定边中学教学楼局域网的组网方案设计.doc

精品文档摘要由于计算机与网络技术的特殊性，网络建设需要考虑以下一些因素：系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，其目的是为了实现通信和资源共享，目前已经成为社会各个行业传递信息的一个重要工具，为人们的工作、生活提供了极大的便利。 在计算机网络中，局域网是最简单的网络类型，但它的发展非常迅速，应用非常广泛，同时也是组建大型网络的基础。本次课程设计主要目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解，掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、设计和IP地址的分配，提高学生的应用能力。而我的课题就是为定边中学设计教学楼局域网。局域网（Local Area Network，LAN）是指传输距离有限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目的的网络系统，它仅包括OSI参考模型的底部3层协议。将一个网络限制在物理上较小的区域之内，可以减少从网络上一台计算机发送数据到最远处计算机的时延。关键词: 局域网 定边中学教学楼局域网目录1.绪论61.1课程设计目的及要求61.2课程设计的内容62.课程设计概述83需求分析93.1教学楼局域网建设的可行性93.2局域网概述103.3局域网设计环境104.教学楼局域网分析与组建124.1设计原则124.2组网目的125.系统设计145.1系统要求145.2有关标准与规范145.2.1设计标准145.3结构化布线子系统设计145.3.1工作区子系统145.3.2水平子系统155.4系统的检测与验收155.4.1布线系统测试应注意以下几点155.4.2测试与验收标准155.4.3测试预验收内容156.网络设计176.1网络结构图196.1.1IP地址申请，子网划分与子网掩码的设置：217.技术经济分析238.实验总结249.参考资料251.绪论1.1课程设计目的及要求 计算机网络课程设计是计算机科学与技术专业实践环节之一，是学习完计算机网络课程后进行的一次全面的综合练习。其目的在于加深对OSI七层模型、TCP/IP模型的各层功能和设计思想的理解，掌握组建计算机网络的基本技术，特别是网络规划、设计和IP地址的分配，提高学生的应用能力。本课程设计要求培养以下四个方面的业务能力： （1）综合运用所学专业基本理论，提高查阅文献和资料的能力，其中包括提高阅读外文资料的能力。 （2）培养学生进行方案设计、系统分析、系统设计的能力。 （3）培养学生组网方案设计和网络布线的能力。 （4）提高学生进行技术总结和撰写说明书的能力。1.2课程设计的内容本次课程设计的主要任务是：根据用户单位的需求及环境条件、经济状况、人员素质等具体情况，结合当前网络技术的发展以及软、硬件设备条件，在进行相应需求分析和市场调研的基础上，按照计算机网络组网设计的一般方法，进行相应环境下计算机网络组网方案设计联系。具体要求如下： （1）在规定的2周网络课程设计的时限内，完成某种型式的计算机网络的组网方案设计（要求所组建的网络能方便地接入互联网）。设计题目可以自行拟定，也可参照本设计指导书给出的部分参考题目拟定。（2）根据课程设计时间，合理制定工作计划，按照计算机网络组网方案设计的各个环节（网络规划、网络设计、网络实施、网络测试与维护、网络管理以及网络设备选型、网络布线等），有步骤地开展本课程设计的各项工作。 （3）在整个课程设计过程中，要严格按照所选定题目的要求，开展所组建网络的规划设计工作，认真做好读书笔记，最后提交步骤完整、内容详实、逻辑严密、重点突出、语言流畅、图文并茂，且包含有心得体会的课程设计报告。 （4）课程设计期间，要端正学习态度、勤于思考、刻苦钻研，勇于实践，独立完成，严禁弄虚作假或抄袭他人成果。要爱护公物，搞好环境卫生，保持设计室整洁、安静，保证正常的教室秩序。要遵守学习纪律和作息时间，不迟到，不早退，不旷课。因事、因病不能上课的，必须严格履行请假手续。 （5）课程设计结果：提交一份完整的组网方案设计报告；同时提交一份完整的电子文档（各班分别交一张光盘：包括全体学生的报告电子文档，所有同学需将自己完整的课程设计电子文档刻入光盘连同纸质报告一起交学位）。 2.