校园网络解决方案

1湖南信息职业技术学院（校园网络解决方案）杨圳计网12022一、用户需求随着网络的发展,网络管理越来越重要。各大院校的校园网都已经初具规模,良好的网络管理成为校园网能否正常、有效运行的关键。该文基于铜陵学院校园网络管理系统的设计探讨，详细讨论了校园网建设目标、设计原则以及网络拓扑结构、主干网构建，既有理论研究意义,也具有实践参考价值。近年来，学校的教学和管理工作不断向着信息处理计算机化、信息交流网络化、信息管理数据库化、信息服务电子化方向发展。形象化、交互性的教学以及海量的教学资源，使计算机网络技术在学校管理和辅助教学、科研活动中显示出其独特的优势，同时学校网络承载着多样的网络应用：网络下载、视频点播、网络聊天、专项课题研究、网络化教学，校园网络的建设势在必得。校园网的建设是利用各种先进、成熟的网络技术和通信技术，采用统一的网络协议（TCP/IP），建设一个可实现各种综合网络应用的高速计算机网络系统，将各系、办公室、图书馆、宿舍通过网络连接起来，与Internet相连。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：能够充分利用校园网，扩充各种网络应用，如多媒体课件系统、多媒体教学系统、网络教学系统、图书检索系统等，使其为各学科的教学和实验服务。二、校园网络需求分析2.1用户需求分析设计一个网络，首先要为用户分析目前面临的主要问题，确定用户对网络的真正需求，并在结合未来可能的发展要求的基础上选择、设计合适的网络结构和网络技术，提供用户满意的高质服务。网络在日常教学办公环境中起着至关重要的作用，校园网的运作模式会带来大量动态的应用数据传输，会有相当一部分应用的主服务器有高速接入网络的需求（目前为100/1000Mbps，今后可会更高）。这就要求网络有足够的主干带宽和扩展能力。同时，一些新的应用类型，如网络教学、视频直播/广播等，也对网络提出了支持多点广播和宽带高速接入的要求。除上述考虑外，还要注意到由于逻辑上业务网和管理网必须分开，所以建3成后校园网应能提供多个网段的划分和隔离，并能做到灵活改变配置，以适应教学办公环境的调整和变化。中心机房到汇聚层节点采用千兆光纤（多模）连接，汇聚层到接入层采用百兆的五类线（或者超五类）连接。通常考虑，建议数据信息点的接入用交换10/100Mbps自适应以太网端口接入，以便能较经济的提供较高的带宽。整个方案设计的目的是建设一个集数据传输和备份、多媒体应用、语音传输、OA应用和Internet访问等于一体的高可靠、高性能的宽带多媒体校园网。2.2校园网络设计目标校区网络建设的目标应该是：建成后的网络能充分利用Internet、国家信息网、教育网、全国高校互联网上的各种信息，实现资源共享，能够为住在此校区的学生提供丰富的多媒体教学手段，实现高质高效的教学目标。学生不出宿舍，就可以在宿舍内访问校园内的大量的共享资源，可以访问电子图书馆、阅览室、邮件服务等高速、安全、稳定的Internet接入。由此，我们认为，校园网网络是一个典型的面向未来的网络化、信息化、自动化的集娱乐、教学、办公于一体的，具备多媒体综合业务发展需求的园区网络。系统总体设计将本着总体规划、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，同时具有良好的开放性、可扩展性。本着为学校校区着想，合理使用建设资金，使系统经济可行。学校网络应当实现如下功能：●访问互联网络●访问学校虚拟网络●校园网站建立●远程教育●网络安全管理●电子邮件和电子公告●计算机辅助教学●教师备课功能●对外交流4●校园管理平台●信息资源库2.3系统设计指导思想建设校园网络，本着少花钱办大事的原则，充分利用有限的投资，在保证网络先进性的前提下，选用性能价格比最好的设备，我们认为校园网建设应该遵循以下原则：系统与软件的可靠性在我院校园网网络系统设计中，很重要的一点就是网络的可靠性和稳定性。