目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1项目背景 1
1.2项目概述 1
1.3系统建设原则 2
2 需求分析 4
2.1项目需求 4
2.2网络需求分析 4
2.2.1 网络环境需求分析 4
2.2.2 VLAN的需求划分 5
2.3.3 安全性需求分析 7
2.3设备需求分析 7
2.3.1 客户端计算机需求分析 7
2.3.2 交换机与路由器需求分析 7
2.3.3服务器的需求分析 8
3 相关技术概述 9
3.1以太网交换技术：VLAN 9
3.2动态主机设置协议：DHCP 10
3.3访问控制列表：ACL 10
3.4生成树协议：STP 11
3.5无线局域网：WLAN 11
4 网络规划方案设计 13
4.1网络的总体方案设计 13
4.1.1网络规划设计的基本目标 13
4.1.2网络三层结构设计 13
4.2校园网络拓扑 14
4.3各层网络设计及设备选型 15
4.3.1 核心层网络设计 15
4.3.2 汇聚层网络设计 17
4.3.3 接入层网络设计 18
4.4服务器群集设计及选型 19
4.5 防火墙设计及选型 20
5 综合布线系统设计 24
5.1 综合布线需求分析 24
5.2综合布线系统总体设计 24
5.3综合布线系统的设计原则 24
5.4综合布线系统结构设计描述 25
5.5综合布线系统结构及实施 26
5.5.1工作区子系统的设计 27
5.5.2水平干线子系统的设计 27
5.5.3 设备间子系统的设计 27
5.5.4 管理子系统的设计 27
5.5.5 垂直干线子系统的设计 28
5.5.6 建筑群子系统的设计 28
6 校园网安全与管理机制 29
6.1 网络安全隔离 29
6.2 入侵检测系统 30
6.3 漏洞扫描系统 30
6.4部署网络版杀毒软件 31
7 方案实施 32
7.1 实现原理 32
7.2关键配置命令 32
7.2.1 核心层的配置 32
7.2.2汇聚层的配置 33
7.2.3接入层的配置 35
8 方案测试 37
8.1测试环境 37
8.2测试记录 37
9 结束语 48
10 致谢 49
参 考 文 献 50
文 献 综 述 51
摘要
校园网是每个学校进行教育教学、科研、各项管理工作以及各类信息交流沟通的应用平台，它是一个集相关软件系统、硬件设备于一体的具有综合功能的宽带计算机局域网，主要是一个为学校提供日常教学、科研、管理和通讯的综合性网络应用环境。
本论文主要是对一个多校区大学校园局域网的设计和实现。该大学主要包括南、北两个校区，每个校区都有各自的办公区域、教学区域以及宿舍区域等，南校区是主校区，数据中心位于主校区，北校区的核心路由器与南校区核心路由器相连，使得两个校区之间能够实现相互通信，以及资源共享，另外，两个校区的核心路由器与出口路由器相连，通过在出口路由器上进行安全控制策略，保证内外网的安全连接。结合多校区大学校园网络系统的需求分析，本次设计采用的是三层网络结构，包括核心层、汇聚层、接入层，层次化的结构使整个网络更加清晰明了，然后再根据多校区校园网络综合布线的需求，在了解了当下主流结构化布线系统产品及技术后，给出适合多校区大学校园局域网环境需求的结构化布线系统方案。考虑到校园网络的安全和管理的重要性，此次设计结合网络安全需求，采用了相应的安全管理机制，以此来组建一个安全可靠的多校区大学校园网络。最后通过使用网络模拟软件工具PackerTracer6.1，对设备进行配置，模拟实现多校区大学校园网络的通信。
伴随着网络建设的逐步普及，向高水平、研究性大学跨进是大学高校局域网网络的建设的必然选择，多校区大学校园网网络系统是一个非常复杂而又庞大的系统，在高校的发展、综合信息管理以及办公自动化等一系列应用上提供了基本的操作平台，同时实现了教育、教学、科研三位一体，提高教育教学质量。
关键词：校园网；局域网；三层网络结构；综合布线；网络安全和管理
Abstract
Campus network is that each school teaching, scientific research, as well as the management of all types of information communication application platform, which is a set of related software systems, hardware equipment in one of the computers on the LAN with a broadband integrated functions, primarily a providing schools with daily teaching, research, management and communication of integrated network applications.
