前言 

自从1946年在美国宾夕法尼亚大学研制成功世界上第一台电子计算机以来，计算机技术、通信技术等信息科技得到飞速地发展与普及，使人类逐步进入了信息社会。伴随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化。自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。校园网的建成和使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化进程，开展多媒体教学与研究以及使教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。进行校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本毕业设计课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导。其主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。通过本毕业设计课题的论述，希望使读者能够了解校园网的建设过程以及所涉及到的各种网络技术，并能对今后大家在学习网络技术知识或是进行校园网的工程建设中有所借鉴。

1  校园局域网的技术思想

1.1  计算机网络简介 

计算机网络是一种地理上分散的，具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，在配有相应的网络软件的情况下使各个计算机系统能相互自由通信，实现资源共享的系统。从计算机单机本身来看，它虽然可以在很短的时间内处理大量的信息，但是单台的计算机只能在自己有限的范围内工作，即使它的存储容量再大也是极其有限的，因此，便产生了在计算机之间交换数据的需求，此外在如何节约使用外部设备等需求，也导致了计算机网络技术的产生，实质上计算机网络技术是信息传播技术和信息处理技术结合的产物。计算机网络如按网络的组建规模和延伸范围来划分的话，可分为局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)、广域网(Wide Area Network,WAN)。我们经常用到的因特网(Internet)属于广域网，校园网属局域网。未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、多网合一、安全保密方向发展。

1.1.1  计算机网络在校园的应用 

当今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，它极大的改善我们的生活方式。在以计算机技术为代表的信息科技的发展更是日新月异，从各个方面影响和改变着我们的生活，而其中的计算机网络技术的发展更为迅速，已经渗透到了我们生活的各个方面，人们已经离不开计算机网络，并且随着因特网的迅速普及，给我们的学习与生活条件带来更大的方便，我们与外部世界的联系将更加的紧密和快速。在二十一世纪，普及信息科技，是提高素质教育的一项十分重要的内容，网络技术为提高我们的学习条件具有重要作用。目前教育改革已将计算机网络引入到学校教学的各个环节，引起了教学方法，教学手段，教学工具的重大变革，这些变革为实现教育现代化起到了巨大的推动作用，因此大力发展计算机教育特别是计算机网络教育。建设校园计算机网络系统已成为我国各教育部门，各级学校都已建成或正在拟建各种教学网络，发展和建设校园计算机网络将成为今后发展的必然趋势。

1.1.2  校园网的建设思路 

校园网的建设是一项非常复杂的系统工程，校园作为一个特殊的网络应用环境，它的建设与使用都有其自身的特点。在选择局域网的网络技术时要体现开放式、分布式、安全可靠，维护简单的原则。校园网的建设主要应用局域网技术以及多媒体技术为主的各种网络应用技术。局域网技术是一项在20世纪70年代发展起来的计算机互联技术，经过多年的发展，技术已经成熟，并得到了广泛的应用，局域网技术成为网络技术的重要组成部分。计算机多媒体技术是伴随着多媒体信息的应用而得到迅速的计算机应用技术，在网络环境下，多媒体得到了更快更好的应用，使我们得到了更好更多的信息。校园网是使用了局域网技术以及各种多媒体应用技术，并结合Internet应用等其它的技术来建设。使得校园网能满足现代教学对信息处理的要求，使计算机的应用能对教学管理现代化起重要的促进作用，能实现信息查寻、教务管理，并与外部网络系统进行交流等多种需要。

1.1.3  校园网络建设目标 

校园网络的建设的目标是在校园内实现多媒体教学、教务管理、通信、双向视频点播（VOD）等信息共享功能，能实现办公的自动化、无纸化。能通过与Internet的互联，为全校师生提供国际互联网上的各种服务。教师可以制作多媒体课件以及在网上保存和查询教学资源，能对学生进行多媒体教学和通过网络对学生进行指导与考查等。学生也可以通过在网上浏览和查询网上学习资源，从而可以更好地进行学习，校园网能为学校的信息化建设打下基础。

1.1.4  校园网的建设原则 

校园网建设是一项综合性非常强的系统工程，它包括了网络系统的总体规划、硬件的选型配置、系统管理软件的应用以及人员培训等诸多方面。因此在校园网的建设工作中必须处理好实用与发展、建设与管理、使用与培训等关系，从而使校园网的建设工作健康稳定地开展。首先，校园网的建设是一个为学校教育教学活动长期服务的工作，因此在校园网的规划建设过程中，必须从学校长远发展规划出发，以服务于教育为基本点，结合学校当前教育教学的实际需要，做出科学的规划部署。当前校园网络建设的过程中存在着脱离实际需要，片面追求规模的倾向，动辙投资几百万甚至上千万建设校园网，在人员、管理、服务等各方面水平尚不到位的情况下，使用效率与资金投入形成了巨大的反差，造成资源闲置、资金浪费。因此本文认为校园网的建设首先要满足当前教育教学活动的需要，经济实用，同时也要充分考虑到学校今后的发展，在规划设计时要为以后的扩容发展留有余地，并选用目前比较成熟、先进的技术与产品。在校园网的规划建设中，一般学校应遵循“统一规划、整体设计、分步实施”的原则。其次在校园网的建设中必须坚持硬件建设与组织管理协调发展的原则，在重视硬件建设的同时，加强网络的组织管理水平，不断开发网络的功能，从而充分发挥校园网络的功效，提高校园网对学校教育的服务水平。在校园网的管理上应该认清对象、明确目标，选用合适的各类应用软件，来组织建设各类资料库，优化网络资源，为科学管理、学习交流、共享信息通畅渠道。同时在校园网络管理中还必须严格遵守有关的国家法律、法规，保障网络使用的安全可靠。校园网建设原则主要体现在以下几个方面。

(1) 可靠性与稳定性

计算机网络要求具有高度可靠情与稳定性，能有效防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪。为实现上述目的，应在网络设计中提供拓扑和设备的冗佘和备份，使故障能在最短的时间内进行恢复，让网络故障的发生和损失降到最小。

(2) 技术先进性

由于学校有大量的数据信息需要处理，因此要求网络有较高的数据通信能力和较大的数据带宽，所以网络设备必须具备高速处理数据的能力。在网络结构上使用技术先进的高速网络，才能满足大量数据传输与处理的需要。只有保持技术的先进性，才能使网络系统适应不断更新换代网络技术，才能延长网络的使用期限，提高网络用户的投资效益。

(3) 扩展性

随着网络用户的不断增多，使得网络规模不断扩大，所以在网络设计时要求网络能方便地进行扩充容量，才能支持用户的需求。网络系统应用能随不断发展的网络技术而能够升级到新的网络技术和设备，从而延长网络系统的使用期限。

(4) 安全性

网络安全对于网络系统来说是十分重要的，它直接关系到网络的正常使用。由于校园网与外部网进行互联特别是和Internet的互联，Internet是一个开放式网络系统，它的安全性是很差的。因此安全问题更加重要。应该采用一定的技术来控制网络的安全性，从内部和外部同时对网络资源的访问进行控制。当前主要的网络安全技术有，用户身份验证，VLAN划分，防火墙等技术。网络系统还就具备高度的数据安全性和保密性。

(5) 实用与经济性

校园网的特点决定了网络系统必需要有实用与经济性。实用性使得网络便于管理、维护，以减少网络使用人员运用网络的难度，从而降低人为操作引起的网络故障，并使更多的人掌握网络的使用。应根据学校的实际情况，由于学校的建设资金有限，所以一般都要求网络具有较高的性价比，所以在建设校园网时一定要使用性价比高的网络技术和网络设备，以节约建设资金。

1.2  局域网技术 

1.2.1  局域网简介 

一般来说，局域网是一个通信系统，它在一定的地理区域（同一建筑、同一校园、方圆几公理远的地域）内，可使多个相互独立的设备在同一共享的介质上以一定的速率进行通信，其中的设备包括计算机终端、打印机、电话机等网络设备。计算机局域网是计算机网络的重要组成部分，自20世纪70年代中期产生的，在经过20多年的发展，得到了飞速的发展。得到了广泛应用，在校园网上也得到了很好的应用，几乎所有的校园网都应用到了局域技术。局域网必将在21世纪中得到更加快速的发展，技术更先进，特别是局域网与Internet网络的互连，更为局域的发展提供了更为广阔和美好的未来。 

