现代交换技术课程项目设计方案
现代交换技术课程项目
设计方案
第1章系统分析
1.1建设校园网的重要性和必要性
在计算机技术和通信技术结合下，网络技术得到了飞速的发展。如今，不仅计算机已经和网络紧密结合，整个社会都不可能脱离网络而存在。网络技术已经成为现代信息技术的主流，人们对网络的认识也随着网络应用的逐渐普及而迅速改变。在不久的将来，网络必将成为和电话一样通用的工具，成为人们生活、工作、学习中必不可少的一部分。
近年来，学校的教学和管理工作不断向着信息处理计算机化、信息交流网络化、信息管理数据库化、信息服务电子化方向发展。形象化、交互性的教学以及海量的教学资源，使计算机网络技术在学校管理和辅助教学、科研活动中显示出其独特的优势，同时学校网络承载着多样的网络应用：网络下载、视频点播、网络聊天、专项课题研究、网络化教学，校园网络的建设势在必得。
校园网的建设是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，将各系、办公室、图书馆、宿舍通过网络连接起来，与Internet相连。校园网必须具备教学、管理和通讯三大功能。教师可以方便地浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作；学生可以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。学校的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标：能够充分利用校园网，扩充各种网络应用，如多媒体课件系统、多媒体教学系统、网络教学系统、图书检索系统等，使其为各学科的教学和实验服务。
1.2网络设计思想
校园网概括地讲，校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求：校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、
多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以通过网络运行工作。如果一所学校包括多个专业学科（或多个系），也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。
在平常的校园生活中，无论学生教学管理、课程管理、实验室管理还是学生成绩与学籍管理及图书资料管理，都与校园网络息息相关。
另外，建设校园网还有其他方面的考虑：一、是与外界的资源共享和信息共享，如通过Cernet（中教网）与国内外各院校、各部、各省等相连，又如通过Internet与各国相连；二、校内的资源共享与信息交换，如校园行政管理系统、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系统等等。
可以和企业的Internet/Intranet对比，但在应用中由于教学等需要而具有特殊性，如对多媒体教学传输的需求。因此，我们充分考虑校园网应用需求来确定解决方案。
1.1系统问题与用户需求：
１.建立一个校园网综合布线系统
２.建立一套基于 Intranet的学校信息管理系统主要包括教务、财务等方面的管理功能。实现学生管理、教师管理，教学安排、公文流转、餐务管理、人事考勤管理、财务管理等功能。
３.建立一套高速多媒体校园网教学系统采用国际先进的数字监控技术和视频流技术，使每个教室都成为多媒体网络教室，具有视频广播、视频点播、轮流监控、遥控、电子白板等功能。
４.具有完善的网络安全机制；
５.能够与原有的单机使用的计算机和独立的小型局域网平滑连接，保护原有的投资。足够的Internet连接。
1.2校园网建网原则：
建网要遵循依据需求、统筹规划、分步实施、成熟可靠的原则。
校园网的建设要考虑学校的需要与可能，首先要满足教学需要，要把服务教学作为校园网建设的出发点。
校园网建设的方案要符合学校长远发展规划，应将基础设施建设、教学软件建设和人员培训统筹规划。
建设校园网时，根据经费情况，可一步到位，也可统筹规划、分步实施、逐步到位，我们的方案采用一步到位。
