校园网络设计论文
中原工学院网络设计方案
绪论（杨鑫良）
一、前言
二十一世纪是知识经济时代。随着现代科学技术的飞速发展，全球信息化浪潮势不可挡，已经迅速延伸至国防、科研、经济、教育等各个领域，也不可避免地改变着传统的企业人事的工作模式，利用当前蓬勃发展的以计算机和网络为主导的现代信息技术则是企业实现现代化工作的必不可少的技术基础。
我国的信息起步晚，本可以高起点，高标准的建设我国的信息高速公路，但由于我国经济能力和幅员辽阔，建设成本压力很大，因此发展较为缓慢。
学校，尤其是各大高校，作为知识基地和人才基地，它理应成为代表信息产业技术发展的最前沿，然而现状是工业水平高于学术水平。即使这样，1994年中国教育科研网(CERNET)正式启动以来，已与国内几百所学校相连，2000年该网“二期工程”完成时，除达到连接1000所大学的目标外，对有条件的中小学也将提供上网接入服务。但实际情况是我国大多数校园网却因应用水平的低下而造成资源的极大浪费。如何利用当前先进的计算机技术与校园网资源，实现学校各项业务系统的集成，提高应用水平成为学校校园网建设的工作重点。校园网在国内发展还不成熟，学校、媒体甚至计算机业界，对校园网都缺乏全面、深入的理解和认识，带有一定的盲目性和偏见。建设校园网要经过周密的论证、谨慎的决策和紧张的施工。目前存在的一些情况是，网建成了，问题也出现了：设计目标无法实现；应用软件缺乏，阻碍了设想实施；维护费用不堪承受等等。这就需要在网络建设实施前确定明确的设计目标，是技术和成本找到最佳点，并考虑到日后的升级，既可扩展性。
针对本例，为了合理规划中原工学院的网络，有了本规划书。
二、项目简介
本项目为中原工学院的网络规划，以下是中原工学院的一些基本信息：
中原工学院始建于1955年，位于河南省郑州市，是面向全国招生的省部共
建、以省管为主的高等院校。学校现有教职工1370人，其中专任教师870人，具有高级职称的教师近400人，具有博士学位的教师150多人；各类在校生15000余人，校园占地1360亩，分南区、北区和西区三个校区，建筑面积41万多平方米。图书馆拥有各类藏书145.2万册，有12个中外文数据库，开通有国际联机检索，建有电子阅览室和镜像站点，形成了基于网络、文献信息资源丰富的图书情报系统。计算机网络发达，学校被河南省教育厅授予“河南省高等学校数字化校园示范工程单位”称号。学校北区有学生宿舍6栋（外加研究生宿舍两栋），教学楼两栋，基础实验楼一栋，图书馆一栋以及食堂一栋。教师家属院4栋。
图1
上表参照图1各建筑物的地理位置做出了大概的各个建筑的距离。
中原工学院已有53年历史，地处郑州市区繁华地带，本次需要规划网络的校区为北校区，该校区约为200亩，鉴于地理位置，和已开发充分，因此不会新建楼宇，人员数量也较为稳定。
需求分析（杨鑫良、张正伟）
二、需求分析：
一个良好的设计方案除体现出网络的优越性能之外，还体现在应用的实用性、网络的安全性、易于管理性和未来的可扩展性。因此，设计时要考虑以下问题：
①要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。
②要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。
③要保证网络能不间断地运行。
④当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。
⑤使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。
⑥能合理地分配用户对网内、网外的信息流量。
⑦能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。
⑧支持IP的单点传送和多点广播数据流。
基于本学校北区的具体情况，结合以上理论，我们总结出了以下一个商业目标和技术目标。
1、商业目标
主要用于多媒体教学、行政办公、学籍和人事管理、图书管理、财务管理、信息共享、视频点播、WEB服务、电子公告、科研和技术交流以及Internet应用等。
提高教员的效率，允许教员和其他学院的同仁一起参与更多的项目研究，提高学生的效率，消除交作业难的问题，允许访问者使用他们的无线笔记本电脑从园区网络访问互连网络，保护网络防止入侵。
2、技术目标