局域网已成为计算机网络中使用最广的网络形式，它具有1~1000Mbps的传输速率。地域范围为10m~10km左右，可以连接几百个相互独立的设备，各设备平等访问网络资源。能进行网络广播，还能有效使用包括通信媒体在内的各种共享资源，在高负载条件下的稳定性高、可靠性好、易于安装、配置和维护简单，造价低等特点。根据上述局域网的特点，局域网非常适合于在校园网中使用，因此校园网一般都使用以局域网为主的网络技术来组建。

组成局域网系统主要的网络硬件设备包括网络服务器、网络工作站、网络适配器（网卡）、集线器、交换机、路由器及传输介质等，在软件方面则包括网络操作系统（如：Windows系列 、Unix 、 Linux ）以及各种网络管理软件和应用软件等。各种组成要素通过一定的连接和安装在一起，集成了局域网系统。

1.2.2 网络的体系结构 

为了更好地规划网络功能结构，可以把网络的功能划分成许多层次来完成，这就产生了网络体系结构，网络体系结构是网络分层和协议的集合。现在主要的网络体结构有OSI体系结构和TCP/IP体系结构。

（1）OSI体系结构

OSI是开放系统互连基本参考模型OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model）缩写，它被分成7层，这7个层次分别定义了不同的功能。几乎所有的网络都是基于这种体系结构的模型进行改进并定义的，这些层次从上到下分别是应用层、表示层、会话层、运输层、网络层，数据链路层和物理层，其中物理层是位于体系结构的最低层，它定义了OSI网络中的物理特性和电气特性。

（2）TCP/IP体系结构

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议和互连网协议）缩写，TCP/IP体系结构是当前应用于Internet网络中的体系结构，它是由OSI结构演变来的，它没有表示层，只有应用层、运输层，网际层和网络接口层。

（3）局域网体系结构

局域网体系结构与OSI参考模型有较大的区别，主要是由于局域网连接的网络范围有限，因此就不用考虑路由功能，即OSI参考模型中的网络层以上均不用考虑。但为了在数据链路层能充分表示各种局域网的复杂性，就把数据链路层又分割成了两个子层：媒体访问控制子层MAC（Medium Access Control）和逻辑链路控制子层LLC（Logical Link Control）。MAC媒体访问控制子层的主要功能是封装数据帧、差错检测和MAC寻址，LLC逻辑链路控制层的主要功能是为高层提供服务访问点和数据传输中的差错控制。

1.2.3 网络协议 

网络协议是通信双方共同遵守的约定和规范，网络设备必须安装或设置各种网络协议之后才能完成数据的传输和发送，在校园局域网上用到的协议主要有，ICP/IP协议、IPX/SPX协议等。

(1) TCP/IP协议

TCP/IP协议是目前在网络中应用得最广泛的协议，ICP/IP实际上是一个关于Internet的标准，并随着的Internet广泛应用而风靡全球，它也成为局域网的首选协议。TCP/IP是一种分层协议，它共被分为个4层次，大约包含近期100个非专有协议，通过这些协议，可以高效和可靠地实现计算机系统之间的互连。TCP/IP协议中的核心协议有TCP（传输控制协议）、UDP（用户数据报协议）和IP（因特网协议）

TCP协议可以在网络用户启动的软件应用进程之间建立通信会话，并实现数据流量控制和错误检测，这样就可以在不可靠的网络上提供可靠的端到端数据传输。UDP协议是一种无连接的协议，它在传输数据之前不建立连接，也不提供良好的可靠性和差错检查，只仅仅依赖于校验来保证可靠性。UDP不进行流量控制，没有序列或者确认，因此它处理和传输数据的速度快，还被用来传输关键的网络状态消息。

IP协议的基本功能是提供数据传输、数据包编址、数据包路由，分段等。通过IP编址约定，可以成功地将数据通过路由传输到正确的网络或者子网。每个网络站点具有一个32位的IP地址，它和48位MAC地址一起协作，完成网络通信，IP协议也是一种无连接的协议。

（2）超文本传输协议(HTTP)

HTTP(HyperText Transfer Protocol ,超文本传输协议)是WWW浏览器和WWW服务器之间的应用层协议，是用于分布式协作超文本信息系统的、通用的、面向对象的协议，HTTP协议还是基于TCP/IP协议之上的应用层协。

（3）文件传输协议(FTP)

FTP(File Transfer Protocol ,文件传输协议)是由支持Internet文件传输的各种规则所组成的集合。这些规则能使网络用户把文件从一个主机拷贝到另一个主机上，FTP是采客户/服务器方式服务的。

（4）远程登录协议（Telnet） 

远程登录协议的目的是提供一个全面的、双向的、面向8个比特字节的通信工具，其主要目标是提供终端设备与面向进程接口的标准方法，Telnet是应用层的协议，采用客户/服务器模式工作的，Telnet不仅允许用户登录到远端主机上，还允许用执行远端主机的命令，这样用户就能以极小的网络资源代价完成大型的网络应用。

1.2.4 网络技术标准 

在信息工业中，需要有标准来规定通信设备的热物理、电气和规程特性。标准化的主要优点是可以促进设备的在批量生产、使产品的价格降低和使设备的连接更加的简单方便。随着标准技术的广泛应用，产生了许多的标准化组织，如美国电子与电气工程师协会(IEEE)与国际标准化组织(ISO)等。他们根据通信工业的发展状况来制定了多项标准。其中在计算机网络系统中应用最多的是由IEEE802委员会制定的局域网技术标准。 

（1）局域网的技术标准简介

局域网技术标准20世纪80年代由美国电子与电气工程师协会IEEE 802委员会建立以来有了不断的发展和改进，在各种网络技术的迅速发展下，局域网的技术也得到了不断的发展和完善，使局域网的速率从10Mbps发展到了100Mbps和1000Mbps，甚至10000Mbps的技术也将很快投入使用。在新的局域网的出现下，新的局域网技术标准也必将产生，现在使用的局域网标准主要有IEEE802标准，FDDI标准，ATM标准等。

（2）IEEE802标准

IEEE（美国电子与电气工程师学会）是一个由工程专业人士组成的国际社团，其目的在于促进电气工程和计算机科学领域的发展和教育。
     IEEE802标准已被ANSI采用未美国国家标准，被NIST采用未政府标准，并且被ISO作为国际标准，称之为ISO 8802。这些标准在物理层和MAC子层上有所不同，但在数据链路层上是兼容的。这些标准分成几个部分。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语；802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了逻辑链路控制LLC(logical link control)协议。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准，分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准，每一标准均包括物理层和MAC子层协议。IEEE的技术论文和标准在网络专业受到高度重视，该学会共制定了12个标准，它定义了各种局域网的拓朴结构以及连接的物理介质和接口方式等。具体情况如下表1所示：

表1  (IEEE802系列标准)

标准                     名称                                   说明
 
IEEE802.1           网间互连             包括路由、网桥、网间互连通信
 
IEEE802.2           逻辑链路控制        关于数据帧的错误控制及流控制
 
IEEE802.3           以太局域网          包括Ethernet介质和接口的所有形式
 
IEEE802.4           令牌总线局域网    包括令牌总线局域网介质和接口的所有形式
 
IEEE802.5          令牌环局域网        包括令牌环局域网介质和接口的所有形式
 
IEEE802.6           MAN（城域网）     包括MAN技术、编址和服务
 
IEEE802.7         宽带技术咨询组织     包括宽带网络介质、接口和其他设备
 
IEEE802.8          光纤技术咨询组织    包括光纤介质使用以及不同网络类型技术的使用
 
IEEE802.9          声音/数据集成网络   包括声音和数据通过单一的网络介质传输的集成
 
IEEE802.10        网络安全性              包括网络访问控制、加密、验证或其他安全主题
 
IEEE802.11        无线网络                   对于多种广播频率及技术的无线网络标准
 
IEEE802.12       高速网络                    包括100BASEVG-AnyLAN在内的各种100Mbps技术
 

其中  IEEE802.3标准适用于1-持续CSMA/CD局域网。其工作原理是：当站点希望传送时，它就等到线路空闲为止，否则就立即传输。如果两个或多个站点同时在空闲的电缆上开始传输，它们就会冲突。于是所有冲突站点终止传送，等待一个随机的时间后，再重复上述过程。

