第一篇：超導磁體低溫液位監測單元的設計與實現論文

引言

超導磁體相對于常規磁體而言，具有勵磁線圈電流密度大、電流穩定性高、功耗小、體積小和運轉費用低等優點，可滿足用戶對磁場高強度、高均勻度和高穩定度等性能的要求，在科學研究、醫療診斷、交通運輸和電力系統等領域有著廣闊的應用前景，其中采用了超導磁體的核磁共振(NMR)譜儀和磁共振成像(MRI)儀更是發展形成了一個產值巨大的市場.隨著國民經濟和科教醫衛事業的迅速發展，我國對超導 NMR 和 MRI儀器設備的需求也在飛速增長，但是這些儀器設備的核心技術與制造基本上控制在少數發達國家手中，為了打破國外的技術壟斷并滿足國內市場的巨大需求，我國科研機構目前正在積極開展超導儀器設備的自主創新研制.液氦和液氮的液位測量原理

1.1 液氦液位的測量原理

液氦的測量使用電阻式傳感器，其測量原理如圖 1 所示.使用一根鈮鈦超導絲制成的液位傳感器插入液氦中，其中 I+端和 I-端連接電流源的正負極，V+端和 V-端輸出超導絲的電壓.測量時，浸沒在液氦中的那部分超導絲呈超導態，電阻為 0;而液面之上的超導絲由于加熱電阻的作用呈正常態.通過測量傳感器的電阻變化量，即可檢測液氦液面的變化.1.2 液氮液位的測量原理

液氮的測量使用電容式液位傳感器，其測量原理如圖 2 所示，電容傳感器由兩個同軸不銹鋼管構成，中間使用聚四氟乙烯絕緣材料固定兩個管子的位置，外管的管壁上開有若干流通孔，使液氮能在電容傳感器中自由流入或流出.由于空氣和液氮的介電常數不同，當液位變化時，傳感器的電容量也相應變化，可以檢測出液位的變化.液位監測單元的硬件設計

2.1 硬件整體設計

液位監測單元的硬件整體架構如圖 3 所示，液位監測單元硬件電路主要由模擬信號處理電路和以 STM32ARM 微控制器為核心的控制系統組成.2.2 壓控電流源的設計

為了適應不同規格的電阻傳感器對電流源的需求，由微控制器所產生的 PWM 輸出經過光耦合器的隔離耦合以及比較器的緩沖后，再經過低通濾波后輸出一個直流電壓以控制電流源.2.3 電壓-頻率轉換電路

電壓-頻率轉換電路的原理圖如圖 5 所示，電阻式傳感器提供的電壓經由接口 V+和V-進入電壓-頻率轉換器 TC9400 的 3 腳和 7 腳，然后在 8 腳輸出相應的頻率 FREQ_OUT，輸出頻率經過光耦的隔離耦合后進入微控制器進行處理，從而計算出液氦的液位.2.4 電容-頻率轉換電路

電容-頻率轉換電路的原理圖如圖 6 所示，采用 INTERSIL 公司型號為 ICM7555 的555 定時器構建一個經濟實用的電容-頻率轉換電路.電容傳感器的兩個極板分別連接P1 和 P2 接口，接口 PL1，PL2 和 PL3 分別接供電電源、頻率輸出和地，由電阻 R2和電容構成積分電路，并周期性對電容進行充放電，使得電容上的電壓在門限電壓上下反復震蕩，通過 555 定時器內部的比較器和觸發器的工作，可以在輸出管腳得到相應的脈沖波形.2.5 微控制器系統設計

以 STM32F103 微控制器作為控制核心，對模擬接口電路輸出的頻率信號進行處理，并通過脈沖寬度調制(PWM)為壓控電流源提供輸入脈沖，通過 CAN 總線與上位機進行通信，液氦和液氮的液位信息在微控制器內進行計算，其結果在 LED 數碼管上顯示，并且在液位低于安全位置時，通過蜂鳴器進行報警.圖 7 所示為微控制器系統電路的框圖.液位監測單元的軟件設計

3.1 軟件總體設計

液位監測軟件的主要功能是通過 CAN 通信設置兩個測量通道的各項參數，并控制電流源為電阻式液氦傳感器提供工作電流，然后將測量通道反饋回來的頻率信號進行處理，得出液位信息后顯示在 LED 數碼管上，并通過 CAN 通信接口上傳給上位機.3.2 頻率信號處理程序設計

STM32F103 包含了多個通用定時器，為了能夠同時測量液氦和液氮的液位，本文使用通用定時器 TIM2 和 TIM3 分別為液位監測的兩個通道進行頻率信號處理.在STM32F103 初始化的時候對 TIM2 和 TIM3 進行配置，其時鐘由內部時鐘源提供為 72MHz，預分頻值為 1，計數器設置為向上計數模式，自動重載寄存器的值設置為 65 535.液位監測單元的功能測試

液位監測單元經過 PCB 的器件焊接和各個功能模塊的調試后進行了功能測試.在默認設置中，液位監測單元啟用了兩個測量通道，通道 1 用于液氦測量，通道 2 用于液氮測量.結論

本文首先介紹了超導磁體液氦和液氮的液位監測單元的研究背景和意義，接著介紹了液氦和液氮的液位測量原理，然后詳細闡述了基于 STM32 微控制器的雙通道低溫液位監測的設計方案，即從微控制器 STM32F103 輸出的 PWM 波形控制電流源輸出一個穩定的電流，同時，兩路頻率轉換電路分別把電壓值和電容值轉換為頻率信號，輸入到微控制器 STM32 中進行處理，最后由 STM32 輸出的液位信息在 LED 數碼管進行顯示并通過 CAN 通信傳至上位機.最后通過測試表明，實現了液位的實時監測、遠程監測和遠程控制等功能，驗證了設計的可行性.

第二篇：索道鋼絲繩安全監測系統設計與實現

索道鋼絲繩在線實時自動監測系統的研制與應用

竇柏林

摘 要：TCK?W索道鋼絲繩在線實時自動監測系統,第一次實現了對索道鋼絲繩的在線實時自動監測。該技術對索道鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種局部缺陷（LF）有極高的檢出率，對鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積的損失（LMA）等缺陷有準確的分辨力，為確保索道鋼絲繩的安全運行，提供了一個全新的技術手段。

關鍵詞：索道，鋼絲繩，在線檢測

一、索道鋼絲繩安全檢測的現狀

鋼絲繩作為索道客（貨）設備中高度危險的關鍵構件，是索道運輸的生命線。鋼絲繩使用過程中，始終潛伏著因強度損耗而發生斷繩事故的危險。美國的權威機構曾對全球8000家鋼絲繩用戶進行調查，結論是：有10%的在用鋼絲繩強度損耗超過15%，處于“危險狀態”，2%的在用鋼絲繩強度損耗超過30%，處于“極度危險狀態”。

長期以來，由于缺少對索道鋼絲繩科學高效的在線實時自動檢測手段，世界各國索道的斷繩事故時有發生。1999年發生的3起索道重大斷繩事故中，意大利Cavalese索道斷繩，一次死亡20人；法國阿爾卑斯山的天文臺索道斷繩，20位天文學家不幸遇難；中國貴州麻嶺客運索道斷繩，造成一次死亡14人，傷22人的慘痛事故。2003年僅印度就發生了2起索道斷繩的重大事故，共造成11人死亡53人受傷的嚴重慘案。近幾年來，各國的客（貨）運索道斷繩事故仍時有發生。我國四川渡口礦務局曾對其15年間貨運索道事故進行了統計分析，結果表明：鋼絲繩斷繩事故90次，占總事故的16%，造成的停運時間為734小時，占總停運時間的24%。

目前，世界各國索道對鋼絲繩日常自檢普遍通過人工目測來發現鋼絲繩的各種隱患，目視檢測時鋼絲繩的運行速度不得高于0.5m/s，這種方法明顯存在效率低、不可靠的缺點：檢測人員目測一條長度超過3000米的鋼絲繩，一次耗時至少需要120分鐘；一些長度超過10000米的索道，檢測的時間至少需要10小時以上。某鋼絲繩用戶曾對一條更換下來的250米長的鋼絲繩進行解剖驗證，目測檢查鋼絲繩表面斷絲只有13根，解剖后發現，鋼絲繩內部暗傷僅斷絲就多達134處，其中一個捻距內的斷絲最多達到11根。

傳統的強磁探傷設備由于技術局限，普遍存在準確率、重復率差的問題。泰山索道曾對一條張緊索進行無損探傷，發現的斷絲數并不多，還沒有達到報廢數量，對鋼絲繩進行拆散檢查時發現，幾乎每一根鋼絲都在不同的位置發生過斷裂，基本上沒有一根從頭到尾的整絲，情況十分危險。洛陽威爾若普檢測技術有限公司采用弱磁檢測技術研發的TCK?W索道鋼絲繩在線實時自動監測系統，可以在索道高速運行的同時完成對鋼絲繩的自動監測和遠程監控，使鋼絲繩始終處于安全受控的檢測狀態，成功的解決了索道鋼絲繩在線實時自動監測的技術難題。

二、TCK?W弱磁檢測技術原理

TCK?W弱磁檢測技術是基于“空間磁場矢量合成”原理，采用寬距、非接觸式弱磁能勢感應裝置，通過提取被磁化的鐵磁性材料上磁場分布的差異信息，完成定位、定性、定量識別鋼絲繩內外部各種缺陷的創新型電磁無損檢測技術。

1、弱磁檢測的基本概念 鋼絲繩是由優質鋼材制成單絲，再經過多重捻制而組成的1種復雜結構的鐵磁性柔性傳力、承載構件，具有良好的導磁能力。圖l為典型的鋼絲繩磁化特性曲線和磁導率隨磁場強度變化曲線，圖中Hμm為磁導率μ取最大值時的磁場強度，B為磁感應強度。

當磁場強度大于Hμm時，屬于強磁檢測的范圍，此時材料的磁導率處于Pm點右側。在缺陷附近的局部區域中，通過該區域橫截面(垂直于磁化磁場方向)上的磁通量幾乎不變化，因斷口中的空氣隙的磁導遠小于材料磁導，一部分磁場將會繞過斷口從其附近的材料中通過，致使它們中的磁場強度升高，磁導率下降，從而通過斷口空氣隙外泄的漏磁通相對增大。

當磁場強度小于Hμm時，屬于弱磁檢測的范圍，此時材料的磁導率處于Pm點左側，隨缺陷附近的材料中磁場的增強，磁導率將增大，斷口處外泄的漏磁通相對減小。這時檢測傳感器的靈敏度和最小分辨力相應提高。、弱磁的檢測原理 鋼絲繩被磁化后，在鋼絲繩內部產生主磁感應強度Bz，在鋼絲繩表面產生主漏磁感應強度Bz1，Bz1與缺陷磁感應強度方向相反。傳感器對磁感應強度進行綜合處理時，用補償磁感應矢量Bb來抵消主漏磁感應強度Bz1.檢測儀上某點傳感線圈捕捉到得磁感應強度矢量，是鋼絲繩外該點各種磁感應強度矢量沿軸向分量的矢量和，即

式中：Bs為傳感線圈捕捉到的磁感應強度；Bz1為主漏磁感應強度；Bb為補償磁感應強度；Bh為環境磁感應強度；By為偏移磁感應強度；Bd為斷絲漏磁感應強度；Bm為磨損漏磁感應強度；Bx為銹蝕漏磁感應強度；Bp為疲勞漏磁感應強度；B′b為變形漏磁感應強度；Bn為第n個磁感應強度矢量；Bi為任何缺陷磁感應強度。

試驗表明：傳感線圈的輸出信號U是Bs的函數，缺陷當量△S又是U的函數，可寫成

式中：U為傳感線圈輸出的電壓信號； 所以可得

式中：△S為缺陷當量或損耗面積的百分比數；A為比例系數(由實驗所得)；C為常數。這樣，鋼絲繩損傷點的面積損耗值△S就變成了場強Bi的函數。

TCK?W弱磁檢測技術的主要優勢在于：①弱磁檢測元件靈敏度極高，檢測時傳感器與被測物體表面之間的間隙允許較大，最大可達30 mm。②由于是弱磁檢測，對被測物體的磁場束縛力小，可以實現0～30 m/s速度下的檢測，因此完全可以滿足索道鋼絲繩在線實時自動監測的要求。

三、索道鋼絲繩在線實時自動監測系統的應用

TCK?W系統已經在新加坡的圣淘沙、我國的武當山、華錫集團等客（貨）運索道得到成功應用，運行效果良好。圣淘沙索道于2010年12月引進TCK?W系統，從而結束了該索道費時費力的人工檢查的歷史，通過3年的監測運行，系統的可靠性得到了新加坡政府BCA的認可。TCK?W系統還可以對該索道鋼絲繩進行遠程監控，實時反饋運行中索道鋼絲繩的變化趨勢。圖

2、圖3表明TCK?W系統監測到的圣淘沙索道2280米處損傷發展趨勢，并得到圣淘沙索道的現場驗證。

圖2： 2013年02月12號2280米損傷曲線圖和數據表

圖3： 2014年03月04號2280米損傷曲線圖和數據表

廣西華錫集團銅坑礦貨運索道于2012年7月19日接到TCK?W系統報警，發現2號索道鋼絲繩4#接頭后2105-2122米處損傷有突變趨勢，報告顯示損傷量值已達到嚴重損傷程度。銅坑礦根據報警提示立即停機處理，經現場人工驗證，發現該段鋼絲繩密集斷絲嚴重，礦方因此將該損傷段切掉，重新編織接頭，從而避免了一場重大事故的發生。

