于管理等特点。

VLAN相当于OSI参考模型的第二层的广播域,能够将广播风暴控制在一个VLAN内部,划分VLAN后,由于广播域的缩小,网络中广播包消耗带宽所占的比例大大降低,网络的性能得到显著的提高。不同的VLAN之间的数据传输是通过第三层(网络层)的路由来实现的,因此使用VLAN技术,

结合数据链路层和网络层的交换设备可搭建安全可靠的网络。网络管理员通过控制交换机的每一个端口来控制网络用户对网络资源的访问,同时VLAN和第三层第四层的交换结合使用能够为网络提供较好的安全措施。另外,VLAN具有灵活性和可扩张性等特点,方便于网络维护和管理,这两个特点正是现代局域网设计必须实现的两个基本月标,在局域网中有效利用虚拟局域网技术能够提高网络效率。

划分VLAN的方法有很多种,常用的VLAN划分方法有:按交换端口号划分;按MAC地址划分;按第三层协议(IP地址)划分。各种划分方式侧重点不同,所达到的效果就不尽相同。目前在网络产品中融合多种划分VLAN的方法,以便根据实际情况寻找最合适的途径。同时,随着管理软件的发展,VLAN的划分逐渐趋向于动态化。VLAN可实现的功能主要有:1)提高管理效率;2)控制广播数据;3)增强网络安全性;4)减少站点的移动和改变开销;5)实现虚拟工作组。

四、利用第三层交换建设校园网VLAN

甘肃联合大学是一所极具现代意识、以现代化教学为特色的公办学校。为了更好地使用电脑这一现代化的高科技产物,使其在教学、管理等方面发挥应有的作用,学校计划在校内建立校园网并与国际互连网(Internet)相连。

根据学校的要求,我们按照“统一规划、分布实施、讲究实效、安全可靠”的原首先,校园的整体信息化成为一个不可阻挡的趋势。原有的校园网络中的一个个的信息孤岛已经或正在被统一到校园信息化的大框架内;而且随着原有应用的不断深化和各种新应用的出现,校园网络中的各种对应业务也在不断开展起来。其次,校园网络2则以满足校园内计算机系统的需要。本身的业务特点也发生了巨大的改变。网络的安全运营被作为校园网络未来持续发展的核心。这要求校园网络需要具备高可靠性,安全、便于管理,可以方便的对用户进行认证并具有丰富的计费策略。实际上,无论从规模上还是用户数量上,校园网都具备了某些中小型运营商的特点。而且从用户群体来说,校园网中的用户群体更加多样化,网络应用的规律不尽相同;用户的应用特点对网络设备的性能和功能提出了更高的要求。再次,近几年来学校扩招的结果。各个高校无论从师生人数还是从学校规模均获得了较大的发展。很多学校通过建设新校区,不仅原校区的面积扩大了,并且还在不同的地点有了第二处甚至更多的新校区。在这样的综合性大学中,学校内部的网络在某种程度上已经超越了一般意义上的校园内部网络或本地网络而变成了一个大型的综合性的网络,其规模甚至已经超过了很多城域网。其特点为,网络接入用户群体的绝对数量不大,但同时使用、同时在线的用户众多,数量集中;且此网络中大多数用户在网络接入方面缺乏别的选择。

为解决这些问题,在校园网的建设中引入VLAN技术是非常必要的。这是由于VLAN有许多优点,建立VLAN,可以简化网络站点(或终端)的增加、删除、移动操作,方便网络的维护、管理、提高管理效率,降低网络管理费用;可以有效隔离广播数据,管理、限制VLAN间的访问,减少网间信息流量、节约带宽;可以增加工作组和网络的安全性;整个网络易于升级扩展等。VLAN的这些优点,恰恰是校园网所函需的。在技术方面,随着前述的第三层交换技术及第三层交换机的出现,用第三层交换机作为校园网LAN主干交换设备,使得VLAN的定义更加灵活,也更为理想。虽然利用路由器可以实现VLAN之间的通讯,但真正的三层交换只能在三层交换机中实现。原因很简单,只有在三层交换机中才能实现名副其实的线速交换。目前,在园区和大楼LAN组网环境中使用新型结构交换性能的第三层交换机作为主干交换设备是网络设计中常用方法。第三层交换机既可以根据多种方法来定义VLAN成员,随后配置VLAN,又不需附加其他路由设备来实现VLAN之间的通信。因此,用VLAN构建校园网时使用第三层交换机作为LAN主干交换设备,不论从网络结构还是从降低网络传输延迟来说,都不失为一种很好的选择。在资金允许的情况下,不仅中心交换机而且汇聚层上的交换机也全部采用具有三层交换能力的交换机,则可大大提高网络的效率。(一)校园网设计提供功能

为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进的计算机网络环境,并将计算机引入教学、科研、管理和学习等各个领域。改善学校教学科研、管理和学习环境,提高其水平。

熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理和学习手段,有利于培养面向世界、面向未来的高层次人才。

