校园网组网专项方案设计.doc
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1、摘 要本论文本着实用标准,全方面介绍了局域网组建所需要基础知识、实战方法和操作技巧。全套论文由4章组成,分别介绍了组建局域网必需了解基础知识,局域网特点,网络软、硬件选择方法,常见局域网构建方法。其中内容丰富,叙述清楚,具体而系统介绍了组建局域网和管理局域网方面技术知识。校园网能促进学生立即提升应用信息技术水平。信息技术是一门不停发展应用型学科,为了让学生掌握愈加实用信息技术,必需给她们提供一个信息化环境,校园网是提供信息化环境基础。 校园网为老师提供了一个优异辅助教学工具、提供了丰富教学资源库,是学校进行教学体制改革、推行素质教育一个必不可少工具。校园网提供了学生和外界交流桥梁,经过校园网和
2、教育网和互联网连接,实现了教育资源最大共享和信息最快获取。关键词:虚拟局域网;网络操作系统;网卡硬件地址;传输控制协议网际协议 AbstractThis thesis is in the light of the practical principle, introducing the bureau the foundation that area net set need when setting up knowledge, true war method with operate the technique completely.Complete set thesis from 4 com
3、posings, introduced a foundation for setting up bureau area net must understanding knowledge respectively, the characteristics of the bureau area net, the network is soft, the choice method of the hardware, the familiar bureau area net sets up the method, and attach an a project for setting up with
4、supporting of the school bureau area net.Among them the contents is abundant, describing clarity, detailed but the system introduced a technique for setting up bureau area net with managing bureau area net knowledge.Key Words:VLAN;Network Operating System ; MAC;TCP/IP 1绪论1.1 网络功效所谓计算机网络,是指将多个独立计算机系统
5、经过通信线路连接起来,并在网络软件支持下能够实现数据通信和资源共享集合。概括地讲,计算机网络关键有以下多个方面功效:(1) 资源共享:它关键包含硬件、软件和数据共享。比如,经过将一些文件放在网络中某台计算机指定位置,可让网络中全部或部分用户能够使用它们。另外,经过购置软件多用户网络版本,可节省资金并使软件维护和使用愈加方便。(2)通信:经过网络能够方便地进行实时通信。比如,用户可经过网络收发邮件、进行实时会话,而程序可经过网络实时传输信息。(3)分布式处理:对于一些高强度数据处理或数学运算,可经过网络将任务分布到多台计算机中进行处理,最终将结果进行汇总。1.2 网络分类网络分类方法有多个,最常
6、见划分方法是依据网络组建规模和延伸围,此时网络能够分为3类:局域网(Local Area Network, LAN)、城域网(Metropolitan Area Network, MAN)和广域网(Wide Area Network, WAN)。(1)局域网局域网是局部地域网络简称,此时连网计算机距离通常应小于10km。比如,由一栋或几栋建筑物内计算机、一个小区内计算机或一个单位内计算机组成网络,基础上全部属于局域网。局域网依据其规模大小又能够细分为小型局域网和大型局域网。其中,小型局域网特点是地域小计算机数量不多,所以网络安装、管理全部比较简单。比如,家庭、办公室、游戏厅、网吧和计算机机房网
