校园网络的规划与设计

　2012年1月内蒙古科技与经济Januar y2012　第1期总第251期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.1T o tal N o.251试论校园网络的规划与设计X

孙立珍

(内蒙古建筑职业技术学院信息网络中心,内蒙古呼和浩特　010070)

摘　要:阐述了校园网络规划与设计中涉及的建设原则、需求分析、网络技术及软硬件的选择、Int ernet的接入和网络管理等问题,为准备建设校园网或进行网络升级改造的学校在建设思路和技术上提供参考,以使建设的校园网具备较高的整体性能。

关键词:校园网络;规划与设计;网络性能;网络应用

中图分类号:T P393.1 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)01—0076—02

随着信息技术的不断发展以及人们对各种数据形式的信息需求和交流的不断增长,使得计算机网络担当着一个非常重要的角色——信息技术的基础设施与获取、共享和交流信息的主要工具,基于网络的各种应用,正在以惊人的速度扩展,几乎渗透到了社会生活及工作的各个方面。校园网络(CAN, Campus Area Net w ork)与其他园区网络一样,由于它属于单位自有,学校拥有自我建设、自我管理和自我使用的权利,因此,受经费、技术水平及其他因素的影响,校园网络在规划与设计、资源建设和应用上很不平衡,差别很大,特别是在IT界目前还未实施网络工程监理的情况下,在建的或已建的校园网络的“豆腐渣”工程为数不少,造成了不少的人力、物力、财力的巨大浪费。

由于学校的类型、规模和性质等的不同,使得校园网络的规划与设计方案有所不同。依据教育部关于校园网络建设的指导意见及要求,建设一个稳定、安全、高效、资源丰富及应用广泛的校园网络应从以下几个方面着手规划设计。

1　校园网建设原则

校园网是为学校师生提供教学、科研、管理和综合信息服务的基带多媒体网络;是学校信息化教学环境的基础设施和实现各项管理的物质基础;是提高教育教学质量的重要手段;是建立远程教育体系的基本保证;也是一项灵魂工程。其设计方案应注意以下原则。

1.1　实用性

校园网设计应能满足学校目前对网络应用的要求,也使网络的整体性能尽快得到充分的发挥,并且便于使用、维护和管理,很好的促进学校的教学、科研和管理的网络化、信息化发展。

1.2　安全性

通过身份验证和访问控制等措施实现校园网的安全控管,防止未经授权的用户(黑客)入侵网络窃取重要数据或实施破坏。

1.3　可靠性

校园网系统及网络结构较为复杂,同时,在部分子系统中存在较高的技术性,因此,必须通过提高容错设计、支持故障检测和恢复、增强可管理性来保证系统的稳定、可靠运行,从而使其具有很高的M T BF (平均无故障工作时间)和极低的MT BR(平均无故障率)。

1.4　统一性

在网络的设计过程中,坚持“三统一”,即统一思路、统一规划、统一标准。

1.5　先进性

网络系统要能够满足当前的应用需求,又便于将来扩展和升级,以保护现有投资(含各种硬件、软件及信息资源),保持网络建设的延续性。

1.6　经济性

在充分满足以上要求的前提下,应充分考虑到学校的资金安排和经济承受能力,投资合理,有良好的性能价格比。

2　校园网需求分析

网络的规划与设计是一个系统建立和优化的过程,建设网络的根本目的是在Int er net上进行资源共享与通信。要充分发挥投资网络的效益,需求分析成了网络规划设计中的重要内容,它提供了网络设计应达到的目标,并有助于设计者更好地理解网络应该具有的性能。笔者结合学校的办学规模、管理需求和师生对教学科研的需要,确立一个性能较高的网络系统平台,见图1

