毕业设计(论文)-无线校园网的构建.doc
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1、安安徽徽机机电电职职业业技技术术学学院院 毕毕业业设设计计说说明明书书 无线校园网的构建 系 (部) 信息工程系 专 业 计算机网络 班 级 网络 3072 班 姓 名 学 号 指导教师 200 9 2010 学年第 2 学期 目录目录 第一章第一章 无线网络简介无线网络简介1 1.1 无线网络的定义 .1 1.2 无线网络的发展.1 1.3 校园无线网络实施方案.2 第二章 项目概述与分析.3 2.1、设计原则 3 2.2.1 校园内上网需求分析.3 2.2.2 校园内设备的具体分析以及选型.5 第三章第三章 进行网络设备的配置及网络拓扑图进行网络设备的配置及网络拓扑图8 3.1 对设备按照
2、需求进行配置.8 3.1.1 Vlan 的划分 8 3.1.2 VTP 的配置.9 3.1.3 ACL 的配置10 3.1.4 NAT 配置10 3.1.5 静态路由配置.11 3.2 网络拓扑图.12 第四章第四章 网络安全网络安全16 4.1 第一代无线 LAN 的安全性 .16 4.2 SSID.16 4.3 WEP.16 4.4 身份验证17 4.5 硬件被窃17 4.6 所需要的安全方案17 4.7 虚假访问点17 4.8 其它隐患18 4.9 解决安全性时所遇到的隐患18 4.10 完整的安全解决方案18 第五章第五章 网络工程造价以及设备参数参考网络工程造价以及设备参数参考21
3、5.1 网络工程造价21 5.2 设备参数参考22 5.2.1 无线设备.22 5.2.2 有线设备.25 5.2.3 线缆设备.30 第六章 验收.33 6.1 从客户端进行检测。33 6.2 从无线路由器进行检测.33 6.3 从校园的各个角落进行检测 .33 6.3.1 学校校园网是以学习为己任,首先就检测一下教学楼.33 6.3.2 学校领导开会是至关重要的,所以重点要检测大礼堂.34 6.3.3 学校的空地是休息的是相当有必要的.34 第七章第七章 总结总结 致谢致谢34 参考文献参考文献35 中文摘要中文摘要 校园无线网络构建方案 自 1999 年 IEEE802.11b 标准得到
4、批准后,无线局域网的应用变得越来越普 遍。本文将介绍如何在校园环境中组建无线网络,以及如何实现用户权限分级 管理的问题,并对实现无线网络几种安全标准进行了比较。 无线接入可以迅速、方便地部署到任何环境中。如果在校园中应用,那么 在每次需求发生变化时,可以为教室和实验室重新布线节省所需要的时间和成 本。我们可以用一种安全、经济的方式将网络连接拓展到整个校园,使学生、 教师和管理人员无论在室内还是室外都可以接入网络,创建移动的无线教室。 传统有线网络面临的问题 随着校园网络规模不断扩大,网络应用不断增加,网络已经成为老师和学 生获得信息的主要手段之一,校园网络的规模从以前的几百用户迅速扩充到几 千
5、用户甚至几万用户,越来越多的校园网络应用开始部署,网络变得前所未有 的重要,细心观察不难发现传统有线网络容易出现以下问题: (1)校内公共网络设施有限,而且使用频繁,人们为了上网不得不在这些 地点之间奔波; (2)计算机设备较多,其中,笔记本数目也在逐步增加。在这种情况下, 全部用有线网连接终端设施,从布线到使用都会极不方便; (3)有的教室主体结构是大开间布局,地面和墙壁已经施工完毕,若进行 网络应用改造,埋设缆线工作量巨大,而且学生上课时的位置不是很固定,导 致信息点的放置也不能确定,这样,构建一个有线局域网络就会面对各种不便; (4)高校通常会有几个在地理分布上并不集中的分校区,用有线光
6、缆连接 校园网工程复杂、成本极高。 而使用无线网络,无论是在教学楼、办公楼、学生宿舍或者其他校区都可 以实现全方位的无线上网。这是无线网络在校园中的发展趋势。 关键词:无线关键词:无线 覆盖覆盖 扩展扩展 1 第一章第一章 无线网络简介无线网络简介 1.1 无线网络的定义无线网络的定义 无线网络,也就是利用无线电波而非线缆来实现与计算机设备位置无关的 网络数据传送的系统,是现代数据通信系统发展的一大方向。目前,无线网络 发展迅速,无线技术也越来越先进和完善。无线网络已经在众多领域得到很好 的发挥和运用,包括制造、医疗、教育、企业等都有无线网络很好的案例存在。 目前,无线网络标准按照通讯距离的不
