《2012校园网络的规划与建设》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012校园网络的规划与建设（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、校园信息化建设之,2012.7,校园网络的规划与建设,,网络维护 系统开发,信息技术 教学骨干,教学辅助 工作骨干,信息化 管理岗位,信息技术 骨干教师,,校园网络的规划和建设是校园信息化的基础是教育信息化进程的重要环节。校园的信息化建设将使师生的校园生活、教与学的方式和手段发生翻天覆地的变化。必须强调的是：校园信息化首先是一个教育问题，其次才是技术问题。,,网络规划是为将要建立的网络系统提出一整套完整的设计方案，实现用户提出的建网目标。在进行网络规划时，应首先建立系统概念（硬件、软件、数据、人员、规则）。,一、规划阶段,,一、规划阶段的主要工作,用户需求分析不彻底、不到位将导致建设的盲目性。
2、 可行性研究包括技术可行性与经济可行性两个方面。技术可行性指从技术角度分析是否具备满足用户需求的技术和人员保障条件。经济可行性就是要综合考虑网络建设所需要的软硬件投资、系统集成费用、人员培训、运营维护和设备更新费用。 网络总体设计是制定明确的网络总体实施方案，包括网络系统结构设计、网络设备选型、网络服务系统设计、网络的安全与管理等方面。,,用户需求分析调查,(1)网络的覆盖范围和布局：哪些场所需要提供网络环境（数据或语音）；指定场所的信息点数量和分布要求；网络覆盖范围内的建筑物布局；周边环境的特殊要求；是否跨校区或与其它网络系统互连等。(2)网络应提供的服务功能：师生可以方便地浏览和查询网上资
3、源，进行远程学习，开展教学和科研工作；学校的管理人员可方便地对教育教学、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理；最大限度地实现信息的校内外采集、交换、传输、处理和共享；具备语音、视频和数据传输功能等。,,(3)用户设备类型与配置：终端设备的配置要求；网络设备的配置要求等。(4)网络系统的安全性要求：网络资源不受窃取和破坏；防止有害信息在网上流动和传播；中心机房的建设要求（温度、湿度、防雷、电力），设备的冗余；灾备、网管系统、防火墙、防病毒系统等要求等。,用户需求分析调查,,网络总体设计-网络系统结构设计,拓扑结构：星型、总线型、树型、环形等； 外联方案：主要考虑如何实现Intranet和
4、Internet的互联； 布线方案：通过实地勘测确定网络实际的物理结构与拓扑结构的关系； 传输介质的选择；,,网络拓扑结构,,星型拓扑结构,,主流网络通信技术,令牌环网（token ring）：令牌环网是IBM公司于70年代发展的，现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中，数据传输速度为4Mbps或16Mbps，新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。其通信传输介质可以是无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等。 结点间采用多站访问部件（Multistation Access Unit，MAU）连接在一起。MAU是一种专业化集线
5、器，它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输，所以在工作站和MAU中没有终结器。令牌环网的媒体接入控制机制采用的是分布式控制模式的循环方法。在令牌环网中有一个令牌(Token)沿着环形总线在入网节点计算机间依次传递，令牌实际上是一个特殊格式的帧，本身并不包含信息，仅控制信道的使用，确保在同一时刻只有一个节点能够独占信道。当环上节点都空闲时，令牌绕环行进。节点计算机只有取得令牌后才能发送数据帧，因此不会发生碰撞。令牌在工作中有“闲”和“忙”两种状态。“闲”表示令牌没有被占用，即网中没有计算机在传送信息；“忙”表示令牌已被占用，即网中有信息正在传送。希望传送数据的计算机
6、必须首先检测到“闲”令牌，将它置为“忙”的状态，然后在该令牌后面传送数据。当所传数据被目的节点计算机接收后，数据被从网中除去，令牌被重新置为“闲”。令牌环网的缺点是需要维护令牌，一旦失去令牌就无法工作，需要选择专门的节点监视和管理令牌。令牌环网上，传输的信号时差分曼彻斯特编码信号。,,主流网络通信技术,FDDI：光纤分布式数据接口（fiber-distributed data interface），一种速率为100Mb/s，采用多模光纤作为传输媒介的高性能光纤令牌环(token ring)局域网。FDDI的访问方法与令牌环网的访问方法类似，在网络通信中均采用“令牌”传递。它与标准的令牌环又有所
7、不同，主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法。FDDI令牌沿网络环路从一个结点向另一个结点移动，如果某结点不需要传输数据，FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中。如果处理令牌的结点需要传输，那么在指定的称为“目标令牌循环时间”（Target Token Rotation Time，TTRT）的时间内，它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧。因为FDDI采用的是定时的令牌方法，所以在给定时间中，来自多个结点的多个帧可能都在网络上，以为用户提供高容量的通信。这种传输速率高达100Mb/s的网络技术所依据的标准是ANSIX3T9.5。该网络具有定时令牌协议的特性，支持多种拓扑结构，传输媒体为光纤
8、。使用光纤作为传输媒体具有多种优点：1、较长的传输距离，相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距离为200KM。2、具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mb/s。3、具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其设备。 4、光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的传输媒体。由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环。一个环为主环，另一个环为备用环。一个顺时针传送信息，另一个逆时针。当主环上的设备失效或光缆发生故障时，通过从主环向备用环的切换可继续维持FDDI的正常工作。这种故障容错能力是其它网络所没有的。FDDI使用了比令牌环更