整个系统采用先进的教师机网络技术、运用科学的管理方法，实现与中国教育科研教师机网（CERNET）互联，以及与Internet的互联，创造网际互联通信环境，方便、快捷、低耗地获取国内外的最新信息、辅助师生教学和科研活动；为学院各部门的信息交流和资源共享提供保证；保证网络高性能、可扩展。
整个校园网应达到以下目标：
1）、实现全院教师机联网，提供电子邮件服务、WWW服务、Telnet服务、FTP 服务、VOD视频服务、网络电视直播服务、DNS和BBS等
2）、建立一个国内外联网的高速数据通信系统，满足学院内外，国内外学术交流，图书资料查询
3）、建立一个功能齐全，处理能力强的事务处理系统，支持学院的教学科研和行政管理。
4）、建立起一个能实现资源共享和协同工作的分布式教师机系统，满足科学研究和学科建设需要。
5）、建立具有多媒体功能的CAI系统，便于教学体制改革，丰富教学内容，改进教学方法。
6）、建立一个教师和学生能自由使用网上综合资源的分布式上机环境。
3、网络应用（通过表格来实现）
1）电子邮件功能及OA：
校园网信息平台应有功能强大的邮件系统和OA系统，可以为每个使用者建立自己的信箱，和OA账号，安全保密又极大地方便了通信。许多事务处理均可以通过邮件和OA提醒，高效便利。
2）电子图书馆
有了电子图书馆以后，所有资料可以以电子文档形式存入大容量服务器中，通过网络向图书馆内、甚至教室、办公室或宿舍内的客户机开放，这样师生们可以不受时间、空间限制随时查阅所需资料，同时实现了同一资源的多人共享；资料包含的内容不仅为文字，还可以是图像、声音等多媒体信息，甚至还能是一段电影，可谓丰富多彩；当然这样的开放也不是无条件的，每人都有的"电子借书证"（网络帐号），凭此在许可范围内借阅；同时，图书管理工作也由机器来完成，除了提供方便快捷的检索工具外，还可以跟踪每人的借阅记录。
3）讨论和交流功能：
校园网信息平台具有讨论的功能，可以允许所有人就一个问题发表自己的意见，而这种讨论的好处在于它可以保留讨论的过程，并且不受时间和空间的限制，如教学研讨、经验交流等均是以讨论的形式出现。
4）视频点播：
VOD（Video on Demand）是视频点播技术的简称，也称为交互式电视点播系统，当您打开电视，您可以不看广告，不为某个节目赶时间，随时直接点播希望收看的内容，就好像播放刚刚放进自己家里录像机或 VCD机中的一部新片子，但是您又不需要购买录像带或者 VCD盘，也不需要录像机或者 VCD 机。这就是信息技术带给您的梦想，它通过多媒体网络将视频节目按照个人的意愿送到千家万户。对于校园网的用户，学校可以开展多媒体视频点播教学服务。通过把好的课件放到 VOD服务器上，让学生们进行点播，可以灵活的开展教学服务，把枯燥的课堂教学转变成为丰富的媒体服务。
5）无线网络：
无线局域网技术的日趋成熟可以提供更加高效灵活的解决方案，可以用较少的投资获得空前的应用灵活性。随着国家对中国教育行业的更加重视并加大投入，中国教育网的建设得到了国家更大的支持并得到了更加广泛的应用，并已经成为一种其它方式不能代替的获得资源的重要手段，因此教师和学生对网络的依赖也越来越强，随时随地能够从网络获得相要的资源成为教育用户追求的目标。
一般来说，如教室、图书馆、会议室、操场、食堂、校园园区等地方一般是不可能布设太多信息点的，但是随着学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，上述场所往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的有线校园网没有办法使学生们在这些区域都能够上网。采用无线方式，在有限的信息点上连接无线接入器，就可以轻松从一个信息点扩展到成百上千个信息点的应用。
6）宽带上网：
在信息化的今天，人们已经把网络当成获取信息的重要的源泉，而 WEB 应用则起到了举足轻重的作用。绝大多数的人都是通过浏览 WEB页面来获取新知。校园网应该是宽带上网的前沿阵地，学生们可以通过网络获取丰富的知识，增加与其他学校学生，甚至其他国家学生交流的机会。宽带的网络相比窄带的拨号有着非常大的优势，通过宽带上网就能够真正实现网上冲浪。
4、用户团体（通过表格来实现）
5、数据存储位置（通过表格来实现）
现有互连网络的特征（贺涛、张光明）
现有网络特征
我校现有网络状况介绍：