1.3校园网建网要求：
经济性：投资合理。使用周期长。
使用性:中文界面。界面友好、使用方便、操作容易。有在线帮助。
安全性：防止系统数据的窃取、篡改（系统日志）和丢失；具有防病毒措施。
第2章网络设计方案及设备选择
2.1一中校园网的设计需求
1、计算机中心
计算机教室8个约70台/个；
语音教学室4个约90台/个；
其他实验中心、奥林匹克中心共约100台。
2、图书馆
电子阅览室2个共约200台；
各期刊阅览室、藏书阅览室、图书外借处及还书处等共50台。
3、科技楼、综合楼共约120台。
4、教工公寓区
按所处地理位置划分：
1~4号公寓，计算机容量约为150台；
5~8号公寓，计算机容量约为160台；
9、10号公寓，计算机容量约为110台。
5、教学楼
1号教学楼有语音室2个 200台/个；2号教学楼有两个计算机信息点。
2.2网络设计方案说明
2.2.1校园主干网技术的选择
主要选择千兆（适合于高校）或百兆以太网技术来构建校园网络。
校园网在设计上应具备以下特性才能够满足需求，并保证建成后的网络在一个较长的时间内具有较强的可用性和一定的先进性。
1、高性能与技术先进性
校园网网络系统要求具有较高的数据通信能力和较大的带宽；并在主干网上提供较强的可扩展性。为了及时、迅速地处理网络上传送的数据，网络应有较高的网络主干速度。
2、高可靠性
网络要求具有高可靠性，高稳定性和足够的冗余，提供拓扑结构及设备的冗余和备份，为了防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，要避免网络出现单点失效。在网络骨干上要提供备份链路，提供冗余路由。在网络设备上要提供冗余配置，设备在发生故障时能以热插拔的方式在最短时间内进行恢复，把故障对网络系统的影响减少到最小，避免由于网络故障造成用户损失；
3、安全性
校园网作为一个支持众多用户、同时和INTERNET/CERNET存在连接的网络，网络安全性在整个网络中是个很重要的问题，应该采用一定手段控制网络的安全性，以保证网络正常运行。网络中应采取多种技术从内部和外部同时控制用户对网络资源的访问。网络系统还应具备高度的数据安全性和保密性，能够防止非法侵入和信息泄漏。
4、可管理性
强有力的网管软件是有效地进行网络管理的助手，网管软件应能够支持对网络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。灵活的设置每个用户对Internet访问功能，能够对每个用户实行管理；并且能够实现计费管理。
5、可扩充性
随着应用规模的不断扩大，要求网络可以方便地扩充容量，支持更多的用户及应用；随着网络技术的不断发展，网络必须能够平滑地过渡到新的技术和设备，保证现有的投资。
6、话音业务
话音业务与计算机通信的完美结合越来越成为现代网络建设的重中之重，所以，针对交大的实际情况一级目前的网络发展状况，采用ADSL技术实现这一目标。
7、对多媒体应用的支持
校园网要求具有数据、图像、语音等多媒体实时通讯能力；并在主干网上提供足够的带宽和可保证的服务质量，满足大量用户对带宽的基本需要，并保留一定的余量供突发的数据传输使用，最大可能地降低网络传输的延迟。整个网络在服务质量、预留宽带设置、合理进行带宽管理方面应提供优良的品质。
2.2.2中心机房设计
1、网管服务器：对校园网网络设备进行综合管理。网络管理是校园网必须考虑的关键技术，这里的网络管理主要指网络设备及其系统的管理，它包括配置、性能、安全、故障管理等，网络管理设计需要在配置每个网络设备时，都选择具有网络管理代理的、驻留有网络管理协议的设备。网络管理设计的另一方面，是配置一个网络管理中心，配置网络管理平台，在平台上运行管理每个网络设备的应用软件。网管软件应能够支持对网
络进行设备级和系统级的管理，并能支持通用浏览器进行网络设备的管理及配置。
2、WEB服务器：提供WEB网站服务。
3、DNS、目录服务器：提供域名解析以及目录服务。建立Intranet，其中一个必不可少的组成部分就是DNS（域名系统）。IP地址和机器名称的统一管理由DNS （DomainNameSystem）来完成的。