在外界环境或内部条件发生突变时，怎样使系统保持正常工作，或者在尽量短的时间内恢复正常工作，是我院校园网网络系统所必须考虑的。在设计时对可靠性的考虑，可以充分减少或消除因意外或事故造成的损失。我们将从网络线路的冗余备份及信息数据的多种备份等方面保证我院校园网网络系统的可靠性。系统安全性与保密性保证系统可靠运行，在网络设计时，将从内部访问控制和外部防火墙两方面保证我院校园网网络系统的安全。系统还将按照国家相关的规定进行相应的系统保密性建设。易管理与维护我院校园网网络系统的节点数目大，分布范围广，通信介质多种多样，采用的网络技术也较先进，尤其引入交换式网络和虚拟网之后，网络的管理任务加重了，如何有效地管理好网络关系,是否充分有效地利用网络的系统资源等问题就摆在我们面前。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,可以提供强大的网络管理功能，使网络日常的维护和操作变得直观、简便和高效。易扩展性随着教学科研的快速发展，我院校园网网络系统为了适应这个变化和日新月异的计算机技术的发展，考虑现有网络的平滑过度，使学校现有陈旧设备尽量保持较好的利用价值；选用产品应具有最佳性价比，又要应充分考虑未来可能的应用，我们网络十分注重扩充性。同时学校规模在不断扩大，用户数在持续增加，要求网络具有很好的扩展性。无论是网络硬件还是系统软件，都可以方便的扩充和升级。2.4网络设计方案描述根据学院目前的情况和用户的要求，决定我院校园网一期工程的主要任务是：将图书馆、教学大楼和教师宿舍连入校园网，构建校园网络的初步框架，为以后网络规模的进一步扩展打下坚实的基础。校园网中的主干网是一条高速通信链路，它通过桥接器/路由器与各子网相连，从而在各子网间形成一条高速公路。目前作为主干网的主要产品有电缆以太网、光纤以太网、FDDI（光纤分布式数据接口）、交换式快速以太网和ATM等。根据校园通信速率需求高的特点，应考虑采用更高层次的主干网产品，为在各子网间传递多媒体信息奠定基础。我校所采用的方案是以交换式千兆以太网作为全网主干，1000M/10000M交换式子网进行接入。5网络的重点是选择一个最适合的主干方案，而可供选择的技术目前主要是快速以太网、千兆以太网和ATM技术。由于网络的涉及范围大小不一，应用方向也各不相同。选择何种适用技术需要根据具体情况而定。快速以太网主干快速以太网是当前园区网络中最为价廉物美的技术。快速以太网速度为1000Mbps，与过去经常做为校园网主干的FDDI速度相同，但两者有较大的区别。区别之一是，当今用于园区主干的快速以太网均为交换方式，为每条延伸到各园区建筑的链路提供独占的1000Mbps连接，而FDDI为共享方式，所联结的园区建筑越多，网络主干效率越低。区别之二是，快速以太网价格较FDDI低很多，性能价格比极好。千兆以太网与第三层交换技术结合能较好的发挥主干链路的作用。但对主干设备的要求也大大增加，因为要实现千兆级的路由交换，对于路由处理器的要求势必要大大提高，因此必须选用高档的企业级设备，才能有效地工作，保证系统工作效率。中心交换设备中心交换设备选择包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备。从现在各网络厂商的产品策略角度上，已基本上倾向于设计生产这类混合型交换平台，原因在于纯ATM设备应用面较窄。由于ATM技术尚属较昂贵技术，采用ATM连接到桌面的性能价格比不好，目前依靠ATM局域网仿真的方式面向成熟的、已被大量采用的局域网技术(以太网、令牌环等)是一种性能价格比最佳的方式。我们虽然使用了包含ATM交换与ATM局域网仿真混合类型的设备，而且目前只应用其以太网部分，以快速以太网为校园主干。