圖4：2012年07月19日華錫貨運索道4#接頭后2105-2122米補接頭前損傷曲線和數據表

四、結論

洛陽威爾若普檢測技術有限公司研發的TCK?W弱磁檢測技術，是我國科學家成功發現空間磁場矢量態勢的變化和運動規律，在鋼絲繩檢測領域建樹的重大創新成果，第一次實現了對索道鋼絲繩的在線實時自動監測。該技術對索道鋼絲繩的斷絲、磨損、銹蝕、疲勞等各種局部缺陷（LF）有極高的檢出率，對鋼絲繩的徑縮、有效金屬截面積的損失（LMA）等缺陷有準確的分辨力，不僅可以為正確評估被測鋼絲繩的剩余承載能力、安全系數和使用壽命提供科學可靠的檢測依據，而且為確保索道鋼絲繩的安全運行，提供了一個全新的技術手段。TCK?W系統填補了索道鋼絲繩在線實時自動監測領域的國內外空白，處于國際領先水平。

作者簡介：竇柏林，洛陽威爾若普檢測技術有限公司，董事長

第三篇：地鐵隧道結構變形監測數據管理系統的設計與實現論文

摘 要:探討開發地鐵隧道結構變形監測系統的必要性與緊迫性。以VisualBasic編程語言和ACCESS數據庫為工具,應用先進的數據庫管理技術設計開發地鐵隧道結構變形監測數據管理系統。系統程序采用模塊化結構,具有直接與外業觀測電子手簿連接下傳原始觀測資料、預處理和數據庫管理等功能,實現了測量內外業的一體化。系統結構合理、易于維護、利于后繼開發,提高監測數據處理的效率、可靠性以及監測數據反饋的及時性,值得類似工程的借鑒。

關鍵詞:地鐵隧道;變形監測;管理系統

隨著經濟的發展,越來越多的城市開始興建地鐵工程。地鐵隧道建造在地質復雜、道路狹窄、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心,其安全問題不容忽視。無論在施工期還是在運營期都要對其結構進行變形監測,以確保主體結構和周邊環境安全。地鐵隧道結構變形監測內容需根據地鐵隧道結構設計、國家相關規范和類似工程的變形監測以及當前地鐵所處階段來確定,由規范[1]與文獻[2]知,運營期的地鐵隧道結構變形監測內容主要包括區間隧道沉降、隧道與地下車站沉降差異、區間隧道水平位移、隧道相對于地下車站水平位移和斷面收斂變形等監測。它是一項長期性的工作,其特點是監測項目多、線路長、測點多、測期頻和數據量大,給監測數據處理、分析和資料管理帶來了繁瑣的工作,該項工作目前仍以手工為主,效率較低,不能及時快速地反饋監測信息。

因此,有必要開發一套高效、使用方便的變形監測數據管理系統,實現對監測數據的科學管理及快速分析處理?，F階段國內出現了較多的用于地鐵施工期的監測信息管理系統[3-4],這些系統雖然功能比較齊全、運行效率較高,能夠很好地滿足地鐵施工期監測需要,但它主要應用于信息化施工,與運營期地鐵隧道結構變形監測無論是在內容還是在目的上都有著很大的區別和局限性。而現在國外研究的多為自動化監測系統[5-6],也不適用于目前國內自動化程度較低的地鐵隧道監測。

此外,能夠用于運營期并符合當前國內地鐵隧道結構監測實際的監測數據管理系統還較為少見。因此,隨著國內建成地鐵的逐漸增多,開發用于運營期地鐵的變形監測數據管理系統變得越來越迫切。為此,根據運營期地鐵隧道結構變形監測內容[1-2]和特點,以isualBasic作為開發工具[7],應用先進的數據庫管理技術[8],以目前較為流行的Access數據庫作為系統數據庫,設計和開發了用于運營期地鐵隧道變形監測數據管理系統,不僅提高了監測數據處理的效率和可靠性,保證了監測數據反饋的及時性,而且在某城市地鐵隧道變形監測中投入應用,取得較好的效果。

1系統的結構

1．1系統數據庫結構

變形監測數據庫用于存儲監測點屬性、監測成果等數據信息,是數據管理系統的基礎。因此,合理的數據庫結構不僅是數據庫設計的關鍵,還有利于系統對數據的管理和高效處理分析?？紤]到變形監測成果的特點,系統數據庫結構設計應不僅能滿足用戶的需要,而且能使系統需求的資源最少,同時還要使數據庫中數據冗余度盡量小,以達到結構合理、易于維護等目的[8]。為此,根據變形監測內容,系統數據庫設計由如下數據表構成。

1)測段名表:包括測段編號和測段名稱兩個字段。為便于變形監測分析,在監測中將相鄰兩個車站之間的隧道劃分為一測段,并按車站和車站之間的隧道進行編號,測段名稱則根據各個車站或者車站之間隧道的名稱而定,監測點的測段屬性值直接根據其所在測段來取對應的編號值,方便查詢。

2)監測點屬性表:包括監測點名、測段、車道、具體位置、里程、材料、布設時間、布設單位、當前狀況、用情況、備注等。其中車道為監測點所在的左、右道或上、下行線;具體位置指測點所處具體的空間位置,如地面、地下、高架等;當前狀況是指目前監測點的完好情況,也就是可用否;使用情況是指監測時是否使用。

3)沉降監測成果表:包括編號、監測點名、高程、測期、監測時間、備注等。為了遵守數據庫鍵的唯一性原則和方便查詢,各個測點的每期編號由測期號與監測點名組成,因而表中將不會出現相同記錄,保證了鍵的唯一性[8]。

4)沉降差異點屬性表:除了測段為各個車站編號,其余與監測點屬性相同。

5)沉降差異監測成果表:與沉降監測成果表相同。

6)水平位移監測成果表:包括編號、監測點名、X坐標、Y坐標、測期、監測時間、備注等,測點的編號設置與沉降監測成果表相同。

7)水平位移差異監測成果表:與水平位移監測成果表相同。

8)斷面收斂變形監測成果表:包括編號、監測點名、直徑

1、直徑

2、測期、監測時間、備注等,測點的編號設置與沉降監測成果表相同。

在以上各表中,第一個字段為主關鍵字,各字段值的類型與字節寬度均按照實際所需的最佳值確定,考慮到測段名的繁瑣和數據庫管理操作的方便迅捷,在數據庫管理時將測段名表與其他各表進行關聯[8]。

1．2 系統的總體結構

根據地鐵隧道變形監測的內容與特點,系統由系統設置、預處理、數據庫管理、在線幫助和退出5個模塊組成,總體結構如圖1所示。

2系統的功能及特點

2．1系統的功能

2．1．1系統設置功能

1)參數設置:設置系統所使用數據庫的地址,實現對地鐵的不同隧道段監測數據庫分別進行管理,同時還可設置顯示計算成果的小數位數等參數。

2)用戶設置:可以添加用戶和更改用戶登錄密碼,防止非系統用戶進入破壞數據,保證監測數據的安全和系統的正常運行。

2．1．2預處理功能

1)觀測資料整理:用戶可以通過系統的接口程序實現系統和外業觀測電子手簿直接相連,下傳原始觀測資料,并對其計算處理,得到觀測成果數據。

2)粗差檢驗:對觀測成果數據進行檢驗,剔除不合格數據,保證監測數據的正確可靠,同時將檢驗后的成果數據錄入到數據庫中。

3)基準點穩定性檢驗:檢驗監測基準點的穩定性,確保監測數據的可靠性。

2．1．3數據庫管理功能

1)數據查詢:包括屬性數據查詢和監測成果數據查詢。查詢屬性數據時,可以先對屬性數據類別和屬性值條件進行選擇,同時系統動態搜索出滿足條件的測點,然后可根據用戶實際需要結合監測成果條件(前后測期、兩期沉降量、兩期沉降速率等)查詢出滿足要求的測點屬性信息,實現對不同類監測點在不同監測成果條件下的屬性值進行查詢。查詢監測成果時,可首先對測點的測段、車道、具體位置等測點主要屬性值進行選擇,然后再對監測成果的測期、兩期變化量、累積變化量和變化速率等條件進行設置,查詢出滿足用戶要求的測點成果。在查詢出滿足要求的數據后,可導入到EXCEL中進行編輯打印。

2)數據錄入和添加:包括監測點屬性數據錄入添加和監測成果數據錄入添加兩個功能,用于向數據庫錄入添加監測點屬性信息和監測成果數據。設置有手工錄入添加和自動導入兩種方式,前者直接在程序界面上的相應空格中填入數據值,實現逐點錄入;而后者則將文本數據格式或者EXCEL格式的數據自動導入數據庫,實現多點自動導入。添加數據時動態顯示已添加的數據和添加后數據庫中的所有數據信息,添加完成后可以將已添加的數據導入到EXCEL中進行編輯、打印。在錄入添加之前可將所要錄入添加的數據按照預定的格式存儲在EXCEL或記事本中,隨后便可將數據導入到數據庫中。

3)數據修改:考慮到操作的規范性,系統只允許對監測點屬性進行修改。通過查詢所要修改的監測點,對其屬性信息進行修改,同時可以動態顯示數據庫中的監測點屬性信息,方便用戶及時看到修改結果。

4)數據刪除:與數據修改功能相似,通過對數據信息查詢后再進行刪除,刪除前須經確認,然后才能操作,確保準確無誤。

5)數據導出:由于在前述操作中已包括本功能,因此系統中無需再單獨設此功能模塊,避免重復。

2．1．4在線幫助功能

包括幫助目錄與幫助主題搜索兩個功能,用于系統運行過程中的在線幫助,以文本和圖像的形式對系統進行操作說明,并對常見問題作詳細解答。

2．1．5退出功能

退出系統。

2．2系統的特點

1)系統充分利用了先進計算機技術的優勢,克服了傳統的監測數據管理存在的數據查詢繁瑣、處理分析低效等缺陷。

2)系統操作通過窗口和菜單進行,具有界面友好、操作幫助完善等優點。

3)系統可通過接口程序與外業觀測電子手簿相連,下傳原始觀測資料,并進行計算處理,實現測量內外業一體化。

4)經系統處理的數據成果可直接導入到EX-CEL中,充分利用了EXCEL報表制作的優點,滿足了用戶對報表格式多樣性的要求。

5)監測數據通過系統存入數據庫進行管理,使復雜、繁瑣的監測數據管理工作變得簡單易行,如數據的查詢、添加、刪除、導入EXCEL等可通過鼠標單擊直接實現,提高了工作效率。系統的實現與應用

系統采用Windows2000/Me/XP作為操作平臺,以桌面式關系型數據庫ACCESS和面向對象的程序設計語言VisualBasic6。0作為開發工具,通過數據庫引擎(ADO)[7]與數據庫有機的聯系在一起。系統開發采用面向對象的方法,它是根據應用問題所涉及的對象,建立于現實世界的一種軟件開發思想[7]。利用該方法的關鍵是對前端概念的理解,只有當應用領域固有的概念被識別和理解了,才能較好的設計系統的數據結構以及實現其功能。

VisualBasic是一個面向對象的圖形界面應用程序開發環境,利用它可開發面向對象的基于Win-dows的應用程序[7]。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口資源,因而開發應用程序的用戶界面美觀、簡潔。本系統中所使用的菜單、按鈕和結果顯示等功能方式均以模塊化開發實現,有利于系統的后續開發升級。

系統應用過程:首先,按照系統數據庫中數據表的字段格式對車站、區間段和監測點進行統一編號、命名和歸類,并根據實際情況確定測點屬性值,將整理后的測段信息與測點屬性數據錄入數據庫;然后,通過系統的接口程序從外業觀測電子手簿下傳各期原始觀測資料,對其進行預處理后將滿足要求的成果數據錄入數據庫;最后,對監測數據進行管理和處理計算,分析地鐵隧道結構變形情況。該系統在某城市地鐵監測中得到了很好的應用,發揮了較大的作用,實際應用表明:

1)監測數據管理的效率得到了明顯的提高。應用系統后,數據處理分析所花時間從原先手工進行所需的7d至8d縮短為1d至2d。

2)系統計算準確、成果可靠。

3)系統功能完善,操作簡單,界面友好、美觀。結 論

地鐵隧道結構變形監測數據管理系統是結合地鐵隧道結構變形監測實際情況進行設計和開發的具有較高的實用價值。

1)系統應用了先進的ADO數據庫開發技術實現了數據庫與系統的有機結合,使Access數據庫與VisualBasic語言的優勢得到了最大的發揮,值得類似系統借鑒。

2)通過實踐應用表明該系統功能完善、方便實用、計算準確、數據成果可靠,能夠較好地滿足實際應用需求,大大減少了數據管理工作量,提高了效率。

3)系統中測量內外業一體化的實現為地鐵隧道自動化變形監測系統的開發積累了一定的經驗。

4)系統開發運行的成功為今后地鐵隧道結構變形監測數據處理與分析系統以及地鐵安全監測專家系統的研究開發奠定了基礎。

參考文獻

[1]國家質量技術監督局,中華人民共和國建設部.地下鐵道、輕軌交通工程測量規范[S].北京:中國計劃出版社,2000:64-70.[2]于來法.論地下鐵道的變形監測[J].測繪通報,2000(5):13-15.[3]郝傳才.地鐵施工監測信息系統[J].廣東建材,2005(10):83-85.[4]王浩,葛修潤,鄧建輝,等.隧道施工期監測信息管理系統的研制[J].巖石力學與工程學報,2001(20):1684-1686.[5]TORYK.Multiple-Surveying-RobotSystemforTunnel DeformationMonitoring[EB/OL].http://www.ntu.edu.sg/cee/research/bulletin/2003_2004/pdf/SpatialInfo.pdf.[6]BASSETT,R.H,KIMMANCE,J.P,RASMUSSEN,C.Automatedelectroleveldeformationmonitoring

systemfortunnels[A].ProceedingsofSPIE-TheInternationalSo-cietyforOpticalEngineering[C],17thInternationalCon-ferenceonOpticalFibreSensors,London,2005,London:ThomasTelfordServicesLtd,London,England,2005:168-171.[7]趙斯思.VisualBasic數據庫編程技術與實例[M].北京:人民郵電出版社,2004.[8]陳志泊,李冬梅,王春玲.數據庫原理及應用教程[M].北京:人民郵電出版社,2002.