This thesis is to design and implement a multi-campus university campus LAN. The university includes North and South two campuses, each campus has its own office area, teaching area and dormitory area, etc., South Campus is the main campus, data center located on the main campus, north campus and south campus core router core router connected, making it possible to communicate with each other, as well as the sharing of resources between the two campuses, in addition, two campuses of the core router and exit router is connected through security control policies on the export router, secure connections inside and outside the network. Combined with multi-campus University campus network system needs analysis, this design uses a three-tier network architecture, including the core layer, convergence layer and access layer, the hierarchical structure of the entire network more clarity, then under the Multi - campus network cabling needs, in understanding the current mainstream structured cabling system products and technology, the environment, given the demand for campus LAN Multi-campus University of structured cabling system solutions. Considering the importance of the campus network security and management, the design combines network security requirements, using the appropriate safety management mechanism, in order to set up a secure multi campus university campus network. Finally, the use of network simulation software tool PackerTracer6.1, configure the device to simulate multi-campus university campus for communication networks.
With the gradual popularization of network construction, the high level of research universities entered the university is the inevitable choice for the construction of the University of the LAN network, multi-campus University campus network system is a very complex and large system development in colleges and universities, to provide comprehensive information management and office automation applications on a series of basic operating platform, while achieving education, teaching, research Trinity, improve education quality.
Keywords: campus network; LAN; three network architectures; cabling; network security and management
1 绪论
1.1项目背景
在21世纪的今天，随着科学技术的不断发展，科技的力量不断的改变着我们的生活习惯和生活方式，如今以计算机技术为代表的科技信息时代已经到来，科学技术的进步也越来越迅猛，面对这样的生活环境的变换，我们应积极主动的去接触计算机网络，了解计算机网络，学习计算机的网络知识，最后提高我们的计算机技术能力，让它造福于人类的生活。当今世界，普及信息科技，是提高素质教育十分重要的一项内容。如今，国家已经开始逐步认识到学生学习计算机知识的重要性，一些发达城市已经把计算机学习纳入到小学的日常教育课程之中，中国大部分地区也已达到计算机中学普及的尺度，少数偏远地区和贫困地区可能还没有开展计算机的相关教学课程，但总体来说，在中国，计算机网络的知识正在得到快速的普及和发展，大多数的学校也已经采取了网络教学的方式，计算机网络的推广得到进一步的强化。
