学生公寓组网方案.pdf

（芙蓉学院）计计算机网算机网络络 课课程程设计报设计报告告课课 题题:学生公寓组网设计学生公寓组网设计 姓姓 名：名：学学 号：号：08120109 同组姓名：同组姓名：专业班级：专业班级：芙蓉计科芙蓉计科 0801 班班 指导教师：指导教师：文明全老师文明全老师 设计时间：设计时间：2011 年年 6 月月 24 日日 评阅意见：评定成绩：指导老师签名：年 月 日1目目 录录第一章第一章 学生公寓组网需求分析学生公寓组网需求分析 2第二章第二章 系统方案设计的总体思路系统方案设计的总体思路 32.1 系统方案设计的原则 32.1.1 高性能 32.1.2 关键业务服务质量保证 32.1.3 信息点可控性 32.1.4 先进性 42.2 综合布线系统规划 4 2.2.1 布线方案详细说明 5第三章第三章 IPIP 地址分配与子网划分方案地址分配与子网划分方案 8 3.1 IP 地址的分2配83.2 packet tracer4.0 软件实现组网的仿真 11第四章第四章 组网方案的评价组网方案的评价 134.1 组网的先进性 134.2 学生公寓网络的可用性和可靠性 134.3 构筑高安全性网络 134.4 具备后续可扩展性 13第五章第五章 心得体会心得体会 15参考文献参考文献第第 1 1 章章 学生公寓组网需求分析学生公寓组网需求分析微型计算机栽大学校园已经相当普及，不仅有台式，而且各种品牌的笔记本式计算机也屡见不鲜。计算机已经逐渐成为大学生学习和生活中必3备的工具。但是，在计算机的应用中，单击操作存在着很多不便。比如计算机之间无法直接进行文件拷贝，无法利用计算机传输个人信息，无法玩多人游戏等。究其原因是没有实现计算机互联网，丧失了计算机本应有的功能。因此组建学生集体宿舍局域网充分发挥学生手中的计算机的作用就成为广大学生普遍的愿望。组建学生宿舍局域网的好处很多，如下：1)感受计算机网络的魅力。通过崭新的计算机网络科技实例，激发大学生热爱科学、学习科学技术的热情，实现大学生科技强国的远大抱负。2)提供给学生接触、感受计算机网络实践机会。增强学生感性认识。提高学习计算机网络知识的兴趣。3)提供高效的信息咨询平台。是学生方便、快决的了解国内外大事、重要新闻，科技发展动态、先进的技术成果以及生活信息，引导学生国家建设，自觉地学好文化课，钻研科学技术。4)提供实习的学习工具。学生可以通过网络，学习新兴软件、编程技巧、网站设计方法、做作业以及准备论文等。5)提供实用资料库。学生可以通过网络，查阅资料、进入电子图书馆看书，下载有关信息。6)提供生活和娱乐空间。如收发电子邮件、网上 BBS、网上聊天、网上看电影和电视连续剧以及网上玩在线游戏等。第二章第二章系统方案设计的总体思路系统方案设计的总体思路2.12.1 系统方案设计的系统方案设计的原则原则学生宿舍网既有一般网络设计的特点，又有其特殊性，除了一般网络所必4需的可靠性、稳定性和安全性等条件外，在进行学生宿舍网建设规划时，还应该考虑所有信息点的可控性、高性能以及关键业务的 QoS 保证等。另外在网络设计中，如何预留扩展空间和进行投资保护，以满足新应用的需求以及信息量增长和变化需要，也是学生宿舍网建设过程中需要重点考虑的因素。在充分考虑学生宿舍网的多应用、易管理的同时，本方案同时还遵循一些原则。2.1.1.2.1.1.高性能高性能构建宿舍网的组网技术必须是高带宽的组网技术。骨干交换设备必须支持线速交换，以保证无阻塞的数据交换;另外，从网络结构设计上，需要考虑到一些高流量多媒体应用的分布式部署，以降低跨骨干网的流量，提高网络的性能。2.1.2.2.1.2.关键业务服务质量保证关键业务服务质量保证宿舍网中有各种各样的应用业务数据流，当网络流量处于高峰期时，必定会影响关键业务数据流的响应时间，对于多媒体业务来说就会有说话结巴、图像马赛克的情况。因此，高性能的网络也还是需要 QoS 服务质量保证的。2.1.3.2.1.3.信息点可控性信息点可控性宿舍网的信息点分布很广，与一般企业网比较，宿舍网用户的流动性大，比较难管理，为了保证网络资料的有效利用，对信息点的可控性要求是必须的。除了对访问带宽限制，还必须提供基于用户的接入认证、授权和计费。为了不影响网络性能，应该在接入层设备分布式实现信息点的控制。2.1.4.2.1.4.先进性先进性所选的设备必须具有很好的扩展性，当网络规模或带宽需要扩展时，能够以最小的代价满足新的需求。