1、计算机网络原理课程设计信息工程学院计科 054 班李灵巧20051014422课程设计题目：设计学生公寓组网方案。含本课题的可行性分析，用户需求分析，基于需求分析，进行网络规划，并利用所学的相应的网络原理去解释规划书中每一个要点。一、需求分析l.核心交换设备要求具有强大的处理能力和良好的安全性、可靠性、可扩展性;支持各种成熟技术，未来能平滑升级到万兆。2.接入层网络设备需要支持基于 MAC 地址 802.1x 功能和基于端口 802.1x 功能，以此保证账号的惟一性.同时，支持远程 Te1net 管理、mib-|及远程开关交换机端口功能;此外还要求适应大量用户并发认证及复杂的工作环境等。3.要
2、求能够实现对用户名、IP 地址、MAC 地址、交换机端口、交换机 IP 的同时绑定，以此杜绝非法用户恶意盗用合法用户的用户名、密码、IP 和 MAC 等现象，确保计费工作。4.解决用户私自架设代理服务器的现象。5.支持标准 Radius 认证计费，可连接多种接入设备。一方面要求设备支持 802.1x 认证方式;另一方面又要求系统支持基于时长、流量以及包月的计费模式，从而为网络管理提供完善、灵活、可定制的计费策略;同时还需要保证 30，000 个以上用户并行时网络运营的稳定和管理简便。6.网络必须具备高可靠、易管理等特征。二、网络设计原则学生宿舍网既有一般网络设计的特点，又有其特殊性，除了一般网
3、络所必需的可靠性、稳定性和安全性等条件外，在进行学生宿舍网建设规划时，还应该考虑所有信息点的可控性、高性能以及关键业务的 QoS 保证等。另外在网络设计中，如何预留扩展空间和进行投资保护，以满足新应用的需求以及信息量增长和变化需要，也是学生宿舍网建设过程中需要重点考虑的因素。在充分考虑学生宿舍网的多应用、易管理的同时，本方案同时还遵循如下原则:1.高性能构建宿舍网的组网技术必须是高带宽的组网技术。骨干交换设备必须支持线速交换，以保证无阻塞的数据交换;另外，从网络结构设计上，需要考虑到一些高流量多媒体应用的分布式部署，以降低跨骨干网的流量，提高网络的性能。2.关键业务服务质量保证宿舍网中有各种各
4、样的应用业务数据流，当网络流量处于高峰期时，必定会影响关键业务数据流的响应时间，对于多媒体业务来说就会有说话结巴、图像马赛克的情况。因此，高性能的网络也还是需要 QoS 服务质量保证的。3.信息点可控性宿舍网的信息点分布很广，与一般企业网比较，宿舍网用户的流动性大，比较难管理，为了保证网络资料的有效利用，对信息点的可控性要求是必须的。除了对访问带宽限制，还必须提供基于用户的接入认证、授权和计费。为了不影响网络性能，应该在接入层设备分布式实现信息点的控制。4.先进性所选的设备必须具有很好的扩展性，当网络规模或带宽需要扩展时，能够以最小的代价满足新的需求。5.可靠稳定性可靠稳定的网络平台是应用业务
5、系统得以实施和推广的基石。网络平台的设计必须从设备、网络拓扑结构、网络技术等几个方面保证网络的可靠稳定性。6.安全性宿舍网网络平台的安全，除了要保障网络平台的安全性，还需要在一定程度上保障应用业务系统和其它网络资源的安全。网络平台应该从几个方面保证网络安全:1)设备本身的访问安全;2)内部网之间资源访问安全;3)路由系统的安全;4)互联网访问安全。三、网络解决方案1、建筑情况 (1) 共计 9 幢公寓式建筑，分别是 1，2，3，4，5，6，7，8，9 号楼，其中 8 号，9号楼分为 A、B、C、D、E 五段，共计 4320 间宿舍。 （2）学生宿舍每个房间设置 1 个信息点。2、综合布线系统初
6、步规划（1）针对用户需求，我们采用了千兆骨干、百兆到桌面，整个网络采用分布式三层交换构架，具有超高的带宽和良好的可扩展、可管理性。（2）每个学生公寓（8，9 号除外）设置一台核心交换机，每楼层设置两台二级交换机，网络主干线从综合电教楼（0#楼）拉出，分别到达每个学生公寓的核心交换机，每楼层的二级交换机直接和本楼的核心交换机相连，满足基本的建网需求。（3）对于 8,9 号楼，根据每段的实际情况而定。每段根据房间楼的不同，交换机的台楼也不相同，具体布线方案后面会详细介绍。（4）网络规划的总体拓扑图如下：图 13、布线方案详细说明（1 ）一号楼的具体布线情况如下：本楼有六层，每层层 45 个宿舍，因
7、此我们每层用 2 个 24 口的 10/100MB 自适应交换机，网络中心到七号楼采用的是光纤走过了，经过光电转换器后接入一个 10/100MB 的 24口的自适应交换机，每层楼两个交换机分别有一根线接到总交换机上，因此有两个交换机有 46 个口可用，正好满足需要，其拓扑结构如下图所示：图 2（2）二号楼、四号楼、七号楼、十号楼和一号楼结构大同小异，所以我们采用相同的布线结构，这样便于统一管理，具体拓扑结构图如图 2 所示。（3）三号楼经过改造后其中有一半的宿舍改为了会议室，其中只有二十个左右的宿舍，因此我们每层楼只用一个 24 口的 10/100MB 自适应交换机就可以了。其拓扑结构如下图所
8、示：图 3（4）五号楼每层最多有不到二十个宿舍.所以我们采用和三号楼一样的操作和布线结构图，拓扑结构图如图 3 所示。（5）六号楼也是六层，并且每层是 27 个宿舍。我们采用每层一个 24 口的 10/100MB自适应交换机，因为每个交换机有 23 个口可用，所以每层有 4 个宿舍没有接入，六层共24 个宿舍没入接入网线。我们再从总交换机上接入一个相同的交换机之后来接入没有通网线的宿舍。还会有一个宿舍空出来！这个空出来的宿舍。我们接入总交换机。需要注意的是要把每层的没有接入的宿舍留在楼的同一头，为方便管理。其拓扑结构图如下图所示：图 4（6）接下来我们考虑河南科技学院最大最复杂的两个楼群：八号