课程设计概述当今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，他极大的改善了我们的生活方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日异月新，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习带来更大的方便，我们与外界的联系将更加紧密和快速。随着信息时代的到来，教育事业必将不可抗拒的加速进入信息网络时代。各学校将建设具有本校特点的，能给学校教育事业带来最大效用的信息网络。在现代教育中信息搜集和及时传达给同学的需求越来越迫切。这就离不开计算机网络。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、加快学校的科技化进程，开展多媒体教学与研究并提高教学效率多出人才，科研多出成果有着十分重要而深远的意义。其中主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、Internet的应用、网络安全、网络系统的维护等内容。通过本次课程设计，我将设计一个组建母校定边中学教学楼局域网方案。3需求分析随着科技的快速发展，人们的生活已进入网络时代。多媒体技术与网络技术的普及，建设教学楼局域网是非常必要的。(1)教育信息量的不断增多，使各级各类学校，家庭和教育部门对教育信息计算机管理和教育信息服务的要求越来越强烈；(2)现代教育的改革需要。将计算机引入教学各个环节，从而引起了教学方法、教学手段、教学工具的重大革新。教学楼局域网的建设对提高教学质量，推进我国教育现代化发展起着不可忽略的作用，网络又为教学管理者和老师提供了获取资源、协同工作的有效途径。毫无疑问，建设教学楼局域网是学校提高工作效率、改善教学质量的有力手段，也是解决信息时代教育问题的基本工具。(3)随着经济的发展，我国各级政府对教育的投入不断加大。计算机技术的飞速发展，使相应产品价格不断下降；同时人们的认识水平和经济实力不断提高。大量计算机进入学校和家庭，使得计算机用于教育信息管理和信息服务是完全可行的。3.1教学楼局域网建设的可行性 首先在技术上在网络日益发达的今天，我们对网络的建设方面积累了很多的经验和理论知识，是完全有能力建设一个完善的教学楼局域网；其次在经济上随着经济的发展，以及国家对教育的投资力度的不断扩大，定边中学建立自己的教学楼局域网是切实可行的。由此建立一个安全可靠的教学楼局域网是必要的同时是可行的。定边中学教学楼局域网主要实现以下功能：(1)提供Internet服务，通过与Internet的连接，可以培养教师和学生使用网络来搜索、挖掘、获取有用知识信息的习惯，使学生何老师能够获取以前无法获得的更多知识。(2)资源共享：统一管理学校内的各科目多媒体教室课件等教学资料，是这些资源可以得到更广泛的应用。同时也能及时的了解一些时事，使得教育紧随时代的发展。(3)通过教学楼局域网，学生可以及时的了解国内外科技发展动态，促进教学的提高。(4)以此局域网为依托，建立各种课程的计算机辅助教学、多媒体教学课件演示、VOD视屏点播、计算机辅助考试和答疑批阅系统。3.2局域网概述 局域网（Local Area Network，LAN）是指传输距离有限，传输速率较高，以共享网络资源为主要目的的网络系统，它仅包括OSI参考模型的底部3层协议。将一个网络限制在物理上较小的区域之内，可以减少从网络上一台计算机发送数据到最远处计算机的时延。局域网是共享介质的广播式分组交换网。在局域网中，所有的计算机都连接到共享的传输介质上，任何计算机发出的数据包都会被其他计算机接收到。由于局域网是共享介质的通信系统，所以共享介质的信道分配技术是局域网的核心技术。拓扑结构和传输介质决定了各种局域网的数据类型、数据传输速率、通信效率等特点，也决定了局域网的应用。3.3局域网设计环境（1）局域网覆盖范围为整个教学楼。教学楼共分为3栋每栋6层且3栋楼之间是相互联通的所以姑且将其视为一栋楼，每层有24个房间；每个房间一样大，长10米，宽8米。（2）每个房间配备一台台式电脑（3）局域网具有安全措施，非法和非授权用户无法进入局域网或通过无线局域网进入整个网络。图3-1定边中学教学楼分布图4.