高校网络设计与规划课程设计报告

本设计旨在针对校园网络环境进行全面的设计与规划。为满足学校教学、科研和管理需求，提升网络性能和服务质量。在设计中采用层次化设计，确保网络高效稳定。综合考虑覆盖教学、科研、管理和生活等多个方面，提供多元化服务。构建多层次安全防护体系，保障网络安全。实现校园无死角覆盖，不断创新适应新技术需求，提升用户体验。建设高效数据中心，保障数据安全与共享。建立完善的运维制度，确保网络稳定运行。分阶段实施，持续评估优化，确保项目成功。希望通过不断优化和创新，提升高校网络服务水平，为高等教育事业助力。

关键词：校园网络；可靠；局域网

abstract

This design aims to comprehensively design and plan for the campus network environment. To meet the teaching, research, and management needs of the school, and to improve network performance and service quality. Adopting hierarchical design in the design ensures efficient and stable network performance. Taking into account multiple aspects such as teaching, scientific research, management, and daily life, we provide diversified services. Build a multi-level security protection system to ensure network security. Realize campus coverage without blind spots, continuously innovate to adapt to new technological needs, and improve user experience. Build efficient data centers to ensure data security and sharing. Establish a sound operation and maintenance system to ensure stable network operation. Implement in stages, continuously evaluate and optimize to ensure project success. I hope to continuously optimize and innovate to improve the level of network services in universities and contribute to the cause of higher education.

Keywords: Campus network; Reliable; LAN

1．绪论

1.1项目研究的背景和意义

随着信息化技术的快速发展，高校对网络的需求日益增长，数字化学习、科研协作、管理运营等方面对网络的要求也越来越高，因此需要对高校网络进行设计与规划，以满足各项需求。

高校网络设计与规划项目可以为高校提供更加高效和优质的网络服务，有利于提升教学和科研水平，促进知识传播和学术交流。并且有助于提升校园内的网络覆盖范围和质量，改善师生员工的上网体验，提升校园生活环境。

高校网络设计与规划项目可以促进高校教育教学改革，在线学习、远程教育等新型教学模式的推广与实施，提供技术支撑和保障。除此之外还能够推动高校信息化建设向智能化、创新化方向发展，为高校的创新发展提供数字化支撑。

高校网络是信息传输和共享的重要平台，网络安全问题备受关注。通过设计与规划项目，可以加强高校网络的安全性，有效防范各类网络威胁和攻击。

综上所述，高校网络设计与规划项目的研究在提升高校教学科研水平、改善校园生活环境、提高网络安全性、推动创新发展、支持教育教学改革等方面具有重要意义，是促进高校信息化建设和发展的关键环节。

1.2项目研究现状

高校网络设计与规划的项目研究主要关注如何建立高效稳定的校园网络系统，满足教学区、学习区、生活区的网络需求。现阶段主要围绕于如何设计和实施网络规划方案，以支持学校日常教学和管理工作。随着网络攻击和安全威胁的不断增加，网络安全就显得尤为重要。在项目中，运用RIP,OSPF,ACL等技术加强网络的安全性。未来，随着技术的不断发展和进步，高校网络设计与规划的项目研究将继续不断创新，以满足教育信息化发展的需求。

1.3本文的主要目标与研究内容

1.3.1主要目标

随着信息时代的来临，信息网络在我国正处于高速发展的阶段。学校作为教育的前沿重地，为我国未来各行业人才提供重要的学习环境。因此，校园网络的规模和应用水平是学校教学环境和科研力量的重要组成部分。

高校网络设计与规划的首要目标是能够有效支持教学和学习活动的开展。通过建立稳定、高速的校园网络系统，确保学生、教师和员工能够便捷地访问网络资源、进行在线学习和教学活动。
高校网络设计与规划的目标之一是提高学校的管理效率和服务水平。通过网络化管理系统，实现教务、人事、财务等各部门的信息共享和协同工作，提升学校管理的效率和便捷性。
保障网络安全是高校网络设计与规划的重要目标之一。建立安全性能强大的网络系统，确保校园网络免受各类网络威胁和攻击，保护学校重要数据的安全性和隐私性。

1.3.2主要研究内容

（1）基本内容

本设计要求对xx学院教学区的各栋楼，生活区的各个区域的网络布线区域进行详尽的调查并进行网络需求分析，为陇东学院设计一个功能完善、安全稳定、高性能的园区型局域网。本设计要求即将建成的网络系统能够为学校师生提供安全高效、稳定可靠的基础网络服务，以满足学校教学和管理等工作的各种需求。