9、楼和九号楼。这两幢楼的整体结构大致相同，我们采用同一种布线方式。因为这两个楼非常的大所以我们为了能让同学们上网得到相对大的带宽，所以我们给八号和九号楼分别走两个光纤，每个光纤上接一个 24 口的 10/100MB 的自适应交换机，每层有五十个宿舍，而且一个楼分A、B、 C、D 和 E 段。所以在这个楼群中我们从两个总交换机上向每层走一根线，每层要三个交换机我们让这三个交换机互联，而不像以前的那些楼里的交换机之间的并联关系！这三个交换机中是两个 24 口和一个 12 口的交换机，这样第一根光纤上的交换机可以走完A、B 段中的全部和 C 段中的一、二、三楼。第二根光纤用相同的方法走完 D、E 的全
10、部和C 段的四、五、六楼。这样做的好处既有利于扩展又可以节省资源。其拓扑结构图如下：图 58 号楼的 D、 E 栋和 C 栋的上三层拓扑结构图如下图示：图 64、IP 地址分配与子网划分方案 学校目前为止拥有 IP 段为：59.69.0.059.69.30.255,共有 IP 地址 7680 个,共有宿舍 4320 间,在此基础上,进行 IP 地址划分,为了保证扩展性和安全性,对每栋楼的每层划分一个子网,为节省 IP 资源,每二栋楼共用三个 IP 地址段,进行详细的子网划分.保证每个宿舍接入一个信息点,剩余 IP 资源留做扩展用途.具体的 IP 地址分配方案和子网划分方案如下: 1 号宿舍楼共
11、有房间 270 间,至少需要 IP270 个,因此我们用两个 IP 段划分 8 个子网,其中 6 个子网分别划分在该楼的每一层,具体划分方案如下IP 59.69.0.0/26 子网掩码:255.255.255.192一层可分 IP 为:59.69.0.159.69.0.63 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.0.6559.69.0.127 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.0.12959.69.0.191 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.0.19359.69.0.254 /3 号子网IP 59.69.1.0/26 子网掩码:255.255.255.192五层可分
12、 IP 为:59.69.1.159.69.1.63 /0 号子网六层可分 IP 为:59.69.1.6559.69.1.127 /1 号子网 2 号宿舍楼共有房间 264 间,至少需要 IP 264 个,因此我们用 1 个 IP 段划分 4 个子网,加上 1 号楼未分配的两个子网,用以该楼的每层 ,具体划分方案如下:IP 59.69.2.0/26 子网掩码:255.255.255.192一层可分 IP 为:59.69.2.159.69.2.63 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.2.6559.69.2.127 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.2.12959.69.2.19
13、1 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.2.19359.69.2.254 /3 号子网IP 59.69.1.0/26 子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.1.12959.69.1.191 /2 号子网六层可分 IP 为:59.69.1.19359.69.1.254 /3 号子网 3 号宿舍楼共有学生宿舍 132 间,到少需要 IP 132 个,因此我们用一个 IP 地址段划分 6 个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.3.0/27 子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.3.159.69.2.31 /
14、0 号子网二层可分 IP 为:59.69.2.3359.69.2.63 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.2.6559.69.2.95 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.2.9759.69.2.127 /3 号子网五层可分 IP 为:59.69.1.12959.69.1.159 /4 号子网六层可分 IP 为:59.69.1.16159.69.1.191 /5 号子网未分配的 IP 地址用以扩展用途。 4 号宿舍楼共有学生宿舍 276 间，至少需要 IP 276 个，因此我们用两个 IP 地址段划分 8 个子网，其中 6 个子网用于每个楼层。剩余 IP 用与 7 号楼的 5