第四篇：公交查詢系統設計與實現論文

公交查詢系統設計與實現論文

1引言

隨著城市經濟的發展、規模的擴大以及人口的增長，城市交通問題日益突出。降低出行時間將使所有的公交利用者產生效益，快速的交通、更好的信息及更好的市場可以提高公交的形象，能夠增加公交乘坐者。城市公共交通運輸以其覆蓋面廣、經濟、快捷的特點，成為絕大多數出行者的首選方式，也是各地城市政府大力發展的一種交通方式。本地市民特別是外來旅游、出差、就醫等急需了解本地道路情況的人可以利用本系統方便快捷的查詢出所有符合他們要求的公交路線，對他們的出行和生活提供幫助。我國城市公交乘客信息系統的發展處于一個落后的水平,廣大乘客可以獲得信息的方式很少,公交信息的完整性和準確性得不到保證，而且還沒有專門的機構負責信息的發布和管理。出于這個目的,在老師的指導下,我設計了這個城市公交線路查詢系統。在對公交乘客出行心理特征進行分析的基礎上,考慮乘客選擇公交線路決策的因素,進行程序關鍵部分的框架設計。

現階段，人們的出入方式主要還是來源于城市公交，特別是對于那些到外地出差、打工，進行商業有關或其他事情需要在外地進行短暫停留的人而言，公交對他們是必不可少的，但是對于那個不屬于自己所熟悉的城市，坐公交也是一個很大的難題，因此，開發一個公交查詢系統就顯得非常的重要。本系統的核心是對選擇好的車次進行路線的查詢，或者輸入所要查詢的車站名，點擊“查詢”按鈕，查詢所有含有該站的車次及相應的停靠站。此處既可以“精確查詢”也可以是“模糊查詢”，“模糊查詢”主要方便那些對站名不是很清楚，但知道其中的一部分的乘客，系統可以幫助他們快速的查出。

1.1論文的研究內容

公交查詢系統是一個取代過去由人工查詢的查詢系統。本論文論述了一個基于瀏覽器/服務器（B/Srowser/Server）模式的公交查詢系統的研究和實現的過程.論文從開發平臺和工具談起，對ASP.NET服務器所提供的組件及其屬性和方法做了一般介紹，更重要的是闡述了ASP.NET的數據庫訪問組件ADO.NET的使用方法。最后，詳細介紹了如何創建“公交查詢系統”的全部過程。系統的開發工具與環境

2.1ASP.NET簡介

ASP.NET是一種建立在通用語言上的程序構架，能被用于一臺

Web務器來建立強大的應用程序。ASP.NET提供許多比現在的開發模式強大的的優勢。AS.PNET建立在.NET Framework的編程類之上，它提供了一個web應用程序模型，并且包含使生成web應用程序變得簡單的控件集和結構。ASP.NET包含封裝公共用戶界面元素（如文本框和下拉菜單）的控件集。但這些控件在務器上運行，并以HTML的形式將它們的用戶界面推送到瀏覽器。在服務器上，這些控件公開一個面向對象的編程模型，為web開發人員提供了面向對象的編程的豐富性。ASP.NET還提供結構服務（如會話狀態管理和進程回收），進一步減少了開發人員必須編寫的代碼量并提高了應用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用這些同樣的概念使開發人員能夠以服務的形式交付軟件。使用ML webservices功能ASP.NET開發人員可以編寫自己的業務邏輯并使ASP.NETT結構通過SOAP交付該服務。Visual Studio.NET是一套完整的開發工具，用于生成應用程序、XML Web services、桌面應用程序和移動應用程序。Visual Basic.NET、Visual C++.NET、Visual C#.NET和VisualJ#.NET全都使用相同的集成開發環境(IDE)，該環境允許它們共享工具并有助于創建混合語言解決方案。另外，這些語言利用了.NET Framework的功能，此框架提供對簡化應用程序和XML Web services 開發的關鍵技術的訪問。

2.1.1ASP.NET技術的優點

ASP.NET是一種將各種Web元素組合在一起的服務器技術，是一個統一的Web開發平臺，它提供了生成一個完整的Web應用程序所必須要的各種服務。與以前的開發模型相比較，它提供了以下數個重要的優點：

(1）增強的性能。ASP.NET是在服務器上運行的編譯好的公共語言運行庫代碼。與被解釋的前輩不同，.NET可利用早期綁定、實時編譯、本機優化和盒外緩存服務。這相當于在編寫代碼之前便顯著提高了性能。(2）世界級的工具支持。ASP.NET框架補充了Visual Studio集成開發環境中的大量工具箱和設計器。WYSIWYG編輯、拖放服務器控件和自動部署只是這個強大的工具所提供功能中的少數幾種

（3）威力和靈活性。由于ASP.NET基于公共語言運行庫，因此應用程序開發人員可以利用整個平臺的威力和靈活性。.NET框架類庫、消息處理和數據訪問解決方案都可從 Web 無縫訪問。ASP.NETT也與語言無關，所以可以選擇最適合應用程序的語言（如C#），或是跨多種語言分割應用程序。另外，公共語言運行庫的交互性保證在遷移到ASP.NET時保留基于COM的開發中的現有投資。（4）簡易性。ASP.NET使執行常見任務變得容易，從簡單的窗體提交和客戶端身份驗證到部署的站點配置。

（5）可管理性。ASP.NET采用基于文本的分層配置系統，簡化了將設置應用于服務器環境和Web應用程序。由于配置信息是以純文本形式存儲的，因此可以在沒有本地管理工具幫助的情況下應用新設置。此“零本地管理”哲學也擴展到了ASP.NET框架應用程序的部署。只需將必要的文件復制到服務器，即可將ASP.NET框架應用程序部署到服務器。不需要重新啟動服務器，即使是在部署或替換運行的編譯代碼時。

（6）可縮放性和可用性。ASP.NET在設計時考慮了可縮放性，增加了專門用于在聚集環境和多處理器環境中提高性能的功能。另外，進程受到ASP.NET 運行庫的密切監視和管理，以便當進程行為不正常（泄漏、死鎖）時，可就地創建新進程，以幫助保持應用程序始終可用于處理請求。2.1.2.NET Framework概述 NET Framework是用于生成、部署和運行XML Web services 和應用程序的多語言環境。它由以下幾個主要部分組成：

公共語言運行庫

運行庫實際上在組件的運行時和開發時操作中都起到很大的作用，盡管名 稱中沒有體現這個意思。在組件運行時，運行庫除了負責滿足此組件在其他組件上可能具有的依賴項外，還負責管理內存分配、啟動和停止線程和進程，以及強制執行安全策略。在開發時，運行庫的作用稍有變化；由于做了大量的自動處理工作（如內存管理），運行庫使開發人員的操作非常簡單，尤其是與今天的COM相比。特別是反射等功能顯著減少了開發人員為將業務邏輯轉 變為可重用組件而必須編寫的代碼量。

統一編程類

該框架為開發人員提供了統一的、面向對象的、分層的和可擴展的類庫集(API)。目前，C++開發人員使用Microsoft基礎類，而Java開發人員使用Windows 基礎類?？蚣芙y一了這些完全不同的模型并且為Visual Basic和JScript程序員同樣提供了對類庫的訪問。通過創建跨所有編程語言的公共 API 集，公共語言運行庫使得跨語言繼承、錯誤處理和調試成為可能。從JScript到C++的所有編程語言具有對框架的相似訪問，開發人員可以自由選 擇它們要使用的語言。2.2 ADO.NET概述

ADO.NET并不是ADO的升級版本，它是全新的面向對象模型。比ADO更適應于分布式及Internet等大型應用程序環境，為了多人同時存取更具擴展性，ADO.NET的數據存取采用的是離線存取模式，可說是專門為.NET臺設計的數據存取結構。它具有簡單地訪問關系數據、可擴展性、支持多層應用程序、統一XML和關系數據訪問的特點。ADO.NET的主要目標是提供對關系數據的簡單訪問功能。坦白的說，易于使用的類描述關系數據庫中的表、列和行。另外，ADO.NET引入了DataSet類，它代表來自封裝在一個單元中的關聯表中的一組數據，維持他們之間完整的關系。這是在ADO.NET中的新概念，可以顯著的擴展數據訪問接口的功能。ADO.NET可以擴展——它為插件.NET 數據提供者（也稱為可管理提供者）提供了框架，這些提供者被構建，以便從任何數據源讀取和寫入數據。ADO.NET提供了兩種內置的.NET數據提供者，一種用于OLE DB數據源，另一種用于Microsoft SQL Server。可以通過OLE DB訪問數據格式（比如Microsoft Access）、第三方數據庫和非關系數據另外，Microsoft最近預演了用于ADO.NET的ODBC.NET數據提供者，它允許.NET 訪問更多的舊的數據格式和第三方數據庫。ADO.NET用于多層應用程序。這是當今商業和電子商務應用程序最常見的體系結構。在多層體系結構中，應用邏輯的不同部5分1運a行s在p多x個服務器或進程中，每一部分就稱為一層。ADO.NET使用開放的Internet標準XML格式在層之間通信，允許數通過Internet防火來傳遞，并允許以非Microsoft技術來實現一層或多層。那么在Visual Studio.NET中ADO.NET訪問數據庫分為二種。一種是SQL Server 數據庫，另一種是其任何類型的數據庫。本系統的后臺數據庫為SQL Server2005,因此是通過SQLConnection、SqlCommandSqlDataAdapter、DataSet等幾個主要的數據訪問對象來訪問數據的.需求分析

3.1系統需求分析

隨著我國經濟的高速發展，人們生活水平的提高，越來越多的人開始熱衷于到外地旅游。那么對于這些外來旅游者，首先搞清這個城市的公交路線顯的很重要！我的家鄉沈陽，作為一個旅游城市，每年都要吸引大量的游客，為了滿足這些游客熟悉公交路線的需求，特以公交查詢系統為設計課題。本軟件不僅能給游客帶來方便，也能給廣大市民提供方便。我認為這樣的系統應該具有很好的實用性！開發本系統的目標就是立足廣大乘客的實際，著眼于公交業的未來發展，規范公交管理，提高服務質量，方便乘客查詢，并為此設計該系統。人們生活水平的提高，越來越多人喜歡旅游，但是第一次來一個陌生的城市，肯定對公交路線不熟悉，所以必定需要一個能查看具體公交線路的公交系統。有些只知道一個站的某幾個字或一個車次的某幾個數字，所以本系統將給出站點的模糊查詢，方便用戶的查詢，有些只知道車次

或某個站點，本系統也給出了公交線路查詢、公交站點查詢、公交換乘查詢，進一步方便大家的出行，但也有用戶什么都查不到，想留言問問人，所以再搞個留言板很有必要，方便大家交流以及解答各種疑難問題！本系統采用結構化設計的方法來實現系統總體功能，提高系統的各項指標，即將整個系統合的劃分成各個功能模塊，正確地處理模塊之間和模塊內部的聯系以及和數據庫的聯系，定義各模塊的內部結構，通過對模塊的設計和模塊之間關系的系統來實現整個系統的功能前臺主要有3個模塊，線路查詢、站點查詢、公交換乘模塊和后臺管理模塊

功能名稱：線路查詢

功能概述：可以獲得要查詢公交所通過的各個站點。

功能名稱：站點查詢

功能概述：通過輸入的指定站點查詢經過該站點的公交。

功能名稱：公交換乘查詢

功能概述：分為公交直達、公交一次換乘，主要體現那些不可直達需要轉車的路線的所有換法。(如果用戶輸入的起始點和終點，有一條及一條以上的公交線可以直達的，則為公交直達；如果輸入的起始點和終點，沒有一條公交線可以直接到的，系統將會給出一次換乘的方案，則為公交一次換乘)功能名稱：后臺管理

功能概述：用于管理員登陸，添加、修改、刪除公交線路，修改信息資料、安全密碼，回復留言板等功能。

本系統提供了的車次查詢功能、路5線1查A詢S功P能X。乘客可以方便的進行查詢，以防乘錯車次。當然有些功能的智能化不是很強，系統有待進一步來完善。

3.2 數據庫需求分析

數據庫在一個信息管理系統中占有非常重要的地位，數據庫結構設計的好壞將直接對應用系統的效率以及實現的效果產生影響。合理的數據庫結構設計可以提高數據存儲的效率，保證數據的完整和一致。

數據庫技術是由傳統的文件系統發展而來的，從層次模型、網狀模型發展到關系模型。數據庫技術是數據管理的最新技術，是計算機科學的一個重要分支，它能指導我們正確地設計數據庫系統，它的出現極大地促進了計算機應用的發展。采用數據庫技術的原理和方法可以有效地設計實用的數據庫系統。一個完整的數據庫系統包括數據庫管理系統（DBMS），數據庫管理員（DBA）、數據庫（DB）、應用程序和相應的硬件設施。

目前許多數據庫管理系統都基于關系模型，關系模型的主要特點是用表格結構表達實體，用鍵表示實體與實體之間的聯系。與層次模型和網狀模型相比，關系模型比較簡單，容易為初學者接受。關系模型是由若干個關系模式組成的集合，關系模式相當于記錄類型，它的實例稱為關系。每個關系是一張表格。表格簡單，用戶易懂，用戶只需用簡單的查詢語句就可以對數據庫進行數據操作，并不涉及到存儲結構，訪問技術等細節。關系模型是數學化的模型，要用到集合論，離散數學等知識。SQL語言是關系數據庫的代表性語言，已經得到廣泛應用。

在設計數據庫時，應注意數據的安全性，保證數據的安全，防止非法用戶訪問數據庫，以免泄露重要信息，同時也能51防A止s非法用戶的蓄意破壞，有許多保護數據的方法，如采用用戶標識，口令密碼或訪問控制等方法。一個成功的數據庫應用系統應具有用戶標識，每一個合法用戶具有一個用戶名和相應的口令，進入數據庫應用系統前必須輸入正確的口令，否則無法進入系統，這就保證了只有合法的用戶才能操作數據庫系統。為了保證數據的合法語義，必須對數據庫的數據進行完整性約束，即防止用戶輸入不合語義的數據。

