小型网络设计-校园网建设
一、 课程设计的目的
当今时代的知识经济的产生和信息技术的发展及Internet的全球普及化都决定了网络将成为信息时代的主要工具。随着计算机网络技术的发展，计算机网络作为一种工具已经成为人类生活不可缺少的一个组成部分。
网络是人们交流信息的重要的平台，而做校园网络设计工作，是学校内部之间，校内和校外之间做好沟通的关键。因此我们要利用校园内现有的条件，设计一个最合理校园网络。
初步掌握局域网的设计技术和技巧，培养开发网络应用的独立工作能力。通过对网络的具体规划和组建，掌握网络互联设备的使用及工作原理；掌握IP地址的配置及数据传输过程和路由的选择。具体求达到：
1.增加对计算机网络软、硬件组成的感性认识，初步学会典型局域网络的操作、使用技能；
2.加深理解网络分层结构概念，尤其是对会话层、表示层、应用层等高层协议软件的通信功能、实现方法，掌握网络互练设备的使用及工作原理，掌握IP地址的配置；
3.初步掌握局域网的设计技术和技巧，培养开发网络应用的独立工作能力。
二、设计方案论证
（一） 设计思路
（1） 设计原则
要紧密结合教育教学的需要和经济承受能力的实际，本着高效、适用的原则，有计划、有重点，分楼域、分层次，积极稳妥地推进校园网建设。要严格规范校园网建设及相应的软件开发标准，确保信息化校园的整体建设规划和管理要求的落实。在建设校园网的同时，要充分利用原有设施设备，继
续实施实验教学和电化教学。并努力将TCP/IP网络与原有闭路电视网和广播网紧密结合，保证资源优化配置和合理应用。
（2）设计功能目标
校园网建设应在教师备课教学、学生学习、教务管理、行政管理、图书资料管理、资源信息、对外交流等方面发挥辅助、支持功能，并通过与广域网的互联，实现校际间的信息共享及与因特网(INTERNET)的连接，通过与宽带数字卫星相联，实现远程教育，为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持。
（3） 设计技术目标
1 先进性，先进的设计思想；
2 实用性，建网时应充分考虑利用和保护现有资源，充分发挥设备效益，要保证系统和应用软件全中文界面，且功能完善，界面友好，兼容性强，使用户最方便地实现各种功能；
3 开放性，系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组件和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；
4 适应性：采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，使网络具有强大的可增长性和强壮性，方便管理和维护。
5 可扩展性：网络规划设计要满足我校迅速发展的要求，在覆盖地域范围和功能增长方面要满足因技术发展需要而实现低成本扩展和升级的需求。
6 可靠性：具有容错功能，能满足不受我校所在的—金塔县恶劣气候条件和强地磁干扰能力的影响，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，确保系统运行可靠。为以后系统维护节约人力和财力。
7 安全性：提供多层次安全控制手段，建立完善的安全管理体系，防止数据受侵击和破坏，有可靠的防病毒措施和阻挡不良信息进入的措施。
8 经济性：着眼于近期目标和长期的发展，选用先进的设备进行最佳性能组合，利用有限的投资构造一个性能最佳的网络系统。
（二） 设计需求
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。同时在多媒体教育和管理等方面的需求，对校园网络也提出进一步的要求。因此需要一个高速的、具有先进性的、可扩展的校园计算机网络以适应当前网络技术发展的趋势并满足学校各方面应用的需要。信息技术的普及教育已经越来越受到人们关注。学校领导、广大师生们已经充分认识到这一点，学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来建设的具体内容。 校园网最终必须是一个集计算机网络技术、多项信息管理、办公自动化和信息发布等功能于一体的综合信息平台，并能够有效促进现有的管理体制和管理方法，提高学校办公质量和效率，以促进学校整体教学水平的提高。
（三）校园网功能及应用
（1）功能
1 教学方面：以实现利用现代化的技术设备和多媒体的教学手段形象直观地进行教学讲解，能增强学生的学习兴趣和理解水平，从而提高教学质量和学生品质，促进教育水平提高；能够为全校各教室、办公室、会议室和实验室提供高速、方便的信息交流和资源共享等手段；能够提供远比书本知识更为广泛的内容，扩大学生与外界的联系，开阔视野，增进交流；
2 管理方面：够统一管理学校资源，如学生档案、教学资料、教务资料、图书资料、考试成绩、各种器材等； 实现办公自动化，增强各部门协调能力，提高工作效率；
3 其它方面：够轻松实现internet宽带接入。
（2）应用