52.22.2 综合布线系统综合布线系统规划规划建筑情况：共计 9 幢公寓式建筑，分别是 1，2，3，4，5，6，7，8，9 号楼，其中 8 号，9 号楼分为 A、B、C、D、E 五段，共计 4320 间宿舍。学生宿舍每个房间设置 1 个信息点。（1）针对用户需求，我们采用了千兆骨干、百兆到桌面，整个网络采用分布式三层交换构架，具有超高的带宽和良好的可扩展、可管理性。（2）每个学生公寓设置一台核心交换机，每楼层设置两台二级交换机，网络主干线从综合电教楼（0#楼）拉出，分别到达每个学生公寓的核心交换机，每楼层的二级交换机直接和本楼的核心交换机相连，满足基本的建网需求。（3）根据每段的实际情况而定。每段根据房间楼的不同，交换机的台楼也不相同，具体布线方案后面会详细介绍。（4）网络规划的总体拓扑图如下：图 1 综合布线系统规划图62.2.12.2.1 布线方案详细说明布线方案详细说明（1）一号楼的具体布线情况如下：本楼有六层，每层层 45 个宿舍，因此我们每层用 2 个 24 口的 10/100MB自适应交换机，网络中心到七号楼采用的是光纤走过了，经过光电转换器后接入一个 10/100MB 的 24 口的自适应交换机，每层楼两个交换机分别有一根线接到总交换机上，因此有两个交换机有 46 个口可用，正好满足需要，其拓扑结构如下图所示：图 2 一号楼布线方案详细说明图（2）二号楼、四号楼、七号楼、十号楼和一号楼结构大同小异，所以我们采用相同的布线结构，这样便于统一管理，具体拓扑结构图如图 2 所示。（3）三号楼经过改造后其中有一半的宿舍改为了会议室，其中只有二十个左右的宿舍，因此我们每层楼只用一个 24 口的 10/100MB 自适应交换机就可以了。其拓扑结构如下图所示：7图 3 三号楼布线方案图（4）五号楼每层最多有不到二十个宿舍.所以我们采用和三号楼一样的操作和布线结构图，拓扑结构图如图 3 所示。（5）六号楼也是六层，并且每层是 27 个宿舍。我们采用每层一个 24 口的10/100MB 自适应交换机，因为每个交换机有 23 个口可用，所以每层有 4 个宿舍没有接入，六层共 24 个宿舍没入接入网线。我们再从总交换机上接入一个相同的交换机之后来接入没有通网线的宿舍。还会有一个宿舍空出来！这个空出来的宿舍。我们接入总交换机。需要注意的是要把每层的没有接入的宿舍留在楼的同一头，为方便管理。其拓扑结构图如下图所示：图 4 六号楼布线方案图8（6）接下来我们考虑河南科技学院最大最复杂的两个楼群：八号楼和九号楼。这两幢楼的整体结构大致相同，我们采用同一种布线方式。因为这两个楼非常的大所以我们为了能让同学们上网得到相对大的带宽，所以我们给八号和九号楼分别走两个光纤，每个光纤上接一个 24 口的 10/100MB 的自适应交换机，每层有五十个宿舍，而且一个楼分 A、B、C、D 和 E 段。所以在这个楼群中我们从两个总交换机上向每层走一根线，每层要三个交换机我们让这三个交换机互联，而不像以前的那些楼里的交换机之间的并联关系！这三个交换机中是两个24 口和一个 12 口的交换机，这样第一根光纤上的交换机可以走完 A、B 段中的全部和 C 段中的一、二、三楼。第二根光纤用相同的方法走完 D、E 的全部和 C段的四、五、六楼。这样做的好处既有利于扩展又可以节省资源。其拓扑结其拓扑结构图如下：图 5 8、9 号楼布线方案图9第三章第三章 IPIP 地址分配与子网划分方案地址分配与子网划分方案3.13.1 IPIP 地址的分配地址的分配学校目前为止拥有 IP 段为：59.69.0.059.69.30.255,共有 IP 地址7680 个,共有宿舍 4320 间,在此基础上,进行 IP 地址划分,为了保证扩展性和安全性,对每栋楼的每层划分一个子网,为节省 IP 资源,每二栋楼共用三个 IP地址段,进行详细的子网划分.保证每个宿舍接入一个信息点,剩余 IP 资源留做扩展用途.