|
网络学院本科毕业论文 题 目 __石景山卫生局局域网的建设___ 专业名称 计算机科学与技术 学生姓名 指导教师 毕业时间 西北工业大学网络教育学院 毕 业 一、 题目： 设计论文 任 务 书 石景山卫生局局域网的建设。 二、 指导思想和目的要求： 广泛查阅有关计算机网络的专著及论文等资料，充分了解计算机网络在现在石景山卫生局管理中的作用，了解计算机网络的主要技术及在实施过程中的技术指标，并在现有研究成果的基础上独立思考。观察石景山卫生局目前的运作流程，了解石景山卫生局对与网络的需求，根据计算机网络的专业知识结合石景山卫生局的需求设计出符合石景山卫生局实际计算机网络并实施的。通过论文的写作，培养学生独立思考、解决实际问题的能力。 论文所提出的网络设计及实施应从功能、网络拓扑结构、选用设备及实施中的注意事项等不同方面论述，论文应具有一定的实践价值。 三、 主要技术指标： 网络系统的基本任务是提供先进的办公、数据共享、信息传播和学术交流手段，实现各系统之间的信息交流和信息资源共享，实现内部局域网与Internet以及区卫生所专网的连接。支持办公自动化、信息传播、疾病控制和有关智能化系统等运行平台。 四、 进度与要求： 08/12/21- 08/12/31 确定题目和设计方案； 09/01/01- 09/01/15 根据确定的论文题目收集并分析有关资料，进行技 术准备； 09/01/16- 09/02/15 撰写学位论文初稿； 09/02/16- 09/02/28 论文修改、定稿； 09/03/01- 09/03/13 论文批阅； 09/03/14- 09/03/22 论文答辩。 五、 主要参考书及参考资料： [1] 计算机网络（第五版） 谢希仁 电子工业出版社 P10-220 [2] 网管从业宝典—交换机·路由器·防火墙 刘晓辉 重庆大学出版社 P77-P412 [3] 网管员必读—网络组建（第2版） 王达 电子工业出版社 P1-79 [4] 交换机/路由器及其配置（第二版） 石硕 电子工业出版社 P14-159 [5] CCNA学习指南 （美）Todd Lammle 电子工业出版社 P1-137 学习中心：班 级： 专 业： 计算机科学与技术 学 生： 指导教师： 摘 要 随着网络的逐步普及，办公网络的建设是各企业单位、事业单位、政府机关向信息化发展的必然选择。本毕业设计中石景山卫生局局域网系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为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。而石景山卫生局局域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石景山卫生局局域网建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为石景山卫生局局域网的建设提供理论依据和实践指导。 关键字：局域网、Internet、计算机网络、网络协议、服务器、防火墙 Abstract With the gradual popularization of networks, office networks are all business units, institutions, government agencies to the development of information inevitable choice. The Graduation Project Shijingshan Health Bureau LAN systems are a very large and complex system, which not only comprehensive information management and office automation applications, such as a series of basic operating platform, but also provides a wide range of applications, so that information can be timely and accurate to send to each system. The Shijingshan Health Bureau LAN construction of the main applications of network technology to the important branch of local area network technology to the construction and management, So this graduation project topics will be mainly to Shijingshan Health Bureau LAN construction process may use a variety of technical and implementation options for the design direction for the Shijingshan Health Bureau building LAN and provide a theoretical basis and practical guidance. Keywords: LAN, Internet, computer networks, network protocols, server, firewall。 目录 前 言............................................................................................................................ 1 第一章 计算机局域网概述................................................................................... 2 一. 计算机局域网 ............................................................................................................... 2 1. 计算机网络的分类 ............................................................................................... 2 2. 计算机网络的拓扑结构 ....................................................................................... 3 二. 计算机网络的相关技术 ............................................................................................... 4 1. 网络结构层次 ....................................................................................................... 