4、FTP、文件服务器：提供文件传输、共享服务。FTP是Internet中一种广泛使用的服务，主要用来在两台机器之间（甚至是一同系统）传输文件。FTP采用C/S模式，FTP 客户软件必须与远程FTP服务器建立连接并登录后才能进行文件传输。为了实现有效的FTP连接和登录，用户必须在FTP服务器进行注册，建立帐号，拥有合法的用户名和口令。
5、邮件服务器：提供邮件收发服务。为了作到Intranet内部Mail系统同公共InternetMail系统的平滑对接，要求采用Internet公共标准的通用MAIL系统，在内部的MAIL系统同外部通信时需要一个Proxy应用作适当的转接服务，进行相应的地址转换工作。
6、打印服务器：提供打印机共享服务。
7、实时通信服务器：提供实时通信服务。
8、流媒体服务器：提供各种流媒体播放、点播服务。使得教师在上课的时候可以，谁时播放视频，提高教学效果和增强学生的学习新趣。
9、数据库服务器：提供各种数据库服务。具有教学要用的各种课件、试题等与教学相关的资料。
2.2.3网络拓扑结构
根据学院目前的情况和用户的要求，我们将计算机中心、图书馆、教学楼、科技楼、综合楼和公寓区连入校园网，构建校园网络的初步框架，为以后网络规模的进一步扩展打下坚实的基础。
将校园网的主节点放置在计算机中心，鉴于教学楼、图书馆、科技楼、综合楼以及公寓区信息量都比较大，所以在以上各处均设一台交换机，但连接线路上有所不同。
综上，具体的网络拓扑结构呈星形，即以计算机中心为核心，向图书馆、教学楼、科技楼、综合楼以及公寓区辐射，建筑物间使用多模光纤连接。同时，鉴于教学楼和公寓楼均不大（以三层至四层为主，宽度也比较适中），所以，这些建筑物内部也将采用星形布局，每幢建筑只需要一个设备间，统一放置设备，网络拓扑结构图第四部分。
2.3设备选择
校园网中的主干网是一条高速通信链路，它通过桥接器/路由器与各子网相连，从而在各子网间形成一条高速公路。目前作为主干网的主要产品有电缆以太网、光纤以太网、FDDI（光纤分布式数据接口）、交换式快速以太网和ATM等。根据校园通信速率需求高的特点，应考虑采用更高层次的主干网产品，为在各子网间传递多媒体信息奠定基础。我校所采用的方案是以交换式千兆以太网作为全网主干，1000M /10000M交换式子网进行接入。
网络的重点是选择一个最适合的主干方案，而可供选择的技术目前主要是快速以太网、千兆以太网和ATM技术。由于网络的涉及范围大小不一，应用方向也各不相同。选择何种适用技术需要根据具体情况而定。
快速以太网主干快速以太网是当前园区网络中最为价廉物美的技术。快速以太网速度为1000Mbps，与过去经常做为校园网主干的FDDI速度相同，但两者有较大的区别。区别之一是，当今用于园区主干的快速以太网均为交换方式，为每条延伸到各园区建筑的链路提供独占的1000Mbps连接，而FDDI为共享方式，所联结的园区建筑越多，网络主干效率越低。区别之二是，快速以太网价格较FDDI低很多，性能价格比极好。
千兆以太网与第三层交换技术结合能较好的发挥主干链路的作用。但对主干设备的要求也大大增加，因为要实现千兆级的路由交换，对于路由处理器的要求势必要大大提高，因此必须选用高档的企业级设备，才能有效地工作，保证系统工作效率。
中心交换设备中心交换设备选择包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备。从现在各网络厂商的产品策略角度上，已基本上倾向于设计生产这类混合型交换平台，原因在于纯ATM设备应用面较窄。由于ATM技术尚属较昂贵技术，采用ATM连接到桌面的性能价格比不好，目前依靠ATM局域网仿真的方式面向成熟的、已被大量采用的局域网技术( 以太网、令牌环等)是一种性能价格比最佳的方式。我们虽然使用了包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备，而且目前只应用其以太网部分，以快速以太网为校园主干。但也充分考虑了今后扩展到ATM主干的能力，因此采用了能够迅速升级的主干交换设备，这是一种既现实而又兼顾长远的思路，极大方便今后的升级更新。中心交换设备支持第三层交换功能，这是以太网主干目前应必备的能力。