教学楼局域网分析与组建4.1设计原则(1)实用性：一切从实际出发，根据不同用户的不同情况，具体问题，具体分析，立足现状，展望未来，采用当前先进的，成熟的技术，满足用户对计算机网络的语音、数据、图案传输等的应用需求，并可根据用户的实际需要方便的改变网络逻辑拓扑结构，灵活增加和屏蔽网络节点，重新安排网络上的信息流通等，能够方便的提供系统的管理、维护、扩充和升级，这是系统建设的基本要求。(2)安全性和可靠性：可靠性是衡量一个网络系统好坏的重要指标，方案设计要尽量减少单点故障，提高设备冗余度，采用结构化综合布线系统，从而提高系统的可靠性。(3)成熟性和先进性：在技术成熟实用的基础上，采用先进的产品和技术，具体体现在石高速网络能在短期内不落后，采用的技术都是目前较为成熟可靠并正在发展中的技术，选择具备上述条件的主流厂家，具备完整性的产品。 (4)开放性和可扩展性：应考虑未来发展的需要，是系统与未来扩展的设备具有互联性和互操作性，又便于升级、换代，使整个系统可以随着科学技术的发展与进步，不断得到充实、改进、完善和提高，能很方便的融于全球信息网络中。(5)集成性和可管理性：充分考虑系统所涉及的各子系统的集成和信息共享，保证系统总体上的先进性和可理解性，采用集中管理、操作和分散控制的模式。(6)经济性：系统应具有较高的性能价格比。4.2组网目的(1)办公自动化：为定边中学教学楼网络提供了一个稳定、有效、可靠、安全的网络平台。通过WEB建设，实现局域网内部信息发布；通过资源共享，实现打印服务，资源服务。(2)教育信息化：随着教育信息化的发展，教师队伍的建设提出更高要求，对教师进行信息化的培训。5.系统设计5.1系统要求(1)满足计算机网络系统对网络传输信道的应用要求；(2)满足多种计算机网络系统（Ethernet、Fast Ethernet、Gigabit Ethernet、ATM等）对线路的要求，不仅能实现计算机端口的灵活配置，而且方便计算机网络的升级、扩充；(3)模块化、结构化的系统设计，支持向更高层次应用的平滑过渡。5.2有关标准与规范5.2.1设计标准(1)EEE802.3u 100Base-T/、IEEE802.3z(2)EIA/TIA 568A、EIA/TIA 569/EIA/TIA-TSB 36/40工业标准及商务建筑布线标准。(3)IS011801(4)CCITT ATM 155/622Mbps(5)中国工程建设标准化协会标准建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范CECA72：975.3结构化布线子系统设计5.3.1工作区子系统网络在工作区的输出端口采用超5类屏蔽RJ45插座，数据点用双孔面板。从终端设备到信息插座的连线采用超五类模块化跳线。5.3.2水平子系统水平子系统采用4线对超五类UTP（非屏蔽双绞线）。之所以选用非屏蔽双绞线，是从技术和经济两方面来考虑的。从技术上来说，如果采用屏蔽线，则必须对整个网络系统进行全程屏蔽，而且要求屏蔽性能非常好，若只是局屏蔽或者屏蔽性能不好，将会在线路的不同点之间形成电势差，从而对线路上传输的信号造成影响，如果采用非屏蔽线则不会有上述问题，而且在一般环境下，非屏蔽线足可以满足通信的要求，没必要采用屏蔽线。所需设备材料：超五类双绞线5.4系统的检测与验收5.4.1布线系统测试应注意以下几点(1)质量保证(2)系统性能(3)系统测试的标准和控制5.4.2测试与验收标准(1)布线系统工程施工及验收规范CECS89：97(2)AVAYA结构化综合布线系统标准(3)超五类测试标准(4)文档标示标准5.4.3测试预验收内容（1）布线平面图（2）整个布线系统的外观是否整洁，所有相关的布线标示是否齐全（3）利用通断仪，测试每一条通信线路是否贯通（4）利用超五类测试仪，进行线缆的超五类性能测试（5）完成验收报告等相关文档6.网络设计目前在局域网建设中，由于以太网性能优良、价格低廉、升级和维护方便，通常都将它作为首选。校园内楼宇间的连接线缆，由于是暴露在室外，常年受到日晒雨林的影响和雷电的干扰，此时使用光缆作传输介质最为适宜。因为光缆具有高带宽，传输距离远，抗干扰能力强、安全性好、抗老化和高寿命等显著特点。由于定边中学教学楼是连通的3栋，再次实际情况下我认为选择星型拓扑结构比较实用。我将在居于中间的2号楼3楼的教师休息室建立该局域网的管理系统。星型拓扑结构是指网络中所有结点都连接在一个中央集线设备上。所有数据的传送以及信息的交换和管理都通过中央集线设备来实现。 