1 校园网管理信息系统 ：覆盖教育行政管理、图书馆管理、后勤管理和互联网连接等领域，分为教学管理、学生管理、通用服务、互联网络和图书馆管理等分系统，以及教务管理、教师管理、教材管理、设备管理、学籍管理、考绩管理、人事管理、文书管理、综合查询、通用查询、电子邮件、远程登录、图书编目、图书流通、图书检索等管理子系统。 2 校园网计算机教学系统 3 校园网站：校园网不是一个独立的、封闭的体系，校园网与Internet互连后，校园网用户在权限允许的范围内可以使用Internet上的Web访问、Email收发、个人主页等服务。校园网站连接Internet，用于宣传学校形象、教学信息发布、提供信息查询等，以后可成为网上教学的渠道。网站主页的设计，主要由老师创意，学生制作，体现学生的创造性，培养学生的动手能力。 （四） 网络建设功能及意义
（1）功能
1 局域网建设： 计算机局域网是多功能综合校园网的基础，考虑到校园网应用最多的是多媒体技术，因此建议采用交换网络，对于信息点集中的区域，尽量采用可堆叠的交换机，而不采用交换机级连的方式，保证多媒体应用。
2 Internet接入：将我校校园网通过路由器接入城市公共数据网，提供Internet服务。教师或学生，不论在校园内还是在家，都可以通过校园网连接Internet，享用电子邮件、远程登录、文件传输、WWW服务等，实现与其它城市兄弟学校之间的校际互连。346
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3 远程服务： 学生、教师、各级领导，或任何被授权者可以通过电话线拨号上网，查询所关心的校园网上的有关信息、有系统地学习某一门课程或专门知识、预习、复习、调用题库、参照标准答案、提问题；
4 信息服务： 在校园内进行信息查询、文献检索，共享校园网上的资源，如文件服务、打印服务等；
5 校园管理信息及办公自动化建设系统：建立校园综合管理系统和办公自动化系统，提高办公效率；
（2）意义
1 网络是学校的"商标"，每一所学校都有自己的特色，每一所学校都有自己的个性。在这个高度信息化的社会里，建立自己学校网站是最直接的宣传手段。
2 学校网络是实现教育资源分配的桥梁网络有巨大的教育资源库，它集全社会的力量，使教育资源无限增长。
3 网络能提供教学互动的全新方式学校网站使得教师与教师、教师与学生、学生与学生之间的交流。
4 学校网络能够提供个性化学习的平台。网络提供的丰富资源可以使学生寻觅不同的教育方式，各取所需。学校网站允许不同的学生沿着自己的途径，按自己的速度接受教育与学习，学生将有机会享受最佳的教育机会，充分发掘自己的内在潜力，培植独特的个性和人格。
5 学校网络是最佳的教学研究室，学校网站与教育类专门网站的有效链接，给学校教学研究带来了一片新天地。
（五 ）设计方法
（1） 校园网硬件
1 校园网主干网络在：千兆校园网采用基于第三层交换的千兆以太网作为校园网主干。它属于第三层千兆以太网路由交换机，内部集成路由功能，具备高容量、无阻塞、优质的管理能力和可靠的多媒体支持等特点。节点交换机和主干交换机之间通过千兆光纤连接。
2 网络服务器：网络服务器包括文件服务器、Internet服务器、网管工作站，以及面向全校使用的小型机等。
3 结构化综合布线：依据结构化布线原则，本着达到布局美观的效果，楼宇间的布线采用光纤，并在结构化布线系统中的信息插座留有一定的冗余度，以确保日后终端设备位置调整和网络扩展的需要。 4 广域网互联和网络安全：为保证网络安全，防止黑客非法侵入网络，网络必须提供IP防火墙，内置防火墙，可有效地保证网络的安全。 5 应用子网及网络互连：学校园网除网络主干外，还拥有教育管理子网、图书馆管理子网、电子阅览室子网、计算中心子网等。 6 网络管理及系统软件：基于Windows NT平台，通过网络管理工作站，对整个网络的智能设备进行有效的图形管理。
（2）校园网设备及介质
1 交换机:工作组交换机采用可网管交换机，实现对每台接入计算机的控制，实现VLAN（虚拟网）、的划分，确保最大限度的网络访问安全。
2 路由器：路由器增加了三层路由选择的时间数据传输效率低，增加移动和改变节点的复杂性有增无减。
3 传输介质：干线光纤，双绞线，同轴电缆
双绞线：目前局域网最常用的一种布线材料。从图中我们可以看出双绞线中的每一对都是由两根绝缘铜导线相互缠绕而成的，可以降低信号的干扰程度。
双绞线一般用于星型网络的布线连接，连接网卡与集线器，最大网线长度为100米，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器。
同轴电缆：是由一层层的绝缘线包裹着中央铜导体的电缆线，它的最大特点就是抗干扰能力好，传输数据稳定，而且价格也便宜。
光纤光缆：是新一代的传输介质，无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。除此之外，光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且其支持的最大连接距离达两公里以上，是组建较大规模网络的必然选择。由于光纤光缆具有抗电磁干扰性好、保密性强、速度快、传输容量大等优点。
（3） 设计内容
当计算机台数较多或可靠性要求高时，优先考虑采用星型或树型连接；对于少数几台距离较远或可靠性要求不高，共享任务不繁重，可考虑用一根电缆进行总线型连接。实际的拓扑结构常为以上两种方式的综合。
1. 网络设计的内容叙述如下：
1）终端用户包括：1号楼有48个校园网普通用户；2号楼有1个包含24个多媒体用户的阅览室；3号楼有1个包含48个用户的多媒体教室（性能要求高于电子阅览室）；4号楼是网络中心。支持远程教育，可以接入互连网，具有广域网访问的安全机制和网络管理功能。