由于图书馆、1号教学楼可能的通讯量比较大，信息点比较多，而公寓区相对通讯量较小，根据设计原则和网络设备选择原则，我们在图书馆和1号教学楼各放置一台CISCO WS-C2960-24T交换机，在教师宿舍放置一台华为Quidway S1026T交换机。使用一台Cisco 2821路由器，与校外网络相连。
图书馆：
图书馆从应用来说是一个相对独立的系统，因此在图书馆设图书馆网络分中心，配置一台CISCO WS-C2960-48T中心交换机、海量存储器、所需的服务器以及若干查询终端。这个系统主要用于教师及学生对图书以及目录的查找和图书管理。图书馆的服务器和交换机通过1000M交换口连入校园网，图书管理员办公计算机和各个查询终端采用100M 交换端口。
教学楼：
校园网建网的目的之一是利用计算机网络实现多媒体教学，在教学过程中，大量传送的是文本、图像和部分视频等数据，对速度要求较高，所以设计所有教学用端口全部采用交换机100M以太网口。
公寓区：
公寓区子网就在教工公寓内部联网，教工可以直接浏览学校发布的信息及查阅一些电子文档，但公寓区覆盖范围较广，故在公寓区设一个网络分中心，以减少网络中心的光纤数量，在公寓区网络分中心内配置一台CISCO WS-C2960-48T中心交换机，并通过光纤与网络中心直接相连。
网络安全设计
网络建成后，为保证整个网络正常地运行。防止计算机病毒对网络的侵害、防止“黑客”入侵就变得尤其重要，主要表在以下几个方面：身份认证、访问授权、数据保密、数据完整、审计记录、防病毒入侵。
网络安全是有层次的，在不同层次，安全的着重点也不同，大致归纳起来可将网络安全划分成两个层次：网络层安全和应用层安全，因此，设计应选用CISCO ASA5520-K8防火墙。
2.4网络拓扑图
第3章网络系统报价
3.1路由器主要参数及价格
CISCO 2821路由器参数表
设备图片
路由器类型多业务路由器端口结构模块化网络协议IEEE 802.3X
传输速率10/100Mbps
固定的局域网接
2个
口
其他端口Console
内置防火墙是
Qos支持支持
支持VPN 支持
扩展模块4个
内存256MB(最大760MB)
网络管理
适用环境
电源100-240 VAC
尺寸445*438.2*416.2mm
重量
其他性能
单价：11200元
3.2交换机主要参数及价格
（1）CISCO WS-C3750G-24交换机参数表
设备图片
交换机类型企业级交换机
应用层级三层
内存128MB
传输速率10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3z、IEEE 802.3ab 端口结构非模块化
端口数量24个
接口介质10/100/1000Base-TX、1000Base-FX/SX
传输模式支持全双工
配置形式可堆叠
交换方式存储-转发
背板带宽32Gbps
包转发率38.7Mpps
VLAN支持支持
QOS支持支持
网管支持支持
网管功能SNMP,CLI,Web,管理软件MAC地址表12k
模块化插槽数4个
尺寸(mm) 295*445*66 重量 5.68kg
其他技术参数提供到网络边缘的企业级智能化服务；预装标准多层软件镜像（EMI）；基本的RIP和静态路由器，可以升级到完全
动态的IP路由
特点3750系列交换机是一个创新的产品系列，它结合业界领先的易用性和最高的冗余性，里程碑地提升了堆叠式交换机在局域网中的工作效率。这个产品系列采用了最新的思科StackWise智能堆叠技术，不但实现高达32Gbps的堆叠互联，还从物理上到逻辑上使若干独立交换机在堆叠时集成在一起，便于用户建立一个统一、高度灵活的交换系统 -- 就好像是一整台交换机一样。这代表了堆叠式交换机新的工业技术水平和标准。 3750系列最多可以将9个交换机堆叠在一起，构成一个统一的逻辑单元，其中总共包含468个以太网10/100端口或者252个以太网10/100/1000端口。各个
10/100和10/100/1000单元可以根据网络的需要任意组合。3750系列可以使用标准多层软件镜像（SMI）或者增强多层软件镜像（EMI）。SMI功能集包括先进的服务质量（QoS）、速率限制、访问控制列表（ACL）和基本的静态和路由信息协议（RIP）路由功能。EMI可以提供一组更加丰富的企业级功能，包括先进的、基于硬件的IP单播和组播路由。