星型拓扑结构的优点： （1）结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。 （2）网络延迟时间较小，传输误差低。 （3）在同一网段内支持多种传输介质，除非中心结点故障，否则网络不会轻易瘫 痪。 星型拓扑结构的缺点如： （1）安装和维护的费用较高 （2）共享资源的能力较差 （3）通信线路利用率不高 （4）对中心结点要求相当高，一旦中心结点出现故障，则整个网络将瘫痪图6-1星型拓扑图布线建议用双绞线，经济，实用。那么，让我们简单地看一下网络综合布线系统中可供选择的传输介质：Cat5e非屏蔽、Cat6非屏蔽、Cat5e屏蔽、Cat6屏蔽、Cat7 STP屏蔽、OM1光纤、OM光纤、OM3 光纤、单模光纤从以上几种传输介质来看，在网络综合布线常用材料的应用中，可综合为四种基本选择：（1）是超五类布线，可支持百兆和千兆以太网；（2）是六类布线，可支持千兆和万兆以太网；（3）是七类布线，可支持万兆以太网及未来40G或100G以太网；（4）是光纤布线，理论带宽为10T,被认为是网络综合布线常用材料中终极的传输介质。面对上述四种基本布线，大多数人都会主干采用光纤；因此我想在接入Internet主线使用光纤，在整个局域网内部使用超五类布线。 布线系统管槽设计管线铺设建议：由于安装的是非屏蔽双绞线，对接地要求不高，建议在与机柜相连的主线槽处接地。本区域需要线槽的规格是这样来确定的：线槽的横截面积留40%的富余量以备扩充， 超5类双绞线的横截面积为0.3平方厘米。线槽安装时，应注意与强电线槽的隔离。布线系统应避免与强电线路在无屏蔽、距离小于20cm情况下平行走3米以上。如果无法避免，该段线槽需采取屏蔽隔离措施。进入家具的电缆管线由最近的吊顶线槽沿隔墙下到地面，并从地面镗槽埋管到家具隔断下。管槽过渡、接口不应该有毛刺，线槽过渡要平滑。线管超过两个弯头必须留分线盒。墙装底盒安装应该距地面30厘米以上，并与其他底盒保持等高、平行。线管采用镀锌薄壁钢管或PVC管。6.1网络结构图1.该局域网总体建构图图6-2定边中学教学楼局域网构件图总体构建说明：（1）教学楼局域网系统将覆盖整幢建筑物。同时，教学楼局域网系统可以通过路由 器接入INTERNET； （2）主干网可以适应FDDI，快速以太网，千兆以太网，ATM网等； （3）主干线缆采用12芯（62.5/125u）多模光缆， 5 类25对大对数电缆； （4）水平系统采用满足超五类的非屏蔽双绞线线缆、配线架及信息插座，所有非屏蔽双绞线（UTP）电缆的配线架应适合于22-26AWG的铜线电缆的安装等； （5）教学楼用房，既要适应各教学楼内部的计算机组网要求，又能完成电话通信的 通讯干线接入。系统配置:采用Windows 2000 Server操作系统要使网络正常通信，除了硬件配置外，更重要的还是软件系统配置，局域网的系统配置非常灵活，特别是工作站用户，如果从大的方面来说的话，几乎可以任何操作系统，当然包括非Windows系统，如UNIX、LINUX。但目前应用最广的还是微软件的Windows系统。目前最新的Windows操作系统是Windows 2003系列，它既包括网络操作系统，又包括家庭用的个人操作系统。但是由于这一操作系统非常庞大，对硬件资源配置要求较高，且属最新系统，目前在中、小型中应用还是不多。在中、小型局域网中应用最广的仍是微软于2000年推出的Windows 2000系列，在中、小型的局域网中服务器通常都是选用Windows 2000 Server。Windows 2000 Server (Windows 2000服务器版)，即在Windows NT Server 4.0基础上而来，属于专为服务器开发的多用途操作系统，可为工作小组或用户提供文件打印、软件应用、Web功能和通信等各种服务。Windows 2000 Server为用户提供了基于策略的管理服务：（1）活动目录 活动目录是Windows 2000 Server中的一项利器，相信对NT十分了解的用户对于活动目录的概念都不难把握，因为所谓的域其实就是活动目录中的一个基本单元。在NT网络中，当用户一次登陆一个域服务器后，就可以访问该域中已经开放的全部资源，而无需对同一域进行多次登陆。但在需要共享不同域中的服务时，对每个域都必须要登陆一次，否则无法访问未登陆域服务器中的资源或无法获得未登陆域的服务。