在設計應用軟件時，應嚴格按照軟件工程學的方法進行設計，傳統的方法采用瀑布模型，從問題定義、可行性分析、需求分析、概念設計、總體設計、系統實現、編碼和軟件測試、運行和維護等軟件生命周期內，每一階段均在前一階段的基礎上進行設計，并在每一階段有相應的文檔資料。設計數據庫系統時應該首先充分了解用戶各個方面的需求，包括現有的以及將來可能增加的

需求。數據庫設計一般包括如下幾個步驟：數據庫需要分析，數據庫概念結構設計，數據庫邏輯結構設計。

4系統概要設計

4.1概述

本階段設計的基本目標是解決系統如何實現問題，也叫做概要設計，本階段主要任務是劃分

出系統的物理元素及設計軟件的結構，完成軟件定義時期的任務之后就應該對系統進行總體設

計，即根據系統分析產生的分析結果來確定這個系統由哪些系統和模塊組成，這些系統和模塊又如何有機的結合在一起，每個模塊的功能如何實現。系統設計的目標是使系統實現擁有所要求的功能，同時，力爭達到高效率、高可靠性、可修改性，并且容易掌握和使用。模塊化的依據是：

把復雜問題分解成許多容易解決的小問題。原來的問題也就變得容易解決。模塊化設計是把大型軟件按照一定的原則劃分成一個較小的相對功能獨立又相關聯的模塊。每個模塊完成一個特定的子功能。把這些模塊結合起來組成一個整體。完成指定的功能，滿足問題的要求。采用模塊化原理的優點在于可以使軟件結構清晰，容易測試和調試。從而提高軟件的可靠性，可修改性。有助于軟件開發的組織管理。一個大型軟件可分別編寫不同的模塊。4.2功能模塊劃分 查詢系統模塊

該模塊實現公交查詢功能?？蓪崿F按線路查詢、站點查詢和起點—終點查詢三種查詢方式。錄入系統模塊該模塊實現數據的新增、修改、刪除功能。

4.3.1 數據庫概念結構設計

在系統設計的開始，我首先考慮的是如何用數據模型來數據庫的結構與語義，以對現實世界進行抽象。目前廣泛使用的數據模型可分為兩種類型，一種是獨立于計算機系統的“概念數據模型”，如“實體聯系模型”；另一種是直接面向數據庫邏輯結構的“結構數據模型”。在本系統中我采用“實體聯系模型”（ER模型）來描述數據庫的結構與語義，以對現實世界進行第一次抽象。ER模型直接從現實世界抽象出實體類型及實體間聯系然后用ER圖來表示數據模型。它有兩個明顯的優點：接近于人的思維，容易理解；與計算機無關，用戶容易接受。但它只是數據庫設計的第一步。E-R圖是直觀表示概念模型的工具，它有三個基本成分：

（1）矩形框，表示實體類型（考慮問題的對象）。（2）菱形框，表示聯系類型（實體間的聯系）。（3）橢圓形框，表示實體的屬性。實體和屬性的定義如下：

管理員表（登陸ID，登錄姓名，登錄密碼）站名表（站名編號，站名）

車輛線路編號表（車次，車線類型）

線路表（線路編號，車次，站名，次序）

車輛表（車輛編號，車次，車輛類型，服務類型，票價，IC 卡類型，運行區間）

冬季發車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

夏季發車時間表（車次，編號，首班時間，末班時間）

4.3.2數據庫邏輯結構設計

本系統創建的SQL數據庫名稱為城市公交查詢系統。并將數據文件和日志文件保存在公交查詢系統APP_DATA文件夾中。①管理員表(LoginTable)

管理員表存放登陸系統所需要的用戶名和密碼，登錄后臺時需要訪問此表。

②站名表

站名表存放站名等數據，修改站名需要訪問此表。

③車輛線路編號表

車輛線路編號表存放線路編號等數據，修改車輛線路編號將要訪問此表。

④線路表

線路表存放公交車線路的數據，修改車輛線路需要訪問此表。

5詳細設計與實現

5.1.連接數據庫的包含文件

在動態網站中，調用數據庫中的數據是十分頻繁的，為了避免編寫重復的代碼。編寫一個數據庫連接文件是非常重要的。DB.cs

文件中包含了本系統中的數據庫的連接代碼。本系統的數庫 的連接代碼如下：

public static SqlConnection createConnection(){

SqlConnection

con=new SqlConnection(“server=.;database=城市公交查詢系統;uid=sa;pwd=;”);return con;}

5.1.1新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當地出現新的公交線路，或原有公交車線路有新的站點加入，管理員可以登錄此表，及時添加線路和站點的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。添加車次的界面如圖所示。

在輸入相關車次信息后便進入站名添加過程如圖

5.1.2新增車次線路

此模塊為管理員操作，如當地出現新的公交線路，或原有公交車線路有所變動是，管理員可以登錄此模塊，及時添加相關的線路圖，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。添加的界面如圖

5.1.3刪除車次以及無效站點

此模塊同樣為管理員操作，如當地哪個公交線路已經被廢除，或原有公交車線路有哪個站點被刪除，管理員可以登錄此表，及時刪除線路和站點的信息，以保證車次線路的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

5.1.4刪除線路圖

該模塊在管理員系統中實現，如當地哪個公交線路已經改變，管理員可以登錄此模塊，及時刪除線路圖信息，以保證車次線路圖的及時更新，方便用戶查詢。刪除的界面如圖

6測試與維護

6.1 創建和測試應用程序

為了確保本系統能夠正常運行，需要在發布之后做一次較全面的測試?，F將具體操作及過程

舉例說明如下：

創建和測試應用程序應是交替進行的，既要注意開發的效率也要注意它的穩定性。每編寫一個模塊，就要對這個模塊進行測試，看它能否根據特定的要求工作。及早發現問題，及早解決，否則到最后再來測試的話，難度會大大增加。6.2測試項目

在MIS開發過程中采用了多種措施保證軟件質量，但是實際開發過程中還是不可避免地會產生差錯，系統中通?？赡茈[藏著錯誤和缺陷，不經周密測試的系統投入運行，將會造成難以想象的后果，因此系統測試是MIS開發過程中為保證軟件質量必須進行的工作。大量統計資料表明，系統測試的工作量往往占MIS 開發總工作量的40%以上。因此，我們必須重視測試工作。由于程序中隱藏的缺陷只在特定的環境下才有可靠顯露，系統缺陷通常是由于對某些特定情況考慮不周造成的。因此測試不是為了表明程序正確；成功的測試也不是沒有發現錯誤的測試。

有意義的軟件測試應該是從“破壞”軟件系統的角度出發，精心設計最有可以暴露程序系統缺陷的測試方案。因此軟件測試的目標應該是以盡可能少的代價和時間找出軟件系統中潛在的錯誤和缺陷。

總結

在公交數字化的時代，公交系統的設計者應當以乘客需求為首位，調整服務策略，滿足社會的需要和乘客的需要，充分發揮公交系統交通中心的作用。本系統基本達到了預定的設計目標，但是在系統的實際化應用中仍需要改進和提高公交查詢系統的服務職能。系統的不足與改進方案：

在數據庫設計方面，還有待改進，數據庫設計也可采用別的形式，比如：可以用一個字段作為站點字段，另一個字段作為經過該站點的車次字段，只要找到經過某個站點最多的車次，就可以設計該字段的類型以及長度。其次，系統的實際應用化欠缺，可以通過使用根據起點站、終點站來確定那條路線，給出多種乘車方案的方法改進。線路的更新應該可以通過調整數據庫次序的方法來更新。同時，界面的設計不夠美觀版面的設計以及查詢結果的顯示不夠人化，視覺效果不佳。應當參照一些比較美觀的網站設計進行色彩的調整，同時亦可以加入更多的FLASH效果使得頁面更具動態性。

致謝

時光飛逝，一轉眼我的大學生活就要結束了。這兩年我學到了很多很多的知識，是我人生的一個轉折。我之所以能取得這些成績，除了有自己的努力外，在我的學習，生活中還得到了很多人的關心和幫助。在此我要對他們表示衷心的感謝。

首先，我要感謝我的畢業指導老師。在連續數月的畢業設計中，她不遺余力地指導和幫助我。在她孜孜不倦的教誨下，我順利地完成了畢業設計。老師對工作認真負責的態度，對學生無私的關懷，使我受益良多。我衷心地感謝她。在這里我還要感謝所有指導過我的老師們，沒有你們的培養我無法完成兩年的大學學業還有，我能有今天，是與我父母的辛勤培養分不開的，他們為我付出了一切。我將在以后的學習、工作中再接再厲，盡我最大的努力做到最好來報答父母的養育之恩。

參考文獻

[1]曹祖圣.吳明哲.Visual C#.NET 程序設計經典.北京:科學版社,2004.P.50-53.[2]宣小平.ASP.NET數據庫系統開發實例導航.上海:人民郵電出版社,2003.P.121-130.[3]金銀秋.數據庫原理與設計.北京:科學出版社,2003.P.201-230.[4]張海藩.軟件工程.北京:人民郵電出版社2002.P.75-80.[5]朱曄.ASP.NET 第一步——基于C#和ASP.NET2.0.北京:清華大學出版社,.2007-7-1.P.301-310.[6]譚振林.道不遠人——深入解析ASP.NET 2.0 控件開發.北京:子工業出版社。2007-9-1.P.125-140.[7]哈特 ASP.NET 2.0經典教程——C#篇孟憲瑞，易磊.北京:人民郵電出版社.2007-2-1.P.20-40.[8]朱印宏，熊利榮.Dreamweaver 8完美網頁設計——ASP動態網頁設計篇.北京 中國電力出版社.2006-10-1.P.63-72.[9]郝剛ASP.NET 2.0開發指南.北京:人民郵電出版社.2006-5-1.P.53-55.

第五篇：校園網的設計與實現 論文

* * * * * *大學

本科畢業設計（論文）

題

目

校園網的設計與實現 學生姓名

* * *

專業班級

網絡系統管理12-01 學

號

000000000000

院（系）* * 學院 指導教師(職稱)* * *（教授）完成時間 2016年 6月1日

鄭州輕工業學院 畢業設計（論文）任務書

題目 校園網的設計與實現 專業 網絡系統管理 學號 *********** 姓名 *** 主要內容、基本要求、主要參考資料等： 主要內容： 校園網建設的原則、目標;2 校園網總體框架;3 校園網規劃、建設方案;4 校園網的安防設計;5 校園網系統預算

基本要求：

能讓校園網絡正常的運行，利用各種技術保證校園網絡的安全性，保證能讓教師、學生能夠正常的訪問網絡。

主要參考資料：

[1]王平魏大新 李育龍 編著 Cisco網絡技術教程 電子工業出版社 2012 [2]劉曉輝 張運凱 李福亮 編著 網絡綜合布線 清華大學出版社 2012 [3]謝希仁 編著 計算機網絡 電子工業出版社 2013 完 成 期 限： 2016年5月13日 指導教師簽名：

專業負責人簽名：

2016 年 3 月 1 日

目 錄

摘 要.......................................................I ABSTRACT....................................................II 1 引言.......................................................1 1.1 項目相關背景..........................................1 1.2 國內外現狀............................................1 1.3 開發目的意義..........................................2 2 校園網絡介紹...............................................3 2.1 校園網................................................3 2.2 校園網的建設原則......................................3 3 局域網簡介.................................................4 3.1 局域網的特點..........................................4 3.2 網絡的體系結構........................................4 3.3 網絡協議..............................................5 4 校園建設的需求分析.........................................6 4.1 總體設計分析..........................................6 4.2 需求分析..............................................6 4.3 收集學院的網絡需求....................................7 5 網絡系統設計...............................................8 5.1 設計目標..............................................8 5.2 設計原則..............................................8 5.3 網絡服務評估與總體設計................................8

5.4 主干網設計...........................................10 5.5 無線局域網設計.......................................10 5.6 網絡管理設計.........................................11 5.7 網絡安全設計.........................................11 5.8 地址規劃.............................................11 6 網絡設備選型..............................................13 6.1 網絡設備選型.........................................13 6.2 中心交換機...........................................13 6.3 其它交換機選型.......................................15 6.4 服務器...............................................16 6.5 路由器...............................................17 6.6 防火墻...............................................19 6.7 電源以及其他.........................................19 7 校園網詳細設計及實現......................................20 7.1 交換模塊設計.........................................20 7.1.1 訪問層交換服務的實現－配置訪問層交換機...................20 7.1.1.1 配置訪問層交換機AccessSwitch1的基本參數...............20 7.1.1.2 配置訪問層交換機AccessSwitch1的管理IP、默認網關.......22 7.1.1.3 配置訪問層交換機AccessSwitch1的VLAN及VTP.............22 7.1.1.4 配置訪問層交換機AccessSwitch1端口基本參數.............22 7.1.1.5 配置訪問層交換機AccessSwitch1的訪問端口...............23 7.1.1.6 配置訪問層交換機AccessSwitch1的主干道端口.............24 7.1.1.7 配置訪問層交換機AccessSwitch2..........................24 7.2 廣域網接入模塊設計...................................25

7.2.1 配置接入路由器 InternetRouter 的基本參數.................25 7.2.2 配置接入路由器 InternetRouter 的各接口參數...............25 7.2.3 配置接入路由器 InternetRouter 的路由功能.................26 7.2.4 配置接入路由器 InternetRouter 上的 NAT...................26 7.2.5 配置接入路由器 InternetRouter 上的 ACL...................27 7.3 遠程訪問模塊設計.....................................27

7.3.1 配置物理線路的基本參數...................................28 7.3.2 配置接口基本參數并指定 IP 地址池.........................28 7.3.3 配置身份認證.............................................28 7.4 服務器模塊設計.......................................29 8 布線系統..................................................31 8.1 方案采用.............................................31 8.2 BICC Brand_Rex 結構化布線產品主要特點................31 8.3 設計依據.............................................31 8.4 技術方案.............................................32 8.5 建筑群系統設計說明...................................33 8.6 工程實施內容.........................................33 9 校園網的測試..............................................35 結束語......................................................36 致謝........................................................37 參考文獻....................................................38

