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1、 网络技术与应用课程期末重考数学学院网络设计方案数学学院网络设计方案学院名称： 专业名称： 学生姓名： 任课教师： 数学学院数学学院网络设计方案数学学院数学学院网络设计方案前言前言随着计算机、通信和多媒体技术的发展，使得网络上的应用更加丰富。同时在多媒体教育管理等方面的需求，对于学院网络也提出进一步的要求，学院网局域网的建设是一项复杂的系统工作,需要事先准备和分析,随信息技术的普及,各大学院开展网络化教学和教育服务项目, 我们兰州数学学院的学院局域网也实现了与学院内各部门进行通信,为学院的科研、教育、管理等都提供了必要的技术手段，并以此来加快学院的发展，成为一个具有示范性的学院。下面我将以兰州
2、数学学院数学学院为例，设计一个局域网设计方案。数学学院是学校为了适应基础教育发展需要设立的以培养服务于数学与应。 学院下设办公室、学工办和团总支，设有数学系、应用数学系、信息与计算科学教学部、高等数学教学部和数学实验中心等教学和教学辅助机构。设有“数学与应用数学”1 个本科专业，下设数学教育、金融数学、计算数学 3 个方向。该专业被列为省级特色专业、教育部“本科教学工程”地方高校第一批本科专业综合改革试点专业。“数学与应用数学主干课程”教学团队被评为省级教学团队，解析几何、常微分方程、高等代数、概率论与数理统计被评为省级精品课程，现有在校学生 931 人。一、一、 用户概况和需求分析用户概况和
3、需求分析学院局域网的建设是一项及其复杂的系统工程，在设计之前已充分对数学学院的大致情况调研了，对学院进行需求分析，不同规模的学院对网络的应用需求不同，因此对硬件、软件资源的要求也不同，相应的投资规模也各不同，所以设计局域网络之前，必须对学院的需求进行详细分析。1 1）用户概况用户概况兰州数学学院是一个中型规模的学院,目前有三个校区,而其中图书馆、电子阅览室、各计算机实验室已建成局域网，各个内部局域网是相对独立的，数学学院数学学院主要信息点集中在综合楼，宿舍楼。数学学院有子办公室13 个，信息点有 197 个，其网络中心设置在综合楼三楼。学院平面图如下图1 所示，综合楼平面图如图 1 所示。图
4、1图 2 数学学院平面图1、综合楼内部信息点分布综合楼数学学院的信息点主要分布在三四层，三楼主要这是的是办公室，共有信息点 108 个。其中数学学院教室位于四楼，共有教室 10 个，信息点 400 个；办公室 4 个研究所 1 个，信息点 44 个。2、宿舍内部信息点分布数学学院共有学生人，信息点 2 2）学院需求学院需求1、总体目标学院网络可以帮助学生强化管理,辅助教师开展生动的教学，激发学生自主学习的兴趣，提高学院教学，教务和管理等方面工作的水准。从长远来看，学院网的建设有利于学院各方面业务的开展，能使广大师生员工利用最新的计算机发展成果和全球计算机网络环境进行教学，为加快培养面向世界、面
5、向未来的高素质人才提供有力的保障。在信息高速发展的时代，学院网已经成为学院提高水平的重要途径。学院网络的主干承担着很大的信息量，学院网络的建设的目标是在学院内实现多媒体教学、教务管理、通信等信息共享功能，能实现办公的自动化。能通过与 Internet 的互联，为学院师生提供国际互联网上的各种服务。教室可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源，能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源，从而可以更好地进行学习，学院网能为学院的信息化建设打下基础。其主要的性能需求如下：1）、用户的应用需求：根据用户单位的具体工作职能能提供各种应用服务，