（2）预期设计效果

设计完成后给出网络系统需求分析和详细的网络系统设计说明书，并给出规范的逻辑拓扑结构图、虚拟子网划分及地址分配方案、设备选型及其投资预算等。并使用模拟器搭建一个该设计的模型网络，以证实该设计的可行性，同时给出主要设备的配置代码，测试网络基本的连通性。

2．项目需求分析

2.1 项目的设计要求

整体设计最优原则：在进行设计的时候，需要根据合理性的原则，综合考虑，这种选择，充分顾及到:安全性、稳定性、实用性和拓展性。

网络构造需要具有灵活性和容忍性，以便于后期规模扩大所需要增加设备、网络节点的要求；要具有经济性，架构的部署方式及选型要贴近校园人员办公、日常所使用网络的情况而选择设备；要具有可靠性和稳定性，如果学校三天两头的断网或者出现网络丢包、速度慢等情况，那么十分影响用户的上网体验性，因此技术上和物理上需要达到双冗余，确保网络业务的正常运行。

2.2 需求分析

完成校园网的建设必须根据学校的实际需求，才能使所构建的校园网经济实惠，更加具备科学性、安全性和扩展性，因此需要进行用户需求、网络功能需求、网络拓扑需求、网络安全需求分析

2.2.1用户需求

教师：教师在使用校园网络时希望网络流畅，简单来说他们的需求是在内网访问校园数据库时候，上传或下载资料时候不卡，从而缩短等待网络的时间，这时就需要链路带宽高，负荷能力好网络设备。

学生：校园网络速度快，从而保证平时上网的网速流畅和稳定性。

行政人员：行政人员则希望能够有效监控学生上网内容以及上网安全等，在出现断电断网的情况下能够使数据不发生丢失或者损坏等，还有方便管理校园网络。

2.2.2功能需求

信号覆盖：校园网需要覆盖校园内的所有建筑和室外区域，保证信号覆盖全面和稳定。

带宽需求：由于校园网需要同时支持学生、教职员工和学校管理层的网络使用，带宽需求较大，需要满足大量用户同时在线学习、教学和管理的需求。

安全性要求：校园网需要保证学生和教职员工的个人信息和学术成果的安全，防止黑客攻击和数据泄露。

管理方便：校园网需要提供便捷的管理功能，包括用户账号管理、流量统计、网络监控等。

多媒体支持：校园网需要支持视频、音频、图像等多媒体内容的传输和播放，满足学生和教职员工的多媒体学习和教学需求

移动支持：校园网需要支持移动设备的接入，包括智能手机、平板电脑等，提供无线上网的便利。

2.2.3网络拓扑需求

随着校园网对因特网接入需求的增加，应该考虑校园网能够顺利实现与外部网络和Internet的连接。校园网络应具有使用灵活、管理简单的特点。由于校园网络不能在系统维护上投入太多专业人员，因此在设计时应考虑网络的使用和维护应尽可能简单。鉴于未来校园扩建和教学发展的需求，校园网络应具有良好的扩展能力，可以保证校园网络在需要时能够顺利升级到未来网络。此外，校园网络应能够保证新应用的顺利开发和实施。网络拓扑具体需求如下：

（1）该校园网络，核心层2台三层交换机，汇聚层2台交换机，接入层8台二层交换机，校园内部网络存在3台服务器：Web服务器、E-mail服务器、FTP服务器，校园外部网络存在1台外部PC,一台外部DNS服务器，一个访问端，域名为www.baidu.com

（2）该设计基于模拟教学区，学习区，生活区的园区网络特征和设计。

（3）校园网边界路由器启用NAT技术。

（4）画出网络拓扑图。

（5）在两台核心交换机之间提供冗余链路。

2.2.4网络安全需求

（1）网络安全：系统面向全校宣传部门和教师职工学生等，需保证基础网络环境的安全。系统的运行要依托于高校党委宣传部的基础网络及相关安全设备，从而保证了网络的安全性。

（2）数据安全：目前解决远程接入安全最有效的方案就是使用VPN技术，对于校园网来说，需要保证来自各种网络接入条件的师生都能够安全的接入到网内，同时还要支持手机接入，因此使用VPN安全接入网关来保证远程接入的安全，满足校园网用户的需求。