。

图1　校园网络的需求

同时,经过系统的需求分析,网络的设计者还能更好地作出决策,评价现有的网络,提供移植的功能及给所有校内师生更为合适的资源。

X收稿日期:2011-11-28

　孙立珍・试论校园网络的规划与设计

2012年第1期

3　网络技术及软硬件的选择3.1　组网技术的选择

目前,可用于校园L AN (局域网)的技术有Et hernet (以太网)、Fast Ethernet (快速以太网)、Gig abit Et her net (千兆位以太网)、T o ken ——Ring (令牌环网)、F DDI(光纤分布式数据接口)和AT M (异步传输模式)。从网络应用、维护、安全和扩展方面而言,F ast Ethernet 和AT M 在实际应用中得到了广泛的采用。AT M 是一种快速分组交换技术,它在WAN (广域网)上体现的强大功能和在L AN 上的成功应用,均以事实说明了它技术的先进性。但是AT M 不兼容以往的以太网投资,其管理和操作有异于传统的以太网平台,故不适用于以太网的升级改造。交换式Fast Ethernet 结构简单、灵活,可管理性和扩展性强,组网价格便宜,而且可以有效地保护现有投资,师生的网络应用及培训更易进行。同时,Fast Et hernet 可以平滑的升级为Gigabit Et hernet ,这将是用户提高核心网络的有效解决方案。

3.2　网络结构的设计

一个好的网络设计方案除体现出网络的优越性能之外,还体现在网络实用性、安全性、易于管理性和未来的可扩展性。因此,设计时要考虑以下问题:¹网络结构简单、灵活,易于维护和管理;º有较强的扩展性,适应校园网络的不断发展;»提供主要的链路和设备冗余,保证网络可靠运行;¼便于根据用户或应用进行区域划分,能够很好的进行资源和安全管理,保证网络高效、安全运行;½能支持较多的网络协议,扩大网络的应用范围。使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户;¾充分发挥网络设备的作用,体现其特点,提高其利用率。

要达到以上这些设计要求,一般采用简洁高效的三层网络结构,冗余设计贯穿整个三层结构,见图2

。

图2　校园网络结构

3.3　网络硬件的选择

网络硬件的选择是否恰当,将影响到校园网的工作性能和生命周期,因此,是比较重要的。在网络中,传输介质的选择一般分两部分,第一部分为各交换机(sw it ch )之间(楼与楼之间,楼层之间)及部分服务器接入的链路等,选择光纤,第二部分为从接入层的交换机到用户的PC ,选择超五类或六类双绞线。交换机作为校园网络主要的互联设备,对其选择尤为重要,一般根据交换机的性能参数和部署位置进行选择,从而满足用户接入和应用需求;核心层交

换机应具有更高的可靠性、性能和吞吐量,实现高速数据转发,提供优化、可靠的骨干传输结构;汇聚层作为连接本地的逻辑中心,仍需要较高的性能和比较丰富的功能;接入层交换机应具有低成本和高端口密度特性,为最终用户(教师、学生)的接入提供方便。其他网络设备同样是根据其性能参数和部署位置来选择。

3.4　网络操作系统的选择

网络操作系统(Net Operat ion Sy st em)的选择关系到网络的应用、安全和管理。目前,常用的网络操作系统有:Unix 、L inux 、Net w are 、W indo w s Server 2000/2003,不同的操作系统具有不同的功能和特性,对操作系统的选择应遵循标准化、可靠性、安全性、网络应用服务的支持和易用性的原则,同时,还要考虑以下因素:¹考虑网络操作系统的成本因素;º考虑网络操作系统的可集成性因素;»考虑网络操作系统的可扩展性因素。

总之,选择网络操作系统时要和学校的网络环境结合起来,充分考虑其自身的可靠性、安全性、易用性及网络应用的需求,选择一个或几个合适的网络操作系统。

4　Internet 的接入

伴随着校园网的不断建设,基于Cernet 的大量优质数字教育资源越来越多,虽然Cer net 中的用户一般能畅通免费地访问这些资源,但访问Cer net 免费地址以外的资源时,需要支付高昂的费用。同时,由于Cernet 与其他ISP 运营商网络存在互联互通障碍,严重影响了非教育网用户对学校校园网中公用服务器的访问,严重影响了高校信息化建设成果的推广。因此,结合教育网和本地ISP 的特点,校园网采用双出口互联网接入,这样既能充分利用Cernet 的优秀资源和公网高速的带宽资源,又可以接入减少流经教育网的国际流量,降低网络运行费用,增加网络出口备份路由,见图3

。

图3　校园网Internet 的接入

5　校园网络管理

5.1　建立相关机构、培养网络管理员

建网单位应该设有一个“网络信息化领导小组”,对校园网的规划和建设进行决策和指导。另外,按照建网单位的网络规模,按不同时期的需要,有计划地培养和配置网络管理员,以保证网络的良好运行。

5.2　IP 地址资源的利用

IP (Int ernet prot ocol 互联网协(下转第79页)