校園網的設計與實現

校園網的設計與實現

摘 要

20世紀后期互聯網在我國得到快速發展，通過網絡辦公涉及到企業、單位、學校、軍事等各個領域，教育發展也逐漸走上了網絡化。互聯網和現代化式的教育發展的結合使得校園網成為學校教育、教學的重要平臺。

學校的校園網已經成為重要的信息傳遞設施，其規模已經成為學校實力和科研水平的重要標志，結合當前校園網的發展水平完成了本次畢業設計并得到學習為以后更好的設計校園網打下了基礎。通過校園網的設計與建設的整體方案，從而完成了寬帶多媒體網絡，為師生提供教學、科研和綜合服務信息。

在本次畢業設計當中，根據校園網的需求，設計的校園網的規劃；根據校園網的規劃，設計的網絡拓撲、IP地址劃分、設備選型等，根據校園網的布線，設計了工作區子系統、管理區子系統、水平子系統等，然后根據校園網的具體實現，設計了設備的配置并有校園網的安防等。

關鍵詞 校園網，規劃，設計，網絡安全，設備

I

校園網的設計與實現

CAMPUS NETWORK DESIGN AND IMPLEMENTATION

ABSTRACT

In late twentieth Century, the Internet has been rapidly developed in China, involved in various fields of enterprises, units, schools, military through the network office, education has gradually embarked on the network.The development of education combined with Internet and modern style of the campus network has become an important platform of school education, teaching.Campus network has become an important information infrastructure, the scale has become an important symbol of the school strength and level of scientific research, combined with the current development level of the campus network completed the graduation design and study for the future design of campus network better foundation.The overall design and construction of campus network, thus completing the broadband multimedia network, providing teaching, scientific research and comprehensive information service for teachers and students.In this graduation design, according to the needs of the campus network, the campus network planning;according to the campus network planning, network topology, design of IP address, equipment selection, layout of campus network based on, design work area subsystem, management subsystem, horizontal subsystem, and then according to the specific implementation of the campus network, the design of the equipment configuration and campus network security.KEY WORDS

Campus Network, the planning, Network security, equipment

II

校園網的設計與實現 引言

1.1 項目相關背景

信息時代的發展，影響著世界的每一個角落。每個人的生活和工作幾乎都與計算機密切相關。在速度越來越快的計算機硬件和日益更新的軟件背后，網絡作為中樞神經把我們聯系在一起。也正是因為網絡的出現與發展，使Internet為主要標志的網絡技術構成了我們現代文化的重要組成部分，聯系上億人的Internet將我們帶入了一個新的網絡時代。

在現今的網絡建設中，企業網的建設是非常重要的，企業網內部各種不同業務的開展是企業網發展迅速的最主要原因。從早期的企業網主要是簡單的數據共享，簡單數據庫的共享到現在內部全方位的數據共享，從過去單一的企業到現在多個分支公司的全部互連，因而對網絡的覆蓋面要求越來越廣。這一要求最早還只局限于各分支企業內部，現在則已是整個企業、整個行業，甚至整個Internet的共同要求。

1.2 國內外現狀

早期校園網絡主要是共用內部教育系統主機資源，共享簡單數據庫，多以二層交換為主，很少有三層應用，存在訪問速度慢、安全、可管理性較差等方面的問題。現在學校校園網建設要實現內部全方位的數據共享，應用三層交換，提供全面的QOS保障服務，使校園網實現安全可靠的高速訪問，從而達到教育管理、多媒體教學、圖書館管理自動化的目的。而且還要通過Internet實現遠程教學，提供可增值可管理的業務，必須具備高性能、高安全性、高可靠性，可管理、可增值特性以及開放性、兼容性、可擴展性。本著技術先進、投資合理、充分利用現有教學設備，在技術上和設備上適當超前的原則，建立規范化、技術先進、擴展性能良好、性能價格比高的校園網絡信息系統。建成以先進的網絡技術、計算機技術和多媒體技術為主要手段的多層開放式、全方位信息通訊與信息管理系統。要在全院教學和行政管理兩方面實現信息化，積極開發，廣泛運用現代教育技術和信息資源，全面提高學院教師學生運用信息技術進行學習和工作的能力，全面推進信息技術與學科課程的整合、創造適應新時代要求的現代教學模式和管理模式，提高教育效益與質量，形成具有現代教育信息化

校園網的設計與實現 的新特色。

1.3 開發目的意義

校園網網絡建設是一項復雜的系統工程，與一般的工程相比，它除了具有一般的工程特點外，更有其獨特之處。它不僅涉及許多技術問題，而且也涉及管理、組織、經費、法律等諸多方面的其他問題，因此，必須遵循一定的網絡系統分析與設計方法。網絡規劃的主要任務就是對一些指標給出盡可能準確的分析和評估，包括需求分析、網絡規模、網絡結構、網絡擴充、網絡安全以及外網互聯等方面。對網絡工程而言，網絡規劃并不是最終的目的，網絡規劃是為網絡工程實施服務的，網絡工程實施的主要方法是系統集成，因此，一般說來，一個完整的網絡規劃應該包括需求分析、網絡系統設計、布線系統設計、應用系統設計和服務系統體系等多個方面的內容。

校園網是各種類型網絡中的一大分支，有著非常廣泛的應用。作為新技術的發祥地，學校、尤其是高等學校，和網絡的關系十分密切，網絡最初是在校園里進行實驗并獲得成功的，許多網絡新技術也是首先在校園網中獲得成功，進而才推向社會的。

本課題的理論意義和實踐意義：

（1）校園網的建設和發展是推進素質教育的需要

互聯網已成為學校培養學生道德品質、創新能力等方面的新環境，成為培養高素質人才的嶄新的平臺，是學校推進素質教育的需要。

（2）校園網的建設和發展是學校教育改革的戰略制高點

創建豐富多彩的校園網絡文化對于轉變陳舊的教育思想和觀念，促進教學內容、教學方法、教學結構和教學模式的改革，對于深化基礎教育改革，提高教育質量，培養高素質的創新人才具有深遠意義。

（3）校園網的建設和發展是學校教育現代化的重點標志

運用現代教育技術建設和發展校園網，營造清新的校園網絡文化氛圍，就是從根本上落實教育的戰略地位，解放教師的生產力，推動和發展教師、學生的創造力的一種創新優勢的重要標志。

校園網的設計與實現 校園網絡介紹

2.1 校園網

計算機網絡，簡單地說，就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩臺以上的計算機互連起來的集合。它包括：計算機、網絡操作系統、傳輸介質（可以是有形的，也可以是無形的，如無線網絡的傳輸介質就是空氣）以及相應的應用軟件四部分。

計算機網絡如按網絡的組建規模和地域范圍來劃分的話，可分為局域網(Local Area Network,LAN)、城域網(Metropolitan Area Network, MAN)、廣域網(Wide Area Network, WAN)。我們經常用到的因特網(Internet)屬于廣域網，校園網屬局域網。未來的網絡技術將向著使用簡單、高速快捷、多網合一、安全保密的方向發展。

2.2 校園網的建設原則

校園網建設是一項綜合性非常強的系統工程，它包括了網絡系統的總體規劃、硬件的選型配置、系統管理軟件的應用以及人員培訓等諸多方面。因此在校園網的建設工作中必須處理好實用與發展、建設與管理、使用與培訓等關系，從而使校園網的建設工作健康穩定地開展。首先，校園網的建設是一個為學校教育教學活動長期服務的工作，因此在校園網的規劃建設過程中，必須從學校長遠發展規劃出發，以服務于教育為基本點，結合學校當前教育教學的實際需要，做出科學的規劃部署。在校園網的規劃建設中，一般學校應遵循“統一規劃、整體設計、分步實施”的原則。其次在校園網的建設中必須堅持硬件建設與組織管理協調發展的原則，在重視硬件建設的同時，加強網絡的組織管理水平，不斷開發網絡的功能，從而充分發揮校園網絡的功效，提高校園網對學校教育的服務水平。

校園網的設計與實現 局域網簡介

3.1 局域網的特點

局域網，是指范圍在幾百米到十幾公里內辦公樓群或校園內的計算機相互連接所構成的，外部設備和數據庫等互相聯接起來組成的計算機通信網，簡稱LAN。美國電氣和電子工程師協會（IEEE）局域網標準委員會員會曾提出局域網一些具體特征：

（1)局域網在通信距離有一定的限制，一般在1~2Km的地域范圍內。比如在一個辦公樓內、一個學校等。

（2)局域網中經常使用共享信道，即所有的計算機都接在同一條電纜上。采用專用的傳輸媒介來構成網路，傳輸速率在1兆比特/秒到100兆比特/秒之間或更高。

（3)因為連接線路都比較短，中間幾乎不會受任何干擾，所以局域網還具有始終一致的低誤碼率。

（4)局域網一般是一個單位或部門專用的，所以管理起很方便。另外局域網的拓撲結構比較簡單，拓撲結構主要為總線型和環型。所支持連接的計算機數量也是有限的(一般在數十臺到數百臺之間)。組網時也就相對很容易連接。它可以通過數據通信網或專用數據電路，與遠方的局域網、數據庫或處理中心相連接，構成一個大范圍的信息處理系統。

LAN目前廣泛應用于辦公室自動化、生產自動化和信息處理系統中。通過電話線上網的adsl寬帶上網，上的是廣域網，就是我們說的互聯網。

3.2 網絡的體系結構

網絡通常按層或級的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上。不同的網絡，層的名字、數量、內容和功能都不盡相同。但是每一層的目的都是向它的上一層提供服務，這一點是相同的。層和協議的集合被稱為網絡體系結構。作為具體的網絡體系結構，當前重要的和使用廣泛的網絡體結構是TCP/IP體系結構。

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協議和互連網協議），TCP/IP體系結構是當前應用于Internet網絡中的體系結構，它是由OSI結構演變來的，它沒有表示層，只有應用層、傳輸層，網際層和網絡接口層

校園網的設計與實現

3.3 網絡協議

網絡協議是網絡上所有設備（網絡服務器、計算機及交換機、路由器、防火墻等）之間通信規則的集合，它規定了通信時信息必須采用的格式

校園網的設計與實現 校園建設的需求分析

4.1 總體設計分析

本設計是為校園網網絡規劃設計，為保證學院校園網的實用性、先進性、經濟性以及可延展性，現按學院的整體布局及實際需求，提出校園網綜合設計方案。

4.2 需求分析

目前校園主要建筑有1號教學樓、2號教學樓、圖書綜合樓、實訓中心、女生公寓、男生公寓、食堂。根據教育部門有關文件精神，結合學院實際情況，學院信息化建設工作的核心目標在于充分利用信息技術，建立多層次、高可靠、可管理、可運營的開放式的數字化校園，促使其提高辦學質量和效益。重點體現在以下幾個方面。

教學方面，利用多媒體、網絡技術實現高質量的教學資源、信息資源和智力資源的共享和傳播，同時促進高水平的師生互動，促進主動式、協作式、研究型的學習，從而形成開放、高效的教學模式，更好地培養學生的信息素養、問題解決能量和創新能力。

管理方面，利用信息技術實現職能信息管理的自動化，實現上下級部門之間更迅速、便捷的溝通，實現不同職能部門之間的數據共享與協調，提高決策的科學性和民主性，減員增效，形成充滿活力的新型管理機制。

科研方面，促進科研資源共享，加快科研信息傳播，促進院內外學術交流。公共服務體系方面，建設和維護好覆蓋學院教學、科研、管理、生活等各個區域的寬帶網絡環境，提供面向全院師生的基本網絡服務，建設高質量的數字化圖書館等應用信息資源庫，以及服務于學院中心工作的基本信息資源庫，實現身份認證等院內公共管理、服務功能和這些格式的意義。

在校園局域網上用到的主要協議有 TCP/IP協議IPX/SPX協議等等。一個網絡協議至少包括三要素:語法，語義，時序。TCP/IP是一種分層協議，它共被分為個4層次，大約包含近期100個非專有協議，通過這些協議，可以高效和可靠地實現計算機系統之間的互連。TCP/IP協議中的核心協議有TCP（傳輸控制協議）、UDP（用戶數據報協議）和IP（互聯網協議）。

校園網的設計與實現

4.3 收集學院的網絡需求

學院局域網的功能要求包括能夠高速、安全、及時地傳送文本、音頻和視頻等多種媒體信息，能夠支持一定程度的突發訪問。在性能和安全性上應滿足10000人的網絡應用需求，對響應時間不作特殊要求；為了存儲數據和備份數據，網絡中心需要建立磁盤列陣；為保障網絡中心設備的安全運行要求在網絡中心提供不間斷電源；在遵循經濟實用、成熟先進和安全可靠的設計原則下，最大限度地考慮采用符合發展趨勢的新技術；網絡設備必須采用成熟先進的技術，所采用的標要求統一，支持目前業界最新的網絡協議，網絡的標準必須符合國際/國家標準，并且擁有廣泛的支持廠商；網絡設備要求具有高可靠性、高穩定性和高可用性；網絡設備要求提供足夠的寬帶，以適應校園網上信息結構多樣化，要求支持虛擬網和第三層交換，形成公布式三層交換網；網絡設備要求具有擴展性和可升級性，能夠適應用戶數量的擴展，能夠保證未來網絡升級時的平穩銜接，保證網絡通信介質、網絡基本設計核心的向后兼容性；要求網絡易于管理，支持網絡的拓撲視圖、網段與端口的監控；網絡流量及錯誤統計，具備計費管理、故障定位、診斷、修復和自動隔離等功能；要求網絡具有高的安全性。在要求網絡具有開放性的同時，要求保證其安全性。在廣域網選擇上考慮學院的實際需求我們的校園網將通過光纖接入因特網。