7、络全部属于小型局域网。大型局域网关键是指企业Intranet网络、行政网络等,这类网络特点是设备较多,管理和维护全部比较复杂。局域网之所以能够被广泛地应用,是因为它关键含有以下多个优势: 极高数据传输速率。局域网内各计算机之间数据传输速率通常大于10Mbit/s,最快能够达成100Mbit/s或1000Mbit/s。 低廉连网成本。比如,廉价同轴电缆、双绞线全部可作为传输介质,而作为连网设备网卡、集线器、交换机价格也不高。 网络安装、配置和管理比较简单,而且含有较高稳定性和可扩充性。(2)城域网城域网(MAN)比局域网规模大得多,采取和局域网相同联网技术。它通常覆盖一座城市,通常采取ATM作为
8、主干网络交换机,采取光纤通信技术,含有实时数据传输、语音和视频等业务,提供较高网络传输速度,干线速度通常在100Mbit/s以上。(3)广域网广域网(WAN)用电话线和卫星提供跨国或全球间联络。数据传输速率通常要比局域网慢,其主干线传输速率现在仅为1284096kbit/s,而最终用户上线速率仅为56kbit/s。1.3 局域网特点1.3.1 局域网组成(1)服务器(Server):用来管理网络并为用户提供共享服务计算机。和网络中工作站相比,服务器通常含有愈加快速率、更大存放容量和更高可靠性。另外,为了便于对网络进行管理,服务器中通常应安装对应网络操作系统,如Novell Netware, W
9、indows NT/ Server, UNIX等。(2)工作站(Workstation):用户使用计算机,又称用户机或用户机。从网络组成角度看,任何一台计算机(如 286、386、486、P、P4等)全部可作为工作站。当工作站登录到网络服务器后,可按要求权限存取服务器中文件。另外,工作站通常还能够和网络中其它用户进行通信或访问Internet。(3) 网络通信系统(Network Communications System):连接工作站和服务器设备。这些设备通常应包含插在服务器或工作站中网卡,它们应和通信介质相连;用于传输数据介质,如同轴电缆、双绞线、光纤等;专用通信设备,如集线器(HUB)、
10、局域网交换机、路由器等。(4) 网络操作系统(Network Operating System):对于稍在一点网络来说,为了充足发挥网络功效,和愈加好地管理网络,通常应在服务器中安装网络操作系统。比如,基于安全起见,企业几乎全部关键数据(如财务、销售等)全部被保留在服务器中,并非每个人全部能访问这些数据。通常情况下,只有企业责任人拥有最高权限,而其它人只能查看部分数据。此时就是借助网络操作系统来对资源和用户进行管理,它要求了用户权限,和用户所能访问资源。1.3.2 局域网拓扑结构所谓局域网拓扑结构,是指局域网中各计算机之间连接形式。假如抛开构建局域网时所采取通信介质、通信设备等,局域网中各计算
11、机之间学用连接形式实际上只有两种,即总线型和星型。在总线型网络中,因为各计算机共享一条通信电缆,网络中某个节点出现故障,将造成整个网络瘫痪。所以,现在这类结构网络已趋于淘汰。星型网络优点是,当网络中某个节点出现故障时不会影响整个网络运行。其缺点是每个计算机全部要占用一条专用通信线路,而且需要额外通信设备,将造成成本增加。不过,因为现在多种硬件设备价格全部已很廉价,所以,现在绝大部分局域网全部采取了这种结构。1.3.3 什么是局域网规范实际上多种网络结构全部是有章可循,这就是局域网规范(或称为局域网标准)。从大方面讲,依据网络工作原理,现在局域网大致可分为三类,即以太网、令牌环网和ARCNET
12、网。其中,以太网是现在局域网中采取最多通信协议标准,它采取CSMA/CD (载波监听多路访问/冲突检测) 技术进行信息传输。该标准定义了在局域网中采取电缆类型和信息处理方法,在互联设备之间能够10100Mbit/s速率传送信息包,现在约80局域网全部是以太网。因为技术发展和用户要求多样性,以太网又被细分成了一系列规范。比如,10 Base2以太网规范定义了构建以细同轴电缆为通信介质,网络通信速率为10 Mb/s,网络拓扑结构为总线型局域网技术指标;10 Base T 以太网规范定义了构建以双绞线为通信介质,网络通信速率为10Mb/s ,网络拓扑结构为星型局域网指标。通常来说,每种局域网规范全部