2）各楼之间的距离为500米。
网络拓扑图如下所示：若图片无法显示请联系站长QQ3710167
用一个路由器，五个交换机、两个Hub及若干PC机可以完成模拟。其中各部件配置如下：
System Bootstrap, Version 12.1(3r)T2, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 2000 by cisco Systems, Inc.
PT1000 platform with 65536 Kbytes of main memory
Restricted Rights Legend
Use, duplication, or disclosure by the Government is
subject to restrictions as set forth in subparagraph
PC0：192.168.22.2/24
Gateaway：192.168.15.15
PC1：192.168.22.3/24
Gateaway:192.168.15.15
PC2: 192.168.22.4/24
Gateaway:192.168.15.14
小型网络设计-校园网建设
PC3:192.168.22.9
Gateaway:192.168.11.11
PC4:192.168.22.7
Gateaway:192.168.15.11
PC5:192.168.22.8
Gateaway:192.168.15.19
路由器（Router5）和交换机(S0,S1 ,S2,S9)和网桥（Bridge2）分别的配置命令如下：
交换机的配置命令如下：
C2950 Boot Loader (C2950-HBOOT-M) Version 12.1(11r)EA1, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Compiled Mon 22-Jul-02 18:57 by miwang
Switch-PT starting...
Base ethernet MAC Address: 00D0.FF02.5586
Xmodem file system is available.
Initializing Flash...
flashfs[0]: 4 files, 1 directories
flashfs[0]: 0 orphaned files, 0 orphaned directories
flashfs[0]: Total bytes: 7741440
flashfs[0]: Bytes used: 6159872
flashfs[0]: Bytes available: 1581568
flashfs[0]: flashfs fsck took 7 seconds.
...done initializing flash.
Boot Sector Filesystem (bs:) installed, fsid: 3
(c) of the Commercial Computer Software - Restricted
Rights clause at FAR sec. 52.227-19 and subparagraph
X.25 software, Version 3.0.0.
4 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s)
2 Low-speed serial(sync/async) network interface(s)
32K bytes of non-volatile configuration memory.
16384K bytes of processor board System flash (Read/Write)
Press RETURN to get started!
Router con0 is now available
Press RETURN to get started.
System Bootstrap, Version 12.1(3r)T2, RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 2000 by cisco Systems, Inc.
PT1000 platform with 65536 Kbytes of main memory
Restricted Rights Legend
Use, duplication, or disclosure by the Government is
subject to restrictions as set forth in subparagraph
(c) of the Commercial Computer Software - Restricted
Rights clause at FAR sec. 52.227-19 and subparagraph
(c) (1) (ii) of the Rights in Technical Data and Computer
Software clause at DFARS sec. 252.227-7013.
cisco Systems, Inc.