7、同分为 WAN、WLAN、PAN。比较主流 的无线技术有蓝牙、3G、HomeRF、WI-FI、WIMAX、GPRS、CDMA、UWB 等。其中 WI-FI 运用最为广泛,其运用主要在 WLAN/MESH 领域。 无线网络推动了数据通信进入了新的里程碑,让办公、工作、学习不再受 “线”制。方便实现了移动办公,组建临时工作组,召开紧急会议等不在需要 复杂的布线拆线,无线覆盖区域直接可以通过无线进行通信。校园环境等,可 以让师生在任何环境,可以在广场、在草坪、在体育场地等任意位置连接上 Internet。随着无线网络在各个领域的成功案例及人们对它的关注程度,无线 网络定是未来通信的发展方向,也定能在
8、各领域中得到很好的应用。 本论文需要提供的是无线校园网络的方案,所用到的就是 WI-FI(WLAN)技 术。后面我们将着重介绍一下无线局域网技术。 1.2 无线网络的发展无线网络的发展 无线局域网(wirelessLAN)1是一种灵活的数据传输系统,它 是从有线网络系统(WireNetworkSystem)自然延伸出来的一种新技术,使用无线 射频(RF)技术越空收发数据,减少使用电缆连接,因此无线网络系统既可达到 建设计算机网络系统的目的,又可让设备自由安排和搬动。在很多环境,例如 校园或者企业内,无线网络一般会作为己存在的有线网络的最终连接方式的一 个补充,帮助一些计算机客户端通过无线手段访
9、问建筑物以外或者远在校园内 某处的丰富资源。 电子与电气工程(InstituteofEleetriealandEleetroniesEngineers,IEEE) 1在 1997 年制定了 802.11 这个无线网络的原始规范来作为无线局域网的国际 标准。随后,IEEE 又公布了 802.llb 和 802.lla 标准,分别定义了 11M 和最高 可达 54M 的一些基本信令规范和服务规范。对于无线网络而言,最大的影响因 素就在于网络的吞吐率。认识到网络吞吐率的问题,802.11 协议开始转向支持 高传输率,新的 802.llb 协议(也称为 802.11HighRate 标准)被制定,支持
10、的传 2 输率达到了 11MbPs,这个协议的出现获得了全球供货商联盟的支持,从而孕育 出了一个包括大企业、小办公室、和家庭环境 。 针对后面我们做的设计方案,我们对主体楼栋的每层的无线覆盖都是通过 AP 加天线实现的。一般 AP 的支持最大的使用用户是 80 个,在 20-30 个用户使 用的时候最佳。一般空旷场地 AP 的覆盖范围可达到 100m,一般在室内可以穿 透 2 堵墙信号良好,覆盖范围在 50m 左右。通过增加天线可以增加发射功率, 每增加 3dBi 可以增加一倍的发射功率。 1.3 校园无线网络实施方案校园无线网络实施方案 对于无线局域网来说,一方面要考虑无线网络的覆盖问题,另
11、一方面也要 考虑无线网络安全对网络管理提出的挑战。校园局域网一般具有较大的规模, 不是无线产品的简单组合,而是一种整体的校园网络系统。考虑到日后扩展的 需要,校园无线局域网系统应尽量保证高吞吐量、安全的移动性以及与有线网 络的无缝结合。无线网络的容量需求:为满足无线网络的容量需求,校园无线 网络在网络规划时首先需要考虑 AP(无线接入点)蜂窝直径内的用户数量与应 用内容。用户数量和应用内容是推动带宽需求增长的主要因素。由无线网络的 特点决定,用户对带宽的需求越高,要求信号质量越好,从而减小了无线信号 的覆盖范围,要计算网络的容量,首先需要确定在覆盖区域和这个区域中的客 户机数量,从而计算出这个
12、区域提供服务所需的总带宽,然后在保证网络带宽 的前提下,计算提供足够的覆盖所需要的 AP 数量。 无线网络的覆盖范围:一般情况下 AP 的通信范围室内被限定在 50100 米 左右、室外被限定在 100600 米左右。无线局域网用户往往被束缚于局部空间 内,一旦超越信号覆盖范围,那么就会失去与网络的连接,无法继续进行通信。 针对这种状况,采用多 AP 微蜂窝无线覆盖可以得到很好的解决。实施微蜂 窝覆盖,首先要建立包含多个访问点的无线网络,将要提供服务的范围划分为 若干个基本服务区,每个区域由一个访问点以及与其关联的无线客户端构成。 无线客户端与访问点关联采用 AP 的基本服务区标示符(BSSI
