1、郑州轻工业学院专科毕业设计（论文）题 目 校园网组网方案的研究与设计 学生姓名 专业班级 学 号 系 别 计算机系 指导教师(职称) 完成时间 2009 年 4 月 17 日 校园网组网方案的研究与设计I校园网组网方案的研究与设计摘要自从 1946 年在美国宾夕法尼亚大学研制成功世界上第一台电子计算机以来，计算机技术、通信技术等信息科技得到飞速地发展与普及，使人类逐步进入了信息社会。伴随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。1995 年中国教育教研网（CERNET）建成后，已经进入到一个蓬勃发展
2、的阶段。校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。进行校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本毕业设计课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导。其主
3、要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet 的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。通过本毕业设计课题的论述，希望使读者能够了解校园网的建设过程以及所涉及到的各种网络技术，并能对今后大家在学习网络技术知识或是进行校园网的工程建设中有所借鉴。关键字：校园网;局域网;网络设计方案校园网组网方案的研究与设计IICampus Network Research and Design ProgramABSTRACTSince 1946, the University of Pennsylvania in the United States succ
4、essfully developed the worlds first electronic computer, the computer technology, communication technology, such as information technology has been rapid development and spread, so that mankind has entered a progressive information society. Along with the sharing of information resources for people
5、and the urgent need of information exchange to promote the emergence of network technology and the rapid development of computer networks, generation and use of information for human civilization has brought a revolutionary change.1995 Chinas education and research network (CERNET), upon completion,
6、 has entered into a phase of vigorous development. Completion of the campus network and use to improve the quality of teaching and research, teaching and research conditions improve and speed up the process of schools to carry out multi-media teaching and research, and teaching more people, more res
7、earch results have important and far-reaching significance.Campus network construction is the development of information technology in schools to an inevitable choice for the campus network system network is a very large and complex system, it not only for modern teaching, integrated information man
8、agement and office automation applications, such as a series of basic operating platform, and can provide a wide range of applications, so that information can be timely and accurately transmitted to the various systems. Campus network and the construction of the main application of the network tech
9、nology to the important branch of local area network technology to the construction and management, and therefore the subject of this graduation project will be mainly in the construction of the campus local area network may be used in a variety of technical and implementation options for the design