校園網的設計與實現 網絡系統設計

5.1 設計目標

以上面需求分析的結果為依據，進行學院校園網的網絡系統設計

校園網系統由硬件系統和軟件系統構成。其中，硬件系統主要由網絡系統（交換機、路由器、防火墻等）、主機系統（服務器、工作站等）、外部設備（打印機、UPS、磁盤陣列等）以及布線系統組成；軟件系統主要由系統軟件（網絡操作系統、網絡管理系統、安全系統等）和應用軟（辦公自動化系統、綜合教務管理系統、圖書館自動化系統等）組成。

網絡系統設計的總體目標是充分利用信息技術，建立多層次、高可靠、可管理、可運營、經濟實用的開放式數字化校園，促進提高辦學質量和效益。具體體現在以下4個方面。

（1）總體規劃，分步實施。

（2）以教學活動為核心，以師生為主題。（3）注重應用系統建設。

（4）注重網絡建設的擴展性和可升級性以及向后兼容性。

5.2 設計原則

設計原則為標準化、可擴展性、可靠性與安全性、先進性、可管理性、完善的技術支持服務。

5.3 網絡服務評估與總體設計

根據需求分析可知，校園網要求覆蓋學院的教學區、行政辦公區以及生活后勤區，要求數據、圖形、圖像、語音、視頻等信息都能在網絡上較好地傳輸，考慮到需求分析中收集的師生員工規模的信息，在網絡設計時將校園網分為主干網和各區子網，主干網帶寬1000Mbps，子網帶寬100Mbps，網絡支持VLAN管理，IP組播、第三層交換以及多種路由協議；在網絡技術選型上，采用目前主流的快速以太網技術。

校園網的設計與實現

千兆以太網是超高速主干網的一種選擇方案，它在數據、語音、視頻等實時業務方面表現優良。千兆以太網頻寬較高，能夠克服原以太網的弱點，提供服務保證。從網絡設備投資成本與維護成本、技術的先進性與穩定性、應用系統的開發難易程度等諸多方面考慮，應選擇基于1000M和100M相結合的高速以太網技術作為四川信息職業技術學院校園網的設備、選型的主要依據之一。

在網絡拓撲結構方面，選用星型的撲結構，將校園網整體劃分為核心層、匯聚層、接入層三個邏輯層次。各建筑物之間采用光纖進行互連，樓內采用超5類非屏蔽雙絞線布線，在同一幢樓的匯聚層和接入層交換機之間也采用超5類非屏蔽雙絞線進行連接。全網設一個核心層節點，位于網絡中心。校內所有主干線路均匯聚于此節點，同時網絡中心骨干節點也是學院廣域網的唯一出口。

匯聚層又根據實際情況分為一級匯聚節點和二級匯聚根據以上分析設計結果，網絡拓撲結構如圖5-1所示。

教學區防火墻實心訓中路由器寢室區Web服務器郵件服務器Internet核心交換機管理服務器后勤中心

圖5-1網絡拓撲結構

校園網的設計與實現

5.4 主干網設計

校園網將實訓中心作為本校的網絡中心，在設備選型時必須具有光纖接入能力以及支持VLAN劃分。實訓中心作為網絡中心，同時必須應對整個網絡進行有效的全面的管理。

5.5 無線局域網設計

校園網建設的主要目的是利用計算機網絡來實現現代化的多媒體教學，讓有限的教學材料資源利用網絡技術、多媒體技術來激發廣大教職工、學生的學習興趣，提高教學質量；另一個重要作用是利用網絡進行協同辦公，不同的工作人員可以通過電子郵件或者其他方式的協作來加速工作進程等，這就涉及到各種子網的構建。

在網絡中，網絡用戶一般分布在不同的樓宇和組織中，甚至擁有自己的服務器和應用系統（多媒體教室、電子閱覽室等），而這一切都由同一個通信網絡提供服務。如何將同一組織在不同樓宇中的用戶群所組成的邏輯組與他們所在的物理位置關系上區分開，從而達到限定不同邏輯組間的通信流量以提高安全性和系統性能，是在網絡集成和設計中必須考慮的問題。解決的手段是建設無線局域網，采用合理的劃分策略，形成最佳的網絡應用體系。

所謂無線局域網就是試圖形成這樣一種在一個大網中處于不同物理位置的各個成員可以不受位置限制而構成，即WLAN，如下圖5-2。

校園網的設計與實現

圖5-2 5.6 網絡管理設計

根據用戶需求分析的結果可知，四川信息職業技術學院的校園網必須是一個可管理的網絡，因此，在我們必須進行網絡管理設計 網絡管理設計主要解決故障查找、配置與重配置和網絡監視問題，而解決這些問題現在一般都借助網絡管理軟件。所以，校園網中，我們選用主干交換設備廠商提供的網絡管理軟件來完成網絡管理工作。

5.7 網絡安全設計

根據用戶需求分析的結果可知，校園網必須是一個安全的網絡。,因此，在邏輯網絡設計時必須進行網絡安全設計。提供網絡安全實質上是一種平衡策略，因此，權衡網絡安全需要和方便用戶需要，在校園網的安全設計方面主要采用訪問控制技術、用戶認證技術、防火墻和安全管理技術以及病毒防范技術等來保障網絡安全運行。

5.8 地址規劃

采用內部地址和合法IP地址，需要向上級信息中心申請統一的內部IP地址和合

校園網的設計與實現

法的IP地址，數量大約要3段B類內部地址。需要的合法IP地址大約需要2個C類地址。域名規劃要求我們申請獨立域名，統一標志，全面規劃，方便管理。互聯網接入設計 根據用戶需求分析的結果，校園網必須接入互聯網。通過學院所在地區的電信業務運營商的商談，征得學院主管領導的同意、相關職能部門認可，決定以光纖（1000M）方式接入Internet。

校園網的設計與實現 網絡設備選型

6.1 網絡設備選型

采用的設備主要包括：

1)整體網絡系統可分為主干網絡、分支網絡、和廣域網絡三部分

2)核心網絡設備采用銳捷RG-S9620路由千兆以太網交換機，負責對骨干節點網絡、服務器接入以及VLAN等主要功能。

3)接入層設備采用高端密度交換機EN-2924S,實現10M/100M用戶接入。

6.2 中心交換機

網絡主干的網絡設備選用1臺銳捷RG-S9620千兆中心路由交換機，通過光纖與各樓宇二級交換機相連，形成星型結構千兆以太網的主干解決方案。它不僅可以同時滿足銅纜、多模與單模接入的共存問題，而且具有較高的無阻塞的背板速率，支持全線速交換能力，較好的擴展性，可為學院的進一步擴容提供快捷與低成本的升級方式。銳捷RG-S9620千兆中心路由交換機具有以下特點：

1）最小的代價滿足需求，實現主干網絡的1000M連接，同時還實現線速的2、3、4層交換能力。

2）實現VLAN劃分、應用級負載均衡等功能，并能保證性能不受影響。3）投入成本小，網絡連接易于實現。

4）預留一定數量的100M網絡端口，便于網絡的擴展。該款交換機是企業級智能交換機，擁有強大的功能，為校園網的穩定、快速、高效的運行提供了保障，其參考價格為228864元。如下圖6-1

校園網的設計與實現

圖6-1 核心交換機

銳捷RG-S9620基本規格 交換機類型 路由交換機 交換方式 存儲-轉發 背板帶寬 9830Gbps MAC地址表 768K 銳捷RG-S9620網絡參數

包轉發率 L2: 3571Mpps L3: 3571Mpps 網絡標準：IEEE802.3, IEEE802.3u, IEEE802.3z, IEEE802.3ab, IEEE802.3ae, IEEE802.3ak, IEEE802.3an, IEEE802.3x, IEEE802.3ad, IEEE802.1p, IEEE802.1x, IEEE802.1Q, IEEEE802.1D, IEEEE802.1w, IEEEE802.1s 網絡協議：BGP4、IS-IS、OSPFv2、RIPV1、RIPV2、IGMP v1/v2/v3、DVMRP、PIM-SSM/SM/DM MBGP、LPM Routing、Policy-based Routing、Route-policy、ECMP、WCMP、VRRP 網管功能：SNMP v1/v2/v3、Telnet、Console、WEB、RMON、SSHv1/v2、FTP/TFTP、USB、監控顯示屏

其他功能：QOS: IP Precedence、802.1P、DSCP、ACL流分類、Urgent Queue、、Protocol Queue、硬件隊列、FIFO、PQ、CQ、SP、RR、WRR、DRR、SP+WRR、SP+DRR、CBQ、WFQ、CBWFQ、LL、WRED、CAR、LR(InOut)Traffic Shaping(GTS)、HOL、RSVP 銳捷RG-S9620端口參數 模塊化插槽數：20個 銳捷RG-S9620電氣規格

電源電壓 100-240VAC 額定功率 2000W

校園網的設計與實現

銳捷RG-S9620外觀參數 尺寸 448×437×1797 mm

6.3 其它交換機選型

接入層選擇EN2924-SGM+型號的交換機，提供了24個10/100MbpsRJ-45端口和用于擴展及上鏈路模塊的2個可選插槽。此外還專門提供一個專用管理插槽。其即插即用式安裝、先進的網絡管理和基于標準的交換能力是我們的理想選擇。其參考價格為5000.00元 EN-2924 SGM+千兆交換機 圖6-2

圖6-2 主 要 性 能 千兆高性能以太網交換機 支持端口匯聚（Port Trunking）、VLAN、流量控制（Flow Control）、端口鏡像

Port Mirror）等功能，可以提高網絡性能和可監控性 支持IGMP協議，可在組播（如視頻點播）時有效降低網絡流量8.8Gbps大容量背板帶寬19”機架式安裝全雙工和半雙工自適應支持多達6K的MAC地址空間內建3M緩存最高支持8.8G的吞吐量自動地址學習功能安全過濾通信數據符合IEEE802.3X

校園網的設計與實現 支持存儲轉發模式 自適應交叉線和平行線

6.4 服務器

根據學院的實際需求情況高性能的服務器必不可少，所以我們選擇了HP ProLiant DL580 G5 451993-AA1的服務器，它為校園網高效、穩定、安全地運行提供了優質服務。根據需要應配置WWW服務器、郵件服務器、管理服務器以提高整個校園網的服務效率和質量。其參考價格為140000.00元。圖6-3

圖6-3核心服務器

HP ProLiant DL580 G5 451993-AA1基本參數 服務器類型 機架式 結構 4U 處理器類型 Intel 至強 E7350 服務器處理器主頻 2.93GHz CPU核心 四核 標配處理器 4顆 最大支持處理器 4顆 處理器二級緩存 8MB 主板芯片組 Intel 7300 芯片組

擴展插槽 PCI-Express 插槽（多達 11 個可用）；標配 8 個插槽 內存類型 DDR2

校園網的設計與實現

內存容量 8G 最大內存 128GB 光驅 標配薄型 DVD 光驅

配薄型 DVD 光驅 標配支持8 個 SFF SAS/SATA，最多可支持16個SFF SAS/SATA 重量 30.8Kg 電源說明 800 瓦, 符合 CE Mark 標準(可選熱插拔 AC 冗余電源)電源功率 800W 網卡數量 2個

網絡控制器 NC373i 多功能千兆網絡適配器

I/O接口 1 個串行端口、1 個定位設備（鼠標）、1 個

正面視頻接口、1 個背面視頻接口、1 個鍵盤、共 6 個 USB 2.0 端口：正面 2 個；背面 2 個

內部 2 個；1 個 iLO 2 遠程管理端口；2 個 RJ-45 網絡接口

操作系統 Microsoft Windows Server 2003；Red HatEnterprise Linux；SuSE Linux Enterprise sever；Novell NetWare；Sun Solaris Intel Platform Edition；VMware 虛擬化軟件

網卡數量 2個

6.5 路由器

路由器我們根據學院的需求結果選擇 H3C RT-SR6608-H3型號的核心路由器，報價為220000.00元，如下圖6-4

校園網的設計與實現

圖6-4核心路由器

H3C RT-SR6608-H3主要參數 路由器類型 開放多核企業級路由器 其他控制端口 Console, AUX, USB 擴展插槽 ≥18 Mpps 路由器包轉發率 30個

路由器網絡協議 支持靜態路由, RIPv1/v2、RIPng, OSPFv2/v3, BGP、BGP4+, IS-IS、ISIS v6, 支持DHCP Server, DHCP Relay, DHCP Client, DNS Client, IPv6, NTP Server, NTP Client, Telnet Server, Telnet Client, TFTP Client, FTP Server, FTP Client, 二層協議等 VPN功能 支持VPN 防火墻功能 內置

安全標準 ACL, TCP, AAA, RADIUS, HWTACACS, IKE, PKI, RSA, SSH 1.5/2.0, IPSec 機身重量

＜50kg 外觀尺寸 436×468×308mm

校園網的設計與實現

6.6 防火墻

防火墻采用天融信的NGFW4000-E-VPN(E)。面向中心骨干機構和復雜的高端流量環境。擁有內置的IPSEC加密、Web頁面包護和負載均衡雙機熱備，提供強大的功能和安全保障，其報價為140000.00元。圖6-5

圖6-5物理防火墻

天融信NGFW4000-E-VPN(E)主要參數如下： 防火墻類型 百兆級防火墻 網絡吞吐量 100Mbps 管理 SNMP/CLI/SSH 人數限制 無用戶數限制 入侵檢測 IDS/Dos/DDoS 主要功能 VPN, 訪問控制, 寬帶管理, 防火墻功能 安全標準 UL 1950, EN 41003, AS/NZS 3260, AS/NZS 3548 Class A, CSA Class A, FCC Class A, EN 60555-2, VCCI(ClassII)控制端口 RS-232 其他端口 3個10/100BASE-TX,最多可擴展7個端口

6.7 電源以及其他

UPS電源對于機房服務器和網絡設備的正常運行非常重要，而電池對于UPS電源而言至關重要，在此，我們采用愛克賽的主機，而電池采用大力神電池，提供4小時的后備電源。其它外部設備我們根據實際需要再臨時購買。

