校园无线网络设计与规划

摘 要

本设计简要地讨论了校园网络规划设计中涉及到的网络技术、规划设计方法、网络性能及应用分析等问题，为校园网络的规划、设计等方面在技术及应用上提供参考，以使在建或规划中的校园网络具备较高的整体性能。

随着信息技术的不断发展和人们对各种数据形式的信息需求和交流的不断增长，使得当今的计算机网络，特别是Internet从传统的数据处理设备（如计算机）和管理工具中驳离出来，担当一个非常重要的角色——信息技术的基础设施与获取、共享和交流信息的主要工具，并成为人们在当今社会生活及工作中不可缺少的组成部分。经过了几年的迅猛发展，计算机网络已经在很多方面改变了人们传统的工作和生活方式……Web浏览、E－mail、QQ（上网聊天）、VOD（视频点悉播）、文件传输、远程诊断、电子商务、网络大学及虚拟学校等无一不与计算机网络有着千丝万缕的联系。这些基于网络的各种应用，正在以惊人的速度扩展，几乎渗透了社会生活的各个方面。校园网络(CAN ，Campus Area Network)与其它园区局域网络一样，由于它属于单位自有，学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利，因此，受经费、技术水平及其它方面的影响，校园网络在规划设计、资源建设和应用上很不平衡，差别很大，特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的条件下，造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。

　　校园网络的规划设计有多种解决方案，依学校的类型规模和性质的不同，以使网络的设计方案有所不同，体现在技术、应用上更是不同。在传统的语音服务(诸如电话、蜂窝移动电话)无法满足人们的各种信息需求的今天，对图形、图像、视频等多媒体信息需求的不断增长，已成为人们依赖计算机网络进行信息共享和交流的重要资源。学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的。也是网络规划设计者永远追求的目标。

关键词：1、校园网 2、系统 3、拓扑结构 4、IP规划

前 言

由于网络的发展，校园网已经普及到各大校园。本课程设计以实例的形式对校园网络的设计方案进行分析并给出校园网络关键设备的配置步骤、配置命令以及诊断命令和方法。本课程设计旨在使读者能够系统的掌握中小型校园网的设计、实施以及维护方法及技巧。

作为一个典型的综合网络的实例，我们从对校园网的管理、设置、规划、维护等几个方面进行了综合的阐述。同时将重点放在网络主干的设计及子网的规划和配置上，对于服务器的架构设计只做简单介绍。

小学校园网作为一项系统的工程，无论在规划上、技术上和安全上，还是在实施中、应用中和管理中都存在许多亟待解决的问题，归纳起来主要包括拓扑结构图的设计，IP地址的规划和分配，主要设备的一些配置。

通过对于校园网的问题分析及解决方案，以便使读者从整体上面透彻全面的了解校园网设计流程。

一、课程设计的目的与意义

本校园网设计应达到的目的有以下几点:

1、对校园内各种网络进行统一管理。

2、对现有校园内各种网络进行规划、设计出校园网拓扑结构。

3、通过网络中心的交换机可以方便的将学校的各个办公室、计算机机房和网络设备连接起来。

4、使学校所有的计算机可以通过服务器进行互相之间的访问，将大家所需要的软件、资料存放在服务器上供大家随时使用。

5、利用校园网络建立现代化的、科学的教学环境，加强信息的传递与交流。

6、通过校园网为周边地区的企事业单位提供广泛的网络信息服务。

本校园网设计的意义在于：

在日新月异的网络时代，信息技术的迅猛发展和广泛深入的应用，推动了各行各业的技术进步，也向教育提出了严峻的挑战。教育如何迎接信息技术发展的挑战，这是我们必须思考和探索的事情。教育的迅速发展对教育手段和教育管理体系的要求越来越高，运用计算机多媒体和网络技术来促进教育的全面改革已势在必行。现在，校园的信息化已成为校园发展的潮流，小学校园网建设成为了学校信息化建设的焦点。本课程设计通过利用校园信息网络系统建成丰富的数据库资源，实现了全校的机房、办公室等的网络互连，使学校所有的计算机都能通过服务器进行相互访问，使学校教师学生对感兴趣的问题进行交流。学校校园网络的建设为教育教学提供了先进的教学手段，为教师的教育教学及科研服务提供了方便，在潜移默化的教育环境中培养了学生的信息意识。

二、需求分析

校园网必须具备教学、管理和通信三大功能。教师可以方便的查询和浏览网上资源，学生可以通过网上学习学会信息处理能力，管理人员可以方便的对教务、行政事务、学生学籍、财务等进行综合管理，实现各级管理层之间的信息数据交换及设备资源的共享。