15、，6 两层。具体划分方案如下：IP 59.69.4.0/26 子网掩码:255.255.255.192一层可分 IP 为:59.69.4.159.69.4.63 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.4.6559.69.4.127 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.4.12959.69.4.191 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.4.19359.69.4.254 /3 号子网IP 59.69.8.0/26 子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.8.159.69.8.63 /0 号子网六层可分 IP 为:59.69.8.6559.69
16、.8.127 /1 号子网 5 号宿舍楼共有宿舍 128 间,到少需要 IP 128 个,因此我们用一个 IP 地址段划分 6个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.5.0/27 子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.5.159.69.5.31 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.5.3359.69.5.63 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.5.6559.69.5.95 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.5.9759.69.5.127 /3 号子网五层可分 IP 为:59.69.5.12959.69.5.159 /
17、4 号子网六层可分 IP 为:59.69.5.16159.69.5.191 /5 号子网 6 号宿舍楼共有学生宿舍 172 间,到少需要 IP 172 个,因此我们用一个 IP 地址段划分 6 个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.6.0/27 子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.6.159.69.6.31 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.6.3359.69.6.63 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.6.6559.69.6.95 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.6.9759.69.6.127 /3 号子网
18、五层可分 IP 为:59.69.6.12959.69.6.159 /4 号子网六层可分 IP 为:59.69.6.16159.69.6.191 /5 号子网 7 号宿舍楼共有学生宿舍 270 间，至少需要 IP 270 个，因此我们用一个 IP 地址段划分 4 个子网加上 4 号楼剩余的两个子网的 IP 地址，共 6 个子网 IP 地址用于每个楼层。具体划分方案如下：IP 59.69.7.0/26 子网掩码:255.255.255.192一层可分 IP 为:59.69.7.159.69.7.63 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.7.6559.69.7.127 /1 号子网三层可分
19、IP 为:59.69.7.12959.69.7.191 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.7.19359.69.7.254 /3 号子网IP 59.69.8.0/26 子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.8.12959.69.8.191 /0 号子网六层可分 IP 为:59.69.8.19359.69.8.254 /1 号子网 8 号，9 号宿舍楼每楼分为 A、B、C、D、E 五段，每段相当于一座宿舍楼，因此我们采用与上面宿舍楼相同的划分方案。对每两段分配三个 IP 地址段，进行子网划分，仍采用每段每层处在一个子网中的方案，增强安全性。因此一共要向
20、 8，9 号楼分配 15 个 IP 地址段，分别为 59.69.11.059.69.25.255/26,8 号楼 A、B 段共用 59.69.11.0/2659.69.13.0/26 划分出的 12 个子网用于每个楼层。C、D 段共用 59.69.14.0/2659.69.16.0/26 划分出的 12 个子网。9 号楼的 A、B 段共用59.69.17.0/2659.69.19.0/26 划分出的 12 个了网；C、D 段共用59.69.20.0/26-59.69.22.0/26 划分出的 12 个子网。8 号楼的 E 段和 9 号楼的E 段共用 59.69.23.0/2659.69.25.