校園網的設計與實現 校園網詳細設計及實現

7.1 交換模塊設計

校網網數據交換設備可以劃分為三個層次：訪問層、分布層、核心層。傳統意義上的數據交換發生在OSI模型的第2層?，F代交換技術還實現了第3層交換和多層交換。高層交換技術的引入不但提高了校園網數據交換的效率，更大大增強了校園網數據交換服務質量，滿足了不同類型網絡應用程序的需要。

本網絡還引入了虛擬局域網（Virtual LAN，VLAN）的概念。VLAN將廣播域限制在單個VLAN內部，減小了各VLAN間主機的廣播通信對其他VLAN 的影響。在 VLAN 間需要通信的時候，可以利用 VLAN 間路由技術來實現。

當網絡管理人員需要管理的交換機數量眾多時，可以使用 VLAN 中繼協議（Vlan Trunking Protocol，VTP）簡化管理，它只需在單獨一臺交換機上定義所有VLAN。然后通過VTP協議將VLAN定義傳播到本管理域中的所有交換機上。這樣，大大減輕了網絡管理人員的工作負擔和工作強度。

當校園網絡的交換機數量增多、交換機間鏈路增加時，交換網絡的復雜性可能會造成交換環路問題，這需要通過在各交換機上運行生成樹協議（SpanningTree Protocol，STP）來解決。

7.1.1 訪問層交換服務的實現－配置訪問層交換機

訪問層為所有的終端用戶提供一個接入點。

這里的訪問層交換機采用的CiscoCatalyst295024口交換機（WS-C2950-24）。交換機擁有24個10/100Mbps自適應快速以太網端口，運行的是Cisco的IOS操作系統。

7.1.1.1 配置訪問層交換機AccessSwitch1的基本參數

（1）設置交換機名稱：設置交換機名稱，也就是出現在交換機CLI提示符中的名字。一般我們會以地理位置或行政劃分來為交換機命名。當我們需要Telnet登錄到若干臺交換機以維護一個大型網絡時，通過交換機名稱提示符提示自己當前配置交換機的位置是很有必要的。語句如下：

校園網的設計與實現

Switch（config）#hostname accessswitch1 Accessswitch1（config）#（2）設置交換機的加密使能口令：當用戶在普通用戶模式而想要進入特權用戶模式時，需要提供此口令。此口令會以MD5的形式加密，因此，當用戶查看配置文件時，無法看到明文形式的口令。將交換機的加密使能口令設置為secretpasswd。如下：

Accessswitch1（config）#enable secret secrepaswd（3）設置登錄虛擬終端線時的口令：對于一個已經運行著的交換網絡來說，交換機的帶內遠程管理為網絡管理人員提供了很多的方便。但是，處于安全考慮，在能夠遠程管理交換機之前網絡管理人員必須設置遠程登錄交換機的口令。:設置登錄交換機時需要驗證用戶身份，同時設置口令為youguess如下：

（4）設置終端線超時時間：為了安全考慮，可以設置終端線超時時間。在設置的時間內，如果沒有檢測到鍵盤輸入，IOS將斷開用戶和交換機之間的連接。設置登錄交換機的控制臺終端線路及虛擬終端線的超時時間為5分30秒鐘如下：

（5）設置禁用IP地址解析特性：在交換機默認配置的情況下，當我們輸入一條錯誤的交換機命令時，交換機會嘗試將其廣播給網絡上的DNS服務器并將其解析成對應的IP地址。利用命令noipdomain-lookup可以禁用這個特性。設置禁用IP地址解析特性如下：

（6）設置啟用消息同步特性：有時，用戶輸入的交換機配置命令會被交換機產生的消息打亂?？梢允褂妹頻oggingsynchronous設置交換機在下一行CLI提示符后復制用戶的輸入。設置啟用消息同步特性如下：

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7.1.1.2 配置訪問層交換機AccessSwitch1的管理IP、默認網關

訪問層交換機是OSI參考模型的第2層設備，即數據鏈路層的設備。因此，給訪問層交換機的每個端口設置IP地址是沒意義的。但是，為了使網絡管理人員可以從遠程登錄到訪問層交換機上進行管理，必要給訪問層交換機設置一個管理用IP地址。這種情況下，實際上是將交換機看成和PC機一樣的主機。

給交換機設置管理用IP地址只能在VLAN1，即本征VLAN中進行。按照表2-1，管理交換機設置管理用IP地址只能在VLAN1，即本征VLAN中進行。按照表2-1，管理VLAN所在的子網是：192.168.0.0/24，這里將訪問層交換機AccessSwitch1的管理IP地址設為：192.168.0.5/24如下所示，顯示了為訪問層交換機AccessSwitch1設置管理IP并激活本征VLAN。

為了使網絡管理人員可以在不同的子網管理此交換機，還應設置默認網關地址192.168.0.254。

7.1.1.3 配置訪問層交換機AccessSwitch1的VLAN及VTP 從提高效率的角度出發，在本校園網實現實例中使用了VTP技術。同時，將分布層交換機DistributeSwitch1設置成為VTP服務器，其他交換機設置成為VTP客戶機。

這里訪問層交換機AccessSwitch1將通過VTP獲得在分布層交換機DistributeSwitch1中定義的所有VLAN的信息。設置訪問層交換機AccessSwitch1成為VTP客戶機如下：

7.1.1.4 配置訪問層交換機AccessSwitch1端口基本參數

（1）端口雙工配置：可以設定某端口根據對端設備雙工類型自動調整本端口雙工模式，也可以強制將端口雙工模式設為半雙工或全雙工模式。在了解對端設備類型

校園網的設計與實現 的情況下，建議手動設置端口雙工模式。設置訪問層交換機AccessSwitch1的所有端口均工作在全雙工模式如下：

（2）端口速度：可以設定某端口根據對端設備速度自動調整本端口速度，也可以強制將端口速度設為10Mpbs或100Mbps。在了解對端設備速度的情況下，建議手動設置端口速度。設置訪問層交換機AccessSwitch1的所有端口的速度均為100Mbps如下：

7.1.1.5 配置訪問層交換機AccessSwitch1的訪問端口

訪問層交換機AccessSwitch1為終端用戶提供接入服務。在圖中，訪問層交換機AccessSwitch1為VLAN10、VLAN20提供接入服務。

（1）設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口1～10：設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口1～端口10工作在訪問（接入）模式。同時，設置端口1～端口10為VLAN10的成員。如下：

（2）設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口11～20：設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口11～端口20工作在訪問（接入）模式。同時，設置端口1～端口10為VLAN20的成員。如下：

（3）設置快速端口：默認情況下，交換機在剛加電啟動時，每個端口都要經歷生成樹的四個階段：阻塞、偵聽、學習、轉發。在能夠轉發用戶的數據包之前，某個端口可能最多要等50秒鐘的時間（20秒的阻塞時間＋15秒的偵聽延遲時間＋15秒的學習延遲時間）。

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對于直接接入終端工作站的端口來說，用于阻塞和偵聽的時間是不必要的。為了加速交換機端口狀態轉化時間，可以設置將某端口設置成為快速端口（Portfast）。設置為快速端口的端口當交換機啟動或端口有工作站接入時，將會直接進入轉發狀態，而不會經歷阻塞、偵聽、學習狀態（假設橋接表已經建立）。設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口1～端口20為快速端口。如下：

7.1.1.6 配置訪問層交換機AccessSwitch1的主干道端口

訪問層交換機AccessSwitch1通過端口FastEthernet0/23上連到分布層交換機DistributeSwitch1的端口FastEthernet0/23。同時，訪問層交換機AccessSwitch1還通過端口FastEthernet0/24上連到分布層交換機DistributeSwitch2的端口FastEthernet0/23。這兩條上連鏈路將成為主干道鏈路，在這兩條上連鏈路上將運輸多個VLAN的數據。設置訪問層交換機AccessSwitch1的端口FastEthernet0/

23、FastEthernet0/24為主干道端口。如下：

7.1.1.7 配置訪問層交換機AccessSwitch2 訪問層交換機AccessSwitch2為VLAN30和VLAN40的用戶提供接入服務。同時分別通過自己的FastEthernet0/

23、FastEthernet0/24上連到分布層交換機DistributeSwitch1、DistributeSwitch2的端口FastEthernet0/24。

對訪問層交換機AccessSwitch2的配置步驟、命令和對訪問層交換機AccessSwitch1的配置類似。這里，不再詳細分析，只給出最后的配置文件內容（只留下了必要的命令）。需要指出的是，為了提供主干道的吞吐量，可以采用鏈路捆綁（快速以太網信道）技術增加可用帶寬。例如，可以將訪問層交換機AccessSwitch1的端口FastEthernet0/21和FastEthernet0/22捆綁在一起實現200Mbps的快速以太網信道，然后再上連到分布層交換機DistributeSwitch1。

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同樣，也可以將訪問層交換機AccessSwitch1的端口FastEthernet0/23和FastEthernet0/24捆綁在一起實現200Mbps的快速以太網信道，然后再上連到分布層交換機DistributeSwitch2。

7.2 廣域網接入模塊設計

廣域網接入模塊的功能是由廣域網接入路由器InternetRouter 來完成的。采用的是Cisco 2851 路由器。它通過自己的串行接口 serial 2/0接入 Internet。其作用主要是在 Internet和校園網內網間路由數據包。除了完成主要的路由任務外，利用訪問控制列表（Access Control List，ACL），廣域網接入路由器 InternetRouter 還可以用來完成以自身為中心的流量控制和過濾功能并實現一定的安全功能。

7.2.1 配置接入路由器 InternetRouter 的基本參數

對接入路由器InternetRouter的基本參數的配置步驟與對訪問層交換機AccessSwitch1 的基本參數的配置類似。如圖7-1

圖7-1配置接入路由器 InternetRouter 的基本參數

7.2.2 配置接入路由器 InternetRouter 的各接口參數

對接入路由器InternetRouter的各接口參數的配置主要是對接口FastEthernet 0/0 以及接口 Serial 2/0 的 IP 地址、子網掩碼的配置。如圖7-2所示：

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圖7-2配置接入路由器 InternetRouter 的各接口參數

7.2.3 配置接入路由器 InternetRouter 的路由功能

在接入路由器 InternetRouter 上需要定義兩個方向上的路由：到校園網內部的靜態路由以及到 Internet 上的缺省路由。

到 Internet 上的路由需要定義一條缺省路由，其中，下一跳指定從本路由器的接口 serial 2/0 送出。到校園網內部的路由條目可以經過路由匯總后形成兩條路由條目。如圖7-3所示：

圖7-3配置接入路由器 InternetRouter 的路由功能

7.2.4 配置接入路由器 InternetRouter 上的 NAT 由于目前 IP 地址資源非常稀缺，不可能給校園網內部的所有工作站都分配一個公有 IP（Internet 可路由的）地址。為了解決所有工作站訪問 Internet 的需要，必須使用 NAT（網絡地址轉換）技術。

為了接入 Internet，本校園網向當地ISP申請了6個 IP 地址。其中一個IP地址：202.110.5.1 被分配給了 Internet 接入路由器的串行接口，另外 5 個 IP 地址：202.110.5.2～ 202.110.5.6 用作 NAT。

NAT 的配置可以分為以下幾個步驟：

（1）定義 NAT 內部、外部接口，如圖7-4所示：

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圖 7-4定義 NAT 內部、外部接口

（2）定義允許進行 NAT 的工作站的內部局部 IP 地址范圍，如圖7-5所示：

圖 7-5定義工作站的內部局部 IP 地址范圍

（3）為服務器定義靜態地址轉換，其他工作站定義復用地址轉換。如圖7.2.4-3所示：

圖7-5為服務器定義靜態地址轉換及為工作站定義復用地址轉換

7.2.5 配置接入路由器 InternetRouter 上的 ACL 路由器是外網進入校園網內網的第一道關卡，是網絡防御的前沿陣地。路由器上的訪問控制列表（Access Control List，ACL）是保護內網安全的有效手段。一個設計良好的訪問控制列表不僅可以起到控制網絡流量、流向的作用，還可以在不增加網絡系統軟、硬件投資的情況下完成一般軟、硬件防火墻產品的功能。由于路由器介于校園內網和外網之間，是外網與內網進行通信時的第一道屏障，所以即使在網絡系統安裝了防火墻軟件后，仍然有必要對路由器的訪問控制列表進行縝密的設計，來對內網包括防火墻本身實施保護。

7.3 遠程訪問模塊設計

遠程訪問也是校園網絡必須提供的服務之一。它可以為家庭辦公用戶和出差在外的員工提供遠程、移動接入服務。

遠程訪問有三種可選的接入方式：專線連接、電路交換和包交換。不同的廣域網連接類型提供的服務質量不同，花費也不相同。在本設計中，考慮到面對的用戶群規模較小、業務量較小，所以采用了異步撥號連接作為遠程訪問的接入方式。

異步撥號連接屬于電路交換類型的廣域網連接，它是在傳統公共交換電話 網（Public Switched Telephone Network，PSTN）上提供服務的。傳統 PSTN 提

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供的服務也被稱為簡易老式電話業務（Plan Old Telephone System，POTS）。因為目前存在著大量安裝好的電話線，所以這樣的環境是最容易滿足的。因此，異步撥號連接也就成為最方便和普遍的遠程訪問類型。

廣域網連接可以采用不同類型的封裝協議，如 HDLC、PPP 等。其中，PPP除了提供身份認證功能外，還可以提供其他很多可選項配置，包括鏈路壓縮、多鏈路捆綁、回叫等，因此更具優勢。本設計所采用封裝協議是 PPP。

7.3.1 配置物理線路的基本參數

對物理線路的配置包括配置線路速度（DTE、DCE之間的速率）、停止位位數、流控方式、允許呼入連接的協議類型、允許流量的方向等。如圖7-6所示：

圖7-6配置物理線路的基本參數

7.3.2 配置接口基本參數并指定 IP 地址池

對接口基本參數的配置包括：接口封裝協議類型、接口異步模式、IP 地址、為遠程客戶分配IP 地址的方式等。這里，設置遠程客戶從IP地址池 huangrong 中獲得 IP 地址。并建立一個名為huangrong 的 IP 地址池。其 IP 地址范圍是： 192.168.200.1～ 192.168.200.16。如圖7-7所示：