（3）应用安全：系统需设定严格的用户角色和访问权限，提供对数据不同层次等级的可访问能力。网络行为管理系统能够预先设置规则，限定师生只能上健康的网站，同时能够对上网的行为进行监控和管理，是校园网内有效的管理手段。

3. 相关技术研究

3.1网络结构

典型的三层网络结构是由核心层+汇聚层+接入层组成的，如图3.1.1所示：

主干网称为核心层，主要连接全局共享服务器、建筑楼宇的配线间设备；接入层是连接信息点的“毛细血管”线路及网络设备；根据需要我们需要在中间设置汇聚层，汇聚层上连接核心层，下连接入层；核心层和汇聚层采用三层交换机，接入层采用二层交换机。

图3.1.1 典型的三层结构

3.2子网划分

子网划分是在一个网络中将一个大的IP地址空间划分成若干个更小的子网的过程。子网划分的主要目的是提高网络的管理效率、优化网络资源利用，同时实现更有效的网络流量控制和安全性。子网划分可以有效地减少广播域的大小、减少网络拥塞、提高网络性能，并且有利于网络管理和安全监控。因此，在构建复杂网络、提高网络效率和安全性方面，子网划分是非常重要的。

3.3 VLAN技术

VLAN（Virtual Local Area Network）技术是一种逻辑划分局域网的技术，可以将一个物理局域网划分为多个虚拟局域网，使得不同的用户或部门可以在同一物理网络中独立进行通信。VLAN技术通过在交换机上对不同端口进行VLAN划分，实现不同VLAN之间的隔离和互通。其优点包括提高网络性能、增强网络安全性、简化网络管理、减少广播域等。同时，VLAN技术可以根据不同的需求将用户或设备灵活地分组，提高网络的可扩展性和灵活性。

3.4 路由技术

路由技术是计算机网络中的一种核心技术，用于在不同网络之间传递数据包。路由器是一种网络设备，用于在不同网络之间转发数据包，根据目的地址找到最佳路径，实现不同子网之间的通信和流量控制。路由技术主要涉及以下几个方面：

（1）路由算法：路由器使用路由算法来确定传输数据包的最佳路径。常见的路由算法包括静态路由、动态路由和混合路由。

（2）路由表：路由表是路由器内部的一个数据结构，用于存储路由信息，包括目的地址、下一跳地址、出口接口等信息。

（3）包转发：路由器接收到数据包后，根据路由表中的信息确定转发路径，将数据包传递到正确的目的地。

（4）路由协议：路由器之间通过路由协议进行通信，交换路由信息，更新路由表。常用的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。

3.5 VRRP技术

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种用于提供冗余路由器的网络协议。通过VRRP技术，可以将多台路由器配置在同一组中，其中一台路由器被指定为虚拟路由器（Virtual Router），负责转发数据流量；其他路由器则充当备用路由器，待主路由器发生故障时能够接管其功能。

VRRP组中的所有路由器通过定期发送VRRP消息来协调工作状态，主路由器发送VRRP通告消息，备用路由器接收并进行监控。当主路由器出现故障或不可用时，备用路由器能够自动接管，并继续提供服务，确保网络的连续可用性。

3.6 ACL技术

ACL（Access Control List）是一种用于控制网络设备访问权限的技术。ACL可以应用在路由器、交换机、防火墙等网络设备上，用于限制哪些数据包可以通过设备进入或离开网络。ACL通常基于规则集来定义允许或拒绝特定类型的流量传输。ACL规则可以基于源IP地址和目的IP地址、源端口和目的端口来匹配数据包。可以限定特定协议类型（如TCP、UDP、ICMP等）。也可以定义允许（permit）或拒绝（deny）匹配的数据包。ACL规则还可以包括其他条件，比如时间范围、数据包大小等。在实际应用中，ACL技术常用于限制特定用户、设备或服务访问网络资源，实现网络流量的筛选和过滤。

3.7 OSPF技术

在校园网的搭建过程中，由于网络规模较大且经常发生变化，我们使用了OSPF技术来快速调整路由，提高网络的稳定性和可靠性。在校园网中，可能有多个校区、多个楼宇以及大量的终端设备需要连接，使用OSPF能够更有效地管理和维护这些复杂的网络结构。除此之外还可以利用OSPF技术平衡不同楼宇或校区之间的网络负载，提高网络性能和带宽利用率。再者的话，使用OSPF技术具备认证功能可以有效防范恶意攻击或篡改数据的风险。帮助构建一个高效、稳定和安全的校园网络环境。