4 2. IP地址和MAC地址 .............................................................................................. 5 3. 网络协议 ............................................................................................................... 7 4. IEEE局域网系列标准 .......................................................................................... 8 三. 传输介质及网络设备 ................................................................................................... 9 1. 网卡 ....................................................................................................................... 9 2. 交换机 ................................................................................................................... 9 3. 路由器 ................................................................................................................. 10 4. 传输介质 ............................................................................................................. 10 第二章 一. 二. 三. 石景山卫生局局域网的建设................................................................. 12 项目背景 ..................................................................................................................... 12 需求分析 ..................................................................................................................... 12 设计思路 ..................................................................................................................... 13 1. 总体设计原则 ..................................................................................................... 13 2. 总体功能 ............................................................................................................. 14 四. 网络建设 ..................................................................................................................... 14 1. 网络拓扑图 ......................................................................................................... 14 2. 网络层次 ............................................................................................................. 15 3. 交换机的具体部署 ............................................................................................. 16 4. 局域网中其他设备及软件 ................................................................................. 17 5. VLAN划分 ............................................................................................................ 18 6. IP地址规划 ........................................................................................................ 18 7. 设备选型 ............................................................................................................. 19 结 论............................................................................................................................ 26 参考文献...................................................................................................................... 27 致 谢............................................................................................................................ 28 前 言 当今时代是一个以信息技术（Information Technology,简称IT）为代表的知识经济时代，计算机技术和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。 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。