校园网在设计上应该具备以下性能才能够满足需求：

1、 高性能与技术先进性

校园网络系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽，并在主干网上提供较高的可扩展性。

2、 高可靠性

网络要求具备高可靠性和足够的冗余，提供拓扑结构及设备的冗余和备份，为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，要避免网络出现单点失效，在网络主干上要提供备份链路提供冗余路由。

3、 安全性

校园网作为一个支持众多用户同时和Internet存在连接的网络，网络安全性在整个网络规划中是一个很重要的部分，应当采用一定的措施来控制网络的安全性，网络中应当采取多种技术，从内部和外部同时控制用户对网络资源的访问。

4、 可管理性

网管软件应能够支持通用浏览器对网络设备的管理及配置，灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理。

5、可扩展性

随着应用规模的不断扩大，要求网络可以方便的扩充容量，支持更多用户及应用。

6、 LAN的划分

根据校园网的实际需求，属于同一部门的工作人员可以在不同的建筑物中，但需要在一个逻辑子网内。络站点的增减，人员的变动都需要虚拟网技术的支持。因此在网络主干中要支持三层交换及VLAN的划分，以提高网络的安全性和灵活性。

7、 多层交换技术

通过三层交换技术，特别是基于硬件的第三层交换，可以充分地利用交换机的包处理能力，实现真正的线速交换。

三、 系统的整体设计

1、设计思想

校园网设计主要包括以下几个部分：校园内部主干设计、服务器系统设计、校园网应用设计。

2、网络设计原则

校园网的总体设计原则是：

开放性——采用开放的网络体系以方便网络的升级、扩展和互联；

可扩充性——从主干网络设备的选型及其模块、管理软件和网络整体机构以及技术的开放性来保证系统的可扩充性；

可管理性——利用合理的网络规划策略提供强大的网络管理功能；

安全性——内部网络之间、内部网络与外部公网之间的互联，利用Vlan/Elan

以及防火墙等对访问进行控制，确保网络的安全。

3、网络拓扑图

校园主干网采用一台千兆多层交换机作为中心交换机，配置多台二层换机作为二级交换机；在网络中心配置多台工作站，一台主机房工作站，一台连接外部网络的路由器，同时在路由器上配置相应的拨号访问模块，供拨号用户访问校园网。

二级交换机通过千兆光纤上连接到主干交换机上，构成星形的拓扑结构，使得主干网具有较好的可扩展性和可管理性。

图一 校园网络拓扑图1

图二 校园网络拓扑图2

4、具体设计

（1）整体结构设计

根据需求分析，以层次化的网络设计方法，选择合适的网络技术，设计一个性能价格比相对优化的网络解决方案，该网络要实现各种资源的兼容性，网络整体安全性、先进性、可靠性，后续网络的可扩展性、易管理性、高有效带宽等。主要包括:组网技术的选择，子网的划分与隔离，共享资源的配置，应用服务器的设置，IP地址规划等，综合布线系统的规划。

（2）IP规划

注：上表为对教学楼及多媒体楼部分进行详细IP地址分配

四、系统功能实现

1、校园网布局结构

校园比较大，建筑楼群多、布局比较分散。因此在设计校园网主干结构时既要考虑到目前实际应用有所侧重，又要兼顾未来的发展需求。主干网以中心控制室为中心，设几个主干交换节点，包括中心控制室、实验楼、图书馆、教学楼、宿舍楼。中心交换机和主干交换机采用千兆光纤交换机。校园网的主干即中控室与教学楼、实验楼、图书馆、宿舍楼之间全部采用8芯室外光缆；楼内选用进口6芯室内光缆和5类线。在校园信息中心配置一台CISCO公司在千兆高端交换机市场处于领先地位的主干交换机Cisco catalyst 3508G XL。主要致力于高性能骨干网应用，满足快速增长的校园网全部需求的解决方案，这些需求包括：扩展性、高性能、灵活性、管理性和可靠性。我们在模拟实验中使用的三层交换机是C3550 ，二层交换机是C2900。

广域网接入设备我们选取的是世界上最大的路由器生产商CSICO公司的CISCO 2621路由器。CISCO 2621路由器是CSICO公司针对于中小型互联网用户推出的高性能广域网接入设备，它提供了一个快速以太网端口、两个广域网接口，完全满足学校现阶段的需求。