（3）光纤分布式数据接口(FDDI)标准

FDDI标准是由ASC X3T9 I/O接口标准技术委员会的一个分委员会（X3T9.5）来完成的，它的主要制定了FDDI接口中的底板总线、外围总线、设备接口以及系统总线的标准。

1.2.5 局域网的技术分类 

组建局域网的技术种类有很多种，主要有以太网、快速以太网以及FDDI网和ATM网等。其中基于IEEE802.3标准的以太网在全世界应用行最广泛，而其他的令牌环网、令牌环总线网等技术应用得比较少。

（1）以太网

计算机网络分为两类：采用点到点连接的网络和采用广播信道的网络。在所有广播网络中，关键的问题是：当信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权。用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的子层，称作介质访问控制MAC(medium access control)子层。由于几乎所有的局域网都以多路复用信道作为通信的基础，而广域网中除卫星网以外，都采用点到点连接，所以MAC子层在局域网中尤其重要。

（2）快速以太网

FDDI曾被认为是下一代的LAN，但是除了主干网市场外（在这方面FDDI一直很出色），它很少被使用。因为其站点管理过于复杂，从而导致芯片复杂和价格昂贵。FDDI的巨大费用使得工作站制造商不愿让它成为标准网络，因此从不大量生产，FDDI也就无法占据大块市场。1992年IEEE重新召集了802.3委员会，指示他们制订一个快速的LAN。802.3委员会决定保持802.3原状，只是提高其速率，IEEE在1995年6月正式采纳了其成果802.3u。从技术角度上讲，802.3u并不是一种新的标准，只是对现存802.3标准的追加，习惯上称为快速以太网。

其基本思想很简单：保留所有的旧的分组格式，接口以及程序规则，只是将位时从100ns减少到10ns，并且所有的快速以太网系统均使用集线器，不再使用带有接入式分接头或BNC连接头的多点电缆。下面介绍各种类型的连线。
 A） 100Base-T4

即3类UTP，它采用的信号速度为25MHz，需要四对双绞线，不使用曼彻斯特编码，而是三元信号，每个周期发送4比特，这样就获得了所要求的100Mb/s，还有一个33.3Mb/s的保留信道。该方案即所谓的8B6T（8比特被映射为6个三进制位）。
 B） 100Base-TX

即5类UTP，其设计比较简单，因为它可以处理速率高达125MHz以上的时钟信号，每个站点只需使用两对双绞线，一对连向集线器，另一对从集线器引出。它没有采用直接的二进制编码，而是采用了一种运行在125MHz下的被称为4B5B的编码方案。100Base-TX是全双工的系统。
 C） 100Base-FX

使用两束多模光纤，每束都可用于两个方向，因此它也是全双工的，并且站点与集线器之间的最大距离高达2km。

100Base-T4和100Base-FX可使用两种类型（共享式、交换式）的集线器，它们统称为100Base-T。在共享式集线器中，所有的输入线（或者至少是所有连到同一块卡上的接线）在逻辑上连在一起，形成了同一个冲突域。100Base-FX电缆与正常的以太网冲突算法来说显得过长，所以它们必须与缓存的交换式集线器相连，每根电缆各为一个冲突域。

（3）FDDI网

FDDI（Fiber Optic distributed Data Interface ，光纤分布数据接口）是一种高性能的光纤令牌环局部网，速率为100Mbps，其基本协议为802.7。FDDI由两个光纤环组成，具有冗余备份，是一种比较成熟的技术。但是，从根本上讲，它是一种共享介质的技术，随着入网设备的增加，网络效率将很快下降。即：若有10个用户同时上网，每个用户只享有10Mbps带宽，依此类推，它已远远不能满足目前网络界对高带宽的需求，因此它不具备先进性。同时FDDI耗资巨大，管理复杂，其环形拓扑结构即不适合综合布线，又为以后网络升级带来不便。从某种意义上讲，它的发展已到了尽头。 

（4）ATM网

ATM是（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）的缩写，ATM是目前网络发展的最新技术，它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构，根本上解决了多媒体的实时性及带宽问题。实现面向虚链路的点到点传输，它通常提供155Mbps的带宽。目前不同厂家的ATM产品互连还存在着问题。由于ATM技术还不十分成熟，若过早的采用ATM产品，就不能有效地保护用户现有的投资。对于桌面一级的应用，ATM的成本相当高，并且管理复杂。但是，毫无疑问，ATM将是校园网和企业网未来发展的目标，网络世界的发展方向是将局域网与广域网最终融合为一个统一的ATM通讯世界。从实用性、安全性、经济性及投资安全与效益等多方面考虑，本方案中未选用ATM。但是，当前的方案充分考虑了系统到ATM的平滑过渡。

1.3  局域网的主要应用技术 

局域网在建设时主要应用到了以下几类应用技术，虚拟局域网（VLAN）技术思想是通过路由和交换设备在网络的物理拓扑结构基础上建立一个逻辑网络，以使得网络中任意几个局域网段或单站能够组合成一个逻辑上的局域网，处在同一个VLAN中的所有站点将共享广播数据，而这些广播数据将不会被扩散到其他不在此VLAN中的站点那里。VLAN的出现使得工作站不必处于同一个物理网络上，它们可以不受地理位置的限制而像处于同一个局域网那样进行通信和信息交换。VLAN的划分方法有：按交换端口号、按MAC地址、按第三层协议，使用IP组播和基于策略。VLAN的主要功能是提高管理效率、控制广播数据和增强网络安全性等，在校园网的建设中使用VLAN技术来提高网络性能和可操作性。 

Intranet称企业内部网，它是一个建立在TCP/IP协议集上的国际互连网络，是以各个子网的以太网状结构互连而成，在每个子网中存在数量不等的主机，子网及其主机均以IP协议统一编址，不过Intranet的IP编址系统在企业内部是独立的，不受Internet的限制和管辖，因此其域名系统是自面系统的，子网可以是局域网也可以是广域网，主机可是网上的客户机、服务器或交换机等设备。Intranet上的信息服务资源一般配置在相应的服务器上，用户通过客户机访问服务器上的资源，获得相应的服务，Intranet的主要信息服务有以下几类：电子邮件、文件传输、远程登录、电子公告牌，高级超文本浏览等。Intranet的结构分为网络平台、服务平台和应用系统三个层次。网络平台包括整个Intranet运行的硬件设备和软件系统，服务平台包括网络服务、外部资源连接和开发工具三个部分，应用系统则包括企业专用业务系统、企业管理信息系统，办公自动化系统和决策支持系统等，应用系统的开发是建立在服务平台的基础上进行的。通常在校园网的建设中使用的是Intranet架构再加上与外部的因特网进行连接，就构成了一个完整的网络应用系统。 

对于以太网交换机构成的系统中，在交换机上完全摆脱了CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）媒体访问控制方式的约束，在交换机上同时存在着多个数据通道，交换机端口上独立网段运作时其信息流不会在其他端口上广播等特点反映其工作机理与共享型集线器完全不同。交换机组成的系统，物理上是星型连接，交换机上同时多个数据通道并存，在端口间既隔离又连接的功能反映在逻辑上实际可以认为是一个受控制的多端口开关矩阵，以交换技术组成的网络可以支持虚拟局域网技术。

2  设备型号的选择

2.1  网络设备设计 

网络设备设计就是根据网络结构的设计进行网络设备的选型，这些网络设备包括网线、网卡、服务器，交换机和路由器等各种网络产品，当我们在进行网络设备的选型时，要尽量选用同一公司的产品，这样能具有较好的兼容性，同时也便于管理和售后服务。