单价：24000元
（2）CISCO WS-C2960-48T交换机参数表
设备图片
交换机类型智能交换机
应用层级二层
内存64MB
传输速率10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.1x、IEEE 802.1Q、IEEE 802.1p、IEEE 802.1D、IEEE 802.1s、IEEE 802.1w、IEEE 802.3ad、IEEE 802.3z、IEEE 802.3
端口结构非模块化
端口数量48
接口介质10/100Base-T、10/100/1000Base-Tx/SFP 传输模式全双工/半双工自适应
交换方式存储-转发
背板带宽 6.8Gbps
包转发率10.1Mpps
VLAN支持支持
QOS支持支持
网管支持支持
网管功能Web浏览器,SNMP,CLI
MAC地址表8K
模块化插槽数2个
指示面板每端口状态:连接完整性、禁用、活动、速度、全双工,系统状态:系统、RPS、链路状态、链路双工、链路速度
环境标准工作温度:0℃-45℃、工作湿度:10%-85%(非冷凝)、存储温度:-25℃-70℃、存储湿度:10%-85%(非冷凝)
尺寸(mm) 44×445×236 重量(Kg) 3.6kg
单价：9500元
（3）CISCO WS-C2960-24T交换机参数表
设备图片
交换机类型智能交换机
应用层级二层
内存64MB DRAM,32MB flash 传输速率10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.1x、IEEE 802.1Q、IEEE 802.1p、IEEE 802.1D、IEEE 802.1s、IEEE 802.1w、IEEE 802.3ad、IEEE 802.3z、IEEE 802.3
端口结构非模块化
端口数量24个
接口介质10/100Base-T,10/100/1000Base-Tx/SFP 传输模式全双工/半双工自适应
交换方式存储-转发
背板带宽 4.4Gbps
包转发率 6.5Mpps
VLAN支持支持
QOS支持支持
网管支持支持
网管功能Web浏览器,SNMP,CLI
MAC地址表8K
模块化插槽数2个
指示面板每端口状态:连接完整性、禁用、活动、速度、全双工,系统状态:系统、RPS、链路状态、链路双工、链路速度
电源30W
环境标准工作温度:0℃-45℃、工作湿度:10%-85%(非冷凝)、存储温度:-25℃-70℃、存储湿度:10%-85%(非冷凝)
尺寸(mm) 44*445*236 重量(Kg) 3.6kg
单价：5800元
3.3防火墙主要参数及价格
CISCO ASA5520-K8防火墙参数表
设备图片
设备类型VPN防火墙
并发连接数280000
网络吞吐量
(Mbps)
450
安全过滤带宽225Mbps
网络端口4个千兆以太网接口+1个快速以太网接口用户数限制无用户数限制用户
安全标准UL 1950, CSA C22.2 No. 950, EN 60950 IEC 60950,
AS/NZS3260, TS001
控制端口console，2个RJ-45
管理思科安全管理器 (CS-Manager)，Web VPN支持支持
适用环境工作温度:0℃-40℃、工作湿度:5%-95%(非冷凝)、存储温度:-25℃-70℃、存储湿度:5%-95% (非冷凝)
电源100-240VAC,50/60Hz 防火墙尺寸362×200.4×44.5mm 防火墙重量9.07kg
其他性能既可以实现强大的安全保护，又可以避免在多个地点运行多
个设备的高运行成本
产品特性1 1个SSM 扩展插槽，2个USB2.RAM:512MB，FLASH:64MB 单价：7600元
3.4服务器主要参数及价格
戴尔PowerEdge T410服务器参数表
设备图片
类别塔式
CPU类型Xeon E5504
CPU频率2000MHz
处理器描述标配1个Xeon E5504处理器最大处理器数
量
2
制程工艺45纳米