170 West Tasman Drive
San Jose, California 95134-1706
Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) PT1000 Software (PT1000-I-M), Version 12.2(28), RELEASE SOFTWARE (fc5)
Technical Support: http://www.cisco.com/techsupport
Copyright (c) 1986-2005 by cisco Systems, Inc.
Compiled Wed 27-Apr-04 19:01 by miwang
Image text-base: 0x8000808C, data-base: 0x80A1FECC
pt 1001 (PTSC2005) processor (revision 0x200) with 60416K/5120K bytes of memory.
Processor board ID PT0123 (0123)
PT2005 processor: part number 0, mask 01
Bridging software.
X.25 software, Version 3.0.0.
4 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s)
2 Low-speed serial(sync/async) network interface(s)
32K bytes of non-volatile configuration memory.
16384K bytes of processor board System flash (Read/Write)
Router con0 is now available
Press RETURN to get started.
Press RETURN to get started!
Router>enable
Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#no shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to down
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet1/0
Router(config-if)#no shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet1/0, changed state to down
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet4/0
Router(config-if)#no shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet4/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet4/0, changed state to up
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet5/0
Router(config-if)#no shutdown
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet5/0, changed state to down
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#
小型网络设计-校园网建设
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface Serial2/0
Router(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Serial2/0, changed state to upno shutdown
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet4/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet1/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet0/0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#interface FastEthernet4/0
Router(config-if)#ip address 192.168.40.1 255.255.255.0
Router(config-if)#
Router(config-if)#exit
Router(config)#router rip
Router(config-router)#
Router(config-router)#exit
Router(config)#router rip
Router(config-router)#network 192.168.40.0
Router(config-router)#
小型网络设计-校园网建设
三 设计结果与分析
配置完成后，各个PC机间可以互相通信，实现了网络互联。在调试的过程中，所要求的PC机之间各通信功能均可正确演示。在设计刚完成时，有一交换机和路由器无法拼通，经同学指点知道是选择的连线错误，及时改正了。
本人所设计的拓扑结构经发送数据包后成功，说明设计基本合理。但是，在设计的过程中仍需注意以下几点：
(1)若发送数据包后不成功，则需重新检查拓扑结构，是否地址设错，然后再重新发送。
(2)在连接设备时，接口处会显现出红点，我们知道是绿点时才表示此拓扑结构是通的，所以要左单击路由器，把左侧的各个接口打开后，再单击右侧的ON，使其呈现打钩状态即可。
(3)在设计拓扑结构时有时要用到三层交换机，由于实验室机房中的设备的限
制，不能使用，只能用路由器代替。有关其具体内容可上网查询。
综合网络技术的发展,并在对学校的需求进行了详细的分析之后，证明校园网方案具有先进性、可扩展性、开放性、安全性、可管理性和丰富的应用。
四 设计体会
通过设计一个小型校园网，使得校园内部之间，内部和外部之间建立一个更加快捷便利的交流方式。使我了解了更多关于网络的知识，更熟练的配置IP地址，及交换机路由器的配置。并学会通过使用模拟仿真软件，模拟局域网间的数据通信的过程，分析并解决问题。使我更加懂的网络设计的重要性。为以后更深的学习网络知识奠定良好的基础。
确立建设校园网的目标要考虑技术方面，更要考虑环境、应用和管理等，必须与学校各方面改革、建设相结合，与学校长远发展相结合，科学论证和决策。根据这样的使用要求：建设一个技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种PC机、工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域相连，形成结构合理、内外沟通的校园计算机网络系统。在此基础上建立的校园网应具备以下三点应用目标：首先，学校的目的是通过教学过程来培养人才，因此对教学过程提供直接支持应是校园的基本功能。其次，校园网必须能够支持学校的日常办公和管理。再次，与Interent的联接也是校园网的基本功能之一。联接Interent可以使学校把目光投向更广阔的社会空间。而且，这次网络设计使我感到了要想完美而认真的完成一项任务，必须建立在平时基础知识牢固掌握和理论课的学习以及上机的操作上。虽然，这次的课程设计耗费了我很多的时间和精力，特别是在程序准备好的前提下，又经过上机的实际演示，再经过到复印社打印，最后才完完整整的把此课程设计完成了。
五.参考文献
1. 计算机网络应用教程.北京.机械工业出版社.2004
2. Douglas E.Comer.Computer Networks and Internets(Third Edition).北京：清华大学出版社，2002
3. 计算机网络。熊桂喜，王小虎译。北京：清华大学出版社，2003