网络设备与网络技术的选择一样，都要有一定的选择原则，网络设备的选择要体现校园特色，主要的原则是设备具有高度的可靠性、安装简单、维护方便、性价比高，便于高新技术升级。在网络硬件的选择方面，硬件要遵守一定的硬件标准（协议），这样才能确保设备能长时间、可靠地运行，才能使各个硬件之间的工作配合得好，不出现兼容性问题，当前以太网标准是计算机局域网领域内实施最为广泛的硬件协议。

2.2  常用网络设备 

网络设备主要是指硬件系统，各种网络设备之间是有着相互关联而不是相互独立的，每一部分在网络中有着不同的作用，缺一不可，只有把这些设备通过一定的形式连起来才能组成一个完整的网络系统，网络设备主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、传输介质等。

2.2.1  网卡 

网卡（Network Interface Card,简称NIC），也网络适配卡或网络接口卡，网卡作为计算机与网络连接的接口，是不可缺少的网络设备之一。无论是双绞线网络、同轴电缆网络还是光缆网络，都必须借助于相应类型的网卡才能实现与计算机的连接，是计算机与局域网相互连接的惟一接口。网卡安装时，需要插在计算机主板的扩展槽中并安装驱动程序以及网络协议之后才能使用。每块网卡上都有一个世界惟一的ID号，也就是MAC（Media Access Control）地址，计算机在连入网络之后，就是依靠这个ID号才能实现在不同计算机之间的通信和信息交换。网卡有很多种，不同类型的网络需要使用不同种类的网卡，不同速度的网络需求也要使用不同的网卡。如根据带宽来分的话，有10Mbit/s网卡、10/100Mit/s自适应网卡和1000Mbit/s网卡；如按总线分，有ISA总线、PCI总线、PCMCIA总线网卡等。从目前校园网建设的实际情况来看，工作站网卡选择PCI总线的10M/100Mbit/s自适应网卡最适合。10M/100Mbit/s自适应网卡（能根据网络的通信情况，在10M与100M和半双工与全双工之间进行自动调节工作方式）也称快速以太网网卡，它适合用于目前的快速以太网网络建设，并且可以兼容以前的以太网络，使以太网可以平滑升级到快速以太网。

2.2.2  交换机 

交换机（Switch），也称交换式集线器，是专门设计的，使各计算机能够相互高速通信的独享带宽的网络设备。作为高性能的集线设备，随着价格的不断降低，交换机已逐步取代了集线器而成为集线设备的首选。由交换机构建的交换式网络系统不仅拥有高速的传输速率，而且交换延时很小，使得信息的传输效率大大提高，适合于大数据量并且使用非常频繁的网络通信，被广泛应用于各种类型的多媒体和数据传输网络。交换机具有很强的网络管理功能，它能自动根据网络通信的使用情况来动态管理网络，因为交换机采用了独享网络带宽的设计。

根据使用网络技术的不同，局域网交换机可以分为以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。不同网络的交换机不能通用，因为不同种类的网络使用的帧格式是不相同的。根据应用的规模来划分，交换机可分为工作组交换机、部门交换机、中心交换机。工作组交换机可以支持100个以内的信息点，部门交换机可以支持300个以下的信息点，而中心交换机能支持500个以上的信息点，在校园网的建设中应用根据信息点的数量来选择交换机，一般情况下用工作组交换机和部门交换机就基本能满足需求。交换机之间、交换机与计算机之间的连接方式和集线器是一样的，不同的是交换机有一个Console端口是用来对交换机进行配置和管理的。

2.2.3 路由器 

路由器设备是构成IP网络的核心设备，路由器能常用于节点众多的大型网络环境，它的一个最基本作用是连通不同的网络和智能选择最佳信息传送的线路，它独具的安全性和访问控制等功能是交换机等设备所不具备的。路由器价格昂贵，在中小型的校园网的建设中一般不用，使用交换机就能满足网络的需求。

2.2.4 传输介质 

网络要求把各个独立的计算机连接起来的，这样就必然要求有一种介质将计算机连接起来，这就是传输介质，局域网的传输介质可分为有线介质和无线介质两种，一般情况下都是用有线介质的，因为它的稳定性高，连接可靠，无线介质只是在特殊环境下才使用的传输方式。常用的有线介质主要有以下几类。

(1) 同轴电缆

同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是75欧姆电缆，用于模拟传输，即下一节要讲的宽带同轴电缆。同轴电缆的这种结构，使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s~2Gb/s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。

同轴电缆是由中心导体、绝缘材料层、网状织物构成的屏蔽层以及外部隔离材料层组成。其结构如图1所示。

(2) 双绞线

双绞线(TP：Twisted Pairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP：Unshilded Twisted Pair)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pair)。                     

虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要精心选择和安装双绞线，就可以在有限距离内达到每秒几百万位的可靠传输率。当距离很短，并且采用特殊的电子传输技术时，传输率可达100Mbps～155Mbps。由于利用双绞线传输信息时要向周围幅射，信息很容易被窃听，因此要花费额外的代价加以屏蔽。屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小幅射，但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。类似于同轴电缆，它必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术。但它有较高的传输速率，100米内可达到155Mbps。

另外,非屏蔽双绞线电缆还具有以下优点：无屏蔽外套，直径小,节省所占用的空间；重量轻、易弯曲、易安装；能将串扰减至最小或加以消除；具有阻燃性和具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。

双绞线目前共分为五类。这五种型号如下：第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输；第二类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网；第三类:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T；第四类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T；第五类:该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。双绞线的结构如图2如示：

 
(3) 光纤 

光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它有以下几个优点：频带较宽；电磁绝缘性能好，光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且本身也不向外辐射信号,因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。当然，抽头困难是它固有的难题，因为割开的光缆需要再生和重发信号；衰减较小，可以说在较长距离和范围内信号是一个常数；中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目,可降低成本。根据贝尔实验室的测试，当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时，其误码率为10—8，可见其传输质量很好。

在使用光缆互联多个小型机的应用中，必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，那么就应使用双股光纤。由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择，因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。

光纤分为：传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。光纤通信系统的基本构成如图3所示：

2.3  服务器 

校园网中的服务器主有数据库服务器和代理服务器，数据服务器与代理服务器主要是面向校园网内部用户的服务，对来自Internet的用户服务也很多，主要是对校园网内部用户进行Internet代理服务。目前，绝大多数校园网都要求内部服务用户通过代理访问Internet，这样内部用户就不能直接访问Internet，同时代理服务器保存着内部用户访问Internet的日志，以作为记费的依据。由于用户数量非常大，也非常集口中，所以在选型代理服务器时，主要考虑的是要有较大的容量、较高的处理速度和较高的稳定性，一般来说都选用大型服务器作为代理服务器。

2.4  设备选型 

综合以上对各种网络设备介绍及分析，在校园网的建设中应该选用5类（超5类）双绞线为主进行布线，在传输距离超过100米时可用多模光纤来连接。客户机的网卡用PCI总线接口的10/100Mbit/s自适应网卡，服务器采用1000Mbit/s网卡。在集线设备上用交换机才能满足网络的需求，路由器的使用与否要看具体网络需求，一般的校园网都用不上。服务器最好要选用专用服务器，它对提高网络运行的可靠性很重要。在对网络设备进行选型时还要注意应根据网络应用环境的实际情况来决定，还应采用一些有着比较好信誉的品牌，因为这些品牌的技术水平高，制造工艺好，产品质量实用可靠和有多种类型的产品可供选择等优势。比较著名的品牌有的Cisco、3Com、Intel，Del等。

3  技术方案及拓扑图

3.1  校园网的建设规划 

校园网建设作为一项复杂的系统工程，与任何一项工程建设一样，在开始建设前都要根据工程的特点事先进行详细的工程规化与技术需求分析，它的成功与否都直接影响到工程的建设质量以及今后网络能否可靠运行都有直接的关系，因此要特别认真地进行系统规划。对于校园网来说，必须对技术和教育的发展前景有着清醒的认识，只有这样，才能从很好地为校园网进行合理的规划。