6、例如，要求此学院网能为用户提供教务管理、学籍管理、办公管理等。能为用户提供常用的服务，如 WWW 服务、文件服务、远程登录等等。2）、通信需求：通过 E-mail 及网上 BBS 以及其他网络功能满足全校师生的通信与信息交换的要求，提供文件数据共享、电子邮箱服务等。3）、性能需求：根据用户的业务需求，弄清用户对网络的主要性能指标的要求，如网络的容量、响应的时间与延迟、网络利用率与可靠性等。该学院网网络支持学院的日常办公和管理，包括：办公自动化、档案管理、学生管理、教学管理等。4）、安全与管理需求：由于学院网与外部网进行互联，应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问
7、进行控制。当前主要的网络安全技术有，用户身份验证，防火墙等技术。对于数学学院数学学院来讲，其下有 13 个办公室，分别是高等数学教学部、数学学院信息与计算机科学教学部、数学学院会议室、数学学院会议室、数学学院办公室、数学学院副院长室、数学学院院长室、数学学院团总支、数学学院学工办、金融数学实验室、数学实验室（算法与数据结构上机实验）、数学学院教师工作室、数学学院博士工作室、数学学院党总支副书记室、书记室、应用数学研究所；这些部门办公需要和其他学院间进行交流合作，要使用局域网络实现以下功能目标；资源共享功能：网络的各个桌面用户可共享数据库、共享打印机，实现办公自动化系统中的各功能。 而且在数学学
8、院内部局域网要达到以下目标；1） 先进性：先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品； 2） 实用性：建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益； 3） 开放性：遵从国际标准，系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通； 4） 灵活性：采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学院逐步到位的建网原则，使网络具有强大的可增长性； 5） 可靠性：具有容错功能，管理、维护方便。对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析； 6） 强性价比：不要一味追求最新，还要考虑当
9、前实际需要，选择合理的设备搭配，使达到良好的性能价格比。 在数学学院内部的服务器需求为了保证管理系统的运行，需要服务器有以下特点： 速度较快； 高容错性； 高可靠性； 断电保护；1. 网络主干的需求分析为提高网络可靠性及安全性，需要在主干网采用光纤布线。学院网应实现虚拟局域网（VLAN）的功能，以保证全网的良好性能及网络安全性。主干网交换机应具有很高的包交换速度，整个网络应具有高速的三层交换功能。主干网络应该采用成熟的、可靠的快速以太网和千兆位以太网技术作为学院网主干。学院网应选用先进的网管软件，建立完善的网络管理体系。在设备方面，应选择有学院网成功案例的网络厂商的设备，同时为 Interne
10、t、拨号用户和移动用户提供接口，网络还应具有良好的扩展性。根据各节点的具体情况，分别考虑由中心机房到各节点间的数据传输速率，为最终用户提供足够的带宽。考虑到综合楼、宿舍楼内部信息点较多，信息量相对较大，从中心机房到这些节点间的连接均采用千兆位以太网连接技术，而综合楼三楼到四楼的连接采用百兆位以太网连接技术即可。 2. 主机系统的需求分析数学学院是属于数学学院内部的单位，数学学院的网络主机系统承担着学院内各种服务、用户账户管理、共享资料的检索和查询、服务器端多媒体教学软件的运行、安全性管理等，因此我们认为主机系统应满足如下的要求。1）高效能、高可靠性、能够长期不间断工作。2）高可用性，即使在主机
11、故障时，仍能使用备用主机继续提供服务，保证主机系统的安全性和数据安全性。3）选择 TCP/IP 协议。4）模块化结构，容易升级。5）高度的安全性，防止攻击。二、二、 数学学院学院网及数学学院物理结构设计数学学院学院网及数学学院物理结构设计学院网建设作为一项复杂的系统工程，与任何一项工程建设一样，在开始建设前都要根据工程的特点事先进行详细的工程规化与技术需求分析，它的成功与否都直接影响到工程的建设质量以及今后网络能否可靠运行都有直接的关系，因此要特别认真地进行系统规划。对于学院网来说，必须对技术和教育的发展前景有着清醒的认识，只有这样，才能从很好地为学院网进行合理的规划。1 1）总体架构设计总体