具体的 IP 地址分配方案和子网划分方案如下:1 号宿舍楼共有房间 270 间,至少需要 IP270 个,因此我们用两个 IP 段划分 8 个子网,其中 6 个子网分别划分在该楼的每一层,具体划分方案如下IP 59.69.0.0/26 子网掩码:255.255.255.192 一层可分 IP 为:59.69.0.159.69.0.63/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.0.6559.69.0.127/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.0.12959.69.0.191/2 号子网 四层可分 IP 为:59.69.0.19359.69.0.254/3 号子网IP 59.69.1.0/26子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.1.159.69.1.63/0 号子网 六层可分 IP 为:59.69.1.6559.69.1.127/1 号子网2 号宿舍楼共有房间 264 间,至少需要 IP 264 个,因此我们用 1 个 IP 段划分 4 个子网,加上 1 号楼未分配的两个子网,用以该楼的每层,具体划分方案如下:IP 59.69.2.0/26 子网掩码:255.255.255.192 一层可分 IP 为:59.69.2.159.69.2.63/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.2.6559.69.2.127/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.2.12959.69.2.191/2 号子网四层可分 IP 为:59.69.2.19359.69.2.254/3 号子网IP 59.69.1.0/26子网掩码:255.255.255.19210五层可分 IP 为:59.69.1.12959.69.1.191/2 号子网六层可分 IP 为:59.69.1.19359.69.1.254/3 号子网3 号宿舍楼共有学生宿舍 132 间,到少需要 IP 132 个,因此我们用一个 IP地址段划分 6 个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.3.0/27子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.3.159.69.2.31/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.2.3359.69.2.63/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.2.6559.69.2.95/2 号子网 四层可分 IP 为:59.69.2.9759.69.2.127/3 号子网五层可分 IP 为:59.69.1.12959.69.1.159/4 号子网 六层可分 IP 为:59.69.1.16159.69.1.191/5 号子网 未分配的 IP 地址用以扩展用途。4 号宿舍楼共有学生宿舍 276 间，至少需要 IP 276 个，因此我们用两个IP 地址段划分 8 个子网，其中 6 个子网用于每个楼层。剩余 IP 用与 7号楼的 5，6 两层。具体划分方案如下：IP 59.69.4.0/26 子网掩码:255.255.255.192 一层可分 IP 为:59.69.4.159.69.4.63/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.4.6559.69.4.127/1 号子网三层可分 IP 为:59.69.4.12959.69.4.191/2 号子网 四层可分 IP 为:59.69.4.19359.69.4.254/3 号子网IP 59.69.8.0/26子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.8.159.69.8.63/0 号子网 六层可分 IP 为:59.69.8.6559.69.8.127/1 号子网5 号宿舍楼共有宿舍 128 间,到少需要 IP 128 个,因此我们用一个 IP 地址段划分 6 个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.5.0/27子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.5.159.69.5.31/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.5.3359.69.5.63/1 