CPU核心四核（Gainestown）
主板芯片组Intel 5500
FSB（总线）800MHz 扩展槽5个PCI插槽
内存类型ECC DDRIII
内存大小2GB
内存插槽数量8
最大内存容量64GB
硬盘大小146GB
硬盘类型SAS
硬盘最大容量6TB
内部硬盘架数6*3.5英寸有线硬盘或6*3.5英寸热插拔硬盘或6*2.5英寸
热插拔硬盘
外部驱动器架
数
2*5.25英寸光驱托架,可选DVD-ROM或DVD +/- RW或TBU 磁盘阵列卡RAID1
光驱DVD-ROM
网络控制器双端口千兆以太网控制器
显示芯片Matrox G200eW,配8MB显存
管理工具配戴尔管理控制台的Dell OpenManage BMC,符合IPMI2.0标准可选:iDRAC6 Express、iDRAC6 Enterprise和Vflash
电源80+认证电源数量 1
电压100-240V 功率525W
尺寸444.9×217.9×616.8mm(配挡板和塔脚)
系统支持Microsoft Windows Small Business Server 2008；Microsoft Windows Essential Business Server 2008；Microsoft Windows Server 2008 SP2，x86/x64（x64含Hyper-VTM ）；
Microsoft Windows Server 2008 R2，x64（含
Hyper-VTM v2）；Novell SUSE Linux Enterprise Server；
Red Hat Enterprise Linux
单价：11000元
3.5网络设计综合报价
设备名称单价所需数量总价CISCO 2821路由器11200元1台11200元
CISCO WS-C3750G-24交换机24000元1台24000元
CISCO WS-C2960-48T交换机9500元4台38000元
CISCO WS-C2960-24T交换机5800元6台34800元
CISCO ASA5520-K8防火墙7600元1台7600元
戴尔PowerEdge T410服务
器
11000元1台11000元总价126600元
以上总价只是路由、交换等设备的总费用，具体施工过程中还需要考虑电缆光缆等物理层传输链路所需的费用以及施工过程中耗费的施工费、人工费等。所以针对校园网的综合报价，应该是这些费用的总和，预计总费用为250000元。
第4章结束语
我的第一次课程设计终于在我一周来的努力工作中结出了果实，我从心底里感到高兴，为自己的努力有了回报感到十分的有成就感！
在还没有做课程设计之前，说真的，我对课程设计到底是怎么一回事完全不知道，具体，应该还有一点害怕、迷茫。但是通过这次做课程设计我觉得我豁然开朗了。
从刚刚拿到题目，我便开始到处的去找一些参考资料，先后从图书馆借来了张际平老师编的《校园网络技术与管理》一书开始看起来，慢慢的感觉有点入门之后又去图书馆借来郝文化老师编著的《局域网组建与管理》，看着看着渐渐明晰了，有了自己的一点想法，但还是感觉无从入手去做自己的网络设计。这真的让人很郁闷，可是，只要有心人，铁杵磨成针！我想起来大二时给我带课的杨老师说过的一句话：现在，网络是最
好的老师。恰似拨云见日！
在网络上，我看到了几份别人设计的局域网方案，有针对小区的，也有针对局域网安全的，等等等等。网上的参考资料真的好全面，它能让你从各个方面对自己需要的东西有一个比较彻底的了解，然后，就是你自己的理解。
回来后，我又去图书馆借了本电子工业出版社出版的《局域网的连接与维护》这么一本书。把它看了一些后，我开始了自己的课程设计。
有了之前的准备，再加上这学期专业课的学习，基本做的过程中问题不多，还算比较顺畅。然后到画网络拓扑图这一步，我去请教了懂Microsoft Visio的同学，比较好的完成了图标的绘制工作。谨此对江龙同学表示感谢。当然，还有为我们的学业操劳的敬爱王老师，谢谢您！
参考文献
（1）局域网的连接与维护电子工业出版社 2002
（2）局域网组建与管理郝文化主编机械工业出版社 2003
（3）校园网络技术与管理张际平主编东南大学出版社 2001