网络工程课程设计报告

洛阳理工学院

课程设计报告

课程名称网络工程设计

设计题目开元校区行政楼网络设计

专业计算机科学与技术

班级B120532

学号B120532

姓名

完成日期2013/12/22

课程设计任务书

设计题目：_______________________________________________ 设计内容与要求：

说明：

1.主要内容包括本次实习任务、采用的主要技术方法手段、实习结果结论、各章主要内容简述等。

2.所有文字内容请按照提供的样式设置，语句通顺，标点准确。

3.文中图片使用5号楷体字，按“章-序号”方法编号，即第X章的第XX个图，图片说明放在图片下面居中，所有图片在正文中要有引用的说明，且引用位置必须在图片之前。表格说明文字应在表格之前，按“章-序号”方法编号，即第X章的第XX个表，居中显示。

4.目录页码编号采用I、II、III方式，正文部分页码采用1、2、3方式。目录要求在正文编辑结束后自动生成。

指导教师：_______________

年月日

课程设计评语

成绩：

指导教师：_______________

年月日

目录

1摘要 (1)

2课程设计任务及要求 (2)

2.1课程设计任务 (2)

2.1.1 课程设计目标 (2)

2.2课程设计要求 (2)

2.2.1用户需求 (3)

3项目需求分析 (4)

3.1开元校区行政楼平面图 (4)

3.2拓扑结构需求分析 (8)

3.3数据传输需求分析 (8)

3.4发展需求分析 (8)

3.5性能需求分析 (8)

4方案设计 (10)

4.1网络系统设计原则 (10)

4.2综合布线系统 (12)

4.2.1设备间子系统 (12)

4.2.2工作区子系统 (13)

4.2.3管理子系统 (13)

4.2.4水平子系统 (13)

4.2.5垂直干线子系统 (13)

4.2.6建筑群子系统 (14)

4.3网络拓扑结构 (14)

4.4交换机的配置 (15)

4.4.1 IP地址及子网划分、VLAN划分 (15)

4.5 设备选型 (17)

4.5.1 设备型号及参数 (17)

4.5.2设备清单及报价 (19)

5 方案测试 (20)

6服务器及存储方案 (21)

7总结与展望 (23)

总结 (23)

展望 (23)

参考文献 (24)

1摘要

随着现在社会的高速发展和学校教育管理的现代化，办公自动化也在逐渐的普及，很多学校已经逐渐开始将学校的管理和教学过程向电子化方向发展，所以学校行政楼网络的建设就显得尤为重要。一方面，网络的建设时利用各种先进、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，将各个办公室之间通过网络连接起来，与Internet相连。方便了各楼层之间的信息交流，节约了时间。另一方面，基于先进的网络平台和其上的应用系统，将极大的促进学校管理的现代化进程，实现高水平的教学和管理。使得学校在行政管理方面赢得了成功的基础。

我校许多党政领导部门、后勤管理部门、基建和财务部门都使用着计算机进行大量计算、统计、分析、管理和文字处理等工作。为了适应教学、科研和管理工作的需要，加强我校内各部门之间的信息交流和共享，提高工作效率和水平，有必要为学院建立一个更加广泛、实用、安全的网络环境。

我们的这个课程设计主要做了一下工作：

(1)我们对洛阳理工学院开院校区行政楼进行实地考察，画出平面分布图。

(2)根据平面分布图做出该行政楼的需求分析。

(3)在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型，规划、设计网络的逻辑拓

扑方案、布线设计等，划分子网，设计子网地址、掩码和网关，为每个子

网中的计算机指定IP地址。

(4)在Packet tracer中，对网络拓扑结构进行虚拟网络设置，实现各部分设备

能相互连通。

(5)对此次工程设计进行总结以及展望。

2课程设计任务及要求

2.1课程设计任务

调查洛阳理工学院开元校区行政楼各功能区域联网需求，设计网络系统集成方案。请根据行政楼各部门科室场所职能区域，分析并设计各主要功能区域应采用的合理的实施方案、技术、设备、以及安全防范措施等。

2.1.1 课程设计目标

通过两周的课程设计，培养进一步理解和掌握网络组网的过程及方案设计，为今后从事实际工作打下基础；熟练掌握子网划分及路由协议的配置，熟练掌握路由器和交换机的基本配置。然后通过实地调查、现场访谈、书面调查等形式了解企业的组织结构、网络建设的背景，明确网络需求和网络性能的评价标准。具体地，包括网络建设的目的与原则、投资规模、现有网络的问题与不足等；网络系统中所包含的信息点的数量分布及信息流量、应用程序的类型、是否需要提供广域网的接入和网络安全上的考虑因素等。