13、D),内部设备都 使用同一个频道通信,相邻蜂窝选择不同的频道。每个接入点分别与有线网络 相连,从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络,这样可以有效地扩 大无线网络覆盖面积,达到在较大活动空间无线漫游的目的。 与移动电话的蜂窝系统十分类似,系统允许一个用户在不同的接入点覆盖 区域内任意漫游,随着位置的变换,无线客户端会扫描附近的接入点,并根据 信号的强弱和包错误率来自动选择一个接入点进行连接,一旦找到新的接入点, 无线客户端就向其发送重新关联请求。如果能够收到重新关联响应,信号会由 3 一个 AP 自动切换到另外一个 AP,整个切换过程对用户是完全透明的,而且在 切换的过程中网络不会发生中
14、断 第二章第二章 项目概述项目概述与分析与分析 2.1、设计原则、设计原则 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。 校园网的总体设计原则是: 1.开放性:采用开放性的网络体系,以方便网络的升级、扩展和互联;同时在 选择服务器、网络产品时,强调
15、产品支持的网络协议的国际标准化; 2.可扩充性:从主干网络设备的选型及其模块、插槽个数、管理软件和网络整 体结构,以及技术的开放性和对相关协议的支持等方面,来保证网络系统的可扩充 性; 3.可管理性:利用图形化的管理界面和简洁的操作方式,合理地网络规划策略, 提供强大的网络管理功能;使日常的维护和操作变得直观,便捷和高效; 4.安全性:内部网络之间、内部网络与外部公共网之间的互联,利用 VLAN/ELAN、防火墙等对访问进行控制,确保网络的安全; 5.投资保护:选用性能价格比高的网络设备和服务器;采用的网络架构和设备 充分考虑到易升级换代,并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件 投
16、资; 6.易用性:应用软件系统必须强调易用性,用户界友好,带有帮助和查询功能, 用户可以通过 Web 查询。 7. 标准性:应择符合国际标准的产品,包括各类网络协议标准、操作系统标 准、数据库标准及各种应用软件的开发平台标准。 8 良好的价格性价比:考虑各类产品的性能价格比,对关键性的产品应以性能 的先进性为主要考虑因素,以提高系统的整体水平,对非关键性产品则以实用性为 主 4 2.2.1 校园内上网需求分析校园内上网需求分析 为实现学校的教育现代化及开展初步的网络化教育,为学生和教师提供终 生教育奠定基础,本着循序渐进,逐步发展的思想,本校开始筹备校园无线网 络的构建。 根据我校的实际情况分
17、析,无线网络设计应满足以下几点需求: 由一个主干网和多个子网组成校园局域网(Intranet)。 主干网接入全球互联信息网外接(Internet),各子网再接入 主干通信网。 主干为千兆线路,其它线路为超五类双绞线。 INTERNET 服务器选用专业服务器产品,均存放在网络中心机房, 网管工作站使用专业的工作站来进行管理。 各应用平台的建设均可接入骨干网,构成子网应用平台。 设 FTP 服务器,可让所有的机房都访问。 所有机房必须统一管理。 能采用 VLAN 技术以提高流量控制,安全及防止网络风暴 校园内要保证每个部门之间能进行通信 随时进行信息的更新, 都能访问学校的服务器,要能连接外网,对
18、于外网只能访问学校的 WEB 服务器。 现本校拟建的校园网络,要求覆盖整个校区,具体覆盖信息如图 2-1 所示: 图 2-1 学校通过光纤接外网 路由器防火墙 采用光纤接入方式, 防火墙有网络地址转换 (NAT) 的功 能, 并且主机被保护在防火墙之后共同地使用所谓的 “私人地址空间 ”,只允 许内部网络访问外网,只允许外网可以访问一些内部网络的不重要的网站。 5 防火墙接入外网的端口速度 100Mbps,这是先天的限制,现在一百人以上的 网吧,其中上都会采用光纤宽带,对于网吧不会造成使用影响。 拓扑图如图 2-2 所示: 6 图 2-2 2.2.2 校园内设备的具体分析以及选型校园内设备的具