9、复杂的方法访问网络。和令牌环一样，也需在环内传递一个令牌，而且允许令牌的持有者发送FDDI帧。和令牌环不同，FDDI网络可在环内传送几个帧。这可能是由于令牌持有者同时发出了多个帧，而非在等到第一个帧完成环内的一圈循环后再发出第二个帧。令牌接受了传送数据帧的任务以后，FDDI令牌持有者可以立即释放令牌，把它传给环内的下一个站点，无需等待数据帧完成在环内的全部循环。这意味着，第一个站点发出的数据帧仍在环内循环的时候，下一个站点可以立即开始发送自己的数据。FDDI标准和令牌环介质访问控制标准IEEE 802.5十分接近。,,主流网络通信技术,ATM网：异步传输模式（Asynchronous Tran
10、sfer Mode)采用虚电路交换方式和异步时分复用技术，能够按业务的需要动态地分配网络带宽；信息传输以固定长度为53B的信元为单位，前面个字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的个字节为信息段，用来装载来自不同用户，不同业务的信息。话音，数据，图像等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网。ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的“特权“，如语音的
11、实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到“和平共处“。其传输速率可从155Mbps到600Mbps,能提供各种连接形态，允许在最高速率之内选择任意速率，允许以固定速率或可变速率传送。,,主流网络通信技术,以太网：使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，是当今最通用的网络通信协议标准。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网、千兆以太网、万兆以太网为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switch hub
12、）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型。 快速以太网（百兆以太网）快速以太网（Fast Ethernet）也就是我们常说的百兆以太网，它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，速率达100Mbps。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。 千兆以太网千兆位以太网提供1Gbps的通信带宽，采用和传统以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长，因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑的网络升级。连接介质以光纤为主，最大传输距离已达到70km，可用于MAN的建设。 万兆以太网万兆以太网技术与千兆以太网类似，仍然保留了以太网帧结构。通过不同
13、的编码方式或波分复用提供10Gbit/s传输速度。最长传输距离可达40公里。 建议网络核心仍采用2.5GPOS接口或GE Trunk方式，当万兆以太网在技术和成本方面得到重大进步之后，再平滑升级至万兆。,,,中小学校校园网具有以下特点：（1）中小型网络规模、节点不多但物理位置相对分散；（2）网络带宽要求适中，网络实时性要求不高；（3）应用面多且相对复杂；（4）有远程连接需求，并可提供内部Internet服务。 由此可知：校园网属于中小型网络，适合采用星型拓扑结构的快速以太网或千兆以太网来进行组网。在校园网络环境中，交换机与交换机之间或交换机与服务器之间采用千兆以太网技术，而在网络边缘，终端信息
14、点与其最近的交换机采用100Mbps连接。,,传输介质的选择,铜缆/双绞电缆 4对8芯两两相绞，传输距离不超过100M 室内/室外 屏蔽/非屏蔽 5类/超5类/6类,,传输介质的选择,光缆 普通单模光缆G.652 非零色散位移单模光缆G.655 多模光缆G.651光缆规格用纤芯直径与包层外径之比表示，常用规格有：50/125m多模、62.5/125m多模、8.3/125m单模,,单模与多模的“模”实际指的光纤传播的路径，单模是以单一路径传播，多模由于纤芯直径较大，当光注入时，会发生透镜效应，形成多路径的传播。由于多种路径造成到达收端的到达时间不同，造成脉冲的信号展宽，我们叫做模间色散。由于模间
15、色散，会造成通信误码的增加，传输性能下降，而且随着距离的加长，传输性能将逐渐恶化。 1000base-lx用单模光纤传 3公里 1000base-lx用多模光纤(50um)传 550m 1000base-lx用多模光纤(62.5um)传 550m 1000base-sx用多模光纤(50um)传 275m 1000base-sx用多模光纤(62.5um)传 550m,,网络设备选型,局域网交换设备 网络互联设备 服务器设备 存储备份设备,,局域网交换设备,交换机的背板带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量，表示交换机总的数据交换能力，也叫交换带宽。 交换机的背板速率: 端
16、口数相应端口速率2（全双工模式）Mbps 交换机线速交换能力就是没有转发瓶颈。 对于三层交换机用包交换率Mpps衡量吞吐量 对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。 对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。,,以太网传输最小包长就是64字节。包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64字节的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。在以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符，前导符的作用在于告诉设备数据将要到来。然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，所以每个帧至少都要有20个字节的固定开销。 通过计算不难看出，交换机端口链路的“线速”数据吞吐量实际上只有全部带宽的64/84=76%。 100Mbps/8/84=0.1488Mpps,