根据需求分析，要求以层次化的网络设计方法，选择合适的网络技术，设计一个性能价格比相对优化的网络解决方案，该网络要提供尽可能高的先进性、可靠性、有效性、可扩展性和可管理性。最终作出一个合理的开元校区行政楼的网络。

2.2课程设计要求

以洛阳理工学院开元校区行政楼为背景，设计一个网络综合布线解决方案要求：

1、根据要求对开元校区行政楼建网进行需求分析，提交需求分析报告。

2、在需求分析的基础上进行系统设计、技术选型，规划、设计网络的逻辑拓扑方案、布线设计等，划分子网，设计子网地址、掩码和网关，为每个子网中的计算机指定IP地址。

3、根据条件进行设备选型，决定各类硬件和软件的配置。

4、构建工作型局域网，在指定计算机内安装网络接口卡，制作双绞线网线，把计算机与交换机相连，配置IP地址、掩码和网关等参数。

5、搭建相关服务器。

2.2.1用户需求

通过对洛阳理工学院开元校区行政楼的实地考察，该行政楼共五层，一层是员工运动场所，二层有六个部门，分别是保卫处(武装部)、会议室、离退休工作处、财务部、学生工作部和基建造价处，三层有三个部门，分别是后勤服务集团、教务处、东方文化研究所，四楼有三个部门，分别是工会、后勤管理处、团委办公室，五楼则是储备室。因此只有二楼、三楼、四楼需要布局网络。绘制的示意图如下：

图2-1开元区行政楼示意图

要求所有办公室计算机均能连上Internet，学校领导办公室、学生处、财务处等均划分单独VLAN。

方案：

1、简单画出三层的布线示意图，并说明。

2、画出平面图和拓扑图，并说明。

3、列出设备清单，说明选型理由。

4、列出报价清单，总价。

3项目需求分析

3.1开元校区行政楼平面图

通过对洛阳理工学院开元校区行政楼的实地考察，该行政楼共五层，但是只有二楼、三楼、四楼需要布局网络，所以我们对这三层楼绘制了平面图。

行政楼二楼的平面图如图3-1所示：

东

西

3-1 行政楼二楼平面图

考察行政楼三楼，绘制平面图如图3-2所示：

3-2 行政楼三楼平面图

绘制出了行政楼四楼的平面图如图3-3所示：

东

西

3-3 行政楼四楼平面图

根据绘制的行政楼平面图，绘制了行政楼二楼与之相对应的科室分布表，如表3-1所示：

3-1 行政楼二楼科室分布表

根据绘制的行政楼平面图，绘制了行政楼三楼与之相对应的科室分布表，如表3-2所示：

3-2 行政楼三楼科室分布表

根据绘制的行政楼平面图，绘制了行政楼四楼与之相对应的科室分布表，如表3-3所示：

3-3 行政楼四楼科室分布表

该项目提出的要求来看，属于中型局域网，针对它的现状我们着重考虑以下4个方面的问题：

3.2拓扑结构需求分析

在进行网络的总体设计前，应当首先搞清楚给哪些建筑物布线，每座建筑物中的哪些房间布线，每个房间的哪个位置要预留信息插座，建筑物之间的距离、建筑物的垂直高度和水平长度等。只有事先调查好这些情况，才能合理地设计网络拓扑结构，选择适当的位置作为网络管理中心以及作为设备间放置连网设备，有目的地选择组建网络所使用的通信介质和交换机。

3.3数据传输需求分析

用户对数据传输量的需求决定了网络应当采用何种连网设备和布线产品。就目前情况来看，多媒体已经成为局域网络所必须支持的功能之一。基于这种大传输量的需求，以1000Mb/s光纤作为主干和垂直布线，以100Mb/s超五类双绞线作为水平布线，从而实现100Mb/s交换到桌面的网络，已经成为最普通的网络架构。基于这种大传输量的需求，100Mb/s高性能交换机也已逐步从部门走向工作组。

3.4发展需求分析

网络设计者不仅要考虑到容纳网络中当前的用户，而且还应当为网络保留至少3-5年的可扩展能力，从而使在用户增加时，网络依然能够满足增长的需要。这一点非常重要，因为布线工程一旦完毕，就很难再进行扩充性施工。所以，在埋设网线和信息插座时，一定要有足够的余量，而连网设备则可以在需要时随时购置。