其实对于校园网络的建设简单的描述就是它的目标就是通过高性能的网络设备把学校内的各不一样但存在某种相对应关系的不同信息的资源联合在一起，形成专属于学校内部的Intranet系统，然后通过路由设备将之连接到广域网当中，形成一个以校园网络为基础的行政、教学以及学校师生之间相互通信的系统，然后进一步建立学校信息管理网络，从而实现办公的自动化。
1.2项目概述
该项目主要是为一所多校区大学校园设计网络规划方案。
该校园包括两个校区，即南校区和北校区。南部的校区的主要组成部分主要是一座图书馆、男女生寝室楼、学校办公服务大楼和三栋教学楼，还有一个实验楼。而男女生寝室楼和主要教学楼以及学校办公服务大楼通过有线网络进行互联，图书馆则通过无线网络与之互联。服务器群集包含了DNS服务器，WEB服务器，以及邮件服务器和数据库服务器等。北校区校园主要由三部分组成，即教学区域、办公区域和宿舍区域。其中教学区域包括教学楼、实验楼；办公区域包括教务处、学办；宿舍区域包括教师公寓和学生公寓（男生公寓和女生公寓）。
1.3系统建设原则
（1）先进性
随着计算机应用的不断普及和发展，计算机系统对网络性能的要求已经越来越高，并将继续不断提高。网络交换设备应该提供从数据中心到楼层配线间直至桌面的高速网络连接，交换机必须具备无阻塞交换能力。系统的主机系统、网络平台、数据库系统、应用软件均应使用目前国际上较为先进、较为成熟的技术，应该符合国际标准和规范。
（2）标准性
所采用技术的标准化，可以保证网络发展的一致性，增强网络的兼容性，以达到网络的互连与开放。为确保将来不同厂家设备、不同应用以及不同协议的连接，整个网络从设计、技术和设备的选择等方面，都必须支持国际标准的网络接口和协议，这样有利于提供高度的开放性。
（3）兼容性
为了保证校园网络能正常、高效地运行，不同厂商的网络设备必须能够彼此兼容，此外，为了确保网络系统的开放性，网络中的主干交换设备应该能够支持基于国际标准或工业界事实标准的ATM、FDDI、快速以太网、千兆以太网等各种链路接口技术，能够在必要的时候与外部开放系统顺利实现互联。
（4）可升级可扩展性
随着科学技术的不断发展，新的标准和功能在不断的增加，网络设备必须可以通过网络进行升级，以来来确保可以提供更先进、更多的功能。在网络建成之后，随着应用和用户的增加，核心骨干网络设备的交换能力和容量必须能作出线性的增长。设备应能提供高端口密度、模块化的设计以及多种类接口、技术的选择，以方便未来更灵活的扩展。
（5）安全性
采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也能访问校园网，因此校园网应采用防火墙和数据加密等技术来防止非法侵入，以保证网络的安全和数据的安全。同时，建立系统和数据库的磁带备份系统也是非常必要的。
（6）可靠性
硬件可靠性:系统的主要部件采用冗余结构，如：传输方式的备份，提供备份组网结构；主要的计算机设备（如数据库服务器），采用CLUSTER技术,支持双机或多机高可用结构；配备不间断电源等。
软件可靠性：充分考虑异常情况的处理，具有强的容错能力、错误恢复能力、错误记录及预警能力并能给用户以提示；并具有进程监控管理功能，保证各进程的可靠运行。
网络结构稳定性:当增加或者扩充应用子系统时，不影响网络的整体结构以及整体性能，对关键的网络连接采用主备的方式，已保证数据传输的可靠性。
（7）实用性
应从实际情况出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。采用成熟的技术和产品来建设该系统。要能将新系统与已有的系统兼容，保持资源的连续性和可用性。系统既是安全可靠的，又能方便使用，不需要太多的培训即可轻松地使用和维护。
2 需求分析
2.1项目需求
该大学校园包括两个校区，即南校区和北校区。两个校区分别需要部署1个由学校自己维护的Cisco 2811路由器（ Router A,Router B），通过静态路由(或者动态路由)实现数据通信，数据中心位于南校区。
南校区校园主要由教学楼、办公大楼、学生寝室楼、图书馆组成。其中教学楼、学生寝室楼及办公大楼通过有线网络进行互联，图书馆则通过无线网络与之互联。教学楼总共包括四个楼宇，三个教学楼以及一个实验楼，学生寝室分为男生寝室以及女生寝室，办公楼又有教务办公及学生办公之分，因此，需根据需要划分不同的VLAN；此外，内网服务器群集属于同一VLAN，整个校园属于内网，均可以实现网络互通，服务器群集提供DNS服务，WEB服务，以及邮件服务，数据库服务等，为了保证数据库服务器的安全，只允许办公区域进行访问。北校区校园主要由三部分组成，即教学区域、办公区域和宿舍区域。其中教学区域包括教学楼、实验楼，办公区域包括教务处、学办，宿舍区域包括教师公寓和学生公寓（男生公寓和女生公寓），因此需要根据不同的需求划分不同的VLAN。
此外，还需要自行划分各个VLAN的IP地址和所属主机的IP地址，DNS服务器和Web服务器、数据库服务器等的地址。
2.2网络需求分析
2.2.1 网络环境需求分析
服务器、路由器、交换机、传输设备（双绞线、光纤等）、HUB以及网卡等是构建多校区大学校园网的主要硬件。校园网按照主干网的组网技术可分为：交换式以太网、快速以太网、ATM、FDDI和千兆以太网。交换式以太网现在主要用于网络交换机到工作站。FDDI和ATM存在着组网成本高、带宽利用率较低等不利因素导致它们都不太适合校园网的要求。快速以太网是非常成熟的组网技术，造价低，具有较高的性能价格比，但传输速度较慢。千兆以太网传输的速度较快，范围也很广（100公里范围内），成本相对于快速以太网较高。
校园网的规模在100～1000个终端左右较好，可实现每个教室都有一个终端，如足够的校园图书馆终端、教师的备课终端、学校各种部门的终端。假如终端数过少，校园网的资源利用率就太低；终端过多，信息的传输速度就会受到很大限制。
多校区大学校园网络建设的目标主要有两个：
一、应该实现与外界的资源、信息共享；
二、校内及校区之间的资源共享与信息交换，如校园办公系统、教学管理系统、各年级师生对图书馆资源的远程检索和资料阅读等等。
2.2.2 VLAN的需求划分
根据项目需求，该多校区大学校园的VLAN划分如下表2-1所示：