随着计算机网络管理功能的强化，计算机硬件技术和软件技术都与网络技术融合到一起，近几年来应用程序的开发更发展到以WEB门户网站为界面，以与后台网络分布式数据库和实时交互操作的程序库，共同组成网络环境下的三层架构模式，这成了计算机应用程序开发模式的主流趋势。 本次石景山卫生局网络建设项目是以局域网为依托，架构办公自动化、信息传播、疾病控制和有关智能化系统等运行平台，为用户提供先进的办公、数据共享、信息传播和学术交流手段，实现各系统之间的信息交流和信息资源共享，实现内部局域网与Internet以及区卫生所专网的连接。 1 第一章 计算机局域网概述 系统的理解网络理论对于掌握网络技术是十分必要的，本论文中仅对于相关技术作简单的介绍，便于读者阅读。 一. 计算机局域网 “网络就是计算机”，计算机网络已经在企业、事业、学校、政府机关等地方成为不可缺少的工具。对网络的进一步定义是： “至少有两个具有共享需求的个体；至少有一种方法或通路使其个体互连；至少有一种规则使两个或两个以上个体相互传信。”个体指计算机硬件和软件、方法或通路指连接与传输媒介、规则指网络通信协议。网络在不同的阶段有不同的含义，定义也会被修改，但几十年的变迁有一点始终不改，那就是“资源”的共享，包括软件资源、硬件资源、数据和服务资源的共享，它是组网的原始动力。 1. 计算机网络的分类 网络按照传输距离可以分为一下3种： 1) 局域网（Local Area Networks，简称LAN）。 局域网的传输距离较短一般从几米到几公里，往往用于一个单位，比如一个公司、一个政府部门等。局域网的优点是传输速率高，往往可以达到百兆或千兆，局域网的另一个优点是传输信号质量高，误码率低，传输时延小。 2) 广域网（Wide Area Networks，简称WAN）。 广域网也成为远程网，传输距离为几百公里甚至更远，一般跨城市甚至国家。广域网往往会用多种通信介质，比如光纤、微波中继、卫星通信与电力载波等。如何在广域网上保证网络访问的安全，是目前网络技术的关键和核心技术领域之一。 3) 城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN）。 城域网介于LAN和WAN之间，传输距离由几公里到十几公里，“城域网”可以理解为一个城市范围内的网络，事实上目前的城域网通常以高速环网为核心架构一个城市的主干高速通信网。 2 2. 计算机网络的拓扑结构 网络拓扑就是网络中计算机、缆线以及其他通信部件构成的几何布局。计算机网络的拓扑有多种类型，并且是随着网络技术的不断发展而不断涌现与完善。 1) 总线型（Bus） 将各节点的设备用同一根网线连接起来，所有主机共享同一通信介质，拓扑结构如图1.1。在总线电缆上任何一处的松动和脱离都会引起网络无法运行，且由于布线问题故障的定位及修复比较困难，维护比较困难 图1.1 总线型网络拓扑结构 2) 星形（Star） 星型拓扑网络以中央节点为中心，由中央节点与其他节点相连接组成，如图 1.2所示。中央节点机一般为集线器或交换机，除了中心节点之外的任何节点故障或节点的增减都不影响网络中的其他节点工作，从而实现了网络便于维护、便于管理的优越性。 图1.2 星型网络拓扑结构 3) 树形（Tree） 当一台集线器或交换机的端口数量不足以连接所有的计算机或者需要联网的计算机分布比较分散，可以再串联第二级星型网络，如图1.3所示，这就是树形拓扑结构。 3 图1.3 树形网络拓扑结构 4) 环形（Ring） 网络中各节点通过环路接口，链接到一条首尾相连的闭合环形通信线路中，如图1.4所示。环网上的任何一个节点的故障都会影响整个网络传输。 图1.4 环形网络拓扑结构 二. 计算机网络的相关技术 1. 网络结构层次 国际标准化组织未来连接不同设备的网络体系结构，于1984年提出开放系统互联参考模型OSI（Open System Interconnection）。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。OSI参考模型及工作过程如图1.5所示。 4 图1.5 OSI七层体系结构及数据流说明 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，互联层和网络接口层。 2. IP地址和MAC地址 2.1 IP地址 1) IP地址 网络地址唯一指定了每一个网络，同一网络中的每台计算机都共享相同的网络地址，并用它作为自己IP地址的一部分。例如，在IP地址172.16.30.56中，172.16就是这个网络地址。 主机地址是在一个网络中用来标识每台计算机的，它是一个唯一的标识符。在IP地址为172.16.30.56的这个例子中，30.56就是这个主机的地址。 IP地址分为A、B、C、D、E五类，图1.6解释了这5个网络的类别关系，表1.1说明了这几类地址的范围及掩码。 5 图1.6 IP地址分类 表1.1 IP地址范围 2) 私有IP地址 私有地址可以被用于私有网络，只是它们不可以路由通过Internet，这个设计主要是为了满足广泛需要的安全目的，同时也很有效地节省了宝贵的IP地址空间，表1.2是被保留的私有IP地址列表。 表1.2 私有地址列表 3) 特殊IP地址 在IP地址中除了定义了私有IP地址外，还定义了如下IP地址在网络通信时所表示的特殊意义，这些地址不可用于一般的IP地址配置。 0.0.0.0：表示所有网络，在路由表中指向默认网关。 255.255.255.255：在路由表中表明IP广播地址。 127.0.0.1：本地回送地址，既指向本机。 6 2.2 MAC地址 每块网卡出厂时，就被赋予唯一的物理地址作为标识，这样的物理地址称为 MAC地址。MAC地址由6个字节组成，用16进制数表示，6个字节中前3个 为制造网卡厂商的标识，后3个字节为网卡序列号，因此每一个网卡的MAC地 址在全球是独一无二的。 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。 3.1 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/IP协议组模型如图1.7： TCP/IP protocol suite
图1.7 TCP/IP协议组 1) TCP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。 7 2) IP协议 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。 3) Telnet协议 Telnet协议允许一个用户在远程客户端采用虚拟终端的方式访问另一台机 器上的资源。 4) FTP协议 文件传输协议(FTP)实际上就是传输文件的协议，它可以应用在任意两台主 机之间，它不仅仅是一个协议，它同时也是一个程序。FTP允许执行对目录和文 件的访问，并且可以完成特定类型的目录操作，例如将文件重新定位到不同的目 录中。 5) SMTP协议 简单邮件传输协议(wsmtp)对应于我们普遍使用的被称为E-mail的应用，它 描述了邮件投递中的假脱机、排列及方法。SMTP用来发送邮件，POP3用来接 收邮件。 6) DNS协议 域名解析服务(DNS)将计算机域名与其IP地址一一对应，从而建立起具有严 密逻辑关系的域名服务系统，就是把人工输入的计算机网络和主机的名字翻译为 IP地址，然后利用网络软件根据IP地址实线各种网络功能。 7) DHCP协议 动态主机配置协议（DHCP）可以为接入网络的客户计算机动态分配IP地址， 它可以工作在小型甚至超大型网络环境中，并使得对这些网络的管理和操作更为 简单、更为容易。 