西安培华学院本科毕业论文（设计） 大学校园网网络组建及Internet接入方案
第3章 需求分析
3.1 组网背景
二十一世纪是信息化时代，办公自动化、网络化、信息化已成为一种必备条件。作为基础教学与科研基地的学校自然会走在所有行业的最前列，全国各大、中、小学校都在积极建设和完善校园计算机网络。校园网已成为各学校必备的重要信息基础设施，其规模和应用水平己成为衡量学校教学与科研综合实力的一个重要标志。
3.2 网络工程建设规划
为了适应全国和省市州教育科研计算机网络的发展，加强校内外信息的交流，满足校区广大师生的需求，充分利用网络资源为全校教学、科研和管理服务，校区网络中心拟提出如下建设计划：
（1）整个校区网络结构以网络中心为核心，构成星型结构； （2）主干采用千兆路由技术，所有节点交换100Mbps到桌面； （3）考虑师生并发上网的问题，配置功能强大的代理服务系统； （4）配置功能齐全、方便实用的网络管理平台。
3.3 校园网技术新发展
为了便于网络管理和网络扩展，节省用户投资，在充分考虑建设原则、满足应用需要和适应网络技术发展趋势等方面后，所以选择了Gigabit Ethernet，原因如下：
1、以低廉的价格提供高带宽。千兆以太网提供10倍与快速以太网的性能，而价格远远低于其10倍。
2、良好的兼容性和管理的简单性。
3、能保证服务质量。目前公认，合理组织的千兆以太网不需要考虑QoS管理。 4、支持千兆以太网多层交换的交换机。
综上所述，本方案主要选择千兆以太网技术来构建用户的需求，对二层节点和桌面微机的接入也采用快速以太网，建立一个基于多层、全交换的虚拟园区网络。采用1000M主干，光纤到各主要信息点，100M交换到桌面，逐步形成以网络中心大楼为中心、辐射其它楼宇的校园网。
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3.4 系统总体目标
对于一个校园网来说，系统的总体目标就是在一段时期内，当校园网完全建设好后所要达到的功能和具有的规模。一般来说，一个校园网系统总体目标往往是分布实施的，包括功能和规模的分布实施。根据高校校园网网络建设的要求，为其设计了一整套的网络设计方案，采用AVAYA公司(原朗讯企业网络集团)的网络设备[6]，为高校校园网络系统构建优质、可靠、稳定的网络平台。提供方便、高效的网络管理手段及良好的可扩展性和易维护性。
3.5 方案设计原则
本方案的设计将在追求性能优越、经济实用的前提下，本着严谨、慎重的态度，从系统结构、技术措施、设备选择、系统应用、技术服务和实施过程等方面综合进行系统的总体设计，力图使该系统真正成为符合高校的网络系统。从技术措施角度来讲，在系统的设计和实现中，将严格遵守以下原则：
1、实用性和集成性
系统的软硬件设计、还是集成，均应以适用为第一宗旨，在系统充分适应教育信息化的需求的基础上再来考虑其他的性能。该系统所包含的内容很多，将各种先进的软硬件设备有效地集成在一起，使系统的各个组成部分能充分发挥作用，协调一致地进行高效工作。
2、标准性和开放性
只有支持标准性和开放性的系统，才能支持与其他开放型系统一起协同工作。在网络中采用的硬件设备及软件产品应支持国际工业标准或事实上的标准，以便能和不同厂家的开放型产品在同一网络中同时共存；通信中应采用标准的通信协议以使不同的操作系统与不同的网络系统及不同的网络之间顺利进行通讯。
3、先进性和安全性
系统所有的组成要素均应充分地考虑其先进性。不能一味地追求实用而忽略先进，只有将当今最先进的技术和实际应用要求紧密结合，才能获得最大的系统性能和效益。网络的安全是至关重要的，在某些情况下，宁可牺牲系统的部分功能也必须保证系统的安全。
4、成熟性和高可靠性
作为信息系统基础的网络结构和网络设备的配置及带宽应能充分地满足网络通信的需要。网络硬件体系结构应在实际应用中能经过较长时间的考验，在运行速度和性能上都应是稳定可靠的、拥有完善的、实用的解决方案，并得到较多的第三方开发商和用户在全
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球范围的广泛支持和使用。同时，应从长远的技术发展来选择具有很好前景的、较为先进的技术和产品，以适应系统未来的发展需要。