Windows 2000 Server提供的活动目录正是很好地解决了这个问题，只要用户在某一服务器上设置了活动目录功能后，任何与这个服务器相连的其它域服务器上的资源或服务，都可以被这个服务器管理的用户访问或取得，而不必要再进行其它的设置；（2）良好的多系统集成环境Windows 2000 Server与UNIX、NETWARE、NTS等其它网络操作系统间应该说保持了一种很好的交互关系，用户可以很轻松地把Windows 2000 Server服务器或网络集成到现有的网络中；（3）强大的外部网络(Internet)功能Windows 2000 Server对Internet功能的增强与集成可以说已经超过之前的任何一款网络操作系统，主要表现在其捆绑的IIS因特网信息服务、IPP因特网打印协议和动态主机配置协议DHCP上。6.1.1IP地址申请，子网划分与子网掩码的设置：在网络规划中，IP地址方案的设计至关重要，好的IP地址方案不仅可以减少网络负荷，还能为以后的网络扩展打下良好的基础。(1)假设申请到C类地址192.168.46.0，不划分子网时，可用的IP地址为256-2=254，即最多可以连接254台主机。此次组建的局域网一共有145台计算机。详见下表。表6-2VLAN楼层起始IP子网掩码1号楼192.16846.1255.255.255.02号楼192.16846.50255.255.255.03号楼192.168.46.100255.255.255.07.技术经济分析设备型号价格数量说明服务器ProliantML370 G3（Xeon2.8GHz 512MB）196002个39200路由器Vigor 2100E(ADSL宽带路由器) 路由器类型:接入路由器 固定的广域网接口:10Base-T*1 固定的局域网接口:10/100Base-T/TX*415001个交换机D-Link DES-3226S10Mbps/100Mbps 一个扩展插槽，可以选配GBIC口用于服务器或光纤骨干连接 背板带宽(G bps):8.8Gbps27001个24口交换机华为3Com Qui way 2116-SI-ENT-AC10Mbps/100Mbps17006个16口光纤12芯多模62.5室外非金属防水光缆25/米400米双绞线5类线230/包4包每包大约300米信息模块TCL 超五类免打线式RJ45信息模块2145水晶头RJ-451.5300个101415防火墙联想 网御Smart V-100 防火墙中小型防火墙/网络吞吐量100 Mpps/用户数限制100250001个人力10000运输500总计1014158.实验总结 定边中学是我的母校，是一所具有1000多学生，教职工240位左右的高中。自2009年搬入新校区，教学楼尚未完全建网。所以此次课设，我大胆的畅想了一下，根据其教学楼的构造设计一个局域网，以方便多媒体教学。通过本次课程设计，了解了一些组建局域网的知识，也通过查资料认识了一些不同型号的设备。知道了局域网的基本设计通常可以分为5个步骤：确定用户需求，设计局域网类型、分布构架、带宽和主干设备类型，确定局域网的带宽和网络设备类型，进行局域网布线方案设计，设计局域网服务设施。本次课程设计一共花了两周的时间，在这两周中，我觉得我学会了很多的东西，特别是自学的能力。通过本次课程设计，我对计算机网络的理解也又上了一个层次，将书本上的知识转换为自己的东西，还能真正用到实践中去。通过这次课程设计,首先我觉得老师让我们做的这次网络课程设计是十分必要的，这不仅可以培养我们对这门课的学习兴趣，同时激励我们靠自己的能力去完成任务，不管是上网搜索还是去图书馆查相关资料，而且可以用实际的操作能力来考验我们对这门课以及对网络实验的掌握程度。以前我们在课堂上所掌握的仅仅是专业基础课的理论面，接下来就是考虑如何去锻炼我们的实践面，如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去。经过两个星期的努力,网络课程设计总算是顺利完成了。在这次设计中要特别感谢指导我的老师和同学，感谢他们在这次课程设计中给予的指导和帮助，使我顺利的完成了这次的课程设计。9.参考资料（1） 计算机网络与通信，邵必林 ，国防工业出版社 ，2009（2） 计算机网络，胡道元，清华大学出版社，2005（3） 计算机网络，孙学军，机械工业出版社，2008（4） 计算机网络，吴功宜，清华大学出版社，2007计算机网络课程设计评分标准项 目分值优秀良好中等及格不