13、要求了以下几项指标: 网络通信速率,比如,10Mb/s、100 Mb/s及1000 Mb/s 等。 局域网结构,比如,采取总线型或星型。 所使用通信介质,比如,同轴电缆、双绞线或光纤。其中,每种介质中又包含了多个子类,比如,双绞线就包含了3类、4类、5类及超5类双绞线等。 所使用网卡类型,其中包含数据传输速率和接口类型。比如,要构建10 Base T 星型以太网,网卡数据传输速率必需为10Mb/s,且必需带有RJ-45接口。 网络中所能支持最大用户数量。比如,构建廉价细同轴电缆总线型网络时,每个网段中用户数不能超出30。 距离要求。因为伴随距离增加,信号会逐步衰减,所以,多种局域网规范全部对多
14、种距离(如通信设备和计算机之间,多种通信设备之间等)有明确要求。比如,在构建以集线器为关键双绞线星型网络时,集线器和计算机之间距离通常不超出 100m。1.3.4 什么是局域网中半双工和全双工所谓半双工和全双工,是指通信双方信息交换方法。其中半双工是指在同一时间通信双方只能有一方发送或接收信息,另一方只能处于等候状态。局域网中最早使用就是这种方法。就现在来说,因为共享式局域网中计算机全部共享一条通信通道,在技术上无法实现同一时刻数据双向通行,所以,常规共享式网络只能工作在半双工模式。所谓全双工是指在同一时间内,通信双方全部能够同时发送和接收信息。从理论上讲,全双工通信方法数据传输速率要比半双工
15、通信方法提升一倍。就现在来说,很多交换机和网卡全部采取了全双工模式,从而使网络速率得到大幅度提升。1.3.5 局域网结构类型局域网结构决定了局域网管理方法,当我们创建一个局域网时,通常应遵照以下步骤来进行: 明确自己需求,即期望局域网含有哪些功效。 在综合考虑局域网功效、现有软硬件特点和价格、网络可管理性和可扩充性等原因基础上决定局域网结构。 依据选定局域网结构决定局域网拓扑结构,和应选择相关设备和软件。 对局域网进行配置和维护。由此能够看出,决定局域网结构是构建局域网时很关键一环。1.4 组网中常见技术1.4.1 双关键技术经过双机热备VRRP和 802.1S技术实现双关键热备,不仅能够让设
16、备进行冗余备份,而且还能够使中心数据通信负载均衡,从而让中心设备减轻负荷,确保关键层稳定性和可靠性.在VRRP协议中,有两组关键概念:VRRP路由器和虚拟路由器,主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是指运行VRRP路由器,是物理实体,虚拟路由器是指VRRP协议创建,是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作,共同组成一台虚拟路由器。该虚拟路由器对外表现为一个含有唯一固定IP地址和MAC地址逻辑路由器。处于同一个VRRP组中路由器含有两种互斥角色:主控路由器和备份路由器,一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色路由器,能够有一个或多个处于备份角色路由器。VRRP协议使用选择策略从路由器组中选出一台
17、作为主控,负责ARP对应和转发IP数据包,组中其它路由器作为备份角色处于待命状态。当因为某种原因主控路由器发生故障时,备份路由器能在几秒钟时延后升级为主路由器。因为此切换很快速而且不用改变IP地址和MAC地址,故对终端使用者系统是透明。两台关键中央交换机本身经过OSPF路由协议对汇聚点连接提供路由冗余和流量负载均衡。OSPF路由协议是一个经典链路状态(Link-state)路由协议,通常见于同一个路由域内。OSPF协议支持到同一目标地多条等价路由,我们能够利用该特征实现路由冗余和流量负载均衡。双关键技术目标是预防一个点失败造成整个网络功效丢失。即使冗余设计可能消除单点失败问题,但也造成了交换回