号子网三层可分 IP 为:59.69.5.6559.69.5.95/2 号子网11 四层可分 IP 为:59.69.5.9759.69.5.127/3 号子网五层可分 IP 为:59.69.5.12959.69.5.159/4 号子网六层可分 IP 为:59.69.5.16159.69.5.191/5 号子网6 号宿舍楼共有学生宿舍 172 间,到少需要 IP 172 个,因此我们用一个 IP地址段划分 6 个子网对其进行划分,具体分配方案如下:IP 59.69.6.0/27子网掩码:255.255.255.224一层可分 IP 为:59.69.6.159.69.6.31/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.6.3359.69.6.63/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.6.6559.69.6.95/2 号子网 四层可分 IP 为:59.69.6.9759.69.6.127/3 号子网五层可分 IP 为:59.69.6.12959.69.6.159/4 号子网 六层可分 IP 为:59.69.6.16159.69.6.191/5 号子网7 号宿舍楼共有学生宿舍 270 间，至少需要 IP 270 个，因此我们用一个IP 地址段划分 4 个子网加上 4 号楼剩余的两个子网的 IP 地址，共 6 个子网 IP 地址用于每个楼层。具体划分方案如下：IP 59.69.7.0/26 子网掩码:255.255.255.192 一层可分 IP 为:59.69.7.159.69.7.63/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.7.6559.69.7.127/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.7.12959.69.7.191/2 号子网 四层可分 IP 为:59.69.7.19359.69.7.254/3 号子网IP 59.69.8.0/26子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.8.12959.69.8.191/0 号子网六层可分 IP 为:59.69.8.19359.69.8.254/1 号子网8 号，9 号宿舍楼每楼分为 A、B、C、D、E 五段，每段相当于一座宿舍楼，因此我们采用与上面宿舍楼相同的划分方案。对每两段分配三个 IP地址段，进行子网划分，仍采用每段每层处在一个子网中的方案，增强安全性。因此一共要向 8，9 号楼分配 15 个 IP 地址段，分别为59.69.11.059.69.25.255/26,8 号楼 A、B 段共用 59.69.11.0/2659.69.13.0/26 划分出的 12 个子网用于每个楼层。C、D 段共用1259.69.14.0/2659.69.16.0/26 划分出的 12 个子网。9 号楼的 A、B 段共用 59.69.17.0/2659.69.19.0/26 划分出的 12 个了网；C、D 段共用59.69.20.0/26-59.69.22.0/26 划分出的 12 个子网。8 号楼的 E 段和9 号楼的 E 段共用 59.69.23.0/2659.69.25.0/26 划分出的 12 个子网。至此 8 号称号楼的 IP 地址分配完毕。每个宿舍至少接入一个信息点，剩余的 IP 地址用于以后的扩展用途。10 号宿舍楼与 7 号宿舍楼有相同的结构，共有学生宿舍 270 间，至少需要 IP 270 个，因此我们用两个 IP 地址段划分 8 个子网，其中 6 个子网用于每个楼层。剩余 IP 用于与 10 号楼相连的新科学院行政楼的扩展。