3.1.1  校园网的应用特点 

随着现代化教学活动的开展和与国内外教学机构交往的增多，对通过Internet/Intranet网络进行信息交流的需求越来越迫切，为促进教学、方便管理和进一步发挥师生的创造力，校园网络建设成为现代教育机构的必然选择。校园网大都属于中小型系统，以园区局域网为主，一个基本的校园网具有以下的特点： 

高速的局域网连接--校园网的核心为面向校园内部师生的网络，因此园区局域网是该系统的建设重点，由于参与网络应用的师生数量众多，而且信息中包含大量多媒体信息，故大容量、高速率的数据传输是网络的一项基本要求；  

信息结构多样化--校园网应用分为电子教学（多媒体教室、电子图书馆等）、学校管理和远程通讯（远程教学、互联网接入）三大部分内容：电子教学包含大量多媒体信息，学校管理以数据库为主，远程通讯则多为WWW方式，因此数据成分复杂，不同类型数据对网络传输有不同的质量需求；  

操作方便，易于管理--校园网面向不同知识层次的教师、学生和办公人员，应用和管理应简便易行，界面友好，不宜太过专业化； 

 经济实用--学校对网络建设的投入有限，因此要求建成的网络应经济实用，具备很高的性能价格比。 

3.1.2  校园网的需求分析 

我们在着手设计一个校园网或者计算机局域网时，其主要依据就是网络用户（学校）的需求及将要建设的网络系统的特点。通过对实际需要进行细致的分析，才能确定系统的总体目标和近期目标。需求分析是如何设计、建设和应用校园网的关键。在完成校园网的需求分析之后，就要对整个校园进行物理结构和逻辑结构的设计，因为这是我们根据需求在具体设计校园网时首先要完成的工作。校园网具体的需求分析有如下几点：

（1） 总体目标

对于一个校园网来说，系统的总体目标就是在一个时期内，当校园网完全建设好后所要达到的功能和具有的规模。一般来说，一个校园网系统总体目标是分步实施的，包括功能的分步实施和规模的分步实施。主要原因是受资金的限制（这是在建设校园网时普遍遇到的问题）和技术发展的影响（因为随着计算机网络技术的飞速发展，校园网总会有进行升级的需求）。因此我们在设计一个校园网时，要充分考虑到对已有校园网资源的再次利用，又要考虑到将来对校园网进一步的升级改造。

（2）近期目标

近期目标就是根据实际需求来设计和建设校园网，使建设好后的校园网能满足实际需求所应有的功能和规模，同时又要考虑将来能对校园网进一步的升级改造或者是后期工程的建设，系统近期目标是需求分析的重点。

3.1.3  网络结构设计 

校园网络结构设计主要是进行网络的物理设计和逻辑设计，在完成结构设计后才能对网络设备进行选型。网络结构设计对于整个网络系统来说是十分重要的，它设计的成功与否都直接影响网络的使用功能的实现以及网络是否能满足网络的需求。

（1）物理设计

根据需求分析，可以知道整个校园网信息点的数目，同时也知道这些信息点在整个校园内的分布情况。当我们确定网络控制中心的位置后，就应该考虑如何把校园内的信息点连到网络控制中心以及各种设备的连接速率和网络使用的拓扑结构等，网络系统所使用来连接各种网络设备的传输介质也是需要考虑的问题。

（2）逻辑设计

网络的逻辑设计主要考虑校园网的IP子网网段的划分，通过实际的网络物理连接，依据实际需求来实现虚拟网络(VLAN)的设置。无论从网络的安全性和IP地址的可管理性来考虑，还是从有效利用IP地址资源的角度来考虑，将整个校园网划分为多个子网网段并对IP地址资源进行有效管理都是十分必要的。

3.1.4  网络技术 

学校建设校园网有许多需要考虑的问题，如网络技术的选择、网络拓扑结构的选择、网络产品的选择、网络服务器的选择以及操作系统、网络应用服务、网络管理及网络安全等方面。下面根据前面介绍过的各种网络技术来进行校园网组建技术的选择。

(1) 网络技术类型

网络系统的建设应遵循高可靠性、技术先进、开放性、成熟标准、易于扩展、可维护性好等原则，并充分考虑性能价格比和今后技术的发展。要求系统兼容性好，易于平滑连接，避免网络瓶颈。

当前达到或超过100Mbps的高速网络技术主要有：快速以太网、FDDI、千兆以太网、ATM交换网。FDDI是几年前十分流行的高速网络技术，虽然技术十分成熟，但网络管理复杂且成本较高，现已被逐渐淘汰。ATM是比较先进的网络技术，它采用信元交换方式，以很高的速率在任意两点间建立直接的虚拟通信链路，有较强的传输质量控制能力，特别适合于多媒体信息的传输。但在实际使用事因端口价格过高，难以大规模采用。以太网是种成熟的、质优价廉的网络技术，其标准已制定完备。经过多年发展，形成了完善的10Mbps、100Mbps和千兆以太网技术，同时还由共享式的网络发展成为交换式的以太网，具备与FDDI、ATM网络融合的多种方法与规范。从技术上看，以太网技术还有不断发展的佘地，是一种能够到长期使用和发展的技术，另外以太网还可以在不同速率之间平滑升级，不会有网络协议和规范上的障碍。综全以上对高速网络技术的分析，我认为在当前校园网的建设中应以建设和使用100Mbps快速以太网为主，在局部主干上使用千兆技术进行连接。

(2) 网络拓扑的选择

当前在局域网的建设中，主要应用的拓扑结构有总线型、环型和星型。在总线型网络中，由于各计算机共享一条通信电缆，而且不需要额外的通信设备，因此，可以节约组网费用。但是其缺点也是十分明显的，网络中的任何一个节点出现故障，都将导致整个网络瘫痪，这与在网络建设要求网络具有高可靠性和沉佘性不相符，因此使用总线型拓扑结构建设的网络已趋于淘汰，在新的网络建设中不应再使用。环型拓扑结构是令牌环网络技术所常用的一种网络拓扑结构，环型结构的缺点与总线型的缺点是差不多的，也是一种不太常用的网络拓扑。当前在各种网络系统的建设中使用最多的是星型拓扑结构，虽然星型拓扑结构的网络在布线和网络设备的花费多一些，不过目前各种硬件设备已经非常便宜了，这种花费是可以承受的。因而它的优点也是十分突出的，主要是当网络中某个节点出现故障时不会影响整个网络的运行，这使得网络从总体上可以提供高度的可靠性和沉佘性，这个性能十分适合校园网这种应用环境，也是校园网的建设中必须要求做到的。

3.2  组网技术 

组网技术就是在有了网络的设计方案和各种网络设备之后，怎样把不同的网络设备按设计方案的要求连接起来所用到的各种技术。组网络技术在整个网络的建设过程中是最重要的阶段之一，它直接关系到建设出来的网络系统能否达到设计要求，能不能投入使用这样严重的问题，如在组网中有不按规范和标准来施工的话，建出的网络系统的质量是达不到设计要求，是不能满足用户需求的。组网技术主要包括：布线系统、Internet接入技术、防火墙等。

3.2.1  布线系统设计 

结构化布线系统的组成：网络系统的正常运行主要取决于网络设备和网络线路，对于网络系统来说，采用结构化布线系统能够很好地满足需求，特别是从计算机网络系统可靠运行的角度来说，布线系统的可靠性决定了网络系统通信信道的可靠性，它是计算机网络系统可靠运行的前提。整个布线系统主要包含光纤布线和室内综合布线系统。

布线系统的主要是依据建筑物的分布图，国际商务建筑线缆标准（TIA/ELA 586A ）和《建筑与建筑物综合布线系统工程设计规范》来设计的。使用结构化布线工程设计的布线系统具有实用性、灵活性、可扩充性以及真正的开放性。一次性布线，可保证在十五到二十年之内，其系统性能不会下降，功能也不会落后，真正达到一次投资，长期受益。建成后的结构化布线系统将具有满足多种计算机网络系统（10/100/1000M Switch、FDDI、ATM）对线路的要求，不仅能实现计算机端口的灵活配置，而且方便计算机网络的平滑升级和扩充。 