3.5性能需求分析

不同厂家乃至同一厂家不同型号的交换机在性能和功能上都有较大差异，有的安全性高、有的稳定性好、有的转发速率快、有的拥有特殊性能。因此，应当慎重考察和分析本网络对性能的根本需求，以便选择相应品牌和型号的交换机。

性能需求分析：

1、因为本次设计主要针对的是行政楼，所以中心机房不予考虑，并使用12芯多模62.5室外非金属防水光缆将一教与中心机房连接起来，连接带宽达到1Gbps。

2、楼层交换机到各楼层使用超五类双绞线，连接带宽达到100/1000M。

3、室内全部使用超五类双绞线，连接带宽达到10/100M。

4、中心交换机具有很高的可用性、扩展性。

5、所有交换设备能用一套统一的网络管理软件进行管理与配置。

4方案设计

4.1网络系统设计原则

由于计算机与网络技术的特殊性，网络建设需要考虑以下一些因素：系统的先进性、体统的稳定性、系统的可扩展性、系统的可维护性、应用系统和网络系统的配合度、与外界网络的连通性、建设成本的可接受度等。

设计原则：

1、开放性：该系统采用开放式结构体系，符合多种国际标准。对所有的通信协议也是开放的，无论采用何种网络类型和网络设备，都可以在系统中正常运行。

2、兼容性：系统要求使用统一的电缆与配线端子板、插头与模块化插孔，以及适配器等部件。通过这些部件将语音、数据及图像设备等不同类别的信号综合到一套标准的布线系统中，以满足不同生产厂家终端设备的需要，同时不存在设备和电缆的兼容性问题。

3、可靠性：在综合布线系统中采用高品质的通信设备、线缆及其配套部件，并采用组合压接的方式构成高标准的信息通道。每条信息通道都采用专用仪器校对线路衰减、串音及信噪比等参数，以及保证其电气性能，因而不会造成信息的交叉干扰。由于采用星型拓扑结构布线，使得任何一条线路故障均不影响其他线路的运行。同时为线路的运行维护及故障检修提供了极大的方便，从而保障了系统长时间安全可靠地运行。

4、灵活性：综合布线系统采用相同的传输介质、物理星型或树形拓扑结构，因此所有信息通道都可以通用。网络设备的接入、移动或拆除都不需要改变布线系统，只需要增减相应的网络设备并进行必要的跳线即可。

5、先进性：综合布线系统采用光纤与5类、超五类或六类双绞线混合布线方式，十分合理地构成了一套完整的布线系统。所有布线均采用目前最新的通信标准，使用超5类双绞线，最大数据传输速率可达1000Mb/s。对于用户的特殊需求，可把光纤铺到桌面（Fiber to the 6 desk）。干线光缆可设计为1000Mb/s宽带，为将来网络的进一步扩充留有足够的空间。通过主干道还可同时多路传输多媒体信息，采用星型拓扑结构的布线方式也为将来发展交换式网络打下了坚实的基础。

6、经济性：虽然综合布线初期投资比较高，但由于综合布线将原来相互独立、互不兼容的若干种布线集中成为一套完整的布线体系，统一设计，统一施工，统一管理。这样可省去大量的重复劳动和设备占用，使布线周期大大缩短。另外，综合布线系统使用简单、方便，维护费用低，可以满足三维多媒体的传输和用户对ISDN、ATM的需求。可见综合布线系统具有很高的性能价格比。

7、选择带宽高的网络设计

本网络应用的具体要求决定了网络必须采取高带宽网络。多媒体课件包含了大量的声音、图象和动画等信息，需要高带宽的网络通信能力的支持。在构建校园网时，不能由于网络传输速率的不足，而影响整个网络的整体性能，使传输速率成为网络传输的瓶颈。所以校园网尽可能地采用最新的高带宽网络技术。

8、选择可扩充的网络架构

校园网络的用户数量或服务功能是逐步提高的，网络技术也是日新月异的，新技术新产品不断地涌现。一般情况下，校园网络的建设资金用量非常大，对于学校来说，办学资金是比较紧张的，所以在行政楼网络构建是，宜采用当时最新的网络技术，结合学校财力，实行分步实施，循序渐进。这就要求在网络构件时要选择具有良好可扩展性能的网络互连设备，有效地保护现有的投资。

9、充分共享络资源

组建计算机网络的主要目的是实现资源共享，这个资源包括硬件资源、软件资源。网络用户通过网络不仅可以实现文件共享、数据共享，还可以通过网络实现网络设备的共享，如打印机、存储设备的共享等。