可靠性也是衡量一个计算机应用系统的重要标准之一。在确保系统网络环境中单独设备稳定、可靠运行的前提下，还需要考虑网络整体的容错能力、安全性及稳定性，使系统出现问题和故障时能迅速的修复。因此需要采取一定的预防措施，如对关键应用和主干设备考虑有适当的冗余。应急处理信息系统能够全天候工作，达到每周7*24小时工作的要求。一个高可用性的系统才能使用户的投资真正得到回报。
5、可维护性和可管理性
整个信息网络系统中的互连设备，应是使用方便、操作简单易学，并便于维护。对复杂和庞大的网络，要求有强有力的网络管理手段，以便合理的管理网络资源，监视网络状态及控制网络的运行。因此，网络所选网络设备应支持SNMP、RMON、SMON等协议，管理员通过网管工作站就能方便的进行网络管理、维护甚至修复。
在设计和实现计算机应用系统时，必须充分考虑整个系统的便于维护性，以使系统在万一发生故障时能提供有效手段及时进行恢复，尽量减少损失。
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第4章 系统总体设计
高校校园网计算机网络系统的总体设计主要包括以下几大部分： 1、设计思想； 2、分层次的设计； 3、高校网络拓扑结构设计； 4、多协议处理及路由能力设计。
4.1 “自顶向下”的设计思想
在本方案中采用了“自顶向下”的设计思想。自顶向下的设计方法适用于从OSI参考模型的高层开始再向较低的层次推进的网络设计，它着重于在选择运行于较低层次上的路由器、交换机和介质之前，将重点放在应用、会话、数据的传输上。另外，我认为：“好的网络设计必需清楚客户的需求蕴涵着许多商业和技术的目标，包括可用性、可伸缩性、可购买性、安全性和可管理性等。”所以在设计高校校园网络系统的时候，尽量站在用户的角度考虑问题，以满足用户的应用需求和技术需求。
4.2 分层次的设计
由于高校校园网络的规模较大而且应用比较复杂，普通的平面网络结构设计模型难以满足园区网络设计的需求。层次性网络设计模型，由于其良好的伸缩能力、易于实现、易于排除故障、可预测性、协议支持、易于管理等特点，可充分满足园区网络的长期需求。因此，在设计高校校园网络的时候，采用了经典的“三层层次模型”和二层设计相结合的设计方法。
4.2.1 网络层次结构
一个优秀的网络，不仅要有先进的设备，还要有先进的网络结构。在传统的网络设计中，是将基本网络职能和服务放在网络的中心，并将共享带宽放在用户级。但在过去几年中，随着网络技术的迅速发展和网上应用量的增加，分布式的网络服务和交换已经移至用户级，由此形成了一个新的、更适应现代高速大型网络的分层设计模型。这种分级方法被称为“多层设计[7]”。
多层设计是模块化的，网络容量可随日后网络节点的增装不断扩大。多层网络结构有很大的确定性，因此在运行和扩展过程中进行故障查找和排除非常简单。多层网络结构最
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有效地利用多种第三层业务，包括分段、负载分担和故障恢复等。在分层网络中运用智能第三层业务可以大大减少因配置不当或故障设备引起的一般问题。
多层模式使网络的移植更加简单，因为它保留了基于路由器和集线器的网络寻址方案，对以往的网络有很好的兼容性。另外，分层结构也能够对网络的故障进行很好的隔离。分层化的模式可以支持所有常用的网络协议。 4.2.2 网络的三层结构
网络的三层结构如图4.1所示。
图4.1 网络三层结构
1、接入层
网络的接入层是最终用户被许可接入网络的点。该层能通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制，不过该层的主要功能是为最终用户提供网络接入。
在局域网环境中，接入层主要功能如下：
提供交换的带宽和第二层服务，如基于接口或MAC地址的VLAN成员资格和数据流过滤。当然，在这一层也可以提供安全特性。接入层主要关注通过低成本、高端口密度的设备提供的这些功能。
接入层为用户提供了接入网络的能力，接入层通过堆叠方式连接到分布层中，然后再通过分布层连接到网络的主干。采用堆叠的方式将大大提高接入层交换机的性能同时在信息点较多的大楼能实现当地路由，从而减少网络主干的负载。在高校校园网络中，接入层交换机包括将本地的信息点连接至骨干网络，同时因为采用了堆叠的技术，可以使分布层和接入层合二为一，不仅简化了网络结构，同时也节省了网络投资。
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