光纤布线主要是用在建筑物之间或楼层之间，这些建筑的距离一般都比较远，超出了双绞线的连接距离，具体情况要看信息点的分布和数量以及对网络带宽的要求来决定。室内布线采用5类（超5类）非屏蔽双绞线进行布线。整个布线工程分为工作区子系统、水平子系统、垂直子系统，建筑子系统和管理子系统来施工的。 

工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线和信息插座所组成，通过插座即可以引出电话也可以连接数据终端，在RJ-45插座内不仅可以插入数据通信通用的RJ-45接头，也可以插入电话机专用的RJ-45插头。 

水平子系统是将楼层配线间路延伸到用户工作区，并连向各个信息插座。线缆由配线间进入房间后，可走天花板或桥架,以走暗线的原则走线。电缆桥架应高出地面2.2米以上，桥架顶部距顶棚或其他障碍物不应小于0.3m。桥架宽度不宜小于0.10m，桥架内横断面的填充率应小于50%。结构化系统的布线是放射型的，线缆量较大，所以线槽量的计算是很重要的，按照标准的线槽设计方法，应根据水平线的外径来确定线槽的容量，即：线槽的横截面积=水平线截面积之和*3 。 

垂直主干子系统用于连接楼层配线室，垂直干缆系统的安装主要是由一连串通过地板对准配线间的垂直竖井组成的，可以连接搂层间的配线室。垂直子系统的连接可用多根双绞线形成集束穿过竖井进入水平子系统，外用线槽以保护和固定。 

建筑子系统是在各栋建筑物之间的相互连接，组成一个较大的建筑群综合布线系统。这一部分布线系统可以采用架空电缆、直埋电缆或地下管道内穿电缆，或者是这三者的任何组合，具体使用看施工现场而定。建筑子系统一般都采用光纤进行连接。 

管理子系统设置在配线设备和机房内，管理子系统由配线间、输入/输出（I/O）设备等组成。管理子系统提供了与其他子系统连接手段，整个综合布线系统及其连接的设备、器件等构成一个有机的整体。管理子系统内有部分主干布线和部分水平线的机械终端，为无源或有源或用于两个系统连接的设备提供设施。 

3.2.2布线系统的测试 

在结构化布线完工后，必须对整个系统进行测试后才能投入使用，以保证系统能达到设计要求。测试主要依据TIA/EIA 568A、TSB67以及《建筑及建筑群结构化布线系统工程验收规范》来进行，测试内空包括线缆的长度、接线图、信号衰减、近端串扰、信噪比等。其中最重要的技术指标是衰减端串扰，它直接影响着双绞线的传输性能。 

3.3  网络操作系统 

网络操作系统NOS（Network Operating System）是在计算机操作系统的基础上，加上一些具有实现网络访问和控制功能的模块以及相关的数据通信协议，是使网络上各计算机能够方便有效地共享网络资源、为网络用户提供所需的各种服务软件和规程的集合。目前主要的网络操作系统有NetWare、Unix、Linix和Windows NT/2000。在校园网中一般情况下都用Windows NT/2000网络操作系统，因为它是图形化的操作界面、使用简单、安全可靠，以及和普及率很高Windows系列单机操作系统的兼容性很好。 

3.4  Internet接入技术 

如果校园网不能和Internet连接的话，就不能是一个完整的网络，也不能充分利用Internet网上的大量信息资源。因此校园网和Internet的连接技术就显得十分重要了，它关系到校园网与外部网络能能否进行可靠的连接。当前适合校园网与Internet的宽带连接方式主要有ADSL和光纤专线接入。

ADSL是一种非对称的宽带网络数据传输技术，它的一个明显优势是经济上实用。ADSL宽带线路通过ADSL Modem接入Internet代理服务器的网卡上的，不过ADSL专线的接入是用传统的模拟电话双绞线线路布线不很规范，线路质量不够好，达不到高速传输的要求，目前它只用在一些中小型网络。光纤接入是一种在校园网建设中普遍使用的一种技术，它是通过构建专用的Internet服务器来实现的，在服务器上运行各种网络服务软件，为校园内部的用户提供Internet的接入服务。光纤接入的优点是可提供比较高的网络带宽和稳定性，但它的连接较为复杂。

3.5  防火墙技术 

防火墙是计算机网络上一类防范措施的总称，它使得内部网络与Internet之间或其它外部网络互相隔离、限制网络互访，用来保护内部网络。防火墙简单的可以只用路由器实现，复杂的则可以用主机甚至一个子网来实现，设置防火墙的目的都是为了在内部网与外部网之间设立惟一的通道来自简化网络的安全管理。防火墙的功能主要是过滤掉不安全服务和非法用户与控制对特殊站点的访问以及提供监视Internet安全和预警的方便端点。由于网络具有天生的开放性，所以有许多防范功能的防火墙也有一些防范不到的地方，如防火墙不能防范不经由防火墙的攻击和感染了病毒的软件或文件的传输。因此，防火墙只能是一种整体安全防范政策的一部分。

实现防火墙技术从层次上大概可以分为报文过滤和应用层网关。报文过滤是在IP层实现的，它的原理是根据报文的源IP地址、目的IP地址、源端口、目的端口报文信息来判断是否允许报文通过，因此它可以只用路由器完成。在用应用层网关实现的防火墙有多种方式，如应用代理报务器和网络地址转换器等。

在校园网中大部分的应用都是内部网络用户，而内部用户通常具有较大的访问权限，因此局域网络系统的安全是整个网络系统安全中最重要的部分。但相对而言，内部的安全问题是可以预测的，并可据此制定相应的防范措施。

3.6  建网方案 

根据校园网络建设应遵循原则的介绍和各种网络技术的分析。总的来说，交换式快速以太网是目前成熟技术中最先进、最实用的。所以决定选择光纤交换式快速以太网作为校园网主干，系统总体上采用国际上流行的TCP/IP协议，并兼顾IPX协议，采用开放体系及在各种应用实践中得到检验的快速以太网技术和产品。

为了加强对分布式多媒体交互教学的探索，校园网可分为三个层次结构：主干网、广域网和内部局域网。主干网采用155Mbps快速以太网技术，内部局域网与主干网之间用以太网交换机进行互联，根据用户的需求，网络建设目标，采用交换式千兆以太网作为主干网，网络拓扑结构为星型，这样可有利于提高网络的高可靠性，便于维护和管理。采用交换式快速以太网做主干有以下原因：速度快，安装、维护简单。主干速度为1000Mbit/s交换，能够满足网络应用层对主干网宽要求；基于标准技术，使用了以太网MAC层上定义的CSMA/CD协议，可迅速利用现有设备接入，网络升级方便，性能价格比高。

建设目标：构建普通学校校内Intranet环境，并通过代理服务器接入Internet，实现与Internet 交流。建设校园网络中心，并通过一定的网络拓扑结构构建连接校园网络中心、计算机教室、教师备课机房、多媒体教学活动室、图书馆、校长室、教导处、财务处等的校园网，使之能通过一定的应用软件完成行政办公管理、教师备课授课、学生学习交流、校内信息公告、远程电子通讯、Internet通讯浏览等基本功能。

3.6.1网络组成

(1) 网络主干

基于当前信息技术发展形势及经济实用可持续发展原则，建议构建100M带宽的快速以太网，根据实际工作站信息点到网络中心的距离，选择适当的传输媒介进行网络综合布线。一般来讲，在同一幢大楼内距离不超过100米均可铺设超五类非屏蔽双绞线，而楼与楼之间的连接主干线原则上应架设光缆，以满足今后发展的需要。
(2) 网络中心

也就是校园网中心机房，应配置有各种系统服务器（如：Web服务器、Email服务器、代理服务器）、文件服务器（数据库服务器）、中心交换机、配线机柜等。如刚使用时数据流量不大，可只配置一台服务器，视今后网络发展情况再作扩充。为保证网络运行稳定可靠，网络中心的设备选型应选择信誉可靠、质量上等、性能稳定、扩充性优良的专业产品。服务器可选用HP、IBM等品牌的专业服务器,如HP E60，另加配可读写光驱，用作系统备份。交换器可选用3COM、CISCO产品，如3COM Switch 3300、CISCO C2924XL等。服务器网卡则可选配3COM 的 3C905B-TX 100MB网卡。为使校园网能访问Internet，网络中心的代理服务器可连接ASDL等通讯线路。
(3) 计算机教室