19、体分析以及选型 要组建校园无线网 首先根据校园的具体建筑物和概貌在以下的每个地方 架设无线发射点: 宿舍楼、教学楼、实训工厂、足球场、食堂、操场、大礼堂、超市。 1. (宿舍楼)(宿舍楼)校园中有 5 幢学生宿舍楼,下面以学生宿舍楼为例: 一幢宿舍楼分为 6 层,在每层楼上放置 2 个无线接入点,覆盖范围 为一层楼,在室内的对于台式机用户,可以采用有线接入方式,再接入交换机。 这样一幢楼需要 12 个无线接接入点。每幢宿舍楼都是按照这样进行布置,在宿 舍楼 还有很多用的是台式机买无线接收器和无线网卡不便宜 采用有线接入, 一幢宿舍楼放一个接入层交换机,每层放一个桌面化不可管理的交换机。共需 要
20、 12*2*5=120 个无限 AP 桌面化交换机:6*2*5=60 接入层交换机:5 个 设备选择: 无线 AP 室内:TWL54A 距离为 100 米 170 元 室外: WA1008 600 米 320 元 共需:120*170=20400 元 桌面化交换机:SOHO 交换机 240 元 共需:60*240=14400 元 接入层交换机:TEG1024 1788 共需:1788*5=8940 元 宿舍楼价格估计: 20400+14400+8940=4374043740 元 2. (教学楼)(教学楼)校园中有 4 幢教学楼,其中在每幢楼之间还存在着很大 空间的间隙还有个喷泉广场,怎么样才能
21、实现在教学楼之间进行全方位的覆 盖,提出以下方案: 首先在室外:按照 2 号楼和 3 号楼之间的直径距离,选其一半距离为覆盖 距离,在 3 号楼和 2 号楼之间使用同等距离的圆弧形覆盖,在楼顶上装一个近 距离的发射塔;同理,在 1 号楼和 4 号楼之间同样装置,这样可以满足在中心 喷泉广场的上网需求,需要 4 个发射塔。 其次在室内也就是教室:为了满足广大师生上网学习的需求,在每层楼上 7 装 2 个 AP,这样 4 幢教学楼一共需要(2*6*2*4=96)个 AP。 最后在每幢教学楼中将无限 AP 和发射塔接入接入层交换机,再接入主干线 进行通讯!需要 4 个接入交换机。为了减轻核心交换的压
22、力 在 1 号和 2 号、3 号和 4 号教学楼架设 2 台汇聚交换 在 2 号楼有一个三层交换机、防火墙和路由 器 设备选择: 三层交换机采用 h3c LS-S5600-50C 64260 防火墙采用 天融信 NGFW4000(TC-4324) 118000 元 路由器采用 思科 2801 8978 元 接入交换机设备:TEG1024 1788 汇聚交换机 S5024P 3300 教学楼交换机价格估计:4*1788=7152 元 2*3300=6600 总共需要:13752 元 无线 AP 采用室内标准 TWL54A 距离为 100 米 170 元 无线 AP 价格估计: 96*170=16
23、320 元 发射塔:4 个 还未确定 整个教学楼价格估计:13572+16320+64260+118000+8978=221310221310 元(除发 射塔外) 3.(实训工厂)(实训工厂)实训工厂和汽车系实训大楼都是连在一起,为了保证在实 训工厂的范围内实现上网和资源共享,在汽车系实训大楼顶放一个中等距离的 发射塔进行覆盖,在每个实训车间装一个无限 AP 即可,实训大楼共 5 层楼,每 层楼放 2 个,还需要 1 个接入层交换机。共需要(2*5*2=20)个无限 AP。 实训工厂共 6 个 放 6 个无线 AP 一共需要 26 个无线 AP 无线 AP 都是室内 的 设备选择:无线 AP
24、采用 TWL54A 距离为 100 米 170 元 接入层交换机:TEG1024 1788 价格估计:26*170+1788=62086208 元 4.(足球场)(足球场)足球场因为临近实训工厂,同时实训工厂上架设了无限发射 塔,所以在拐角处放一个无限 AP 即可。在此使用室外无线 AP 采用 设备选择: WA1008 600 米 320 元 价格估计:1*320=320320 元 5.(食堂)(食堂)食堂在和教学楼、宿舍楼、实训工厂之间存在相当大的空隙, 现在学生笔记本的逐渐增多,为了实现用户能在校园内任何一个地方能够上网, 采用在食堂顶架设一个远距离的无限发射塔和无线路由器,为了增加吞吐量
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