校园网络(CAN ，Campus Area Network)与其它园区局域网络一样，由于它属于单位自有，学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利，因此，受经费、技术水平及其它方面的影响，校园网络在规划设计、资源建设和应用上很不平衡，差别很大，特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的条件下，在建的或已建
的校园网络的“豆腐渣”工程为数不少，造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。
学校多年来一直非常重视校园网建设。1994年，学校就制订了校园网设规划方案。1996年，我院申请了16个C类的IPv4地址段（共4096个IP地址），1997年5月校园网一期工程开通，上联到中国教育和科研计算机网CERNET，是河南省高校最早接入中国教育和科研网的用户之一。 2003年我院又向CERNET 申请了16个C类IPv4地址段，公网IP地址总数扩展为32个C类IPv4地址段（共8192个IP地址）。
经过多年来的不断完善，目前我院到CERNET的连接速度为1000M。校园内已建成了一个覆盖三校区，连接所有办公楼、教学楼、实验楼以及学生宿舍楼，主干传输速率为南北校区万兆、各校区内千兆、百兆到用户桌面的全交换、高性能的校园网络。铺设光缆约16公里，租用通信公司裸光纤50余公里，连接建筑物30多栋，综合布线信息点数约15000点，安装网络交换机近400台，分配IP地址约10000个（其中私网IP为16个C类IP地址段，公网IP 为32个C类IP 地址段），联网计算机超过7000台；设有网络中心两个（南北校区各一个），分中心4个；拥有核心网络设备12台（其中万兆核心交换机2台，千兆核心交换机5台，千兆网络防火墙1台，超远距离光放大器2台，高档路由交换机2台）。至2005年7月，校园网络建设设备投资累计达898万元。
目前，校园网运行各类网站30余个，共有各类服务器30余台，总存储空间约10TB，存储各类软件数万个（套），音视频内容上千部，为广大用户提供了WWW浏览、文件下载、电子邮件、信息及图书资料查询、视频点播、教务管理系统、办公自动化系统等网络服务，为广大教师的教学、科研活动和行政管理提供了极大的方便。
为了开展基于IPv6的下一代互联网的应用研究，2004年我院申请了IPv6地址，目前已通过隧道技术连接到中国的下一代互联网CERNET2，进而与国际INTERNET2相连。
一、现有网络性能参数
1、带宽：
带宽表示运输数据的电路容量，用于单位实践内传输比特的能力。
通常指定为比特/秒
现况：千兆主干网，百兆到桌面。
2、吞吐量：
吞吐量是指单位时间无错误传送的数据量
以 bps, Bps,或分组/秒(pps)度量
吞吐量=G*P[发送成功]
G：网络负载
P[发送成功]：发送成功的概率
带宽吞吐量负载：
3、丢包率：
指在一定的时段内在两点间传输中丢失分组与发送的比率
4、时延抖动：
指从源到目的地的连续到达时间的波动
5、可用性：
尽管计算可用性不存在实际上的工业标准，平均故障间隔时间（MTTF）和平均修复时间（MTTR）是最普遍引用的度量衡量标准。MTTF是测量两个故障间的平均间隔时间，其中故障指的是系统违反了可接受的一个用应服务、一个计算机系统（或者它的组件之一）或者网络系统连接的计算机系统。MTTR是测量
修复一个系统故障平均所需要的时间。
可用性是一个系统的可以使用时间的比率，是指这个系统实际可使用的时间，这个比率是用MTTF和MTTR计算出来的：
可用性 = MTTF / (MTTF + MTTR)
例如：如果一个Web服务器在六个月内出现了一次故障，并且使用了20分钟修复了这个故障，使系统恢复了服务，那么Web服务器的可用性为：
6 月 / (6 月 + 20 分) x 100 = 99.92%
除了零恢复时间以外，一个具有很小故障率的系统与零故障率系统是没有什么区别的，管理人员能够通过增加MTTF、减小MTTR或者两者同时进行以改进可用性。
可用性=MTBF/（MTBF+MTTR）
MTBF：平均故障间隔时间
MTTR：平均修复时间
二、现有网络流量特征：
2009 年５月 17 日，星期天， 12:40的网络流量监控图如下：