12、架构设计学院网络结构设计主要是进行网络的物理设计和逻辑设计，在完成结构设计后才能对网络设备进行选型。网络结构设计对于整个网络系统来说是十分重要的，它设计的成功与否都直接影响网络的使用功能的实现以及网络是否能满足网络的需求。对于数学学院来讲，计算机网络系统是数学学院局域网网系统的核心，因此在设计中必须遵循以下原则： 软硬件的可行性。 系统开放原则。 整体最优原则。 开放性、先进性原则。网络拓扑结构是决定网络性能的主要技术之一，同时也在很大程度上决定了网络系统的可靠性、传输速度和通信效率。网络拓扑结构与网络布线系统有着密切的关系，将对整个网络系统的工程投资产生重要的影响。计算机网络拓扑结构是指网络
13、节点与链路的几何排列。通过对网络进行拓扑分析，可以初步确定物理网络的选择。近年来，由于网络技术的发展以及新型网络设备的不断出现，使得学院主干网大多数采用网状或星型拓扑结构，我所设计的数学学院也如此采用，接入网的用户端采用星型拓扑结构。根据用户应用需求、网络中心的位置对网总体规模的考虑，数学学院学院网系统拓扑结构如图 3 所示。图 3 数学学院网络拓扑结构数学学院各办公室子网的网络拓扑结构如图 4 所示。图 4 而数学学院的网络拓扑结构仍然采用星型拓扑结构，数学学院要满足其下十七个部门的网络需求，其数学学院总的的网络拓扑结构如图 5 所示。行政子网图 5 数学学院网络拓扑结构2 2）网络结构设计
14、）网络结构设计数学学院的学院网主要分为三层模型，在上图 3 中也可看出，主要是：核心层、汇聚层和接入层，每一层都起着特定的作用。数学学院的网络接入点在第三层也就是接入层。1）核心层设计核心层复杂完成网络各汇聚节点之间的互联以及完成高效的数据传输、交换、转发及路由分发，是学院网的高速主干。核心层是学院网建设成败的关键，最好核心层应具有高可靠性、稳定性、高性能和可控制性，并能快速适应变化。建设学院网时要合理分配有限的投资，核心层设备、重要部门和链路的结构将是投资的重点。设计核心层是网络建设的关键，功能是实现高性能的交换和传输。因此，核心层设备应该具有高性能的传输功能和高可靠性、可管理性以及高带宽，
15、以达到网络的设计要求。服务器：将选用一台小型机作为网络管理服务器，包括：学生信息管理子系统、教师信息管理子系统、财务管理子系统、IC 卡子系统、多媒体网上教学系统、视频点播子系统中心交换机：中心交换机采用三层交换机作为学院网的主交换设备，提供划分内部虚拟网等功能，连接学院网内部各子网。（也可以选用 Cisco 相应的产品）学院网的核心层是一个数据交换枢纽，提供高速、有效地数据交换。鉴于其重要性和必要性，核心层的可用性也在设计中得到了充分的体现。腾达网络的学院网解决方案是一个优化的解决方案。核心节点之间的互联采用千兆以太网或千兆以太网的捆绑技术。核心层是一个路由域。通过在核心层配置动态路由协议，
16、提供数据的路由和路由的迂回。网络核心层是网络的中心，其功能是实现高性能的交换和传输。因此核心层设备应该是高性能的交换机，可实现高速度的交换传输，以连接服务器等核心设备；并且非常可靠，实现不间断工作。2）汇聚层设计汇聚层主要负责汇集分散的接入点进行数据交换，提供流量控制和用户管理（用户识别、授权、认证、计费）功能，作为学院网的业务提供层面，它是使学院网可运营、可管理的最重要组成部分。汇聚层设备是用户管理的基本设备，也是保证学院网承载和业务安全的基本屏障，更是保障学院网安全性能的关键。汇聚路由器一直是网络能力的重要体现，特别是现在，包括语音、视频、图片、报表等大量数据在网络中的承载，使汇聚层的重要性更加突出。汇聚层交换连接核心和接入层，应当采用带 VLAN 和网管功能的中档交换机。汇聚层交换机具有快速的级联核心的以大端口以及高速堆叠模块；带 VLAN 子网划分功能，能很好的管理接入层用户。汇聚层是网络的核心层和接入层之间的分界点。汇聚层扮演许多重要角色，包括以下几点。 从安全性方面考虑，控制对资源的访问。 从网络性能方面考虑，控制通过核心层的网络通