配置28-50台586以上微机，通过星型网络拓扑结构将所有微机连接到可堆叠交换机上，再通过交换机连接校园主干网。为方便教学，可在以上网络教室的基础上安装多媒体教学平台，使之成为一个既能完成信息技术学科教学，又能进行多媒体辅助教学，还能开展基于Internet技术的网络活动的多媒体网络活动室。
(4) 教师备课机房

为了能给广大教师提供一个完备的多媒体网络备课环境，校园网应能为每位教师提供网络接入终端，即每位教师都配有一台连接校园网的多媒体计算机，这将是一项投资很大的综合布线工程。为降低成本，一般中小学校可采用建设一个配置有10-20台P3以上多媒体计算机的教师网络备课机房的方案。配有多媒体的连网计算机既能满足广大教师电子备课、电子阅览的需要，同时也能满足教师进行远程通讯、网上检索等基于Internet环境的教科研活动。
(5)图书馆系统

图书馆系统应该包括两个方面，第一是图书编目、借阅管理系统，它为图书馆管理提供了标准化、自动化、网络化的采编、流通、查询、统计以及读者管理等手段，如省教委推荐使用的共创图书管理系统；第二是多媒体视听阅览室，满足读者使用越来越多的电子音像读物的要求。多媒体视听阅览室从技术本质上来讲就是一个多媒体计算机网络室，如果学校已建好前面所述的多媒体网络活动室或教师备课机房，只要在网络上连接有一套光盘镜像服务器，即可实现多媒体视听阅览的功能。
(6)多媒体综合教室

信息化环境的构筑其根本目的是为教学服务的，因此课堂信息化教学环境的建立应该是校园网建设的一个重要目标。针对课堂教学而言，计算机网络应能为师生合作教学模式提供支持。在合作教学模式下，教师通过网络安排教学计划，指导学生学习，批改学生作业，实施网上教学；学生既可以在教师帮助下进行自主学习，也可通过小组讨论等形式在同伴中开展合作学习。在当前情况下，在每个教室构建信息化教学环境还处在摸索探讨阶段，存在着投资大、可参考方案少等不利因素。有的学校采用在每个班级配置高亮度液晶投影仪、多媒体计算机、多功能视频展示台等设备的方法来实施教学环境信息化，教学仍旧还是在一个典型的以教师为中心的教学模式下进行着，这与构建校园信息化教学环境的初衷相距尚远。因此在当前形势下，一般中小学可在具有多媒体网络环境的计算机教室内开展基于多媒体网络环境下的合作教学模式的实验活动，而为开展多媒体辅助教学活动配设专用的多媒体综合教室。多媒体综合教室内配备有多媒体计算机、高亮度液晶投影仪、多功能视频展示台各一台，功放音响一套，其中多媒体计算机通过网卡连入校园主干网，从而方便调用网络内其它计算机上的教学资源，实现资源共享。多媒体综合教室不仅可满足正常的辅助教学活动，还可以用来举办讲座、开展培训，不失为当前形势下一种经济实惠的选择。学校可根据教学实际需要配置一到二个多媒体综合教室。
(7)校长办公室及其它相关处室

配置相应数量的P3以上多媒体计算机，通过网卡与校园主干网相连，以实现学校信息管理的自动化、无纸化。

以上只是整个校园网中一些主要的网络组成部分，此外还有学生宿舍楼、教师宿舍楼、实验室教学楼等。

3.6.2网络软件运行平台
(1) 服务器操作系统：由于美国Microsoft公司推出的网络操作系统Windows NT具有与有着广泛应用基础的WINDOWS95、98个人计算机操作系统相似的操作方法，易学易用，已拥有了越来越多的用户群。大量的软硬件生产商为Windows NT开发了许许多多的软硬件产品，也使得Windows NT有着比较广阔的发展前景。在目前情况下建议采用Microsoft Windows NT4.0以上版本。
(2) Web服务系统：选用Windows NT下的IIS信息服务系统。另外也有许多免费的BBS电子公告、中文论坛、网络聊天软件可以在NT下安全运行。
(3) 数据库软件：建议采用SQL SERVER 6.5以上版本。
(4) 电子邮件系统：可采用Microsoft公司的Exchange Server,为简便使用也可采用一些共享软件如Sharemail、Imail等，这些软件都是基于标准SMTP/POP3/IMAP4/LDAP协议的邮件服务器软件，用户界面简单直观，非常易于管理。
(5) 网页维护制作软件：Macrosoft公司的FrontPage 98、Macromedia 公司的Dreamweaver、Flash都是很好选择。
(6) 多媒体课件制作软件：Macromedia 公司的Authorware、 Director，洪图多媒体著作工作等都有着非常友好的界面，使用方便，拥有着大量的用户，推荐使用。
(7) 代理服务软件：可采用WinGate3.05 for NT，这是一个功能完善、性能稳定的代理服务软件，非常好用。
(8)工作站操作系统：Windows95、98或Windows　NT Workstation 4.0。
(9) 校园办公管理用软件：选用省教委统一推荐使用的“共创校园办公管理信息系统”网络版。
(10) 工作站其它应用软件：文字处理、数据表格、图形处理、浏览器、电子邮件等都有许多大家熟悉并经常使用的软件。

随着网络使用的日益广泛，今后校园网络在此基础上还将不断扩充，覆盖面将越来越广，如视频点播系统、远程登录管理系统、各类收费服务IC卡系统等。 

3.6.3拓扑结构图 

根据校园网的需求分析及建设目标，本设计方案采用交换式千兆以太网作为主干，百兆交换到桌面。网络拓扑采用星型树结构，网络中心的交换机使用堆叠方式连接，校园网总体拓朴结构设计见附录中的“校园网网络拓扑结构图”。

4  校园网的运行状况

4.1校园网的应用状况 

校园网的建成使用，对于提高教学和科研的质量、改善教学和科研条件、加快学校信息化的发展、开展多媒体教学与研究、使教学多出人才、使科研多出成果，有着十分很需要而深远的意义。它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列的应用提供一个基本环境平台，而且能为各种应用系统提供多种服务，使信息能够及时、准确地传给各系统。 

Internet作为一种计算机网络通信系统和一个庞大的技术实体，它所起的作用、产生的影响都是独一无二的。在校园网中，对Internet的应用是网络系统最重要的应用之一。Internet提供的主要应用服务有：WWW服务、E-mail服务，FTP服务和BBS服务等。 

基于校园网的视频会议系统是一个由硬件、软件组成的一体化有机的系统。目前，市场上用于视频会议的硬、软件产品很多。针对校园网视频会议系统的特点，可以用两种方式来实现，就是点对多（广播方式）和多点会议（软件方式）。点对多方式是基于IP网络，不需要视频服务器，主席式控制会议，半交互式，价格最低。多点会议系统也是基于IP网络，但需要有视频服务器，主席式控制会议，交互式会议，最为实用，目前校园网中都是用后一种。 

校园网的视频点播系统，实际上就是在校园网上运行的一个或一组IP/TV软件。这个IP/TV软件能提供VOD视频点播功能，该软件要求符合国际上网络的实时数据流传输的多项协议和标准，可运行于复杂的、大型的网络环境上，均衡网络和服务器负载，避免网络阻塞，并且具有很高的图像和声音传输质量。上网时只要通过浏览器或IP/TV接收软件即可点播到想要收听收看的节目，学生可以通过电脑在不同的地方进行教学课程和课件的视频点播等，校园网的视频点功能是通过视频点播服务器来提供的。 