但也充分考虑了今后扩展到ATM主干的能力，因此采用了能够迅速升级的主干交换设备，这是一种既现实而又兼顾长远的思路，极大方便今后的升级更新。中心交换设备支持第三层交换功能，这是以太网主干目前应必备的能力。由于图书馆和教学大楼可能的通讯量比较大，信息点比较多（分别为46个和60个），而教师宿舍相对通讯量较小，根据设计原则和网络设备选择原则，我们在图书馆和教学大楼各放置一台CiscoCatalyst2416MXL交换机和两台CiscoCatalyst1424-EN交换机，在教师宿舍放置一台CiscoCatalyst1424C-EN交换机。使用一台Cisco3620路由器，与校外网络相连，同时也作为校园网络内部各VLAN之间数据交换的纽带。还可以为二期工程中的拨号接入校园网计划提供支持。图书馆：图书馆从应用来说是一个相对独立的系统，因此在图书馆设图书馆网络分中心，配置一台Cisco6006中心交换机、海量存储器、所需的服务器以及若干查询终端。这个系统主要用于教师及学生对图书以及目录的查找和图书管理。图书馆的服务器和交换机通过1000M交换口连入校园网，图书管理员办公计算机和各个查询终端采用100M交换端口。教学大楼：校园网建网的目的之一是利用计算机网络实现多媒体教学，在教学过程中，大量传送的是文本、图像和部分视频等数据，对速度要求较高，所以设计所有教学用端口全部采用交换机100M以太网口。宿舍：宿舍区子网就在学生宿舍内部联网，学生可以直接浏览学校发布的信息及查阅一些电子文档，也可以在宿舍接收老师的远程教学，但宿舍区覆盖范围较广，6故在宿舍区设一个网络分中心，以减少网络中心的光纤数量，在宿舍区网络分中心内配置一台Cisco3508中心交换机，饼通过光纤与网络中心直接相连。网络建成后，为保证整个网络正常地运行。防止计算机病毒对网络的侵害、防止“黑客”入侵就变得尤其重要，主要表在以下几个方面：身份认证、访问授权、数据保密、数据完整、审计记录、防病毒入侵。网络安全是有层次的，在不同层次，安全的着重点也不同，大致归纳起来可将网络安全划分成两个层次：网络层安全和应用层安全，因此，设计应选用CiscoSecurePIX防火墙。CiscoSecurePIX防火墙是Cisco防火墙家族中的专用防火墙设施，是防火墙市场中的领先产品，CiscoSecurePIX防火墙可提供强大的安全，且不影响网络性能。它可提供全面的防火墙保护，对外部世界完全隐藏了内部网体系结构。通过CiscoSecurePIX防火墙可以建立是用IPSec标准的虚拟专用VPN连接。CiscoSecurePIX防火墙加强了内部网、外部网链路和Internet之间的安全访问。2.6电源系统为保证网络系统的安全运转及电源发生故障时重要数据的储存，须配置具有高可靠性的UPS电源。为此，在网络中心配置了一套APC20KVA/4H的UPS电源；在图书馆分中心，学生教师宿舍分中心配置了APC10kVA/2H的UPS电源，在各子网等对网络数据要求较高的场所配置相应的UPS电源。三、校园网络设计方案3.1网络拓扑设计局域网采用星型网络拓朴结构，星型拓朴结构为现在较为流行的一种网络结构，它是以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。由于所有节点的往外传输都必须经过中央节点来处理，因此，对中央节点的要求比较高。优点是网络结构简单，易于维护，便于管理（集中式）；每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；入网主机故障不影响整个网络的正常工作。对该网络支持的设备生产厂商有较好的技术支持。局域网内的所有工作节点通过双绞线与交换机相连形成一个星型网络。办公电脑建议采用品牌的商用机，商用机运行比较稳定，而且比较耐用，运算速度较快，较适于开发使用。7根据我们的设计，大学网络拓扑结构图如图1所示。图1大学网络拓扑结构图3.