21、0/26 划分出的 12 个子网。至此 8 号称号楼的IP 地址分配完毕。每个宿舍至少接入一个信息点，剩余的 IP 地址用于以后的扩展用途。 10 号宿舍楼与 7 号宿舍楼有相同的结构，共有学生宿舍 270 间，至少需要 IP 270个，因此我们用两个 IP 地址段划分 8 个子网，其中 6 个子网用于每个楼层。剩余IP 用于与 10 号楼相连的新科学院行政楼的扩展。具体划分方案如下：IP 59.69.10.0/26 子网掩码:255.255.255.192一层可分 IP 为:59.69.10.159.69.10.63 /0 号子网二层可分 IP 为:59.69.10.6559.69.10.1
22、27 /1 号子网三层可分 IP 为:59.69.10.12959.69.10.191 /2 号子网四层可分 IP 为:59.69.10.19359.69.10.254 /3 号子网IP 59.69.9.0/26 子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.9.159.69.9.63 /0 号子网六层可分 IP 为:59.69.9.6559.69.9.127 /1 号子网五、组网方案的评价1、组网的先进性当今世界，通信和计算机技术发展日新月异。我们的方案要适应新技术发展的潮流。既要保证大学网络的先进性，同时也要兼顾技术的成熟性。一个大型网络光是能用还不够，必须优化设
23、计才能这真正发挥网络的功能。本组网方案与学校校园网相适应，可以说是校园网的一个宿舍子网络的规划，更有利于校园网的运行和学校的管理。2、学生公寓网络的可用性和可靠性学生公寓网的建成，可以使学生方便地浏览和查询网上资源实现远程学习，通过网上学习学会信息处理能力。同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，实现教学资源的共享。通过校园网与Internet 相连 ，安全性得到保证。3、 构筑高安全性网络对于安全性我们将通过对河南科技学院学生宿舍公寓的区域划分，和高层对校园网安全设备的共享来逐级实现网络的安全性。对内的安全实施包括用交换机进行 VLA
24、N 的划分，在路由中创建访问控制列表，如此可对一些网络用户实行可控的安全级别。对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实现用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。4、 具备后续可扩展性由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，保证用户今后三到五年的网络扩充升级能力。没有人敢说“我的网够用了” 。数据网络的速度从从 10M 到100M、100M 到 1000M，到 10000M，用户
25、的数据传输需求从 1K 到现在的整个硬盘；网络速度在以指数级的发展，而网络需求也以指数级增长。一个成功的高校社区网络会具备很强的扩展能力，无论在支持的用户数量方面、对目前各种网络标准的支持还是在对未来新型技术、新业务的支持上都做好了充分的准备。六、结论本论文在指导教师朱坤华老师以及本班同学的帮助下，历时 5 天，终于完成。期间，经过查阅收集各方面资料，一方面充实了理论基础，另一方面确定了局域网相关技术策略。针对局域网络组网技术进行深入分析研究，并整理出一个“学校学生公寓网的组建和维护”的方案。21 世纪是一个以网络技术为核心技术的信息时代，随着网络技术的广泛应用和高速发展，在给我国经济发展提出
26、严峻挑战的同时，也给我国经济发展带来了前所未有的机遇。计算机网络从 60 年代末 70 年代初的实验性网络研究，经过 70 年代中后期的集中式、闭关网络应用，到 80 年代中后期的局部开放应用，一直发展到 90 年代的开放式大规模推广，其速度发展之快，影响之大，是任何学科不能与之相匹敌的。计算机网络的应用从科研、教育到工业，如今已渗透到社会的各个领域，它对于其他学科的发展具有使能和支撑作用。就我国计算机网络的应用和发展而言，在很大程度上得益于政府的支持。因此，在今后的发展过程中仍然要按照集成的哲理，运用网络的手段，从基础研究、技术开发入手，以典型应用为突破口进行工程推广，继续走产、学、相结合的
27、道路。现在网络发展正处于一个转折点，网络新产品追求更快的性能指标，以提供更大的带宽促进商业应用；用户则要求网络技术在更加安全可靠的情况下提供象电话一样简单、易用的服务；而计算机网络体系结构和相关技术还未能从根本上解决问题。因此，计算机网络又面临着新一轮的理论研究和技术开发，既是挑战，也是机遇。人类将越来越离不开计算机网络。七、致 谢在本课程设计论文完成之际,首先要感谢我尊敬的课程设计指导老师朱坤华老师。在本课程设计论文的写作过程中,我们得到老师的大力帮助和指导,这里要再一次感谢朱老师的帮助。老师对本论文的写作提出了很多宝贵的建议,这些建议让我在茫茫书海中寻获了许多有价值的参考文献。在此谨致诚挚的谢意。同时也感谢其他课程设计小组同学的热心帮助和真诚的建议，感谢同小组同学一块的不懈努力，为我们的课程设计的顺利完成提供了很多资料。在此对你们一并致谢。 八、参考文献1 陈有祺、吴功宜,计算机网络基础,天津：南开大学出版社，2000 年 10 月2 孙江宏,局域网组建及应用培训教程,北京：清华大学出版社，2002 年 2 月3 吴礼发、谢希仁,网络原理与技术教程,北京：希望电子出版社 2002 年 9 月4 Andrew S.Tanenbaum 著，潘爱民译，计算机网络（第四版）北京：清华大学出版社，2007 年 11 月校园网络设计http:/