现代教教育以把多媒体教学方式广泛应用到了校园，受到了广大师生的欢迎。校园网建设完成后能在多媒体教学方面有重大的突破。它能把传统的各种教学方式的优点有机地接合到一起，充分发挥各自教学的特点。多媒体教学是师生的一个非常好的交互工具，它提供包括图形、语音、视频等多种交互学习的手段。同时，还有类似于传统教室中黑板教学的功能---软件共享白板。软件共享白板是一个为在Internet环境中进行教学的教师和学生提供文本以及图形共享的区域，教师可以将一张图片贴入共享白板中，然后通过网络传送到学生机端的白板中，就可以同步地观看教师在白板中的板书内容了。语音交互是教师可以远距离进行语音授课，学生也可以通过网络来进行发言和提问。视频交互增加了师徒教学过程的生动性，教师可以任意选择按规定的学生端视频，也可以同时看到多个学生端的视频图像，学生端也可以选择观看教师端的视频。在实际的应用中，往往是两种以上的交互方式同时使用。

4.2  网络管理 

根据前面介绍的校园网设计方案建设而成的一个校园网络投入运行之后，它的稳定性及可靠性是很高，也就是说出现问题的机率是很小的。但不论多么稳定和可靠的网络系统都会有出现问题的一天，一般情况下出现的问题主要有人为操作失误（包括计算机病毒引起的故障）和整个网络系统本身不可避免的故障。因此要想使计算机网络的各种故障减少到最低的话，网络管理员就要在平时做好网络的预防性维护以及重要数据的备份、计算机病毒的防护，记录网络事件等工作。同时人为操作造成的故障在整个网络故障的绝大部分，因此要注意加强网络使用人员的应用技能和道德品质，可减少人员有意无意对网络造成的伤害。

预防性维护是非常重要的，但也是容易被管理员所忽视。事实上预防性维护可以为系统管理员减少很多的麻烦，因为一些问题引起故障之前可以被发现，这样解决起来会容易得多，就可以减少故障发生的机会。日常维护的主要工作是：清理污垢和其他一些污染，如果灰尘等污垢太多的话就会造成设备散热不良，严重的还会引起电子器件间的短路。还要检查各种网络设备的连接情况，在一个计算机网络中各种连接是现容易出问题的，因此要安排一定的时间，每隔一段日期就检查一下局域网中所有计算机系统的连线是否松动，还要查看一下电源线、显示器、网络，串行和并行电缆以及各种配件等。任何提供服务的网络都应该拥有备份系统，因为备份工作是必需的。校园网中任何一个系统管理员，如果没有制定一份经过验证的备份计划投入运行，最终都会为此带来麻烦。备份并不只用于恢复一台崩溃的服务器；用户也可能会偶然删掉的一些文件，使系统不能正常运行，如果有了备份就不用担心这些情况的出现了。一定要把服务器备份下来，要想在灾难性事故发生后尽快地恢复系统的正常运行，没有比备份更重要的事情了。在备份之后还要进行测试，以保证备份的系统能够正常工作。要确保备份系统的完整性，在安装了服务器或备份设备之后，或者对系统进行了重大的修改之后（如升级），一定要把整个系统备份下来，再恢复其中的部分文件进行测试。根据系统中的数据情况，可能每一项都要进行完全备份，也可能只做增量备份就可以满足需要了，具体需要备份的数量应由系统环境来决定。 

当计算机技术已广泛地深入到社会生活的各个领域的时候，计算机病毒也开始泛滥了。计算机病毒危害信息系统安全，妨碍计算机应用和发展。计算机网络的讯速发展为大范围、快速地传染计算机病毒提供了更为便利的途径。

计算机病毒是一些人为编制的破坏性软件，它能对计算机系统造成危害，且在计算机系统之间进行传播。要想对计算机病毒进行防护，就要对病毒的特点及传播方式有一个了解，计算机病毒的主要特点是具有隐蔽性、寄生性、非法性、传染性，破坏性和潜伏性。病毒传播的主要途径是：利用磁性和其他存储介质进行传播和利用计算机网络进行传播，其中的利用网络传播的危害最大。目前计算机网络已成为病毒传播的主要途径，因此要想很好地对病毒进行防护就必须提高对网络防毒的防护能力。病毒防护是指计算机病毒的预防、检测和消除的总称。这是系统安全管理和日常维护的一个重要方面，无论是系统管理人员还是操作人员，都应当予以充分重视。在计算机系统的管理和使用制度中，应当有防范病毒的有关规定，有关人员应当使用防病毒卡或其他软硬件方法来防止病毒的入侵，能用病毒防护软件和有关工具软件进行检测和消除。防治计算机病毒危害的最好方法是做好预防工作，在系统中预先安装防病毒卡或软件。同时要定期检查系统，建立必要的管理制度。

引导区病毒的消除：恢复磁盘引导区内容，相对来说比较容易。无论是硬盘主引导区或硬盘和软盘引导区，只要把正确内容写回主引导区或引导区，就可以完成修复工作。这种方法可以在不了了解病毒程序细节的情况下进行。

混合型病毒的消除：混合型病毒既传染磁盘引导区，又传染文件，应该同时进行感染磁盘引导区和被感染文件的消除病毒，如果只顾一方，都会使病毒复发，可使用杀毒软件进行杀毒。 

保存一份校园网络变动情况的记录或日记，同时记下网络中发生的故障（包括感染病毒）和解决办法，它能为系统管理员在以后的故障维修中节省不少的时间。良好的网络记录不仅可以方便自己的工作，还可以为其他网络管理员提供参考，是整个网络系统维护环节不可缺少的工作。

4.3  网络故障排除方法 

当网络故障发生时，我们要对网络故障进行分类，来是硬件故障还是软件故障。具体情况是哪部分引起的，要通过检测才能知道，对其检测主要是通过各种测试仪器来完成的，同时也需要管理员有很好的网络故障检测经验，能在不使用仪器的情况下就能对故障的部位作出准确判断，这需要管理人员长期的实践和学习。对于复杂的网络系统，最简单的原则是将复杂系统加以分解。将WAN分解成LAN，将ALN分解成服务器、工作站和电缆，将服务器或工作站分解成硬件、操作系统和网络软件，将物理网络分解成电缆段。必要时还可以将这些子系统做进一步分解，直到可以确定出出现故障的一个基本部件为止。

总结

本毕业设计从校园网的建设思想、目标、可以选用的网络技术以及对网络设备的介绍和选择等多方面的论述，使我们对校园网建设工程有了一个比较深入的了解，校园网络建设作为一项重要的系统工程，它的所用到的各种技术是多方面的，即有网络技术、工程施工技术，也有管理制度等各个方面的知识。随着信息技术与通信技术的飞速发展及人们对网络性能要求的提高，各种网络新技术、新思想等必将产生并不断得到完善和发展。使得更多更好的建网思想和技术应用到新的校园网的建设及改造之中，校园网的功能也将得到很大的提高与扩充。网络技术的发展是永无止境的，在前进的过程中必将有更多的知识需要我们去学习与研究，并能将其应用到实际的网络工程建设之中。

由于校园网功能齐全，技术含量高，接触面广，在网络设计、规划和建设中都非常复杂，在在论述中不可能面面具到，同时也由于本人的知识水平有限，文中的不足和错误在所难免，敬请各位老师多多指点和更正。

致谢

本篇毕业设计（论文）的完成，首先感谢母校――贵州广播电视大学的辛勤培育之恩，使我学到了许多新的知识，其次感谢贵州广播电视大学黔东南分校，给了我一个好的实习环境。特别是在凯里电大校园网建设期间，本人得到了一个好的学习与实践的机会。

本设计是在贵州广播电视大学刘峰老师的指导下完成的，刘峰老师广博的知识、诚恳的为人，使我受益匪浅，在学习和生活上都给予我许多的指导和照顾。在学校学习期间，还得到了多位老师的指点与帮助，我在此对传授我知识的各位老师表示崇高的敬意和诚挚的谢意。此外，在我的学习及实习期间，还得到了同班同学们的支持和鼓励，我对这些同学表示我衷心的感谢。

贵州广播电视大学2000级计算机及应用专业   潘永权

      2003年4月1日写于  凯里 
 http://redrival.com/china/liary/zw.htm

缥缈散人 2004-4-27 9:15:12