圖7-7配置接口基本參數并指定 IP 地址池

7.3.3 配置身份認證

PPP提供了兩種可選的身份認證方法：口令驗證協議PAP（Password

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Authentication Protocol，PAP）和質詢握手協議（Challenge HandshakeAuthentication Protocol，CHAP）。

PAP是一個簡單的、實用的身份驗證協議。PAP認證進程只在雙方的通信鏈路建立初期進行。如果認證成功，在通信過程中不再進行認證。如果認證失敗，則直接釋放鏈路。

CHAP 認證比 PAP 認證更安全，因為 CHAP 不在線路上發送明文密碼，而是發送經過摘要算法加工過的隨機序列，也被稱為“挑戰字符串”。同時，身份認證可以隨時進行，包括在雙方正常通信過程中。因此，非法用戶就算截獲并成功破解了一次密碼，此密碼也將在一段時間內失效。

CHAP對端系統要求很高，因為需要多次進行身份質詢、響應。這需要耗費較多的 CPU 資源，因此只用在對安全要求很高的場合。

PAP雖然有著用戶名和密碼是明文發送的弱點，但是認證只在鏈路建立初期進行，因此節省了寶貴的鏈路帶寬。本設計中將采用 PAP 身份認證方法。

（1）建立本地口令數據庫，如圖7-8所示：

圖7-8建立本地口令數據庫

（2）設置進行 PAP 認證，如圖7-9所示：

圖7-9設置進行 PAP 認證

7.4 服務器模塊設計

服務器模塊用來對校園網的接入用戶提供各種服務。在本設計中，所有的服務器被集中到VLAN 100，構成服務器群并通過分布層交換機DistributeSwitch1 的端口F1～ 10 接入校園網。

校園網網絡提供的常用服務（服務器）包括：

WEB 服務器，提供 WEB 網站服務。DNS、目錄服務器，提供域名解析以及目錄服務。FTP文件服務器，提供文件傳輸、共享服務。郵件服務器，提供郵件收發服務。數據庫服務器，提供各種數據庫服務。打印服務器，提供打印機共享服務。網管服務器，對校園網網絡設備進行綜合管理。

校園網的設計與實現

表7-10給出了所有的服務器名稱及IP地址、網關：

表7-10 服務器名稱及IP地址、網關

服務器編號 Server 1 Server 2 Server 3 Server 4 Server 5 Server 6 Server 7 服務器名稱 WEB 服務器 FTP文件服務器 DNS、目錄服務器 郵件服務器 數據庫服務器 打印服務器 網管服務器

服務器IP地址 192.168.100.1 192.168.100.2 192.168.100.3 192.168.100.4 192.168.100.5 192.168.100.6 192.168.100.7

網關 192.168.100.254 192.168.100.254 192.168.100.254 192.168.100.254 192.168.100.254 192.168.100.254 192.168.100.254 表7-11給出了所有的服務器硬件平臺、操作系統以及服務軟件的選型表：

表7-11 服務器硬件平臺、操作系統以及服務軟件的選型表

編號 Server 1 Server 2 Server 3 Server 4 Server 5 Server 6 Server 7 服務器名稱 WEB 服務器 FTP文件服務器 DNS、目錄服務器 郵件服務器 數據庫服務器 打印服務器 網管服務器

硬件平臺 HP LH3000 HP LH3000 HP TC 4100 SUN E250 HP TC 4100 HP TC 4100 HP TC 4100

操作系統 Windows2000 Server Windows2000 Server Windows2000 Server

Solaris 8.0 Windows2000 Server Windows2000 Server Windows2000 Server

服務軟件 IIS5.0 SER V-U5.0 ActiveDirectory EYOU Mail SQLServer2000

---

Cisco Works 2000

校園網的設計與實現 布線系統

8.1 方案采用

本設計方案采用BICC Structured Cabling Systems(結構化綜合布線系統)的設計思想，遵循國際、國內標準設計，設備采用BICC產品。BICC集團總部位于英國倫敦，BICC是英文“British Insulated Callenders Cables”的縮寫，意即英國獨立電纜集團。

8.2 BICC Brand_Rex 結構化布線產品主要特點

Brand_Rex結構化布線系統由非屏蔽銅纜系統、銅纜系統、普通光纜系統、吹光纖布線系統四個部分組成。它是世界少數可同時提供屏蔽線和非屏蔽線系統的廠家，更是少數可同時提供50/125、62.5/125多模和單模光纖系統的廠家。同時，在Brand_Rex系統中，涵蓋了從線纜到配線架到模塊、面板等端的全系列產品。

8.3 設計依據

1）標準 綜合布線系統標準是一個開發系統標準，它支持廣泛的應用，保護用戶以往的投資，綜合布線系統遵循下列標準：

EIA/TIA 568 民用建筑布線標準 EIA/TIA 569 民用建筑通信通道及空間標準 ANSI/EIA/TIA-570 住宅及商業應用 ANSI/EIA/TIA-606 商業建筑電訊設施管理標準

ANSI/EIA/TIA-607 商業建筑電訊設施接地標準 TSB-67 非屏蔽雙絞線布線系統傳輸性能

測試標準

TSB-72 簡明光纖布線指導 ISO/IEC DIS11801 建筑物通用布線系統 IEEE802.3 10BASET-T 10M雙絞線以太網通信標準

校園網的設計與實現

IEEE802.3 100BASET-T 100M雙絞線以太網通信標準 IEEE802.3 1000BASET-T 1000M雙絞線以太網通信標準

2）安裝與設計規范 目前，在國內需要遵循的主要規范如下：中國建筑電氣設計規范；工業企業通信設計規范；中國工程建設標準化協會標準“建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范”；結構化保險系統設計總則；市內電話線路工程施工及驗收技術規；BICC Millennium系統設計總則。

3）BICC Millennium的優勢如下：將各系統統一布線，提高全系統的性價比；具有開放性和充分的靈活性，不論各個子系統設備如何改變，位置如何移動，布線系統只需跳線而不需其任何其它改變；設計思路簡潔，施工簡單，施工費用低；充分適應通信和計算機網絡的發展，為今后辦公全面自動化打下了堅實的線路基礎；大大減少維護管理人員的數量及費用；根據最終用戶的不同需求進行隨時改變和調整。

8.4 技術方案

1）設計范圍及要求

本設計是以建筑物分布平面圖為基本依據，并結合學院的實際情況而進行設計的。信息點結合平面分布圖及信息中心統計數據進行配置與選型，根據用戶需求，所有信息點為數據點，未考慮話音點。在設計過程中系統的主干傳輸介質選用多模光纜。

2）設計目標的確定

這需要充分考慮到學校對組建網絡的總體要求，并最終按照哪些標準進行鑒定?？傮w要求為：體現適應性、先進性，滿足用戶網絡應用未來的發展；主干網滿足計算機系統高速網絡的傳輸要求，適應未來寬帶多媒體業務發展的需要；保證多個區域的網絡連接清晰、明確。各層面的網絡子系統盡可能科學合理，保證有足夠的空間以方便維護和使用；實現每間房一條以上數據線，并預留出一定數量的接口。

3）我們為學院設計的結構化布線系統將基于以下目標：

符合當前和長遠的信息傳輸要求；布線系統設計遵從國際（ISO/CEI1801）標準；布線系統采用國際標準建議的層層星型拓撲結構；布線系統將支持數據（計算機）、視頻圖像（電視會議、電視監視等）以及綜合信息的高質量傳輸，并適應各種不同類型不同廠商的計算機及網絡產品；布線系統的信息出口采用國際標準的RJ-45插座，使用統一的線路規格和設備接口使任意信息點都能接插不同類型的終端設備，以便支

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持話音、數據、圖像等數據信息或多媒體信息的傳輸；布線系統符合綜合業務數據網ISDN的要求，以便于Internet相連；布線系統要立足開放原則，既要支持集中式網絡系統，又要支持Client/Sever分布式網絡系統。

4）系統性能需要滿足考慮到的性能如下：實用性、靈活性、開放性、模塊 化、擴展性、經濟性。

5）信號種類及布線系統的要求

信號種類：學院結構化布線系統支持的信息傳輸類別為數據信號；布線要求：學院校園網綜合布線系統主干傳輸介質宜選用多模光纜，數據點水平線纜至終端插座均采用BICC的千兆比產品，通過在配線間的配線架上對數據點進行方便地跳接調整即可實現數據點的任意替換。

8.5 建筑群系統設計說明

一號教學樓系統設計說明：一號教學樓內用戶點數設計為90點，根據該建筑物特點及實際需求設計布線系統。雙絞線的敷設通過PVC材料構成的路由沿墻壁完成。二號教學樓系統設計說明：二號教學樓內用戶點數設計為48點，根據該建筑物特點及實際需求設計布線系統。雙絞線的敷設通過PVC材料構成的路由沿墻壁完成。圖書綜合樓樓系統設計說明：圖書綜合樓內用戶點數設計為100點，根據該建筑物特點及實際需求設計布線系統。雙絞線的敷設通過PVC材料構成的路由沿墻壁完成。實訓中心系統設計說明：實訓中心樓內用戶點數設計為300點，根據該建筑物特點及實際需求設計布線系統。雙絞線的敷設通過PVC材料構成的路由沿墻壁完成。宿舍區系統設計說明: 宿舍區系統共有3幢樓，每幢樓內用戶點數設計為300點，共計900點，根據該建筑物特點及實際需求設計布線系統。雙絞線的敷設通過PVC材料構成的路由沿墻壁完成。

8.6 工程實施內容

按照預定方案，在具體施工過程中將按照如下順序進行。

1）布線設計 ：根據學院需求具體情況，完成布線設計配置方案，并在校方確認后，進一步完成建筑的管線設計或修正。2）銅纜施工：進行銅纜及相關管線的布放、安裝

校園網的設計與實現

3）光纜施工：對光纜及相關管線的安裝進行督導。

4）線路測試：工程完工后，將選用BICC公司認定的專用儀器對系統進行導通、接續測試，并提交測試證明報告。

5）系統聯調：在系統的線路測試后，選擇若干站點，對外部連接網絡設備進行連通測試，并提供測試報告。

6）工程驗收：完成上述兩項測試后，雙方簽字認定工程驗收完畢，并由工程方完成有關BICC 15年質保體系的認證工作。

7）文檔：工程驗收后，工程方將以文本或磁盤文件方式，向校方提供系統設計與方案配置、施工記錄等在內的文檔

校園網的設計與實現 校園網的測試

當校園網初具規模后，還應該對校園網的整體運行情況做一下細致的測試和評估。

1．主要的測試內容應該包括： 對設備間的物理連通性的測試。對相同VLAN內的通信進行測試。對不同VLAN內的通信進行測試。對冗余鏈路的工作狀態進行測試。對廣域網接入路由器上的NAT進行測試。對廣域網接入路由器上的ACL進行測試。對遠程訪問服務進行測試。對各種服務器提供的服務進行測試。2．常用診斷命令 Ping 測試設備間連通性

Show running-config 顯示設備運行配置文件內容 Show startup-config 顯示設備啟動配置文件內容 Show interface vlan vlan號 顯示Vlan信息 Show interface 顯示端口所有信息

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結束語

本畢業設計從校園網的建設思想、目標、可以選用的網絡技術以及對網絡設備的介紹和選擇等多方面的論述，使我們對校園網建設工程有了一個比較深入的了解，校園網絡建設作為一項重要的系統工程，它的所用到的各種技術是多方面的，即有網絡技術、工程施工技術，也有管理制度等各個方面的知識。網絡技術的發展是永無止境的，在前進的過程中必將有更多的知識需要我們去學習與研究，并能將其應用到實際的網絡工程建設之中。由于校園網功能齊全，技術含量高，接觸面廣，在網絡設計、規劃和建設中都非常復雜，在論述中不可能面面具到，同時也由于本人的知識水平有限，文中的不足和錯誤在所難免，敬請各位老師多多指點。

校園網的設計與實現

致謝

這篇論文的順利完成，首先要感謝我的指導老師張建偉教授。在我做論文的初期過程中，張老師始終耐心的指出我需要改進的地方，在后期過程中，又在網絡拓撲結構圖、IP地址劃分、結構化布線等方面給了我很多的提示，從細節上提高了論文的質量，幫我完成了這篇論文。

另外，這篇論文的完成要感謝學校的支持，為我們開辟了專門做論文的機房。還要感謝我宿舍的眾多室友們，在與他們的討論中，許多好的建議、想法都被我用運到論文中。論文還參考了許多文獻資料及網站資料。

在這里我向直接或間接幫助我的老師、朋友、文獻作者、網絡資料共享者致以我由衷的謝意。

校園網的設計與實現

參考文獻

[1]王平.Cisco網絡技術教程[M].北京：電子工業出版社，2012.131-426 [2]劉曉輝.網絡綜合布線[M].北京：清華大學出版社，2012.17-195 [3]謝希仁.計算機網絡[M].北京：電子工業出版社，2013.50-67 [4]任泰明.TCP/IP網絡編程[M].北京：人民郵電出版社，2009.13-109 [5]肖清華.網絡規劃設計與優化[M].北京：人民郵電出版社，2014.20-56 [6]姜大慶.網絡互連及路由器技術[M].北京：清華大學出版社，2014.46-126 [7]西奎拉.Cisco網絡設備互連[M].北京：人民郵電出版社，2014.56-156 [8]張守祥.計算機網絡技術[M].北京：清華大學出版社，2014.10-68 [9]Richard Froom.組建Cisco多層交換網絡[M].北京：人民郵電出版社，2008.8-56 [10]Cisco System.思科網絡技術學院教程

（四）[M].北京：人民郵電出版社，2008.13-65 [11]武裝.校園網組建管理與維護[M].北京：清華大學出版社，2014.26-178 [12]常彩虹.網絡安全[M].北京：清華大學出版社，2014.46-89 [13]褚建立.網絡綜合布線實用技術[M].北京：清華大學出版社，2014.49-187