具体划分方案如下：IP 59.69.10.0/26 子网掩码:255.255.255.192 一层可分 IP 为:59.69.10.159.69.10.63/0 号子网 二层可分 IP 为:59.69.10.6559.69.10.127/1 号子网 三层可分 IP 为:59.69.10.12959.69.10.191/2 号子网四层可分 IP 为:59.69.10.19359.69.10.254/3 号子网IP 59.69.9.0/26子网掩码:255.255.255.192五层可分 IP 为:59.69.9.159.69.9.63/0 号子网 六层可分 IP 为:59.69.9.6559.69.9.127/1 号子网3.23.2利用利用 packetpacket tracer4.0tracer4.0 软件实现组网的仿真软件实现组网的仿真（1）根据上述的理论，利用 packet tracer4.0 软件实现组网的仿真，总的网络拓扑图如图 6 所示：13图 6 总的网络拓扑图（2）对于每栋楼的网络拓扑图如图 7 所示：图 7 每栋楼的网络拓扑图14第四章第四章 组网的评价组网的评价4.14.1 组网的先进性组网的先进性当今世界，通信和计算机技术发展日新月异。我们的方案要适应新技术发展的潮流。既要保证大学网络的先进性，同时也要兼顾技术的成熟性。一个大型网络光是能用还不够，必须优化设计才能这真正发挥网络的功能。本组网方案与学校校园网相适应，可以说是校园网的一个宿舍子网络的规划，更有利于校园网的运行和学校的管理。4.24.2 可用性和可靠性可用性和可靠性学生公寓网的建成，可以使学生方便地浏览和查询网上资源实现远程学习，通过网上学习学会信息处理能力。同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，实现教学资源的共享。通过校园网与 Internet 相连，安全性得到保证。4.34.3 构筑构筑高安全性网络高安全性网络对于安全性我们将通过对湖南文理学院学生宿舍公寓的区域划分，和高层对校园网安全设备的共享来逐级实现网络的安全性。对内的安全实施包括用交换机进行 VLAN 的划分，在路由中创建访问控制列表，如此可对一些网络用户实行可控的安全级别。对于业务主机，例如服务器将通过用户权限的认证，实现用户与业务的隔离，避免非法用户的侵入。对重要数据库采取安全备份的机制，避免突发事件造成重要数据的丢失。支持通过防火墙对外部网络的非法访问进行过滤，防范于未然。4.44.4 具备后续可扩展性具备后续可扩展性由于计算机通讯和多媒体应用的不断发展，网络系统必然随之不断扩大。因此，目前的网络设计必须为今后的扩充留有足够的余地，以保护用户的投资，15保证用户今后三到五年的网络扩充升级能力。没有人敢说“我的网够用了”。数据网络的速度从从 10M 到 100M、100M 到 1000M，到 10000M，用户的数据传输需求从 1K 到现在的整个硬盘；网络速度在以指数级的发展，而网络需求也以指数级增长。一个成功的高校社区网络会具备很强的扩展能力，无论在支持的用户数量方面、对目前各种网络标准的支持还是在对未来新型技术、新业务的支持上都做好了充分的准备。16第第 5 5 章章 心得体会心得体会通过本次设计查阅了很多资料，又学习到了很多知识，原先很多不懂的东西、都有了一定初步的了解。这次课程设计我觉得收获挺大的。之前的学习仅限于书本，网络的很多东西都只知道其然而不知道其所以然。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力提高了我的应用能力和动手实践能力。本次设计是一次自我学习的过程。开始的时候就遇到了困难。因为需求分析是整个设计的纲领，只有搞好了这个纲领下面才有思路往下继续。课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，网络已经成为当今计算机发展中空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在，因此作为二十一世纪的计算机专业的大学生来说掌握网络组网技术是十分重要的。因此，我们有必要学好网络组网这门技术，无论是现在还是将来，都会起到一定的作用。在今后的学习中要注意多思考，多实践，多总结，使自己能够学的好，学的精，学的通。17参考文献参考文献1 周昕，贾冬梅.数据通信与网络技术.北京:清华大学,2004.2：3123-2112 陈有祺，吴功宜.计算机网络基础.天津：南开大学出版社,2000.10:213-5463 孙江宏.局域网组建及应用培训教程.北京：清华大学出版社,2002.2:64-224 吴礼发，谢希仁.网络原理与技术教程.北京：希望电子出版社,2002.9:76-25 Andrew S.Tanenbaum 著，潘爱民译.计算机网络（第四版）.北京：清华大学出版社,2007.11:88-93