1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

一、课题研究的背景、目的和意义
众所周知，因特网起源于美国麻省理工学院的校园内部网，而目前美国高校建设的校园内部信息网络与Internet连通的比例高达90%，我国的大学也已经建成了自己的内部网络。校园网络是学校提高管理水平、工作效率以及改善教学质量的有力手段，是解决信息时代教育问题的基本工具。随着经济的发展，我国各级政府对教育的投入不断加大；另一方面，由于计算机技术的飞速发展，相应产品价格不断下降，因此，Internet在学校的应用越来越普及。校园网络的成功构建必将给学校的管理部门、各级行政部门和学校的教育科研等带来积极的影响，可以进一步地提高学校的教学科研水平、管理水平和工作效率，也有助于学校知名度的提高[3]。
当今校园网络已有的功能基本能为学校的教学、办公提供服务，校园网已成为学校教学管理工作的重要平台，教学改革的重要工具和教学信息资源的重要来源。但是，很多校园网还存在一些缺陷，例如：许多学校已针对部分楼宇单独组建了内部网络，但楼宇之间并没有相互连接；一些学校的网络尤其是小型校园网络的结构相对简单，各部门相对孤立，不能实现资源共享，功能性较弱；校园网络存在安全隐患，没有良好的分层设计和管理制度；网络速度慢，稳定性差等[3]。如何尽可能地避免或改善这些缺陷，设计并构建功能较为齐全的校园网络，具有十分重要的意义，也是本课题研究的主要目的。
二、课题研究现状
要构建一个现代的校园网络，一般需要实现以下几个基本功能：（1）实现校园内部各部门之间的互联[1]；（2）在校园内部组建各类服务器，使得校园内部用户能够访问校园内网，校园外用户能够访问相关服务器，并能在已有条件下享受服务器提供的更多的网络功能[1]；（3）对构建的校园网络需要有一定的安全性保障[2]。除此之外，校园网必须能够支持学校的日常办公和管理；能满足教学、科研和管理工作需要的软硬件环境；系统总体设计应本着总体规划、分布实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性、良好的开放性、可扩展性，以及建设经济性。校园网的实现要求通讯协议、网络平台等应具有开放性和标准化的特点，并且采用统一的网络体系结构。除上述要求之外，还需要建立完善的网络管理体系和规章制度，采用集中统一管理的方法，以便于网络的维护和管理。校园网的各种软件及应用项目必须易于使用，能够便于操作系统、办公软件系统、浏览器和电子邮件系统的运行。校园网络系统的日常管理和维护工作要方便、简易。校园网络的整体架构还要有良好的分层设计，强调应用和服务[3]。
目前典型网络设计与构建的基本过程可以分为以下几个步骤[2]：
（1）用户需求分析：主要针对现有网络及相关系统进行调研，明确用户目标、功能需求和应用需求等。需求分析是整个网络设计工程中最关键的一步，所获取的信息决定了下一步对整个网络架构的设计和资金投入的规模。这不仅需要有计算机网络技术的知识，还涉及社会因素和个人设计思想等各方面的因素。需求分析的结果直接决定了网络的功能，这也是整个设计过程首先需要解决的问题。一般该阶段需要考虑以下方面：网络运行的应用程序、网络连通性要求、IPv4/v6地址的选择、物理布线的要求、冗余备份的要求、协议的选取、设备的选取、安全性能等[4]。需求分析常用的方法主要有三种：面向过程（自上向下分解）法、信息工程法（参考软件设计方式）和面向对象法[1]。
（2）逻辑网络设计：该过程主要以网络拓扑结构设计和IP地址规划为主，另外还涉及网络管理和网络安全的设计。设计中应该考虑的问题主要有以下几点：首先，设计网络拓扑结构，像校园网络这种地理跨度较大的网络设计，设计网络拓扑结构时一般应该采用相应的设计模型分层和结构化设计，这样既方便又高效；其次在规划IP地址和子网的时候，应该根据学校所申请到的IPv4或IPv6地址空间以及需要接入网络的主机终端数量，决定使用相应策略（配置静态地址，动态地址或者私有地址 NAT转换等）；最后，选择交换策略和路由协议，校园网络通常需要划分VLAN，划分VLAN又分为静态划分和动态划分，像办公室、实验室、图书馆里面的台式机就可以采用静态划分VLAN的方式，对于笔记本电脑和无线终端可以采用动态划分VLAN的方式[4]。
（3）物理网络设计：该过程是指选择具体的技术和设备来实现逻辑设计。这一任务具体包括局域网技术的选择、确定网络设备以及选择不同的传输介质（如双绞线、光纤或无线信号），还需要确定网络设备型号、信息点的数量和具体地理位置，设计综合布线方案[4]。
（4）部署网络：包括机房建设装修和综合布线。机房是核心网络设备和网络服务器的放置场所，对机房的标准化、规范化设计是十分必要的。部署方法如下：如果是实际情况下部署网络，需要参照相关标准和要求，考虑机房建设装修和综合布线两个方面。如果是采用软件模拟网络部署，则要基于软件平台，将各个网络设备的布局排列清楚，并用相关备注和图示标明清楚，并按照逐块配置的思路对各个网络部分进行配置工作，要细致认真[4]。
（5）调试和验收：该过程是对网络工程质量的测试和检查。为了保证网络工程的质量，在网络布线的过程中就需要进行大量的测试工作[4]。调试时需要对照第一步的需求说明书对网络连通性、传输性能、功能性和质量进行试验，试验方法主要可以采取网络命令法，例如如果判断两个路由器之间的连通性，可以使用ping命令对网络连通性进行判断，若检测发现不通，则可以进一步判断路由协议是否工作正常(例如使用show ip route 命令)或者进一步检测路由器各协议、端口的工作状态(使用show protocols 命令)。如果要检测是否能够使用PC对校园内网进行访问，除了可以使用命令法外，还可以使用类似于Windows操作系统的图形化界面进行访问测试[9]。
三、参考文献
[1]雷震甲.网络工程师教程（第4版）[M].北京：清华大学出版社,2014.
[2]尤国华,师雪霖,赵英.网络规划与设计（第2版）[M].北京：清华大学出版社,2016.
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[17] Vidyarthi, Deo Prakash. Technologies and Protocols for the Future of Internet Design: Reinventing the Web[M]. Hershey, PA : IGI Global, 2012.
[18] Silva, Caio Cesar. Design and Evaluation of a Services Interface for the Internet of Things[J]. Wireless Personal Communications,2016:1711-1749.
[19] Shelley Goldman, Zaza Kabayadondo. Taking Design Thinking to School : How the Technology of Design Can Transform Teachers, Learners, and Classrooms[D].Routledge, 2016.
[20] Page, Tom. Opinions on the Internet of Things in the Industrial Design Curriculum.[J]. Design amp; Technology Education,2016:14-28.

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本次毕业设计将按照文献综述中所讲的典型网络设计与构建的基本过程对校园网络进行设计与构建，其中每一步需要研究或解决的问题和拟采用的解决手段如下：

1.需求分析阶段：这是整个网络设计的关键阶段，需求分析的结果直接决定了网络的功能，这也是整个设计过程最需要解决的问题。将会根据校园网络的实际需求，参考相关文献，选择设计出符合生活实际的校园网络，并列出网络功能清单。

2.逻辑设计阶段：主要需要解决网络拓扑结构和网络层次划分的问题。主要通过参考文献并采用模拟软件cisco packet tracer软件进行多角度仿真模拟，得出比较合适的网络层次和拓扑结构。