10、网络可管理性，降低网络运行及维护成本

降低网络运营成本和维护成本是网络设计过程中必须考虑的一个环节。只要在网络设计时选用支持网络管理功能的网络设备，才能为将来降低网络运行及维护成本打下坚实的基础。

11、建设成本

考虑行政楼网络工程在建设方面都希望成本较低，整个网络系统有较高的性价比，在设备选型等方面选用性价比高的网络产品。

12、高可靠性

网络要求具有高可靠性、高稳定性和足够设备冗余和备份，防止局部故障引起整个网络系统的瘫痪，避免网络出现单点失效的情况。在网络干线上要提供备份链路。在网络设备上要提供适当的冗余配置。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。安全包括4个层面-网络安全，操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。由于Internet的开放性，世界各地的Internet用户也可访问行政楼网，该网络将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来保证安全。同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。

楼节点的交换机分别用光纤与网络中心的中心交换机相连接，构成千兆位以太网的主干网络，各节点交换机至桌面采用超5类双绞线100Mbps交换。

4.2综合布线系统

综合布线采用模块化的结构。按每个模块的作用，可把它划分成6个部分，如图4-1所示。

4-1 综合布线示意图

(1) 设备间子系统

(2) 工作区子系统

(3) 管理区子系统

(4) 水平子系统

(5) 垂直子系统

(6) 建筑群子系统

从图中可以看出，这六个部分中的每一个都相互独立，可以单独设计，单独施工。更改其中一个子系统时，均不会影响其它子系统。

4.2.1设备间子系统

设备间子系统是整个布线系统的中心单元，设备间子系统(主配线间)由设备间中的电缆、主配线架和相关支撑硬件组成，它把公共系统设备的各种不同设备互连起来。该子系统连接公共系统设备(如PABX)，通过垂直干线分别向各楼信息模块进行配线管理。

4.2.2工作区子系统

工作区子系统由安装在各住户的国际标准信息插座、终端设备连接线等部分；分布在建筑物内的不同位置，全部采用国际标准EIA/TIA568B(RJ45)插座接口，通过插座连接数据终端，以各种方式固定在用户要去的位置上。

工作区子系统的目的是为用户提供一个符合综合业务数字网（ISDN）的标准，并满足高速数据传输的需求。

4.2.3管理子系统

一个完整的布线系统工程应该包括：工程设计图纸、施工记录、测试报告、使用说明等材料，对这些材料进行整理归档交由用户保存以备系统的使用和维护。对于学院校园网而言在设计方案中，将各个楼层的信息点通过PVC管槽走墙边通向各个楼层的配线机柜，机柜里放置超5类24口配线架，对各个信息点的接头进行跳线配置，再通过配线架与交换机相连。采用超5类24口配线架（由安装板和超5类RJ45插座模块组合而成），可安装在19"标准机架上，只占用1U空间，占用地方小，搬运迁移方便。插座正面是标准的RJ45插座，端口性能达到超五类性能的要求，屏蔽性能完全符合标准要求。数据主干光缆的端接采用普天抽屉式12端口光纤分线盒。超5类系列跳线在设备间用于连接配线架到网络设备端口，在终端用于连接墙面插座到终端设备的计算机网络接口。

4.2.4水平子系统

将工作区引至管理区子系统，它是整个布线系统的一部分，将垂直干线子系统线路延伸到用户工作区，水平布线子系统总是处在一个楼层上，并端接在信息插座上。

4.2.5垂直干线子系统

垂直干线子系统由连接设备间与各层信息模块的干线构成。其任务是将各楼层模块的信息，传递到设备间并送至最终接口。垂直干线的设计必须满足用户当前的需求，同时又能适合用户今后的要求。为达此目的，本方案中我们采用超五类网线，支持数据信息的传输，采用5类4对非屏蔽双绞线缆，支持语音信息的传输。

垂直干线子系统的作用是将数据语音信号从设备室间系统传输到各楼层信息模块。系统由垂直干线及相关支撑硬件组成，提供了设备间总配线架与各楼信息模块之间的干线路由。

4.2.6建筑群子系统

建筑群子系统将一栋建筑的线缆延伸到建筑群内的其它建筑的通信设备和设施。它包括铜线、光纤、以及防止其它建筑的电缆的浪涌电压进入本建筑的保护设。在学院校园网综合布线设计方案中各楼间的距离都超过了100米，而当计算机数据传输距离超过100米时，用光纤作为数据主干将是最佳选择，并具有大对数电缆无法比拟的高带宽和高保密性、抗干扰性。因此各楼间的连接采用2芯多模62.5室外非金属防水光缆，支持数据信息的传输。其敷设方式室内采用金属桥架，室外采用暗埋深沟填铺的方式进行。在设计中进入主设备间的所有光纤都采用金属桥架或钢管进行硬件保护，同时采用IDC线对保护器对铜缆予以电气保护，避免人员和设备免遭外部电压和电流的伤害。