路由器通过一条100兆以太网链路连接到主交换机上，为学校提供高速的广域网连接通道。

2、具体配置实现

2.1配置路由器

  路由器的IP配置（其中包括以太网口配置和串口的配置）

命令：Router(config)# ip address z

配置以太网口： //以RouterA为例

命令：Router1# config t

Router1(config)# int f0

Router1(config-if)# ip address 172.16.1.8 255.255.255.0 //配置以太网

Router1(config-if)# no shut // 启用该以太网口

配置路由器的串口要区分是DCE口还是 DTE口。例如观察s0哪种接口，

以在特权模式下输入命令：show controller s0

配置串行DCE：

命令：Rouer1 # config t

Router1(config)# int s0

Router1(config-if)# clock rate 64000 // 配置时钟

Router1(config-if)# bandwidth 56 //设置接口带宽，可选配置

Router1(config-if)# ip address 172.16.9.1 255.255.255.0

Router1(config-if)# no shut // 启用该串行口

配置串行DTE： // 以RouterB为例

命令：Rouer1 # config t

Router1(config)# int s0

Router1(config-if)# bandwidth 56（可选配置）

Router1(config-if)# ip address 172.16.9.2 255.255.255.0

注：DCE 和 DTE 配置区别：DCE 要配时钟，而DTE 则不必。

2.2配置静态路由

以RouterB 为例：

router>en

router#conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

router(config)#ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 172.16.9.1

router(config)#查看路由表 （命令：Router# show ip route）

注：其他路由器有类似的配置方式

2.3配置主交换机

以主交换机switchE为例

switch>en

switch#vlan database

switch(vlan)#vlan 1

switch(vlan)#end

switch#conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

switch(config)#int f0/3

switch(config-if)#switchport access vlan 1

switch(config-if)#int f0/1

switch(config-if)#switchport mode trunk

switch(config-if)#switchport trunk encap dot1q

switch(config-if)#end

switch(config-if)#int f0/8

switch(config-if)#switchport mode trunk

switch(config-if)#switchport trunk encap dot1q

switch(config-if)#end

switch#vlan database

switch(vlan)#vlan 2

switch(vlan)#end

switch#conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

switch(config)#int f0/6

switch(config-if)#switchport access vlan 2

switch(config-if)#end

switch#conf t

Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

switch(config)#int f0/1

switch(config-if)#switchport access vlan all

switch(config)#int f0/8

switch(config-if)#switchport access vlan all

switch(config-if)#end

注：通过以上的配置 将三层交换机划分了5个子网 分别为VLAN 1,2,3,4,5

其它的交换机可以做类似的配置。

2.4配置PC机

以办公室工作站的pc机Host B为例

Pcc login:root

password: linux

[root@PCC root]# ifconfig eth0 172.16.3.1 netmask 255.255.255.0

[root@PCC root]# route add default gw 172.16.3.8

其它pc机的ip地址及网关可以做类似的配置

五、系统调试结果

1.下图为本系统的虚拟网络实现图：

2、测试联通性

1、用校园网Hont E ip 172.16.7.2 ping 外网主机 Host C ip 172.16.5.1如下：

2、用校园网Hont E ip 172.16.7.2 ping 内网服务器 Host D ip 172.16.7.1 如下：

3、用内网服务器Host D ip 172.16.7.1 ping .用图书馆Hont A ip 172.16.1.1 如下：

4、用办公室工作站pc Host B ip 172.16.3.1 ping外网主机 Host C ip 172.16.5.1结果如下：

通过以上的联通性测试可以看出小学校园网的配置成功。

六、心得体会

通过为期一周的课程设计使我对网络的规划与设计有了更进一步的了解，将以前所学的计算机网络的理论与实际结合起来培养自己的动手操作能力，将网络知识从书面理论层次提升到了实际运用层次。在本次课程设计中，我们小组成员一起努力，按期的完成了我们的校园网络设计系统的设计。以团队形式进行设计也使我懂得了如何能更好的和队友进行交流信息，大家一起提出问题，解决问题，使我明白一个系统的设计、项目的开发，光靠个人的力量是不够的，团队合作会带来事半功倍的效果。

本次的网络实践课之前，我们以为做一个校园网络的规划很简单，但我们真正着手做的时候才发现并不是想象中的那样简单，我们设计出方案以后，原以为大功告成，但当我们检验的时候才发现，有些主机之间并没有连通。经过老师的指点与反复修改，我们最后成功完成了我们本次设计。

在这次实践课中我们每个组员都做出了自己的努力，大家合作完成了网络实践，这次的课程设计，使我认识到，对待任何事，首先是在态度上应该重视，只有认真去对待，才有心思去做好；其次，使我对网络主干的设计及子网的规划和配置有了更加深刻的了解；最后，这个系统的成功完成使我认识到团结合作的重要性，如果没有与组员之间的互相帮助与讨论，单靠个人是不可能这么快做出来的。在此过程中，我学到了更多更细的基础知识，必将给我今后的学习和工作带来更多的帮助。

七、参考文献

参考文献

《计算机网络》 清华大学出版社

《TCP/IP协议族第三版》 清华大学出版社

《局域网组网大全》 邮电出版社

《计算机网络基础与实训》 主编：王巧莲 方风波 科学出版社

《计算机网络技术》 主编：施晓秋 高等教育出版社

校园网的设计与规划