校园网的功能:在学院建成一个适合于信息采集、共享的内部网络,在此基础上建立起供教学及人员培训使用的内部网络以及内部办公网络;

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实现到Internet的接入,实现信息在Internet的发布; (二)校园网设计目标思想

校园网的设计目标简而言之是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相互连接起来,形成校园区内部的Intranet系统,对外通过路由设备接入广域网。具体而言这样的设计目标应该是:建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心,以现代网络技术为依托、技术先进、扩展性强、覆盖全校主要楼宇的校园主干网络,将学校的各种PC机工作站、终端设备和局域网连接起来,并与有关广域网相连;在网上宣传和获取教育资源;在此基础上建立能满足教学、科研和管理工作需要的软、硬件环境;开发各类信息库和应用系统,为学校各类人员提供充分的网络信息服务;系统总体设计本着总体规划、分布实施的原则,充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性,以及建设经济性。 1.高效实用。在校园网的设计中,首先要考虑的是高效实用,着眼于教学、科研、管理的实际需要,用有限的资金优先解决工作急需的问题。设备应易于使用和维护,为科学研究提供先进平台。确保使用技术成熟的网络设备和通信技术,建设高速的局域网络主干,以适应高带宽应用的需求。同时考虑对现有设备和资源的充分利用,尽量保护原有投资。

2.高可靠性。网络是一种必须能够随时提供的资源。这就要求网络系统要有极高的可靠性,应具有网络监督和管理能力,要充分考虑设备和线路的容错机制和冗余,能够在线修复、更换和扩充。

3.良好的可管理性和可维护性。整个网络是多种设备组成的较复杂的系统,必须着重考虑所选产品具有良好的可管理性和可维护性。

4.开放与标准化原则。先进性、开放性和标准化相结合,尽量采用符合国际工业标准的、比较成熟的技术,兼顾网络技术的发展方向,选择结构化、可扩充、多用途的网络产品,以保证网络在较长时间内不落后。校园网的建设是分阶段进行的,因此在总体设计中,应采用开放式的体系结构,使网络易于扩充,使相对独立的分系统易于组合和调整。校园网中选用的通信协议要符合国际标准或工业标准,以保证网络系统的扩充以及互连性,只有符合国际和国家标准,才能确保将来的发展。 5.可扩展性。及易升级性。随着世界网络技术的不断发展和业务需求的扩大,网络设备必须有良好的系统扩充性,主干网络设备应能平滑升级。因此建网时,要确保为网络扩展留有余地。由于计算机网络设备更新淘汰很快,建议采用当前成熟先进的技术和设备,而这些设备应有良好的扩张性,能兼容未来可能的技术。在校园网规划中,选好网络主干设施的重要性超过选择服务器设备。应保证现有布线可以重用或者重组,路由交换设备能通过降到下一级子网的方式继续发挥作用,以最大限度地保护投资。

6.安全性。系统的安全性是非常重要的指标。校园网中保存的某些信息和配置具

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有保密性,须防止未经授权的访问。 (三)校园网管理和设备要求

1.高性能;所有网络设备都应足够的吞吐量; 2.高可靠性和高可用性;应考虑多种容错技术;

3.可管理性;所有网络设备均可用适当的网管软件进行监控、管理和设置; 4.采用国际统一的标准;

\校园网管理条例\应依据国家相关法律、法规制订。此条例将对校园网的建设目的、机构组成、经费来源等做出规定,它是校园网所有规章制度的总纲。校园网领导小组应对网络建设提出指导性意见并进行监督,网络建设具体由\网络中心\组织实施,各系、部、处均应指派分管领导与网络管理员。

除了规范网络应用外,校园网各项规章制度的建立还可加速网上教学、科研、开发等工作的进展。在网络支撑的管理信息系统开发、数据资源上网过程中,需要统一组织规划,协调好各相关部门的关系。考虑到我院的实际,从学生管理与教务系统入手建设网络资源和管理系统,是个合适的切入点。

网络中心形成了主干网,是整个校园网的总节点,并提供连接广域网和拨入服务。(实现校-校通的功能)在主干网系统采用以太网结构。

在方案中,中心机房放置着中心交换机、服务器群、路由器、机架MODEM等网络设备,这些设备以中心交换机作为中心,以星形拓朴结构通过双绞电缆线连接在一起。网络中心与子网的连接,是通过根据与子网的距离,通过光纤和双绞电缆线将中心交换机和子网的交换机或集线器连接起来。

综上所述,基于第三层交换技术的VLAN在校园网中的使用可为用户在网络设计、更新、扩展及配置的过程中带来前所未有的灵活性,VLAN还可以提供可扩展性、互操作性、较好的安全性及能够充分利用已有的设备,如交换机(L2)、集线器(HUB)等以节省开支。它能极大地降低网络的管理和维护开销并改善应用程序所迫切需求的性能。因此,第三层交换技术决非一种短期的解决方案,应在校园网及其它园区网的建设中广泛应

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