4.3网络拓扑结构

本行政楼网络设计的拓扑结构图如图4-2所示：

4-2行政楼网络拓扑结构图

4.4设备的配置

4.4.1 IP地址及子网划分、VLAN划分

IP地址的合理是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键。校区IP地址的分配应该尽可能地利用申请到的地址空间，充分考虑到地址空间的合理使用，保证实现最佳的网络内地址分配及业务流量的均匀分布。具体地来说IP地址的合理规划有如下的意义：

1、减少对各种资源（内存、CPU的处理能力以及网络带宽等）的需求——IP 地址的合理规划有利于网络中路由的汇聚，因而可以使得路由器中的路由表数目以及链路状态数据库等占用的内存减少，同时更新所占用的网络带宽也降低了；

2、有利于IP地址空间的合理使用；

3、优化业务流量的分布；

4、有利于故障诊断。

IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由政策有非常密切的关系，将对校区网的可用性、可靠性与有效性产生显著影响，应充分考虑本地网对IP地址的需求，以满足未来业务发展对IP地址的需求。

(1) IP地址规划

根据互联网络技术发展的趋势，结合学校网络目前真实IP地址的现实情况，我们建议IP地址规划遵循如下原则来设计：

1、服务器区采用私IP地址，NAT后供人员远程访问；

2、与internet 互联设备IP地址采用真实IP地址；

3、部分内部互连采用私有IP地址；

4、面向用户的私有IP地址，由统一出口的边缘设备（路由器、防火墙）进行地址翻译。

这样设计，既可以充分利用已有的公网IP地址，解决了IP地址空间不足的，既可以方便的实现互通互连，而且将地址翻译（NAT）这种耗费设备资源的工作由网络边缘设备分担，提高网络数据传输整体性能。

(2) 网络VLAN设计

在校园网络的整个网络规划当中，VLAN 的划分是非常重要的部分，很好的利用VLAN技术的功能，能起到事半功倍的效果，对整个网络的性能也是事关重要的。主要突出为以下几点：

VLAN 划分，可以避免广播风暴，在骨干网络中尤为突出，在多媒体、视频点播等很容易引起广播信息；划分之后，VLAN 是广播只在子网中进行，不会做无意义的广播，消除了广播风暴产生的条件。

VLAN 划分，可以增加网络的安全性，在不同的VLAN之间不能随意通讯，只限与本子网间通讯，不会对其他的子网产生干扰。要进行访问，需要通过三层交换，这样信息流就得到相当好的控制。

网络管理系统采用完全独立的IP子网和VLAN，实现更加安全的对所有网络设备进行管理。建立VLAN 和IP 子网的对应关系。

提高管理效率，实现虚拟的工作组，减少站点的移动和改变的开销。

VLAN 间的子网访问，可以在三层交换机上实现，子网间的通讯也可以在汇聚设备上实行，分流核心交换机的三层交换，优化了组网。

结合以上的说明，我们最终规划出以下的IP和VLAN分配如表4-1所示：

表4-1 IP 和VLAN分配表

4.4.2各设备的配置命令

4.5 设备选型

4.5.1 设备型号及参数

(1)服务器：CISCO UCS C220 M3(1U)

产品类别：机架式

标配CPU数量：1颗/2颗

网络控制器：一个千兆管理口，双千兆网卡口

电源类型：450W/650W双冗余电源

产品结构：1U RAID

模式：RAID 0，1，10，5

扩展槽：2×PCI-E 3.0

光驱：标配不提供

最大内存容量：512GB

内存插槽数量：16

主板芯片组：Intel C600

内存类型：DDR3

接口类型标准接口：1×RJ45网络接口、2×USB 2.0接口、1×VGA接口

(2)三层交换机：CISCO WS-C3750-24TS-S

产品类型：企业级交换机

应用层级：三层

传输速率：10/100Mbps

端口数量：26个

背板带宽：32Gbps

VLAN：支持

网络管理：SNMP，CLI，Web，管理软件

包转发率：6.5Mpps

MAC地址表：12K

端口结构：非模块化