18、路产生,它会带来以下问题:A.广播风暴B.同一帧多份拷贝C.不稳定MAC地址表。所以,在交换网络中必需有一个机制来阻止回路,而生成树协议(Spanning Tree Protocol)作用正是在于此。1.4.2 生成树协议生成树协议国际标准是IEEE802.1d。运行生成树算法网桥/交换机在要求间隔内经过网桥协议数据单元(BPDU)组播帧和其它交换机交换配置信息,其工作过程以下:1. 经过比较网桥/交换机优先级选择根网桥/交换机(给定广播域内只有一个根网桥/交换机);2. 其它非根网桥/交换机只有一个通向根网桥/交换机端口,称为根端口;3. 每个网段只有一个转发端口;4. 根网桥/交换机全部连
19、接端口均为转发端口。当网络拓扑结构发生改变时,生成树协议重新计算,以生成新生成树结构。在此期间,交换机不转发任何数据帧。当交换机全部端口状态切换为转发或阻塞状态时,表明重计算完成。这一状态称为会聚(Convergence)。1.4.3 链路聚合技术链路聚合技术亦称主干技术或捆绑技术,其实质是将两台设备间数条物理链路“组合”成逻辑上一条数据通路,称为一条聚合链路,该链路在逻辑上是一个整体,内部组成和传输数据细节对上层服务是透明。聚合内部物理链路共同完成数据收发任务并相互备份。只要还存在能正常工作组员,整个传输链路就不会失效。链路聚合优点从上面能够看出,链路聚合含有以下部分显著优点:1 提升链路可
20、用性链路聚合中,组员相互动态备份。当某一链路中止时,其它组员能够快速接替其工作。和生成树协议不一样,链路聚合启用备份过程对聚合之外是不可见,而且启用备份过程只在聚合链路内,和其它链路无关,切换可在数毫秒内完成。 2 增加链路容量聚合技术另一个显著优点是为用户提供一个经济提升链路传输率方法。经过捆绑多条物理链路,用户无须升级现有设备就能取得更大带宽数据链路,其容量等于各物理链路容量之和。聚合模块根据一定算法将业务流量分配给不一样组员,实现链路级负载分担功效。 校园网概述2.1 项目背景及现实状况网络中心在科技楼4楼,二级节点分别在大学生活动中心、学生楼4栋、理工大学,三级节点为行政楼、生化楼、机
21、电楼、成教楼、职教学院,网络中心和二级节点带宽为1G,理工大学 和行政楼带宽为1G,理工大学和机电楼、生化楼带宽为全双工400M(200M全双工)。网络中心配置了一台Cisco Catalyst 4006-L3交换机作为中心交换机。在理工大学、学生宿舍4栋、大学生活动中心各配置了一台汇接层交换机关键采取了Cisco Catalyst 3524XL。接入层交换机采取了Cisco Catalyst 2950交换机,和Catalyst 3524XL组成群集堆叠。具体网络设备配置以下:学生宿舍4栋:配置1台Catalyst 3524和2台Catalyst 2950;Catalyst 3524配置一个千
22、兆GBIC光接口卡连接网络中心交换机,Catalyst 2950和Catalyst 3524经过100M双绞线连接;并经过光纤收发器以100M速率连接职教中心。大学生活动中心:配置1台Catalyst 3524和2台Catalyst 2950;Catalyst 3524配置一个千兆GBIC光接口卡连接网络中心交换机,Catalyst 2950和Catalyst 3524经过100M双绞线连接;并经过光纤收发器以100M速率连接成教学院。成教学院:配置1 台Catalyst 2950;经过光纤收发器以100M速率连接大学生活动中心Catalyst 3524;经过光纤收发器以100M速率连接职教中
23、心作为备份连接。职教中心:配置1 台Catalyst 2950;经过光纤收发器以100M速率连接学生宿舍4栋Catalyst 3524;经过光纤收发器以100M速率连接成教学院作为备份连接。理工大学 :理工大学 自己网络系统经过INTEL交换机千兆接口直接连接中心交换机。配置Catalyst 3524作为二级交换机;Catalyst 3524配置2个千兆GBIC光接口卡,1个连接络中心交换机,1个连接行政楼三级节点。经过光纤收发器和Fast Ether Channel技术,采取双链路连接机电楼和生化楼三级节点交换机。行政楼:配置1台Catalyst 3524和2台Catalyst 2950和原
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