10、 direction, building for the campus network and provide a theoretical basis and practical guidance. Its main LAN technologies include a variety of ideas, the network design, network topology, cabling systems, Intranet / Internet applications, network security, network system maintenance and so on.Th
11、e passage of the graduation project on the subject, I hope so that readers can understand the process of building a campus network, as well as involved in a variety of network technologies and the future we can learn from the knowledge of network technology to the campus network or the construction
12、of some reference .Keywords: Campus Network; LAN; network design program校园网组网方案的研究与设计III目 录第一章 校园局域网的技术思想 .11.1 计算机网络简介 .11.2 局域网技术 .11.3 局域网的主要 应用技术 .3第二章 设备型号的选择 .72.1 网络设备设 计 .72.2 常用网络设备 .152.3 服务器 .162.4 设备选型 .17第三章 技术方案及拓扑图 .193.1 校园网的建设规划 .193.2 Internet 接入技术 .213.3 防火墙技术 .27第四章 校园网的运行状况 .284
13、.1 校园网的应用状况 .284.2 网络管理 .294.3 网络故障排除方法 .30结 束 语 .33致 谢 .34参 考 文 献 .35校园网组网方案的研究与设计1第一章 校园局域网的技术思想1.1 计算机网络简介计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。 计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。1.2
14、 局域网技术1.2.1 局域网（Local Area Network；LAN） 通常我们常见的“LAN”就是指局域网，这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显，所谓局域网，那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至 10 公里以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻
15、径问题，不包括网络层的应用。 这种网络的特点就是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算现今的 10G 以太网了。 IEEE 的 802 标准委员会定义了多种主要的 LAN 网：以太网（Ethernet） 、令牌环网（ Token Ring） 、光纤分布式接口网络（FDDI） 、异步传输模式网（ATM）以及最新的无线局域网（WLAN） 。1.2.2 局域网传输介质校园网组网方案的研究与设计2传输介质是网络中信息传输的媒体，是网络通信的物质基础之一。传输介质的性能特点对传输速率、通信的距离、可连接的网络结点数目和数据传输的可靠性等均有很大的影响。因此，必须根据不同的
16、通信要求，合理地选择传输介质。目前在局域网中常用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维等。双绞线（又称双扭线）是最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，通常还把若干对双绞线对（2 对 或 4 对） ，捆成一条电缆并以坚韧的护套包裹着，每对双绞线合并作一根通信线使用，以减小各对导线之间的电磁干扰。双绞线分为有屏敞双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（ UTP） 。有屏蔽双绞线外面环绕一圈金属屏蔽保护膜，可以减少信号传送时所产生的电磁干扰，但是，相对来讲价格较贵。 无屏蔽双绞线没有金属保护膜，对电磁干扰的敏感性较大，电气特性较差。它的最大优点是价格便宜，所以广泛应用于传输模拟信号的电话系统
17、中。但是，此类双绞线的最大缺点是，绝缘性能不好，分布电容参数较大，信号衰减比较厉害，所以，一般来说，传输速率不高，传输距离也很有限。1990 年 9 月 28日，IEEE 认可了 10BASET 标准，并作为官方的标准加以颁布。从此，10BASET 己逐渐被广泛用于办公大楼的局域网布线。由于有了这个标准，以太网、令牌环网和 ARCnet 网均可以直接使用已经布好的电话线路。同轴电缆（CoaxiaI Cable）是网络中最常用的传输介质，共有四层，最内层是中心导体，从里往外，依次分为绝缘 层、导体网和保护套，按带宽和用途来划分，同轴电缆可以分为基带（Baseband ）和宽带（ Broadban
18、d） 。基带同轴电缆传输的是数字信号，在传输过程中，信号将占用整个信道，数字信号包括由 0 到该基带同轴电缆所能传输的最高频率，因此，在同一时间内，基带同轴电缆仅能传送一种信号。宽带同轴电缆传送的是不同频率的信号，这些信号需要通过调制技术调制到各自不同的正弦载波频率上。传送时应用频分多路复用技术分成多个频道传送，使数据、声音和图像等信号，在同一时间内，在不同的频道中被传送。宽带同轴电缆的性能比基带同轴电缆好，但需要附加信号处理设备，安装比较困难，适用于长途电话网、电缆电视系统及宽带计算机网络。校园网组网方案的研究与设计3光导纤维电缆简称光纤电缆或光缆。随着对数据传输速度的要求不断提高，光缆的使