4. IEEE局域网系列标准 IEEE802系列标准是由美国电子和电器工程师学会（IEEE）制定的，这个标 准的大部分内容已经成为计算机网络技术的国际标准。随着局域网技术的发展， IEEE802系列标准在不断的扩大和发展，目前已经定义并发布如下标准。 IEEE802.1标准：定义了局域网体系结构和网络互联，网络管理和性能测量。 IEEE802.2标准：定义了OSI的数据链路层的两个子层的功能。 IEEE802.3标准：定义了CDMA/CD总线MAC子层和物理层规范。 8 IEEE802.4标准：定义了令牌总线MAC子层和物理层规范。 IEEE802.5标准：定义了令牌环网MAC子层和物理层规范。 IEEE802.6标准：定义了城域网MAC子层和物理层规范。 IEEE802.7标准：定义了宽带网技术。 IEEE802.8标准：定义了光纤传输技术。 IEEE802.9标准：定义了综合语音和数据局域网技术。 IEEE802.10标准：定义了可互操作的局域网安全规范。 IEEE802.11标准：定义了无线局域网技术。 IEEE802.12标准：定义了新型高速局域网技术。 三. 传输介质及网络设备 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。 1. 网卡 网卡（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。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。 2. 交换机 交换机，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 9 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。 3. 路由器 路由器除了有连接不同的网络物理分支和不同的通信媒介、过滤和隔离网络 数据流及建立路由表，还有控制和管理复杂的路径、控制流量、分组分段、防止 网络风暴及在网络分支之间提供安全屏障层等到功能。根据路由设备的组成可以 分为软路由和硬路由。根据路由表的设置方式可以将路由器分为静态的和动态 的。路由器工作在网络层，因此它可以在网络层交换和路由数据帧，访问的是对 方的网络地址。当数据帧到达路由器后，路由器查看数据帧的目标地址，并在路 由表查看到达目标地址的路径，根据路径的代价，选择一条最佳的路径，然后把 数据帧沿这条路径发送给目标地址。 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。 4.1 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。同轴电缆有许多种不同的规格，最常用是 细同轴电缆和粗同轴电缆。细同轴电缆主要用于建筑物内的网络连接，而粗同轴 电缆则常用于建筑物间相连。它们的区别在于粗同轴电缆屏蔽更好，能传输更远 的距离。 4.2 双绞线 双绞线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， 10 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和屏蔽双绞线。 根据电气性能以及产品推出的先后顺序，双绞线分为三类、四类、五类、超五类、 六类、七类等，最常用的是五类UTP双绞线，传输速率可达100Mbit/s。 4.3 光纤 光纤是一种直接为50~100um的柔软的、能传导光波的介质，一般由玻璃制 造。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。 11 第二章 石景山卫生局局域网的建设 一. 项目背景 石景山卫生局新办公楼为多层建筑群，地上5层、地下1层。是以信息传播和疾病控制为主的信息交流中心和区内各所的交流的中心。网络系统的基本任务是为用户提供先进的办公、数据共享、信息传播和学术交流手段，实现各系统之间的信息交流和信息资源共享，实现内部局域网与Internet以及区卫生所专网的连接。支持办公自动化、信息传播、疾病控制和有关智能化系统等运行平台。 二. 需求分析 石景山卫生局局域网建成后将以局域网为基础，承载卫生局内部OA系统、卫生应急指挥系统、疾病控制与疾病信息传递系统、视频监控系统、视频会议系统、远程教学系统、IT服务与管理系统及对外网站。该网络建成后需要与互联网连接同时要与石景山政务网连接，并下带18个下属机构（下属机构不在本次考虑中）。系统结构如图2.1
鉴于以上用户需求，此次局域网建设需达到一下要求： 确保网络的高可用性、高可靠性和高效率，核心交换机和汇聚层交换机 具有高交换速率、大吞吐量，保证卫生局的各项工作稳定正常。 12 表2.5 惠普ML150的主要技术指标 25
结 论 本毕业设计从石景山卫生局局域网的建设思想、目标、可以选用的网络技术以及对络设备的介绍和选择等多方面的论述，使我们对局域网建设工程有了一个比较深入的了解。石景山卫生局局域网的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。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。 由于石景山卫生局局域网的功能齐全，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。本设计是在首都师范大学老师的指导下完成的，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。 26 参考文献 [1] 谢希仁 计算机网络 （第五版） 北京 电子工业出版社 2008 P10-220 [2] 刘晓辉 网管从业宝典—交换机·路由器·防火墙 重庆 重庆大学出版社 2008 P77-P412 [3] 王达 网管员必读—网络组建（第2版） 北京 电子工业出版社 2007 P1-79 [4] 石硕 交换机/路由器及其配置（第二版）北京 电子工业出版社 2007 P14-159 [5] （美）Todd Lammle CCNA学习指南 北京 电子工业出版社 P1-137 2008 27 致 谢 作为大学学习的总结，毕业论文能够将我们在大学学到的知识得到充分的展示，为了做好这项重要的工作，指导老师和我的同学、同事都给予我很大的帮助。在整个过程中，我不但了解到自己在知识方面的不足，同时我对资料的积累、搜索的掌握等也有了近一步提高。 在写毕业论文这三个月的时间里，我更加清醒地认识到自己的不足，找到自己应该改进和完善的地方。在今后的日子里，我会努力弥补自己的不足，充分扩展自己的视野和知识层面。 在论文的撰写过程中，我得到了很多人的帮助和支持，让我的论文能够顺利地完成，在此我要衷心地感谢他们。 首先，我要感谢我的指导老师刘永强老师。刘老师工作繁忙，但总是不辞辛苦地指导着我。有了刘老师悉心的指导和耐心的讲解才使我的论文能够顺利完成， 而老师严谨的治学精神、认真负责的工作态度和深厚的理论水平，和蔼可亲、平易近人的态度，也给我留下了深刻的印象。 同时，我要谢谢西北工业大学网络学院里所有指导我的的授课老师。如果没有老师的教导，没有这年中的知识积累，我不可能完成论文的写作。而你们的教导也会影响我今后的学习、工作和生活。 还要感谢我的家人、朋友，感谢你们在生活上对我的关心和照顾，使我能够全身心地投入到学习中去。 再一次向所有帮助和关心我的人表示衷心的感谢！ 28 |
|
|