19、用日益普遍。对于计算机网络来说，光缆具有无可比拟的优势。光缆由纤芯。包层和护套层组成。其中纤芯由玻璃或塑料制成，包层由玻璃制成，护套由塑料制成。光纤通信具有许多优点，首先是传输速率高，目前实际可达到的传输速率为几十至几千 Mbit/s：其次是抗电磁干扰能力强，重量轻，体积小，韧性好，安全保密性高等。目前，多用于作为计算机网络的主于线。光纤的最大问题是与其他传输介质相比，价格昂贵。另外，光纤衔接和光纤分支均较困难，而且在分支时，信号能量损失很大。1.3 局域网的主要应用技术1.3.1 局域网概述 局域网是一种小范围内实现资源共享的计算机网络,它具有结构简单,投资少,数据传输速率高和可靠性高等优点
20、. 决定局域网特性的三个主要技术是:传输介质,拓扑结构和信道访问协议.在这三种技术中最为重要的是信道访问协议,它对网络的吞吐量,响应时间,传输效率等网络特性起着十分重要的作用. 1.3.2 CSMA/CD 访问控制方式 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),即载波监听多路访问/冲突检测,是一种争用型的介质访问控制协议.网中各节点都能独立地决定数据帧的发送与接收.每个站点在发送数据帧之前,首先要进行载波监听,只有介质空闲时,才允许发送帧.这时,如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧,则会产生冲突现象.每
21、个站必须有能力随时检测冲突是否发生,一旦发生冲突,则应停止发送,然后随机延时一段时间后,再重新争用介质,重发该帧. 我们把检查信道上有无数据信号传输称为“载波监听“,而把同时有多个节点在监听信道是否空闲和发送数据,称为“多路访问“. 校园网组网方案的研究与设计4令牌的含义:令牌是一种特殊的控制帧,其特点是:一个环只有一个令牌;令牌是站点能进行数据发送的凭证,只有获得令牌的站点才能进入数据发送工作方式;令牌绕环行驶. 1.3.3 Token-Ring 基本原理 Token-Ring 是一种适用于环型拓扑的分布式介质访问控制方法.这种介质访问技术使用一种称为令牌的特殊帧沿着环网循环.当一个站要发送
22、数据时,必须等待空令牌通过本站,然后将空令牌改为忙令牌,紧跟着忙令牌之后,把数据帧发送到环网上.由于令牌是忙状态,其他站必须等待而不能发送数据.因此,也就不可能产生任何冲突. 1.3.4 令牌总线访问控制方式 令牌总线是令牌控制方式在总线结构上的应用.其特点是:物理上是总线结构,逻辑上是令牌环.在令牌总线中,总线上的站不能像 CSMA/CD 那样随机地访问总线,而只有令牌持有者才能访问总线.令牌的传递不是按站的物理顺序,而是按逻辑顺序.如右图所示.站点 ABEDA 构成一逻辑环.另外,称逻辑环外的站点为非活动站。 以太网组网技术概述 :以太网组网非常灵活和简便,可使用多种物理介质,以不同拓扑结
23、构组网,是目前国内外应用最为广泛的一种网络,已成为网络技术的主流. 以太网按其传输速率又分成 10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s. 。10 BASE-2 以太网是采用 IEEE802.3 标准 ,它是一种典型的总线型结构,如下图所示.采用细缆为传输介质,通过 T 型接头与网卡上的 BNC 接口相连的总线型网络. 一个细缆以太网电缆段长度超过 185 米或工作站个数多于 30 个时,应采用支持BNC 接口的中继器来延长距离,或增加节点个数.使用 4 个中继器的细缆以太网的最大长度可达到 925 米. 10 BASE-T 是采用无屏蔽双绞线(UTP )作为传输介质的以太网,其标准为IE
24、EE802.3i.在网络拓扑结构中增加了集线器(HUB),采用 RJ45 连接头实现网络 校园网组网方案的研究与设计51.3.5 ATM 组网技术 ATM 的基本概念 ：异步传输模式 ATM(Asynchronous Transfer Mode)是一种快速分组交换技术,它是以信元为信息传输和交换的基本单位,是一种面向连接的交换技术.为了简化信元的传输控制,在 ATM 中采用了固定长度的信元,规定为 53 字节,其中信元头 5 个字节,信息段 48 个字节 . ATM 局域网组网技术 ：以 ATM 交换机为中心连接计算机所构成的局域网络叫 ATM 局域网。ATM 交换机和 ATM 网卡支持的速率
25、一般为155Mb/s24Gb/s ,满足不同用户的需要,标准 ATM 的组网速率是 622 Mb/s.。ATM 是将分组交换与电路交换优点相结合的网络技术 ,可以工作在任何一种不同的速度,不同的介质和使用不同的传送技术,适用于广域网,局域网场合,可在局域网/广域网中提供一种单一的网络技术,实现完美的网络集成. ATM 组网技术的不足之处是协议过于复杂和设备昂贵带来的相对较高的建网成本. 交换局域网和虚拟局域网：交换局域网交换局域网的核心部件是局域网交换机.局域网交换机一般有多个端口,每个端口可以直接和网络中的一般节点连接,也可以和集线器连接.交换局域网与共享式局域网的不同是: “共享式“局域网
26、共享式集线器是共享式局域网络上使用的中心控制设备.它的工作原理是建立在“共享介质“基础上的,相应的介质访问控制方法是 CSMA/CD,Token Ring 和Token Bus.如某共享式以太网上的数据传输速率为 10Mb/s,当 10 个节点同时使用时,每个节点平均分配的带宽就只有 1Mb/s. “交换式“局域网交换机是交换式局域网上使用的中心控制设备.在交换式局域网中,可以通过交换机为所有节点建立并行,独立和专用带宽的连接.不管有多少工作站,各工作站均可以得到并行,独立的带宽.若某交换式以太网数据传输速率为 10Mb/s,每个节点均可以得到 10Mb/s 的带宽 . 利用 100Mb/s 交换机组网实例 虚拟局域网：虚拟局域网是建立在局域网交换机或 ATM 交换机的基础上的,以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理,逻辑工作组的节点组成不受物理位置的限制. 校园网组网方案的研究与设计6逻辑工作组将网络上的节点按工作性质与需要划分而得到,一个逻辑工作组就是一个虚拟网络. 构成虚拟局域网的条件是:所有用户终端都连接到支持虚拟局域网的交换机端口上。
